应急无线电示位标(EPIRB)

本课程的主要内容 第一节系统概述 第二节COSPAS-SARSAT系统工作原理 第三节406MHZ示位标 第四节北京地面站情况介绍

第一节概述 1.EPIRB的定义 2.系统功能 3.EPIRB分类 4.系统的应用

1.EPIRB定义 EPIRB：Satellite-Emergency Position Indicating Radio Beacon 简称EPIRBs。 无线电示位标：是一种能够发射无线电信号的装置,利用自身发射的无线电信号，表明其所处位置。 EPIRB：无线电信号是靠卫星中继，在紧急情况下，可自动或人工启动示位标发出报警信号，经过卫星转发到地面接收站，最后送到救助协调中心（RCC），由RCC组织搜救工作。

2.系统的功能 报警(alarm):载体遇到危险时能够自动(AUTO)或人工(MANUAL)发射遇险报警。 识别(identification):发射的报警信号中含有识别信息,便于确定载体。 定位(position):信号中含位置信息(GPS),或通过测试其发射的信号,得出其位置(利用多谱勒效应)。 寻位(homing):发射无线电测向信号,便于飞行器寻找。（121.5MHz ）

3.EPIRB分类 （1）COSPAS-SARSAT系统 S-EPIRB（406M）; （2）INMARSAT系统 L-EPIRB（1.6M）； （2006年12月1日关闭L-EPIRB系统，国际移动通信卫星组织不再提供此项业务 ） （3）地面通信系统中 VHF-EPIRB（CH70）; 已经停产，用70频道发送遇险报警信息，通过VHF系统传输到有关部门。

4.系统的应用 S-EPIRB占99%以上，广泛应用在远洋船舶上，L –EPIRB很少用，VHF-EPIRB由于脱离实际，没有用户。

第二节COSPAS-SATSAT系统 1、系统由来 2、系统组成 3、系统工作原理

1、系统由来 COSPAS-SARSAT系统: （COSPAS是俄文的拉丁化，英文的全称是Space System For Search of Distress Vessels , SARSAT- Search And Rescue Satellite Aided Tracking）， 利用空间卫星为世界各地搜救部门免费提供海事、民航和陆地遇险者报警和定位信息的系统，原称为“低极轨道搜救卫星系统”，近年来，该系统中又引入了静止卫星作为转发器，因此现在系统更名为－－“国际搜救卫星系统” 。

1、系统由来（续） 1981年由加拿大、法国、苏联和美国联合开发，是在全球范围内利用卫星进行搜索救援的信息服务系统。 1982年开始运行。

1、系统由来（续） 1984年，上述四国正式宣布成立全球卫星搜救系统，即COSPAS-SARSAT系统。 目的：为海上、航空和陆地的遇险和安全提供报警和位置服务。为最终的遇险用户提供免费服务。 我国情况：1985年，交通部代表国家以“用户”的身份加入该组织。

系统救助情况 1982年，首次营救加拿大飞机遇险的3人，在1982-1997年成功营救8638人，仅在1997年，系统启动388次，使1284人获救。（联合国资料） 我国资料统计：1982-1999年，全球共扑捉到3361次报警，有11227人获救。

在GMDSS中的地位 （1）系统信标是GMDSS基本配备之一，占有非常重要的地位。 （3）随着该系统的不断完善和发展，系统信标在船舶中的使用越来越广泛，目前几乎所有公约船全部安装该系统的信标。

2、系统的组成 系统由EPIRB示位标、卫星、LUT及MCC组成。

①、系统信标： 陆用个人信标（PLB） Personal Locator Beacon； 航空信标（ELT） Emergency Locator Transmitter 船用信标（EPIRB）

750,000 beacons in service worldwide MicroPLB: Personal Locator Beacon 406 MHz GPS Float-free EPIRBs for maritime use ELTs for aircraft 750,000 beacons in service worldwide

信标的特点和作用 陆用个人信标（PLB） 工作频率：406MHz 工作方式：人工启动。 航空信标（ELT） 工作频率：121.5MHz/243MHz 工作方式：撞击或人工启动。

信标的特点和作用（续） 船用信标（EPIRB） 工作频率：406MHz 寻位频率：121.5MHz/243MHz 启动方式：人工启动、自动启动。

信标的特点和作用（续） 信标的作用是：当信标的载体遇到紧急情况时，能自动或人工向卫星发送遇险报警信号。

示位标小结： 示位标的作用是当载体遇到危险时，能够发射报警信号， 启动方式既可以是自动的也可以是人工发射，自动方式根据载体的不同有不同的方式， 航空器用的示位标－多采用撞击式； 航海用的示位标－基本是水浸式； 示位标被启动后，内部电池可以保证其连续工作48个小时以上。 返回

②卫星部分 近极轨道系统卫星（LEOSAR－lower earth orbit）,高度为：850～1000km，极轨道。 静止轨道卫星（GEOSAR-geostationary earth orbit）, 高度为35786KM,赤道上空。 LEOSAR系统主要由美国提供的5颗和俄罗斯提供的2颗低高度极轨道卫星组成。 GEOSAR由美国和印度提供的5颗静止轨道卫星组成， 此外，还有2颗美国的热备用卫星在轨道上处于待命状态。卫星转发器由美国、俄罗斯、法国和加拿大四国提供。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

卫星部分示意图

低轨道、静止轨道搜救卫星运行状况见下表。 　　低轨道、静止轨道搜救卫星运行状况见下表。 卫星 状态 增益控制 备注 GOES 9（155ºE） 正常工作 美国资源卫星 GOES-East（75ºW） 固定 GOES-West（135ºW） 自动电平控制 INSAT 3A（93.5ºE） 有限工作 未确定 印度卫星 MSG （3.4ºW） 欧洲气象卫星 Electro-L（76ºE） 项目实施 2007年发射覆盖亚太 卫星 转发器 121.5MHz 243MHz 406MHz Sarsat-6 正常工作 Sarsat-7 有限工作 Sarsat-8 停止工作 Sarsat-9 Sarsat-10 Cospas-4 不具备 Cospas-9 低轨道搜救卫星运行情况表 静止轨道搜救卫星运行状况表

卫星的作用 接收示位标发射的信号 信号处理 信号转发 返回

③陆地用户终端/地面站 （LUT－local unit terminal） 作用： ①跟踪搜救卫星并接收卫星转发下来的遇险示位信标信号和数据，然后解码、计算出示位标识别码和位置数据， ②实时修正卫星的轨道参数，把信标的报警数据和统计信息送给相应的搜救任务控制中心（MCC）。 目前，全球已经有38个陆地用户终端。 返回

④任务/执行控制中心 （MCC-mission control center） 功能有四个： 把从LUT和其它MCC收集的资料进行整理、存储和分类； 在系统内部进行信息交换，按要求发布406MHz信标注册信息； 过滤虚假报警，解除模糊值－多普勒模糊问题； 向RCC和SPOC（搜救协调点）提供位置信息； 目前，全球已经有22个搜救任务控制中心。

MCC系统构成及相关连接图。

3、系统工作原理 （1）极轨道卫星是通过检测卫星和示位标之间由于相对运动而产生的多谱勒频移，然后得出示位标的位置。 多普勒频移的大小与卫星和示位标当时的相对位置有关，由于卫星某一时刻的位置是已知的，这样就能计算出示位标的位置。 定位精度一般在2～3海里；同时又能降低对EPIRB的发射功率需求。 （2）静止轨道卫星示位标：其内部装有GPS，把GPS的位置信息通过示位标发送出去。 系统共有两种工作模式：实时模式和全球覆盖模式。

极轨道卫星的工作模式 实时模式（本地模式） 当LUT和示位标同时都在卫星的视区内时，卫星接收406MHz EPIRB示位标的信号，测出多普勒频移，形成数字信息，实时转发给卫星视区内的LUT。这种工作模式叫做实时工作模式。

全球覆盖工作模式（也叫存储、转发模式）：当LUT和示位标不同时在卫星的视区内时，卫星接收406MHz EPIRB示位标的信号，测出多普勒频移，形成数字信息，先存储在卫星上，等到一个LUT出现在卫星视区内时，再转发给卫星视区内的LUT。 特点：存在报警延迟。 　　　卫星绕地球一周大约是100分钟，因此全球覆盖工作模式存在报警延迟，最小报警延迟是30分钟，最大报警延迟是2小时，平均1小时。 

一些国家现在正在考虑使用地球同步静止卫星实现对信标信号的实时转发，以消除卫星的等待时延。 目前，由印度发射的INSAT－2B同步卫星装备有406MHz转发器，可以实现对中国全部陆地和海域的实时覆盖。

Satellite crosses visible sky in about 15 minutes “Swath” about 4,000 km wide Satellite crosses visible sky in about 15 minutes Orbital velocity: 7 km per second → about 100 minutes per orbit

COSPAS-SARSAT satellites field of view Low Earth Orbit COSPAS-SARSAT satellites

GEO satellites orbit the over a point on the earth’s surface EU MSG GEO satellites orbit the earth once each 24 hours and appear stationary over a point on the earth’s surface Future: EU Galileo GPS DASS MEO Satellites

第三节406MHzEPIRB 1、406MHZ EPIRB 的概述 2、EPIRB的装船注册

1、406MHZ EPIRB 的概述 ①SOLAS公约所有船要求配备自浮式406MHZ EPIRB。 ② 船用EPIRB一般内装两个发射机，406 MHZ发射机121.5MHZ发射机（121.5 MHZ EPIRB不是强制的），用于发射遇险报警信号。同时，121.5 MHZ发射机发射的信号还可作为搜救飞机和搜救船舶的寻位信号。 ③在船上的406 MHZ EPIRB 要求安装在自浮式支架上，并能人工启动和自动启动。 ④EPIRB的电池使用年限为4年，电池容量为48小时。 ⑤自浮式支架上的静水压力释放器（release senor）使用年限为2年。

2、EPIRB的装船注册 如果船舶要配备EPIRB，应及时向有关机构注册。注册的内容都在注册卡上标明，主要包括装船EPIRB的出厂序列号，船舶的国籍、船东、船名等信息。如果注册的内容有任何变更，应迅速通知注册机构，比如：船舶的变更、船东的变更、EPIRB的丢失、被盗等，都要迅速通知注册机构。

3、安装406 MHZ EPIRB时应考虑的因素 406 MHZ EPIRB一般安装在驾驶台两侧或驾驶台顶部。安装的地点应便于接近，容易维护，人工启动方便；周围无障碍，无废气，无化学品污染，无机械冲击，无海浪冲击。

4、几种型号的EPIRB介绍 TRON-30S和40S 406 MHZ EPIRB（挪威JOTRON公司产品）

安装位置图

使用注意事项 工作方式开关： AV（OFF） EMERGENCY TEST 电路图

JQE-3A 406 MHZ EPIRB（日本JRC公司产品）

使用注意事项 工作方式开关 AUTO MANUAL TEST OFF

KANNAD 406MHZ EPIRB (法国产品)

Mcmurdo E3 406MHZ EPIRB（英国产品）

四、EPIRB使用与维护和保养 1、操作使用： ①注意弄清楚各开关的作用； ②严格按照操作要求操作； ③维护及保养时注意误报警。 2、日常维护：注意静水压力开关和电池的有效期限。 3、误报警处理。

COSPAS-SARSAT系统在我国的建设、应用与管理 我国政府于1994年加入了该组织，由交通部负责在北京交通部大楼内建设了卫星搜救本地用户终端（LUT）和搜救任务控制中心（MCC），负责对中国服务区的实时覆盖和报警数据的处理分配。 北京LUT的覆盖区域包括我国全部陆域和大部分海域， 香港特别行政区也建有COSPAS-SARSAT系统（LUT和MCC），由香港特别行政区海事处负责运行和管理。北京的LUT无法实时覆盖的我国南部海域，由香港的LUT实时覆盖。 我国台湾系统建设几乎与北京同时进行，由台湾民航部门管理，在国际组织的名称是国际电信开发公司，服务区域覆盖了全部台湾岛和环岛的周边海域。

Local User Terminal has greater than 1500 NM radius 北京LUT覆盖区域图

低轨道搜救卫星搭载121. 5MHz、243MHz和406MHz信标转发器，转发器包括121 低轨道搜救卫星搭载121.5MHz、243MHz和406MHz信标转发器，转发器包括121.5MHz信道、243MHz信道、406MHz搜救处理器信道（SARP）和搜救转发信道（SARR）。406MHz搜救处理器信道（SARP）具有存储转发功能，提供全球覆盖的能力。 北京LEOLUT覆盖示意图

系统功能 对国际搜救卫星低轨道卫星和静止轨道卫星进行跟踪，接收121.5MHz和406MHz信标信号，经过任务控制中心的处理，产生遇险报警位置和相关信息的报告，及时准确地递交到中国海上搜救协调中心（RCC）； 将相关报警数据集成到应急搜救指挥系统中，为RCC组织搜救工作提供报警定位功能。

设备配置方案 低轨道卫星本地用户终端（LEOLUT）：天线2副、射频接收设备2套、数据处理设备2套、网络及显示终端2套。 静止轨道卫星本地用户终端（GEOLUT）：天线1副、射频接收设备1套、数据处理设备1套、网络及显示终端1套。 任务控制中心（MCC）：数据处理服务器2套（备份）、显示终端2套（备份）、本地用户终端（LUT）远程终端1套、网络系统1套，大屏幕显示终端1套。 海上搜救中心（RCC）：搜救卫星RCC数据处理及显示终端1套。 MCC值班室操作终端：信息查询终端1台、信标数据库查询终端1台。 维护及测试设备：设备监控系统1套、GPS终端1套、模拟信标1套、频谱仪1台、彩色打印机1台、普通打印机1台、复印机1台、传真机3台、可视电话1对、远程维护PC终端4台、视频监控系统1套。

地理位置 北京海事卫星地面站位于北京西北部海淀区上庄乡水库北岸，本工程GEOLUT设备将安装在站内专网楼，地理位置为东经116度5分59秒，北纬40度10分 。(站址位置示意图1) 北京海事卫星地面站 专网主机楼 站址位置示意图1

交通部大楼位于北京建国门内大街11号，LEOLUT和MCC等主要设备安装在交通部大楼内，与该系统最主要服务部门中国海上搜救中心RCC同址，便于指挥协调。（站址位置示意图2)

任务控制中心（MCC）是国家搜救卫星系统的核心，MCC主要功能包括： 接收、存储和处理来自LUT以及其它MCC的数据； 在搜救卫星系统中，提供数据交换； 为搜救协调中心RCC提供报警和定位信息。 MCC的报警信息主要是121.5MHz和406MHz信标数据，406MHz信标的报警数据包括定位信息和编码信息。国际间MCC通过网络互联，交换相关信标报警和定位信息。 MCC设备示意图

搜救协调中心RCC工作站是提供搜救工作的辅助系统，它将MCC提供的报警信息和定位信息进行汇总，并通过GIS界面显示出来，为搜救协调中心人员决策指挥提供辅助信息。 (如下图）

假如海上遇险发生在中国境内，则通知位于交通部内的中国海上搜救中心，并通知遇险船舶的船籍国；若遇险发生在中国国境以外，则通过接点MCC将数据传送给相关的国家。对于航空、探险、登山、陆地等遇险，COSPAS／SARSAT卫星搜救系统可根据遇险信号中的编码判断其身份，并以最快的速度直接将遇险信息通知其管理部门，以便使遇险者能够得到及时有效的救助，从而实现陆、海、空全球全天候卫星搜救服务。

相关规定（1） 1、EPIRBS设备安装前，各船舶所属公司的通信导航管理部门应认真核对和试验所装设备与船舶相关的数据是否一致；做好电池失效期、释放器更换期等有关数据的记录工作；按附表的要求填写有关数据资料，并报上级上关部门。 EPIRBS设备管理记录登记表 船名 船舶编号或呼号 设备名称 和型号 装船日期 电池更换日期 释放器 换日期 备注 填表人：        负责人：         主管部门＜盖章＞

相关规定（2） 2、EPIRBS设备的电池、静水压力释放器的更换，由船舶所属公司的通信导航管理部门负责监督执行，更新日期应填入表，一式两份，一份存通信导航管理部门，一份存船方。 3、 EPIRBS设备应安装在靠近驾驶室并易于到达的位置，并张帖明显标志。设备周围和上方应避免有碍设备取出和自浮释放的物体。

相关规定（3） 4、EPIRBS设备安装后，船长应组织全体船员学习有关使用规定和注意事项。船长、驾驶员必须了解和熟练掌握该设备的性能结构、操作规程及试验方法。 5、EPIRBS设备属救生无线电报警设备。当船舶处于危急状况，严重危及船舶和人命安全时，在船长指示下或主动请示船长批准后方可启动。严禁无关人员随意触动设备及其附属设施。任何违反操作规程造成的误报警发射，要及时上报有关部门，并按《海上交通监督管理处罚规定》处理。

相关规定（4） 6、EPIRBS设备在应急状态下的操作使用及设备在船上的日常维护工作由二副负责。 按照《船舶安全开航技术要求》： 　按照《船舶安全开航技术要求》： 远洋船舶（往返航期为三个月左右），每次国内开航前由二副对设备进行一次试验； 短航线船舶（往返期不足两个月），每季度第一次开航前由二副对设备进行一次试验。 试验时，应按产品说明书自测试程序进行，防止由于操作不当造成的误报警发射，并将试验情况填入电台日记。该项试验方法应作为交接班的一项内容。 7、当各地海事部门或验船师登轮检查时，二副应在场，并给予必要的协助。

搜救雷达应答器（SART） SART（Search and Rescue Radar Transponde）的作用：配合雷达，近距离发现幸存者的一种主要搜救手段。 是船舶必备的设备之一。

SART的工作原理 与9GHz雷达配合使用。 当船舶遇险时由人员携带下船。 打开开关后处于接收状态 受到雷达信号触发后，应答一连串的信号。（12个点） 在搜救雷达上，显示一连串的点。

SART信号在搜救雷达的显示

SART的工作原理图

SART的工作波形图 a雷达脉冲 b接收机被雷达触发后产生的100微秒的方波， 扫频器产生的锯齿脉冲 发射机发出的调频信号 导航雷达接收的示意图 导航雷达形成光点的脉冲图

SART在雷达屏幕的图像

当船舶遇险弃船时，必须携带搜救雷达应答器下船，然后安装并启动SART，在没有雷达脉冲的作用下，SART处于接收状态，在雷达扫描脉冲的作用下，发射应答信号; 12个亮点的连线与船首线的夹角θ就是搜救船到幸存者的相对方位。 12个亮点的大约距离是8海里，每两个亮点大约是0.65海里。当搜救船逐渐靠近SART时，亮点逐渐变为圆弧；进而变成同心圆。

SART的作用距离 与SART的安装高度和搜救者雷达的天线高度有关： ①如果SART的安装高度离海面1.5m，雷达天线高度离海平面15m以上，搜救船在至少5海里远处就能探询到SART信号； ②飞行高度3000ft雷达峰值功率10kW的搜救飞机能在40海里远处探询到SART信号。

影响探询SART信号距离的因素 ①雷达天线的高度和雷达的类型：大型船舶的雷达有较高的天线增益，离海平面也比较高，探询SART的距离也远； ③SART的安装高度也同样会影响发现SART的距离，实际使用SART时，应当将SART启动后安装在尽可能高的地方，并注意不要对SART有任何遮挡。

IMO建议SART的性能标准： 当SART安装在离海平面1米以上，搜救雷达天线高15米时，能达到至少5海里的探测距离，实际上，对于远洋船舶，雷达天线的高度一般在30米左右，SART安装的高度也在2米以上，因此在10海里以外的范围内，就可以发现幸存者。 实验数据： ①将SART平放在地板上时，作用距离1.8海里； ②垂直放在地板上时，作用距离2.5海里；当SART漂浮在水中时，作用距离为2.0海里。 ③一般天气情况下，适当的安装SART，对大船雷达，发现距离要10海里以上。如果安装不好，或者在救生艇筏内使用，或者漂浮在水中，发现距离甚至比视距还要近。

使用注意事项 离开母船时必须携带下船 安装好后打开开关 安装在救生艇筏最高处 电池的有效期是4年；处于接收状态下工作96小时；发射状态8小时。

谢谢

多普勒效应 克里斯蒂安·多普勒（Christian Doppler）是一位科学家和数学家，他探索并解释了后来被称为多普勒效应的现象。他注意到当听众和声源相互接近时声音听起来会音调高一些，而当他们相互远离时音调会低一些。

当光源向你快速运动时，光的频率也会增加，表现为光的颜色向蓝光方向偏移（因为在可见光里，蓝光的频率高），即光谱出现蓝移； 在光电现象里同样存在多普勒效应， 　　　当光源向你快速运动时，光的频率也会增加，表现为光的颜色向蓝光方向偏移（因为在可见光里，蓝光的频率高），即光谱出现蓝移； 　　　而当光源快速离你而去时，光的频率会减小，表现为光的颜色会向红光方向偏移（因为在可见光里，红光的频率低），即光谱出现红移。 返回