2002

Technology Corner: Beacons to the Rescue
By Pierre Rossi

In the summer of 1982, a plane crash in northwestern B.C. made history. For the first time the signal of a radio beacon was picked up by a satellite and relayed to a ground station. Unlike some other tragic cases, the Search and Rescue (SAR) team found and saved the survivors.

The rescue was made possible by technology developed by scientists at Communications Research Centre Canada (CRC), an agency of Industry Canada, at Shirleys Bay. Since 1982, almost 14 000 people have been rescued thanks to this CRC technology. Jim King of CRC recently described the system to Spectrum, Information Technologies and Telecommunications (SITT) staff.

Developed for aircraft, the earliest types of radio beacon, or Emergency Locator Transmitter (ELT), were battery powered and provided a reasonable service, but only in very limited areas. To expand these areas, a satellite-based system was needed, and the development of such a system required international cooperation.

The United States, Canada and France set up a joint Search and Rescue Satellite Aided Tracking program, or SARSAT, in 1978. A similar program, COSPAS, was developed by the former Soviet Union (USSR) and is now operated by Russia. In 1979, the four countries pooled their resources and expertise, and created the COSPAS-SARSAT program.

At present, there are about 965 000 beacons in use in more than 150 countries. There are three types available, one is portable, another is carried by aircraft and the third is carried on watercraft. The original beacons operated on 121.5 MHz, and newer beacons operating on 406 MHz were specifically designed to work with the satellite system.

Personal Locator Beacons (PLBs) for use on land

406 MHz PLBs are extremely useful in Canada's remote areas, where conventional communication facilities are difficult. They cost about $1000 and Canada is one of the few countries to allow their sale. In some communities in the Canadian North, hunters can borrow one at the local police station before setting out.

Emergency Locator Transmitters (ELTs) for use on aircraft

ELTs are carried by most private, commercial and military aircraft and on all small planes and aircraft flying in the North. They are automatically activated in a crash, and transmit on the international emergency frequencies of 121.5 and/or 406 MHz. Their signals can be detected by flights overhead and by COSPAS-SARSAT satellites. They can cost from $300 up to $3000.

Emergency Positioning Indicator Radio Beacons (EPIRBs) for use on watercraft

Designed especially for commercial shipping and leisure boats, EPIRBs are also battery-powered. When activated, they transmit a digitally encoded signal on the 406 MHz frequency. The operational lifetime of such beacons is 24–48 hours under extreme conditions (from –40° C to +55° C) and can cost up to $1000. If located and rescued within eight hours, people lost at sea have more than a 50 percent chance of survival.

How does it work? Rescue is actually the last step in the process. It begins when the orbiting COSPAS-SARSAT satellite passes over an activated beacon and picks up the distress signal, on 121.5 or 406 MHz, frequencies reserved only for emergency beacons. 406 MHz beacons contain encoded information that include vehicle identification and country of registration, and can optionally include the location of the distress, whereas 121.5 MHz beacons simply transmit a warbling tone but no user identification.

The satellite relays the distress signals to any of the 45 strategically located ground stations (called Local User Terminals or LUTs). Here the satellite signal is processed to compute the latitude and longitude of the distress, and alerts are sent to any of the 23 world-wide Mission Control Centres (MCCs). 406 MHz beacons can be located to within 2 km and 121.5 MHz beacons to within 20 km.

These centres then forward the information to Rescue Coordination Centres, Search and Rescue Points of Contact or other MCCs. In Canada, LUTs are located in Edmonton, Churchill, Goose Bay and Ottawa. From there, the information is sent to the MCC at Canadian Forces Base Trenton.

The first satellite, COSPAS-1, was launched in June 1982 by the USSR and within three months, it proved decisive in the rescue operation that saw the crew of a small aircraft that had crashed in northwestern B.C. lifted to safety. That plane had set off in search of another plane that had crashed earlier, just before the new satellite system was activated. The signal was received via COSPAS-1 using the world's first ground station, located at CRC in Ottawa and the crew was soon rescued. The occupants of the first plane were not so lucky; they were never found.

In 1984 the system became fully operational. It now consists of a constellation of four satellites in low earth (polar) orbit and three in geostationary orbit that detect and locate emergency beacons on vessels and aircraft in distress as well as those carried by people on land.

2002

Le Coin technologique — Les radiobalises de détresse à la rescousse
par Pierre Rossi

À l'été 1982, l'écrasement d'un avion dans le nord-ouest de la Colombie-Britannique est passé à l'histoire. Pour la première fois, le signal d'une radiobalise de détresse était capté par un satellite et relayé à une station terrestre. Cette fois, l'équipe de recherche et de sauvetage (SAR) a trouvé et secouru les survivants, contrairement à certains autres cas tragiques.

Ce sauvetage a pu s'effectuer grâce à la technologie mise au point par des scientifiques des programmes de communication par satellite du Centre de recherche sur les communications Canada (CRC), organisme d'Industrie Canada situé à Shirleys Bay. Depuis 1982, près de 14 000 personnes ont été secourues grâce à cette technologie du CRC. Jim King, qui travaille au Centre, a récemment donné un compte rendu du système devant le personnel de Spectre, technologies de l'information et télécommunications.

Conçus pour les aéronefs, les premiers types de radiobalises ou émetteurs de localisation d'urgence (ELT) étaient alimentés à batterie. Ils fournissaient un service adéquat, mais seulement dans un rayon restreint. Si l'on voulait étendre la zone, il fallait mettre au point un système par satellite, ce qui requérait la coopération internationale.

Les États-Unis, le Canada et la France ont établi un programme conjoint, le Programme du système de poursuite par satellite de SAR, ou SARSAT. L'ancienne Union soviétique a mis au point un programme semblable, COSPAS, qui est aujourd'hui exploité par la Russie. En 1979, les quatre pays ont mis leurs ressources et compétences en commun pour créer le programme COSPAS-SARSAT.

Il y a actuellement environ 965 000 radiobalises utilisées dans plus de 150 pays. Il existe trois modèles : portable, pour aéronef, pour navire. Les premières radiobalises fonctionnaient à une fréquence de 121,5 MHz, tandis que les récents modèles sont conçus pour fonctionner avec le système satellitaire.

Balises de localisation personnelle (BLP) pour usage sur terre

Au Canada, les BLP de 406 MHz sont extrêmement utiles dans les régions éloignées, où la de communication est difficile. Elles coûtent environ 1 000 $ et le Canada est l'un des rares pays à en permettre la vente. Dans certaines collectivités du Nord, les chasseurs peuvent en emprunter une à un poste de police local avant de partir à la chasse.

Émetteurs de localisation d'urgence (ELT) à bord d'aéronefs

Il y a des ELT à bord de la plupart des aéronefs privés, commerciaux et militaires et des petits avions et aéronefs qui volent dans le Nord. Si l'avion s'écrase, ils sont automatiquement activés : ils émettent alors un signal modulé sur les fréquences d'urgence internationales de 121,5 et 406 MHz. Ce signal peut être détecté par les appareils qui survolent l'émetteur et par les satellites COSPAS-SARSAT. Ce genre d'émetteur coûte entre 300 $ et 3 000 $.

Radiobalises de localisation des sinistres (RLS) à bord des navires

Conçues spécialement pour la navigation commerciale et les bateaux de plaisance, les RLS sont également alimentées à batterie. Une fois activée, cette balise transmet un signal numérique codé sur la fréquence de 406 MHz. La durée de vie opérationnelle de cette radiobalise est de 24 à 48 heures dans des conditions extrêmes (de -40° à +65 °C). Son prix va jusqu'à 1 000 $. Les personnes perdues en mer ont une chance de survie de plus de 50 p. 100 si elles sont localisées grâce à cette radiobalise et secourues en moins de 8 heures.

Mais comment s'effectue le sauvetage? C'est en fait la dernière étape du processus. Elle est déclenchée lorsque le satellite COSPAS-SARSAT, qui fonctionne sur 406 MHz, fréquence réservée seulement aux radiobalises de détresse, en orbite au-dessus d'une radiobalise activée, repère un signal de détresse en passant. Ces radiobalises contiennent des données codées comprenant l'immatriculation du véhicule et le pays d'immatriculation et peuvent inclure le point d'origine du signal dans un rayon de 2 km. Les radiobalises de 121,5 MHz n'émettent, elles, qu'un signal modulé sans code d'identification.

Le satellite relaie ensuite les données aux 45 stations terrestres localisées stratégiquement (appelées stations terminales d'usager local ou LUT). Là, on relève la longitude et la latitude du signal de détresse, et des alertes sont envoyées aux 23 centres de contrôle de mission (CCM) partout dans le monde. On localise les radiobalises de 406 MHz dans un rayon de 2 km et les radiobalises de 121,5 MHz dans un rayon de 20 km.

Ces centres transmettent ensuite l'information aux centres de coordination des opérations de sauvetage, aux points de contact de recherche et de sauvetage ou aux autres CCM. Au Canada, les LUT sont situées à Edmonton, Churchill, Goose Bay et Ottawa. L'information est envoyée de ces stations au CCM de la base des Forces canadiennes à Trenton.

Le premier satellite, COSPAS-I, a été lancé en juin 1982 par l'URSS et en moins de 3 mois, son rôle s'est avéré déterminant dans le sauvetage de l'équipage du petit aéronef qui s'était abîmé au nord-ouest de la Colombie-Britannique. L'avion, qui avait un ELT à bord, était à la recherche d'un autre avion qui s'était écrasé et en était dépourvu. Le signal a été capté par le satellite et relayé à la première station terrestre du monde, située au CRC à Ottawa, et l'équipage a été aussitôt secouru. (Les occupants du premier avion n'ont pas été aussi chanceux, on ne les a jamais retrouvés).

En 1984, le système est devenu entièrement fonctionnel. Il est composé d'une constellation de quatre satellites en orbite basse terrestre (polaire) et de trois en orbite géostationnaire, qui détectent et localisent les radiobalises à bord des vaisseaux et des aéronefs en détresse ainsi que celles de gens sur terre.