ITU-R SA 1627 SPANISH-2003 Telecommunication requirements and characteristics of EESS and MetSat service systems for data collection and platform location《数据搜集和平台定位的卫星地球探测业务(EESS)和.pdf

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1、 Rec. UIT-R SA.1627 1 RECOMENDACIN UIT-R SA.1627 Requisitos de telecomunicacin y caractersticas de los sistemas de sallites de recogida de datos y localizacin de plataformas del SETS y del servicio MetSat (Cuestin UIT-R 142/7) (2003) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que

2、los sistemas de satlites de recogida de datos (DCS) y de localizacin de plataformas de los servicios de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) y de meteorologa por satlite (servicio MetSat) tienen requisitos de telecomunicacin especiales; b) que la atribucin al servicio SETS en la banda 401-403

3、MHz fue elevada a la categora de primaria en la CMR-97; c) que la informacin relativa a las caractersticas de los sistemas DCS actuales y futuros, es til para la realizacin de estudios con arreglo a las Recomendaciones UIT-R SA.1162, UIT-R SA.1163 y UIT-R SA.1164, recomienda 1 que se tengan en cuent

4、a los requisitos y caractersticas del Anexo 1 para los sistemas de satlites destinados a la recogida de datos y localizacin de plataformas del SETS y del servicio MetSat. Anexo 1 Requisitos de telecomunicacin y caractersticas de los sistemas DCS y de localizacin de plataformas del SETS y del servici

5、o MetSat 1 Fundamentos y aplicaciones La presente Recomendacin contempla los sistemas del SETS y del servicio MetSat de recogida de datos y localizacin de plataformas. El objeto de un sistema DCS es ofrecer una red de telecomunicacin a los usuarios que necesitan informacin procedente de una diversid

6、ad de fuentes, que pueden encontrarse en cualquier lugar del mundo, incluido los ocanos, desiertos y otras regiones de difcil acceso. El concepto de un sistema DCS es el siguiente: plataformas automticas y autnomas instaladas en tierra o montadas sobre un soporte (barco, avin, globo, boya anclada o

7、a la deriva, o vehculo terrestre) para la transmisin de parmetros meteorolgicos (presin, temperatura, humedad, etc.) o geofsicos (avisos de maremotos, datos ssmicos, oceanogrficos y geodsicos, etc.). Estas plataformas deberan, en la medida de lo posible, ser ligeras y compactas, consumir poca energa

8、 y ser baratas; 2 Rec. UIT-R SA.1627 la informacin recopilada y transmitida por las plataformas se recibe en un satlite y se transmite, mediante una o varias estaciones terrenas de adquisicin de datos, a un centro de gestin del sistema; una vez centralizada la informacin, se la hace llegar a los usu

9、arios por medios de telecomunicacin convencionales; si es necesario, se pueden adoptar los medios de distribuir la informacin desde el centro de gestin a las plataformas por medio del mismo sistema. La diferencia entre este sistema y las telecomunicaciones convencionales radica en que no puede conce

10、birse sin la utilizacin de satlites y que est destinado a una categora especial de clientes cuyas necesidades no pueden satisfacerse por otros medios. En general, favorece uno de los sentidos de la transmisin y sirve fundamentalmente para centralizar la informacin. No obstante, puede obtener el resp

11、aldo de una instalacin para la distribucin de informacin a las plataformas de recogida de datos (PRD). Finalmente, un requisito de vital importancia para muchos usuarios es que la funcin de recogida de datos pueda acoplarse sin problemas con un sistema de localizacin que determine las coordenadas de

12、 las plataformas transmisoras. Un DCS tiene muchos campos de aplicacin: la meteorologa, los recursos de la Tierra, la hidrografa, la observacin ssmica, la vulcanologa, la geodesia y la geodinmica, las boyas oceanogrficas ancladas o a la deriva, la prospeccin petrolfera, el rastreo de los animales sa

13、lvajes, etc. 2 Diseo del sistema de satlite Se pueden utilizar dos tipos de rbitas: la rbita de los satlites geoestacionarios (OSG) o las rbitas terrestres bajas (LEO). 2.1 Sistemas de satlite LEO Los satlites LEO se suelen situar en rbitas circulares a altitudes comprendidas entre 600 y 1 800 km, c

14、on un periodo de revolucin de 2 h, aproximadamente. Con un solo satlite se puede recorrer toda la Tierra, incluidos los Polos, aunque el nmero de pasadas es relativamente bajo (de tres a cuatro por da, aproximadamente, sobre el Ecuador). Este nmero puede aumentarse utilizando varios satlites y llega

15、ndo, por ejemplo, a 12 pasadas por da sobre el Ecuador con tres satlites. Las pasadas son bastante ms frecuentes cerca de los Polos. Un solo satlite ecuatorial podra cubrir la regin tropical de la Tierra con una docena de pasadas por da. Una constelacin de satlites con inclinacin baja podra ampliar

16、considerablemente la superficie de Tierra cubierta, como sistema complementario al polar. Las plataformas de sistemas de satlites LEO suelen ser sencillas debido al mejor balance del enlace de radiocomunicaciones comparado con los satlites OSG. La funcin de localizacin es ms fcil de proporcionar uti

17、lizando el efecto Doppler-Fizeau. No obstante conviene indicar que su zona de cobertura instantnea es limitada; es normal que el semingulo geocntrico del campo de visin sea del orden de 30 y que la duracin de la visibilidad mutua entre el satlite y una baliza determinada quede limitada a un interval

18、o que suele ser de 10 a 15 min. Adems, es necesario almacenar informacin en el satlite para poder ofrecer una cobertura mundial. Un ejemplo caracterstico de sistema de satlites LEO es el de la Administracin Nacional del Ocano y de la Atmsfera (NOAA) de Estados Unidos de Amrica que consta de dos satl

19、ites meteorolgicos en rbitas heliosncronas. Los planos de las dos rbitas circulares son ortogonales, la inclinacin es de 98 aproximadamente, las altitudes de 830 y 870 km, y el periodo orbital Rec. UIT-R SA.1627 3 de 102 min aproximadamente. Otro ejemplo de sistema de satlites LEO es el sistema DCS

20、de Brasil basado en satlites de rbita de baja inclinacin (25) a una altitud de 750 km, que funciona como sistema complementario de los satlites NOAA. La serie METOP de satlites de EUMETSAT, cuyo primer lanzamiento est previsto en 2003, constituye otro ejemplo de sistema de satlites LEO. Estos satlit

21、es son heliosncronos y tienen una altitud de 820 km. 2.2 Sistemas de satlites OSG La zona geomtrica de cobertura de un satlite geoestacionario es un casquete esfrico con un semingulo geocntrico de 81. El satlite OSG proporciona una visibilidad permanente sobre una extensa zona, que alcanza prcticame

22、nte la escala de un hemisferio. La informacin se transmite continuamente y llega al usuario con gran rapidez. No obstante, se requieren como mnimo cuatro satlites para tener cobertura mundial, excluidas las regiones polares. Las plataformas deben venir equipadas con antenas direccionales y/o transmi

23、sores de mayor potencia que los del caso LEO. Finalmente, la funcin de localizacin es difcil de implementar. Un sistema de satlite OSG es indispensable cuando se requiere una transmisin instantnea ya sea continuamente o en momentos predeterminados. Como desde un satlite OSG son visibles un gran nmer

24、o de plataformas, las transmisiones PRD deben ocupar hasta varios centenares de canales en la banda 401-403 MHz, el nmero exacto vara para los distintos sistemas. 3 Localizacin de plataformas Las plataformas mviles (globos, boyas a la deriva, animales salvajes, etc.) se utilizan en una gran cantidad

25、 de aplicaciones y sus movimientos, impredecibles, han de rastrearse para llevar a buen trmino la misin (determinacin del viento, estudio de las corrientes marinas, estudio de los movimientos migratorios, etc.). En estos casos las funciones de localizacin y recogida se efectan simultneamente. Pueden

26、 medirse la distancia, la velocidad radial (efecto Doppler), o ambas. Se realizan y procesan varias mediciones a fin de localizar la plataforma transmisora con una precisin comprendida entre unos pocos metros y algunos kilmetros. El mtodo de localizacin Doppler no es aplicable a los satlites OSG. La

27、 localizacin desde los satlites OSG puede llevarse a cabo, en teora, por interferometra desde un nico satlite o por determinacin de distancias dentro del rea de solapamiento de dos satlites. 4 Modos de operacin de las plataformas 4.1 Plataformas interrogadas 4.1.1 Plataformas interrogadas en los sis

28、temas de satlites OSG Una plataforma contiene tanto un transmisor como un receptor. El centro de gestin del sistema transmite al satlite un programa de trabajo que contiene la direccin de las plataformas a interrogar y el instante en que debe realizarse dicha operacin. Las plataformas no pueden tran

29、smitir salvo que sean interrogadas. Sin embargo, stas pueden disearse para solicitar la interrogacin, como ocurre por ejemplo con los sistemas de alerta geofsica. Este modo de operacin es muy fiable y no hay 4 Rec. UIT-R SA.1627 riesgos de interferencia mutua. No obstante, la plataforma debe venir e

30、quipada con un receptor que aumenta su costo. 4.1.2 Plataformas interrogadas en sistemas de satlite LEO En la actualidad se est implementando un enlace de servicio en los sistemas de satlite LEO para permitir la comunicacin entre los centros de gestin y las PRD. El objeto de este enlace de servicio

31、es mltiple. Por una parte puede limitarse sencillamente a conectar o desconectar los componentes de mayor consumo energtico de una PRD, o llevar a cabo acciones ms complejas como la reconfiguracin de los sensores de la PRD. Asimismo mejorar el caudal de recogida de datos gracias al acuse de la recep

32、cin correcta de mensajes evitando de esta forma la repeticin intil. Este nuevo enlace se est implementando actualmente en el Satlite ADEOS-II, y se implementar en la serie de Satlites METOP y NPOESS. 4.2 Plataformas que operan en modo de acceso aleatorio En los DCS OSG las plataformas de acceso alea

33、torio se utilizan para transmitir alertas. La plataforma slo suele informar cuando se satisface o supera un umbral determinado del fenmeno que se mide. Un ejemplo sera una plataforma en la que la actividad de supervisin ssmica slo se comunicase cuando la actividad ssmica fuese superior a la habitual

34、. En la prctica, se reservan canales independientes en la banda atribuida para las plataformas de acceso aleatorio a fin de reducir la probabilidad de interferencia con los dems tipos de plataforma. En los sistemas DCS LEO, cada plataforma repite su mensaje independientemente de las dems y en interv

35、alos preestablecidos. Por consiguiente puede tener lugar la interferencia entre plataformas con visibilidad directa del satlite al mismo tiempo. Por este motivo, el satlite slo puede trabajar con un nmero limitado de plataformas con visibilidad directa al mismo tiempo. 4.3 Plataformas autotemporizad

36、as Las plataformas autotemporizadas se utilizan principalmente en los sistemas DCS OSG. Cada plataforma transmite sus mensajes automticamente en momentos preestablecidos. Los intervalos de comunicacin los determina en cada instante un reloj interno de la plataforma. Cada plataforma viene identificad

37、a por su direccin y frecuencia (canal asignado) en la que transmite su informe. En la prctica, los operadores del satlite gestionan la asignacin de los intervalos temporales y de los canales de difusin de las plataformas. 5 Caractersticas tpicas del transmisor de la plataforma 5.1 Plataformas de sis

38、temas LEO Las caractersticas tpicas de las PRD y de localizacin LEO indicadas a continuacin corresponden al ARGOS de Brasil y a los DCS MOS. Las plataformas transmiten espordicamente. Cada emisin consta de dos partes consecutivas: durante la primera parte se transmite una portadora pura; durante la

39、segunda parte la seal se modula por el mensaje que se transmite. Hay tres tipos de plataformas del DCS ARGOS: MDP/MP, MDP-4 hbrida y modulacin con desplazamiento mnimo con filtro gaussiano (MDMG). Las plataformas MDP/MP las utiliza asimismo el DCS de Brasil y el DCS MOS. Adems de los tres tipos de p

40、lataformas citados, cada plataforma ARGOS puede equiparse con un receptor de enlace descendente. Rec. UIT-R SA.1627 5 5.1.1 Plataformas MDP/MP Parte sin modular: duracin del orden de 160 ms. Parte modulada: incluye 48 bits de servicio seguidos de los datos de los sensores. Dependiendo del nmero de s

41、ensores la duracin total de la parte modulada oscila entre 200 y 760 ms. Periodo de repeticin: plataformas a localizar: se escoge entre 60 y 100 s; plataformas destinadas exclusivamente a la recogida de datos: se selecciona por encima de 200 s. Codificacin de datos: codificacin de nivel bifsico a un

42、a velocidad binaria de 400 bit/s. Portadora y moduladora: plataformas MOS actuales = 401,50 MHz; plataformas ARGOS = 401,65 MHz 30 kHz; plataformas DCS de Brasil = 401,635 MHz 30 kHz; modulacin MDP/MP con un ndice de modulacin de 1,1 0,1 rad. Potencia emitida: inferior a 3 W o prxima a este valor. E

43、stabilidad de frecuencia (para obtener una precisin de localizacin de 1 km como mnimo): la deriva a medio plazo (15 min) no debe sobrepasar 0,5 109/min; estabilidad a corto plazo (100 ms): 1 109. La precisin de localizacin depende hasta cierto punto de la estabilidad del oscilador de la plataforma;

44、esta especificacin puede variar en funcin del objetivo buscado. 5.1.2 Plataformas de MDP-4 hbrida Parte sin modular: duracin del orden de 80 ms. Parte modulada: incluye 48 bits de servicio seguidos de los datos de los sensores. Dependiendo del nmero de sensores la duracin total de la parte modulada

45、oscila entre 200 y 760 ms. Periodo de repeticin: plataformas a localizar: se selecciona entre 60 y 100 s; plataformas destinadas exclusivamente a la recogida de datos: se selecciona por encima de 200 s. Codificacin de canal: el tren binario de entrada, que tiene una velocidad binaria de 400 bit/s, s

46、e codifica convolucionalmente utilizando un cdigo (7, 1/2); modulador; modulacin: MDP-4. 6 Rec. UIT-R SA.1627 Codificacin de datos: el tren binario codificado del canal tiene una velocidad binaria de 800 bit/s. Dado que la modulacin MDP-4 se expresa en trminos de I y Q, el tren binario se divide en

47、un eje I y en otro Q. En el eje I los smbolos se codifican con nivel sin retorno a cero (NRZ), mientras que en el eje Q los smbolos se codifican en nivel bifsico. Portadora: plataformas ARGOS = 401,65 MHz 30 kHz. Potencia emitida: menor de 3 W o prxima a este valor. Estabilidad de frecuencia (para o

48、btener una precisin de localizacin de 1 km como mnimo): deriva a medio plazo (15 min) no debe superar 0,5 109/min; estabilidad a corto plazo (100 ms): 1 109. La precisin de localizacin depende hasta cierto punto de la estabilidad del oscilador de la plataforma; esta especificacin puede variar en funcin del objetivo buscado. 5.1.3 Plataformas MDMG Parte sin modular: duracin del orden de 80 ms. Parte modulada: incluye 48 bits de servicio seguidos de datos de los sensores. Dependiendo del nmero d