国际卫星搜救系统标准研究

许冬彦 张海涛 周玉霞 鄂志东

（1 中国航天标准化研究所， 北京， 100071，2 中星国恒 （北京） 科技有限公司， 北京， 100053）

国际搜救卫星系统 （COSPAS-SARSAT） 的宗旨是为陆地、 空中， 特别是海上遇险目标提供准确、 及时、 可靠的遇险警报， 从而让搜救部门根据遇险警报中的位置信息， 展开救援活动。 国际海事组织 （IMO） 将 COSPAS-SARSAT 纳入到《海上人命与安全公约》 中， 并明文要求 300 吨以上的船舶必须配备相关的遇险定位与搜救设备。 国际民航组织 （ICAO） 也对航空器在装备遇险定位与搜救设备方面进行了明确的规定和要求。 2018 年 9 月升空的北斗导航卫星 （MEO-13星、 MEO-14 星） 上首次搭载了搜救载荷， 标志着北斗卫星正式加入国际搜救卫星行列， 我国由空间设备使用国变为设备提供国。 本文对COSPAS-SARSAT 标准规范进行了研究， 为体系化建立我国卫星搜救标准化文件提供技术参考。

1 COSPAS-SARSAT 基本情况

1981 年， 美国、 前苏联、 法国和加拿大联合开发了一种利用卫星技术进行定位和搜救数据分发服务的系统， 也就是 COSPAS-SARSAT， 并成立了国际搜救卫星组织， 秘书处设在加拿大蒙特利尔， 负责系统的日常运行和管理工作。 系统主要为全球范围内船舶、 民用航空器和个人用户提供遇险报警信息服务[1]。 目前国际搜救卫星组织共有43 个成员， 这些国家和地区依据各自技术和建设力量的不同分为 “空间设备提供国”“地面设备提供国” “地面设备操作者” 和 “用户”。 随着北斗搜救卫星的发射， 我国在国际搜救卫星组织内部同时拥有上面4 种身份[2]。

COSPAS-SARSAT 初期使用的是极低轨道卫星 （LEOSAR）， 后来开始在同步轨道卫星上携带搜救载荷。 虽然加入了静止轨道卫星（GEOSAR）， 但是 LEOSAR 和 GEOSAR 数量不足， 技术上也有点缺陷， 难以满足系统整体的需要 ， 于 是 从 2000 年 开 始 ， GPS、 GLONASS、GALILEO 的中轨道卫星开始搭载搜救载荷。 中轨道卫星 （MEOSAR） 搜救系统的空间资源形成后， 国际卫星搜救系统 （COSPAS-SARSAT） 开始研发 MEOSAR 系统技术。 MEOSAR 由于离地面近， 定位精度更高， 等待时间更短， 全球覆盖能力更强， 因此国际搜救卫星组织将在未来大力发 展 MEOSAR 搜 救 系 统 ， 使 用 LEOSAR 和GEOSAR 的搜救系统将逐步被取代。 2018 年后，包括中国中轨道搜救系统在内的MEOSAR 开始在全球范围内部署， 并在卫星搜救业务中发挥的作用越来越大。

2 COSPAS-SARSAT 系统组成

COSPAS-SARSAT 由卫星搜救载荷、 地面处理系统和卫星用户终端 （遇险示位标） 3 个部分组成。 其中， 地面处理分系统又可分为本地用户接收终端 （LUT） 和搜救任务控制中心 （MCC）两部分[1]。

2.1 卫星搜救载荷

卫星搜救载荷的作用是接收遇险示位标发出的 406MHz 信号， 将其变频为 L 或 S 频段信号，并发送给地面LUT 站。 遇险专用频率有 2 种：一种是 1544MHz～1545MHz （L 频段）， 一种是2226MHz～2227MHz （S 频段）。

2.2 地面处理系统

地面处理系统包括本地用户接收终端（LUT） 和搜救任务控制中心 （MCC）。 LUT 的主要工作有： ①根据卫星星历表跟踪覆盖区内的过境卫星； ②接收搜救卫星转发下来的遇险示位信标信号， 进行解调解码后得到信标识别码和位置数据， 然后将这些数据发送给对应的MCC。MCC 可以连接 1 个 LUT， 也可以连接多个 LUT，同时与COSPAS-SARSAT 系统内部的其他MCC相连， 主要完成的工作有： ①收集、 整理、 储存和分类从 LUT 与其他MCC 送来的数据； ②通过既定的规则过滤虚假报警， 解除模糊值， 把报警和定位数据分发到有关的搜救协调中心 （RCC）或搜救协调点。

2.3 卫星用户终端 （遇险示位标）

搜救卫星用户终端也就是遇险示位标， 主要用于在用户遇险时发射406MHz 信号。 COSPASSARSAT 对示位标的信号形式的设计经历了一代示位标和二代示位标。 一代示位标信道带宽为3KHz、 授权管理。 二代示位标采用信号带宽为80kHz 的扩频宽带信号， 目前仅能支持MEOSAR系统[3]。

3 卫星搜救系统相关标准分析

COSPAS-SARSAT 经过长时间的发展， 已经形成了成体系的标准规范库， 可以从技术、 法规、 协议和运营等各个方面去规范各地区的卫星搜救系统建设， 这些文件被各国遵守。

3.1 COSPAS-SARSAT 标准文件库

COSPAS-SARSAT 形成标准规范库， 主要包括 A、 D、 G、 P、 R、 S、 T 系列标准文件库， 具体内容见表1。

表1 标准规范库介绍

标准文件库中， COSPAS-SARSAT 运营类文件 （含 MCC 标准） 主要在 C/S A 系列。 技术标准文件主要是 C/S T 系列。 D、 G、 P、 R、 S 类文件库主要是涉及到系统介绍、 技术综述类文章、 管理政策、 法规、 运行计划报告等。

3.2 重要标准内容介绍

a） Cospas 搜救卫星数据分发计划 （DDP）A.001 文件

A.001 文件是按照 1988 年 COSPAS-SARSAT计划协议 （ICSPA） 和相关系统运行规范要求而制定的运行文件。 规定了国际搜救卫星系统对全球遇险报警数据和相关运行信息的区域分布计划， 以及通过任务控制中心， 对报警数据进行分发的处理规程和管理程序。

b） MCC 标准接口说明 （SID） A.002 文件

A.002 文件是以 1988 年 COSPAS-SARSAT 计划协议 （文件C/S P.001） 和其他相关文件为依据， 对各任务控制中心之间的报文种类和内容格式， 以及相关的标准接口参数等进行了规定， 还提供了任务控制中心之间的全部来往报文的定义和信息交换接口。 文件规定了所有报文的结构和通信协议， 规定了各类报文的内容结构、 报头种类、 定义字段、 来源代码、 时间参数、 星历识别、位置数据、 用户信息和报尾符号等相关内容。

c） MCC 性能规范和设计指南 A.005 文件

A.005 文件是搜救卫星系统任务控制中心（MCC） 系统的性能标准和设计指南。 定义了MCC 的主要功能、 业务范围， 性能描述， 任务定义、 工作种类、 处理流程和主要技术指标。 还描述了MCC 的功能实现方式、 性能要求、 任务操作和设计规范等内容。 对节点MCC 还提出了特别的任务和处理要求。

d） MCC 调试标准 A.006 文件

A.006 文件介绍和定义了新建任务控制中心（MCC） 的入网启用测试标准， 用以验证新建MCC 和 “节点” MCC 系统是否符合 C/S A.005文件所规定的相关性能标准和设计指南。 文件描述了新建MCC 在入网启用测试过程中所需要确保的所有相关技术标准和性能要求， 以保证新建MCC 设备在入网运行后， 能够按照相关的运行标准稳定运行。

e） 406MHz 遇险信标规范 T.001 文件

T.001 文件对406MHz 遇险信标的性能进行了规范， 确保生成的406MHz 遇险信标符合规范要求， 能够被全球的LUT 站接收解调， 从而定位出遇险信标位置[4]。

f） 406MHz 遇险信标型式认证标准 T.007文件

T.007 文件对406MHz 遇险信标型式认证进行了规范， 对信标认证的设备、 认证测试方法、测试结果进行了定义， 确保待认证的406MHz 遇险信标符合规范要求， 可以作为正式的遇险信标使用。

g） MEOSAR 的 406MHz 有效载荷说明 T.016文件

T.016 文件描述了 MEOSAR 的 406MHz 有效载荷的性能进行了描述， 确保中轨道卫星转发器可以转发406MHz 遇险信标信号， 作为MEOSAR空间段资源使用。

h） MEOSAR 空间段入网验证测试标准T.017文件

T.017 文件描述了MEOSAR 空间段入网验证测试的方法和测试结果合格范围， 确保待入网的MEOSAR 空间段符合系统要求， 可以作为信标信号转发器使用。

i） MEOLUT 性能规范和设计指南 T.019 文件

T.019 文件描述了中轨道搜救卫星地面接收站 （MEOLUT） 的性能规范和设计指南， 定义了MEOLUT 的主要功能、 业务范围、 性能描述、 任务定义、 工作种类、 处理流程和主要技术指标。还描述了MEOLUT 的功能实现方式、 性能要求、任务操作和设计规范等内容[5]。

j） MEOLUT 调试及入网验证测试标准 T.020文件

T.020 文件介绍和定义了对新建中轨道搜救卫星地面接收站 （MEOLUT） 的入网启用测试标准。 用以验证新建 MEOLUT 系统是否符合 C/S T.019 文件所规定的相关性能标准和设计规范。文件描述了新建MEOLUT 站在入网启用测试过程中所需要确保的所有相关技术标准和性能要求， 以保证新建 MEOLUT 设备在入网运行后，能够按照国际组织相关的运行标准稳定运行。

4 我国卫星搜救系统标准体系构建建议

我国的搜救系统是国际卫星搜救系统的组成部分， 按照国际搜救卫星组织对相关卫星、 信标、 地面接收站、 入网启用测试等相关标准文件执行， 针对我国卫星搜救系统建设有2 个层面的需求： 系统标准需求 （系统建设、 运营的一些顶层设计和相关政策法规及管理计划等）， 技术标准需求 （相关系统、 相关设备的具体技术标准）。我们可以充分借鉴国际卫星搜救系统标准库已有标准， 梳理提出我国的卫星搜救系统标准体系构建建议， 具体如图1 所示。

卫星搜救系统标准体系由管理标准、 技术标准、 运营标准3 个一层分支构成。 其中管理标准框架包括业务管理、 频轨协调、 入网验证3 个子分支， 规划8 项标准。 技术标准框架包括系统总体、 搜救卫星、 地面处理系统、 用户终端3 个子分支， 规划14 项标准。 运营标准框架包括系统运行和系统运营2 个子分支， 规划8 项标准。 总体系共30 项标准。

COSPAS-SARSAT 在全球得到广泛支持和应用， 为了更好促进和规范我国成为空间设备提供者， 本文基于国际卫星搜救系统标准研究分析， 针对相关搜救载荷、 终端研制和应用， 提出我国卫星搜救系统标准体系框架和标准项目建议。