I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   20 20 ,   pp .   2 85 ~ 2 92   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I:   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 9 .i 1 . pp 285 - 292             285       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   In t r o d u c t i o n   t o   p o l a r   e a r t h   o r b i t s ( PE O)   i n   t h e     f u n c t i o n   o f   t h e   sa t e l l i t e   d i st r e ss  a n d   sa f e t y   sy st e m s (S D S S )       D i m ov  S t oj c e   Il c e v   S pa c e   S c i e nc e   C e nt r e   ( S S C ) ,   D ur ba U ni ve r s i t y   of   T e c hnog y   ( D U T ) ,   S out A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   Re c e i v e d   N ov   30 ,   201 9   Re v i s e J a n   18 ,   202 0   A c c e pt e J a n   30 ,   202 0       I t hi s   pa pe r   i s   d e s c r i be i n t r oduc t i on  of   po l a r   e a r t or bi t s   ( P E O )     i t he   f unc t i o of   t he   s a t e l l i t e   d i s t r e s s   a nd   s a f e t y   s y s t e m s   ( S D S S )   f or   a l l   m obi l e   a pp l i c a t i o ns .   T h e   r e s ul t s   of   a   t e c hn i c a l   a nd  e c onom i c   s t udy   r e g a r di n g   t he   e x t e n s i on  of   t he   I nm a r s a t   g e os t a t i ona r y   e a r t or bi t   ( G E O )   s a t e l l i t e   s y s t e m   t c ove r   pol a r   r e g i on  a r e   r e vi e w e d.   I a dd i t i on,   a l s a r e   e xa m i ne d     t he   t e c hni c a l   a nd  pr a c t i c a l   a s pe c t s   of   pr ovi di ng   a ope r a t i ona l   po l a r   m obi l e   s a t e l l i t e   s e r v i c e   ( M S S )   f or   t he   pr ovi s i on  of   c om b i ne d   d i s t r e s s   a nd  s a f e t y   c om m uni c a t i on  s o l u t i o ns   i c onj unc t i on  w i t a   c om m e r c i a l   a n de f e ns e   c om m uni c a t i on  s y s t e m s   f or   m a r i t i m e ,   l a nd  a nd  a e r ona ut i c a l   a ppl i c a t i ons .   T h i s   s t udy   i s   c ons i de r e s e ve r a l   P E O   s a t e l l i t e   m od e l s   a nd  t he i r   pr oba bl e   c os t s   f or   s e a r c a nd  r e s c ue   ( S A R )   a nd   de t e r m i na t i on   M S S   s ol u t i on s .     T h e   pr a c t i c a l   us a g e   of   L ow   P E O   c on s t e l l a t i o i s   r e a l i z e by   C os pa s - S a r s a t   i nt e r na t i o na l   pr oj e c t   f or   S D S S .   Ke y w or ds :   Cos pa s - S a r s a t   G E O   G E O S A R   L E O S A R   MSS   P ol a E a r t h   O r b i t s   ( P E O )   S D S S       C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   D i m ov   S t o j c e   Il c e v ,   S p a c e   S c i e n c e   C e n t r e   (S S C ) ,     D u r b a n   U n i v e r s i t y   of   T e c h n o g y   ( D U T ) ,     D u r b a n ,   S ou t h   A f r i c a .   168  U n i v e r s i t y   Roa d,   N e g a ra .   E m a i l :   i l c e v @ du t . a c . z a       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   pol a r   e a rt h   or bi t s   ( P E O s a t e l l i t e   c on s t e l l a t i on   i s   t od a y   a   s yn o nym   f or   pr ov i di n g   c ov e r a g e     of   bot P ol a r   R e g i ons   f or   e m e r g e n c y ,   di ff e r e n t   m e t e o r o l og i c a l   obs e r v a t i on   a n s a t e l l i t e   de t e r m i n a t i on   s e r v i c e s .   A   s a t e l l i t e   i n   t h i s   or bi t   t ra v e l s   i t s   c ou r s e   ov e r   bot h   g e og r a ph i c a l   po l e s   a n e f f e c t i v e l y   f ol l o w s   a   l i n e   of   l ong i t u de .   Ce r t a i n l y ,   t h i s   or bi t   m a y   be   v i r t u a l l y   c i r c u l a r   o r   e l l i pt i c a l   de pe n di n g   u pon  r e qu i r e m e n t s     of   t h e   p r og ra m   a n i s   i n c l i n e d   a t   a bou t   9 0 t t h e   e qu a t o ri a l   p l a n e ,   c ov e ri n g   bot h   pol e s .     T h e   or bi t   i s   f i x e i n   s pa c e   w h i l e   t h e   E a rt h   r ot a t e s   un de r n e a t h   a n c o ns e qu e n t l y ,   t h e   s a t e l l i t e ov e r   a   num be r   of   o r bi t s   de t e r m i n e by   i t s   s pe c i f i c   o rbi t   l i n e ,   w i l l   p a s s   ov e r   a n y   g i v e n   poi n t   on   t h e   E a rt h s   s u r f a c e .     A   s i ng l e   s a t e l l i t e   i n   a   P E O   pl a n e   pr ov i d e s   i n   pr i n c i pl e   c ov e ra g e   t t h e   e n t i re   g l obe ,   a l t h ou gh   t h e r e   a re   l on pe r i o ds   d u r i n g   w h i c h   t h e   s a t e l l i t e   i s   ou t   of   v i e w   of   a   pa r t i c u l a r   g r ou n e a r t h   s t a t i on   ( G E S ).     A c c e s s i bi l i t y   c a n   of   c ou r s e   be   i m pr ov e by   de pl oy i ng   m o re   t h a n   on e   s a t e l l i t e   i n   di f f e r e n t   o r b i t a l   p l a n e s .   T hus ,   i t w s u c h   s a t e l l i t e   o r bi t s   a r e   s pa c e a t   90 t e a c h   ot h e r ,   t h e   t i m e   be t w e e n   t h e i r   p a s s e s   o v e r   a n y   g i v e poi n t   w i l l   be   h a l v e d .     T h e   P E O   s ys t e m   i s   r a re l y   us e f or   c om m u n i c a t i on   pu r pos e s   be c a u s e   t h i s   s a t e l l i t e   i s   i n   re a l   v i e w     of   a   s pe c i f i c   poi n t   on   t h e   E a r t h s   s u r f a c e   f or  on l y   a   s h or t   p e ri od  of   t i m e .   I n   a dd i t i on ,   a n y   c om pl e x   s t e e ra bl e   a n t e n n a   s ys t e m s   w ou l a l s n e e t o   f ol l o w   t h e   s a t e l l i t e   a s   i t   pa s s e s   o v e r h e a d .   A t   a n y   r a t e ,   t h i s   s pe c i a l   s a t e l l i t e   or b i t   m a y   be   a c c e p t a b l e   f or   a   p r o c e s s i ng  s t or e - a n d - f or w a rd  t y pe   of  l ow   da t a   m obi l e   c om m u n i c a t i on s   s ys t e m   a n f or   s a t e l l i t e   de t e r m i n a t i on   a n n a v i g a t i on   [1 - 3 ] .   T h e r e   a re   f ou r   p r i m a r y   re qu i r e m e n t s   f or   P E O   s ys t e m s   a s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     285   -   29 2   286   a)   T pr ov i d e   g l oba l   s a t e l l i t e   v i s i bi l i t y ,   c ov e ra g e   a n a c c e s s   l i n ks   f or   e x i s t i ng   L ow   E a r t h   O rbi t   ( L E O L E O S A S D S S   s ys t e m   o f   Co s pa s - S a r s a t   d i s t re s s   a n s a f e t y   r a d i b e a c on s   s u c h   a s :   M a r i t i m e   E P I RB   (E m e r g e n c y   P os i t i on   I n di c a t i n g   Ra d i B e a c on ),   L a n V e h i c l e / P e r s on a l   P L (P e r s on a l   L oc a t o r   Be a c on )   a n A e r on a u t i c a l   E L T   (E m e r g e n c y   L oc a t o T r a n s m i t t e r) ;   b)   T pr ov i de   g l ob a l   c on t i n u o us   s a t e l l i t e   c ov e r a g e   f or   c u rr e n t   o r   n e w l y   de v e l op e a n d   f or t h c om i ng   s a t e l l i t e   n a v i g a t i on   s ys t e m s ;     c)   T pr ov i de   c om m un i c a t i on   re qu i r e m e n t s   a t   RF   L - ba n or   a n y   c onv e n i e n t   s pe c t r u m   f or   s h i p s   a n a i rc r a f t   i n   t h e   po l a r e g i on s   n ot   c ov e r e d   by   t h e   I nm a r s a t   s ys t e m ;   a n   d)   T p r ov i de   g l oba l   c ov e r a g e   f o r   m e t e o r ol og i c a l   a n s y n opt i c   obs e r v a t i on   s t a t i on s .   T h e   I nm a r s a t   e x pe rt s   s t a f h a s   s t u di e t w P E O   s ol u t i on   f o r   di s t r e s s   a n c om m un i c a t i on   pu r pos e s ,   f i r s t ,   l o w   a l t i t u de s   u p   t 1, 400  km   a n s e c on d,   h i g a l t i t u de s   a bov e   11, 000  km .   I n   f a c t ,   t h e s e   t w o r b i t   P E O   ra n g e s   a re   s e pa ra t e by   t h e   I n n e r   V a n   A l l e n   ra di a t i on   be l t .   I n   t h e   re g i ons   of   t h e   r a d i a t i on   be l t   t h e   ra di a t i on  l e v e l   i n c r e a s e s   r ou gh l y   e x po n e n t i a l l y   w i t h   h e i g h t   a t   a rou n d   1, 0 00  km ,   re a c h i ng   a   p e a k   a t   a bou t   5 , 000   km   a l t i t u de .   A   c ri t i c a l   re qu i re m e n t   t re du c e   h i g h - e n e r g y   pr ot o n   da m a g e   t t h e   s ol a r   c e l l   a rr a y s   o f   t h e   s a t e l l i t e   s ys t e m   c ons t r a i n s   t h e   P E O   t l o w   a n h i g h   or bi t a l   a l t i t u de s .   A s   i s   e v i de n t ,   a n ot h e O u t e r   V a n   A l l e n   Be l t   h a s   n s n e g a t i v e   i n f l u e n c e   on   t h e s e   t w o   P E O   s a t e l l i t e   c ons t e l l a t i on s ,   be c a u s e   t h i s   be l t   l i e s   f a r   a   w a y   be t w e e n   m e di um   e a rt h   o r bi t   ( M E O a n G E O   s a t e l l i t e   p l a n e s .   T h e s e   t w o   s pe c i f i c   s ys t e m s   s t u di e by   I nm a r s a t   a r e   Cos pa s - S a r s a t   L ow   P E O   a t   1, 0 00  km   a l t i t u de   a n H i g h   P E O   a t   12, 000  km   a l t i t u de ,   s i m i l a r   t t h a t   s t u di e by   E R N O ,   n a m e S E R E S   (S e a rc h   a n Re s c u e   S a t e l l i t e )   s ys t e m .   I n   s u c h   a   w a y ,   i t   i s   c ons i de re t h a t   t h e s e   t w s a t e l l i t e   o r b i t a l   s ys t e m s   de m o ns t r a t e   c l e a rl y   t h e   s ol u t i ons   t ra d e of f   a n c on s t r a i n t s   on   a   j oi n t   P E O   d i s t re s s ,   s a f e t y ,   S A a n c om m un i c a t i on   m i s s i on .     O t h e r   pos s i bl e   orbi t s   f or   t ot a l   po l a r   c ov e r a g e   c a n   be   a n   i n c l i n e H i g h l y   E l l i p t i c a l   O r b i t   (H E O   of   Rus s i a n   M ol ny a   c ons t e l l a t i on   of   s a t e l l i t e s ;   G IO   (G e os yn c h r on ous   I n c l i n e O r bi t )   a t   4 5 o   i n c l i n e p l a n e     of   s a t e l l i t e s   a n 55 o   i n c l i n e c i rc u l a r   M E O   a t   20, 0 00  km   a l t i t u de   f or   b ot h   t h e   U S   G P S   a n Ru s s i a G L O N A S S   m i l i t a r y   G l oba l   S a t e l l i t e   N a v i g a t i on   S y s t e m s   (G N S S )   [4 - 8 ].         2.   C O S P A S - S A R S A LEO S A R   S Y S TE M   T h e   Co s pa s - S a r s a t   L E O S A s ys t e m   i s   S D S S   n e t w o rk  t h a t   us e s   P E O   s a t e l l i t e s   o f   n o n - c on t i nu ou s   c ov e ra g e   i n   L E O   o r b i t   p r ov i d e by   s pe c i a l   L E O S A c onf i gu r a t i on .   T hus ,   t h e   us e   of   L E O   l o w - a l t i t u de   or b i t i n g   s a t e l l i t e s   pr ov i de s   a   s t r on g   D opp l e e f f e c t   i n   t h e   u p - l i n s i gn a l ,   w h i c h   a l l o w s   t h e   us e   of   D oppl e pos i t i on i n t e c h n i qu e s   f or   s pe c i a l   s a t e l l i t e   be a c on s .   T h e   di s t re s s   s i gn a l s   o S D S S   n e t w o rk  ra di a t e by   t h e s e   be a c on s ,   s u c h   a s   E P I RB   f or   oc e a n g oi ng   s h i p s ,   P L f or  pe rs o ns   a n l a n v e h i c l e s   a n E L T   f or   a l l   ki n of   a i rc r a f t ,   a t   406   M H z   a re   re c e i v e by   a   f i r s t   o s e c on g e n e r a t i on   of   L E O / P E O   s a t e l l i t e s   v i a   L oc a l   U s e r   T e r m i n a l s   ( L U T )   of   L E O L U T   s t a t i on s   e qu i ppe w i t h   s u i t a bl e   t ra n s po n de r s   a n a n t e n n a   s ys t e m s .     T h e s e   de t e c t e di s t r e s s   s i gn a l s   a r e   re l a y e by   L E O S A s a t e l l i t e s   on   1544. M H z   a   c o rre s pon di ng   L E O L U T   s t a t i on ,   w h e re   t h e   s i gn a l s   a r e   p r o c e s s e t de t e r m i n e   t h e   l oc a t i on   of   t h e   s a t e l l i t e   be a c on s   a n d/ or   a   m obi l e     i n   di s t re s s .     D opp l e pos i t i on i n g   i s   us i n g   t h e   re l a t i v e   m ot i on   be t w e e n   t h e   s pa c e c r a f t   a n t h e   L E O S A be a c ons   h a s   be e n   c h o s e n   a s   t h e   on l pr a c t i c a l   m e a ns   of  l oc a t i ng   di s t r e s s   s i g n a l s .   T h e   c a rr i e r   R F   r a di a t e   by   t h e   be a c on   i s   r e a s on a bl y   s t a bl e   du r i n g   t h e   pe r i o of   m u t u a l   be a c on   a n s a t e l l i t e   v i s i bi l i t y .   I n   t h e   pa s t   Cos pa s - S a r s a t   u s e t h e   V H F   ba n of   121. M H z   (i n t e r n a t i o n a l   a e r on a u t i c a l   e m e r g e n c y   f r e qu e n c y )   a n t od a i s   us i ng   U H F   b a n of   406. 0   t 40 6. 1   M H z   e x c l u s i v e l r e s e r v e f or  di s t r e s s   be a c on s   ope ra t i n g   w i t h     s a t e l l i t e   s ys t e m s .     A l t h o ug h   t h e   U H F   be a c on s   a re   m or e   s oph i s t i c a t e t h a n   t h e   V H F   be a c on s ,   t h r ou gh   t h e   a ddi t i on     of   i de n t i f i c a t i on   a n s i t u a t i on   c ode s   i n   t h e   m e s s a g e s ,   c om pl e x i t y   i s   s t i l l   ke p t   t a   m i n i m um   b y   t h e   r e t e n t i on   of   t h e   D opp l e r   l o c a t i on   c on c e pt .   A n ot h e r   V H F   b a n on   243   M H z   i s   us u a l l y   on l y   i n   s e r v i c e   f o r   m i l i t a r y   a n d   n ot   i n   S a r s a t   d i s t r e s s   c om m un i c a t i on s   a ny   m or e .   T o   opt i m i z e   D opp l e l o c a t i on ,   a   L E O   n e a po l a o r b i t a l   pl a n e   i s   us e d.   T h e   D oppl e r   e f f e c t   i s   a n   e v e n t   c a u s i ng   f r e q u e n c y   c h a ng e s   o f   t h e   r e c e i v e ra di o   s i gn a l s   f or     a   t i m e   du ri n g   t h e   re l a t i v e   m ot i on   of   t h e   ra di o   b e a c on   t ra n s m i t t e r s   a n d/ o s a t e l l i t e   re c e i v e r s :     f D   =   f ’V / c   =   2 ( f ’V   c os α/ c =   V   c os α/   λ   [H z ]   ( 1 )     W h e r e   1/   λ = f ’/ c ,   f   i s   t h e   f r e qu e n c of  t h e   e l e c t rom a gn e t i c   w a v e s ,   α   i s   t h e   a ng l e   be t w e e n   re a l   re l a t i v e   s pe e (V )   a n ra d i a l   re l a t i v e   s pe e (V ’)   s h a r e by   T x   a n d   Rx .   T h e   D opp l e r   f re qu e n c y   ( f D )   i s   di re c t l y   propo r t i on a l   t t h e   re l a t i v e   s pe e of   T x   a n Rx   a n i n v e r s e l y   propo rt i on a l   t o   t h e   w a v e l e n g t h .     T h e   D oppl e r   e f f e c t   i s   n ot   a l l   t h e o re t i c a l   t h ou gh ,   w h i c h   e qu a t i on   c a n   be   u s e t c a l c u l a t e   bot h     t h e   v e l oc i t y   of   t h e   s ou r c e   a n obs e r v e r ,   t h e   ori g i n a l   f r e qu e n c of   t h e   s oun w a v e s   a n t h e   ob s e r v e f r e qu e n c y   of   t h e   s oun w a v e s .   T h e   obs e r v e f r e qu e n c y   ( f o )   c a n   be   c a l c u l a t e w i t h   t h e   f ol l o w i n g   e qu a t i on :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i     IS S N :   2502 - 4752       Int r odu c t i on  t pol ar   e ar t or bi t s   ( P E O )   i t h e   f un c t i on   of   t h e   s at e l l i t e   di s t r e s s   ( D i m ov   St o j c e   Il c e v )   287   f =   [(V   +   V /   V     V s )]  f   ( 2 )     W h e r e   f   -   a c t u a l   f r e qu e n c y ,   V   -   v e l oc i t y   of   s o un w a v e s ,   V = v e l o c i t y   of   t h e   obs e r v e r,   a n V s = v e l o c i t   of   s ou r c e .   W h i l e   t h e re   i s   on l y   on e   D opp l e r   e f f e c t   r e l a t i o n ,   t h e   e qu a t i on   c h a n g e s   i n   di ff e r e n t   s i t u a t i on s   de pe n di n g   on   t h e   v e l oc i t i e s   of   t h e   ob s e r v e r   ( ob j e c t )   o r   t h e   s o u r c e   of   t h e   s oun d.   A t   t h i s   poi n t ,   t h e   D oppl e r   e f f e c t   e qu a t i on   c a n   b e   a ppl i e d   i n   d i f f e r e n t   s i t u a t i on s   [ 3,   9 - 11].     2. 1 .       S o u r c e   m o v i n to w ar d s   th e   o b s e r v e r   o r   o b je c t   at   r e s t   T h e   i m m obi l e   obs e r v e r   o r   obj e c t   i n   t h i s   s c e n a ri i s   s t a n di ng   bu t   a n ot h e r   obj e c t   i s   m ov i n g   t ow a r ds   obs e r v e r .   M o r e   e x a c t l y ,   l e t s   g ba c t ( 2 ).   T h e   v e l oc i t y   of  t h e   ob s e r v e r   i s   z e r o ,   a n s V o   i s   e qu a l   t z e r o .   T h e n ,   pl u gg i ng   t h i s   i n t t h e   e qu a t i on   a bov e ,   t h e   n e w   e qu a t i on   w h e n   a   s o u r c e   i s   m o v i ng   t ow a r ds   a n   obs e r v e a t   r e s t   w i l l   be   p re s e n t e w i t h   t h e   f ol l o w i n g   r e l a t i on :       f =   V   /   (V     V s f   ( 3 )     2. 2 .       S o u r c e   m o v i n aw ay  f r o m   th e   o b s e r v e r   o r   o b je c a r e s t     In   t h i s   c a s e   on e   m i gh t   i m a g i n e   t h a t   s o m e   m o v i n g   obj e c t   pa s s e n e x t   t t h e   obs e r v e r   pos i t i on     a t   s pe e of   a bou t   25  m / s ,   w h i c h   i s   s t i l l   s t a t i on a r y .   T h e   f r e qu e n c y   o f   t h e   s oun d   e m i t t e by   t h e   m ov i ng   obj e c   i s   1, 000  H z ,   a n t h e   s oun w a v e s   t ra v e l   w i t h   a   v e l oc i t y   o f   343  m / s .   S i n c e   t h e   obs e r v e v e l oc i t y   i s   z e r o,   t h e   v a l u e   V o   c a n   be   e l i m i n a t e   a g a i n   f r om   t h e   e qu a t i on .   Bu t   t h i s   t i m e ,   t h e   m o v i ng   obj e c t   i s   g oi ng   a w a y   f r om   t h e   obs e r v e r,   s i t s   v e l oc i t y   i s   n e g a t i v e   t i n di c a t e   t h e   di r e c t i on .   I n   s u c a   w a y ,   t h e   f ol l ow i n g   e q u a t i on   f or   obs e r v e r   f re qu e n c y   w i l l   b e   a s   f ol l ow s :     f =   V   /   [(V     (   V s )]  f   ( 4 )     I n s e r t i n g   a bov e   v a l u e s   of   num be r s   i n t t h e   e qu a t i on   w i l l   p ro v i de   t h e   f ol l o w i n g   re s u l t :     f =   343   m / s   /   ( 343   m / s + 25  m / s )   1000   H z = 932   H z   ( 5 )     A   s ou r c e   m ov i ng   a w a y   f r om   t h e   obs e r v e r   c r e a t e s   a   l o w e pe rc e i v e f re qu e n c y   of   s o un w a v e s ,     or   a c c o r di n g   t t h e   e x a m pl e ,   t h e   f r e qu e n c y   pe r c e i v e by   t h e   obs e r v e r   i s   l e s s   t h a n   t h e   a c t u a l   f r e qu e n c y   e m i t t e by   t h e   s i r e n ,   j u s t   w h a t   w a s   e x pe c t e f rom   t h e   D oppl e e f f e c t   [ 3 ] .     2. 3 .       O b s e r v e r   M o v i n To w ar d   S t ati o n ar y   S ou r c e   N o w   s om e body   c a n   i m a g i n e   t h a t   obj e c t   i s   m ov i ng   t ow a r ds   a   l ou bl o c p a r t y .   A s   s o m e body   m o v e s   t o w a r ds   t h e   s pe a ke r s ,   t h e   s o un w a v e s   g e t   c l os e r   t og e t h e r   a n t h e   f r e qu e n c y   i n c r e a s e s .   I n   t h i s   c a s e ,     obj e c t   i s   m ov i ng ,   bu t   t h e   s o u r c e   i s   n ot .   S o,   v a l u e   of   V s   w i l l   be   e qu a l   t o   z e r o,   s D opp l e r   e f f e c t   e qu a t i on   f or     a n   obs e r v e r   m ov i ng   t ow a r ds   a   s t a t i on a r y   s ou r c e   w i l l   be   p r e s e n t e w i t h   t h e   f ol l o w i n g   r e l a t i on :     f =   [(V   +   V o /   V ] - ( - V s )]   f   ( 6 )     2. 4 .       O b s e r v e r   m o v i n aw ay  f r o m   s tati o n ar s o u r c e   T h e   m o v i n obj e c t   pa s s e d   t h e   l ou pa rt y   a n t h e y   a r e   on   t h e   w a y   t a   m or e   s e re n e   s e t t i n g .   N ow   t h i s   obj e c t   i s   m o v i ng   a w a y   f r om   t h e   s oun w a v e s ,   t h e   f r e qu e n c y   de c re a s e s   a n v e l oc i t y   be c om e s   a n n e w   e qu a t i on   i s   a s   f ol l ow s :     f =   [(V + V o /   V ] - ( - V s )]   f   ( 6 )     T h e r e f ore ,   i n s t e a d   of   a dd i n g   V o ,   w e   n ow   s u bt r a c t ,   s i n c e   V o   i s   n e g a t i v e .   H e n c e ,   w h e n   on e   o f   t h e   L E O S A s a t e l l i t e s   i s   a ppr oa c h i n t h e   pos i t i on   o f   be a c on   i t s   Rx  i s   de t e c t i n h i gh e r   n o m i n a l   RF   r a t e s   r a d i a t e d,   w h e n   t h e   s a t e l l i t e   i s   j us t   ov e r   t h e   pos i t i on   o f   t h e   be a c on ,   bot h   RF   r a t e s     a r e   i d e n t i c a l   a n w h e n   t h e   s a t e l l i t e   i s   di s t a n t   f r om   t h e   be a c on ,   t h e   r e c e i v e f re qu e n c y   be c om e s   l ow e t h a   t h e   r a d i a t e d   on e .   T h i s   RF   d i v e r g e n c e   i s   D op pl e r   s h i f t ,   w h i c h   c a n   be   s h ow n   by   t h e   l e t t e S   c u r v e   f or m     of   t h e   RF   ov e r   t i m e .   T h e   f or m   a n s t e e p   s l ope   of   t h e   D oppl e c u r v e   t og e t h e w i t h   t h e   pos i t i on   of   t h e   s a t e l l i t e   on   e v e r y   po i n t   of   t h e   c u r v e   i s   us e f or  de t e r m i n i ng   t h e   pos i t i on   of   t h e   be a c on   t r a n s m i t t e r .   T h e   D oppl e r   l oc a t i on   c on c e pt   p rov i de s   t w pos i t i on s   f o r   e a c h   be a c on :   t h e   t r u e   p os i t i on   a n   i t s   m i r ro r   i m a g e   r e l a t i v e   t t h e   s a t e l l i t e   g r ou n t r a c k.   T h i s   a m bi gu i t y   i s   obv i ous l y   r e s ol v e b y   c a l c u l a t i on s   t h a t   t a ke   i n t a c c ou n t   t h e   E a r t h s   r ot a t i on .   I f   t h e   be a c on   s t a b i l i t y   i s   g ood  e n ough ,   a s   w i t h   406  M H z   be a c on s ,   w h i c h   a r e   d e s i g n e f or   t h i s   pu r pos e ,   t h e   t r u e   s ol u t i on   i s   de t e r m i n e ov e r   a   s i ng l e   s a t e l l i t e   pa s s .   I n   t h e   c a s e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     285   -   29 2   288   of   121. M H z   b e a c on s ,   t h e   a m bi gu i t y   i s   r e s ol v e by   t h e   r e s u l t   of   t h e   s e c on s a t e l l i t e   pa s s   i f   t h e   f i r s t   a t t e m pt   i s   u ns u c c e s s fu l .   L oc a t i on   a c c u r a c y   i s   a l s s i gn i f i c a n t l y   be t t e r   w i t h   406  M H z   b e a c on s   s h ow   i n   T a bl e   1   [ 3 ,   12 - 15 ].         T a bl e   1 .   Com pa r i s on   of   V H F   a n U H F   s a t e l l i t e   b e a c on s   Ch a ra c t e ri s t i c s   Ce a s e d   V H F   1 2 1 . 5   M H z   (C e a s e d )   U H F   4 0 6   M H z   D e t e c t i o n   p ro b a b i l i t y   L o c a t i o n   p ro b a b i l i t y   A m b i g u i t y   r e s o l u t i o n   Ca p a c i t y   (n o t   a p p l i c a b l e )   0 . 9   1 7 . 2   k m   10   0 . 8 8   0 . 9   9 0 %   w i t h i n   5   k m   90       A s   de pi c t e i n   F i g u r e   1   ( L e f t )   a   s i n g l e   P E O   s a t e l l i t e   c i r c l i n g   t h e   E a rt h   a r ou n t h e   pol e s ,   e v e n t u a l l y   v i e w s   t h e   e n t i re   E a rt h s   s u r f a c e .   T h e   o r b i t a l   pl a n e ,   o r   pa t h   of   t h e   s a t e l l i t e ,   re m a i ns   f i x e d,   w h i l e   t h e   E a rt r o t a t e s   un de r n e a t h .   A t   m o s t ,   i t   t a ke s   on l y   on e   h a l f   r ot a t i o n   o f   t h e   E a r t h   (i . e . ,   12  h ou r s )   f or   a n y   l oc a t i on     t pa s s   un de r   t h e   o r b i t a l   p l a n e .   W i t h   a   s e c on s a t e l l i t e ,   h a v i ng   a or bi t a l   pl a n e   a t   ri g h t   a ng l e s   t t h e   f i r s t ,     on l y   o n e   q u a rt e r   of   a   r o t a t i on   i s   r e qu i r e d ,   o r   h ou r s   m a x i m um .   S i m i l a rl y ,   a s   m or e   s a t e l l i t e s   or bi t   t h e   E a rt   i n   di f f e r e n t   p l a n e s ,   t h e   w a i t i n g   t i m e   i s   f u r t h e r   re du c e d .   T h us ,   t h e   C O S P A S - S A RS A T   S D S S   s ys t e m   de s i gn  c on s t e l l a t i on   i s   f ou r   P E O   L E O S A s a t e l l i t e s ,   w h i c h   p r ov i de   a   t y pi c a l   w a i t i n g   t i m e   o f   l e s s   t h a n   o n e   h o u r     a t   m i d - a l t i t u de s ,   s h ow n   i n   F i g u r e   ( R i g h t ) .   T h e   a l t i t u de   of   t h e   Co s pa s   s pa c e c r a f t   o r b i t   i s   a pp r ox i m a t e l y   1, 000   km ,   w h i l e   t h a t   of   S a r s a t   s pa c e c r a f t   i s   850  km .   T h e s e   l o w   o r b i t   a l t i t u de s   r e s u l t   i n   a   l ow   u pl i n po w e re qu i r e m e n t ,   a   p r on ou n c e D opp l e s h i f t   a n s h or t   i n t e r v a l s   be t w e e n   s u c c e s s i v e   pa s s e s   of   s pa c e c r a f t .             F i g u r e   1 .   D i a g ra m s   of   L E O   s a t e l l i t e s   i n   n e a r - P E O   c on s t e l l a t i on       T h e   n e a r   P E O   c ou l p r ov i d e   f u l l   g l oba l   c ov e r a g e   bu t   121 . 5   M H z   a l e rt s   on l y   i f   t h e   r e l a y e s i g n a l s   a r e   r e c e i v e by   a   L U T .   N a m e l y ,   t h i s   c o ns t r a i n t   of   t h e   121. M H z   s ys t e m   l i m i t s   t h e   us e fu l   c ov e r a g e     t t h e   g e og r a ph i c   a r e a   a bou t   3, 0 00  km   r a di u s   a r ou n e a c h   L U T   w h e r e   t h e   s a t e l l i t e   c a n   be   s i m u l t a n e ous l   i n   t h e   v i s i bi l i t y   of   t h e   t ra n s m i t t i ng   be a c on   a n t h e   re c e i v i n g   L U T   s t a t i on .   T hus ,   t h e   i m pr ov e pe r f or m a n c e     of   t h e   406  M H z   m a r i t i m e   E P I RB   u n i t   i s   t h e   r e a s on   t he s e   s m a l l   de v i c e s   w e re   s e l e c t e by   I M O   f or    t h e   G M D S S   n e t w o r a n i n c l u de i n   t h e   198 a m e n d m e nt s   t t h e   1974  S O L A S   Con v e n t i on .   S oon   a f t e r     t h e   I CA O ,   i n   a   s i m i l a r   w a y ,   re c om m e n de E L T   be a c on s   f or   a v i on i c s   u t i l i z a t i on .   I n   t h e   m e a n t i m e ,   t h e   Cos pa s - S a r s a t   o r g a n i z a t i on   h a s   de v e l ope a   s pe c i a l   G E O   S e a rc h   a n Re s c u e   (G E O S A R )   s ys t e m   us i ng   t h r e e   G E O   s a t e l l i t e s   f or   g l oba l   d i s t r e s s   c o m m un i c a t i on s   s a t e l l i t e   be a c on s     i n   c om bi n a t i on   w i t h   a l r e a dy   de v e l ope L E O   S e a rc h   a n Re s c u e   ( L E O S A R)   s ys t e m s   us i ng   f ou r   L ow   E a r t h   O r b i t   ( L E O   of   P E O   s a t e l l i t e   c on s t e l l a t i on s .   F o r   bo t h   t h e   L ow   a n H i g h   P E O   s ys t e m s   t h e   n um be r s     of   ope r a t i on a l   s a t e l l i t e s   a r e   r e qu i re t p rov i de   a de qu a t e   T h us ,   E a r t h   c ov e ra g e   n e e ds   t b e   qu i t e   m i n i m i z e i n   or d e t o   a c h i e v e   t h e   m i n i m um   s ys t e m   c os t s .   A n   I M O   (In t e r n a t i on a l   M a ri t i m e   O r g a n i z a t i on )   a n I CA O   (I n t e r n a t i on a l   Ci v i l   A v i a t i on   O r g a n i z a t i on r e qu i re m e n t s   f or   t h e   Cos pa s - S a r s a t   m i s s i o n   i s   t h a t   t h e r e   s h o u l be   n t i m e   de l a y   i n   d i s t r e s s   a l e rt i n g   a n c a l l   a n y w h e re   i n   t h e   g l obe   [3,   16 , - 19].           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i     IS S N :   2502 - 4752       Int r odu c t i on  t pol ar   e ar t or bi t s   ( P E O )   i t h e   f un c t i on   of   t h e   s at e l l i t e   di s t r e s s   ( D i m ov   St o j c e   Il c e v )   289   3.   LO W   P EO   C O N S TE LLA TI O N   T h e   L ow   P E O   c on s t e l l a t i on   s i m i l a r   t t h e   L ow   E a rt h   O r bi t s   ( L E O )   m os t l y   e m pl oys   bot h   pol a r   a n d   n e a r - pol a r   o r bi t s   f or   c om m un i c a t i on s   a n n a v i g a t i on   u t i l i t i e s .   T hus ,   a   pa rt i c u l a r   e x a m pl e   of   a   s a t e l l i t e   s ys t e m   t h a t   u s e s   t h i s   t y pe   of   or bi t   i s   t h e   Cos pa s - S a r s a t   S A n e t w o rk  f or   m a ri t i m e ,   l a n a n a e r on a u t i c a l   a ppl i c a t i on s .   T h i s   s ys t e m   us e s   s a t e l l i t e s   i n   n e a r - pol a r   or b i t s :   f ou r   U S - ba s e S a r s a t   L ow   P E O   s a t e l l i t e   c on s t e l l a t i on s   a t   860  km   or bi t s ,   i n c l i n e a t   99 o ,   w h i c h   m a ke s   t h e m   s un - s yn c h r on ous   a n f ou r   Rus s i a n   Co s pa s   s a t e l l i t e   c on f i gu r a t i on s   a t   1, 00 km   or b i t s ,   i n c l i n e a t   82 o .   H o w e v e r,   t h i s   orbi t   w a s   a l s s u i t a bl e   f or   t h e   f i r s t   s a t e l l i t e   n a v i g a t i on   s ys t e m s   T r a n s i t   a n Ci c a d a ,   de v e l ope by   t h e   U S A   a n t h e   f or m e U S S R   ( Ru s s i a re s pe c t i v e l y .   O t h e rw i s e ,   w i t h   a   l i m i t e n um be r   of   l o w   a l t i t u de   P E O   s a t e l l i t e s   i n   L E O   c ons t e l l a t i ons     i t   i s   i m po s s i bl e   t p r ov i de   re l i a bl e   a n c on t i n u o us   c ov e r a g e   t p ol a re g i on ,   be c a u s e   t h e   v i e w   of   i n di v i du a l   P E O   s pa c e c ra f t   i s   r e l a t i v e l y   s m a l l   a n t h e i t ra n s i t   t i m e   i s   s hort .     I n   F i g u r e   i s   i l l u s t r a t e d   t h e   E a rt h   t r a c f or  t e n   s u c c e s s i ve   o r b i t s   of   s a t e l l i t e   i n   L ow   P E O   w i t h     an   a l t i t u de   of   a bou t   1, 000  km .   T h e   M E S   ( M ob i l e   E a rt h   S t a t i on )   i n   s h a d e a r e a   A   ( 4, 200  km   i n   di a m e t e r)  w ou l s e e   t h e   s a t e l l i t e ,   i n   t h e   a bs e n c e   of  e nv i r on m e n t a l   s c r e e n i ng ,   a t   a n   a n g l e   o f   e l e v a t i on   n ot   l e s s   t h a n   10 o w h i l e   t h e   s a t e l l i t e   w a s   pa s s i n t h r ou gh   t h e   e qu a t o r i a l   pl a n e .   T h e   c ov e r a g e   a re a   h a s   t h e   s a m e   s i z e   a n s h a pe   w h e r e v e r   t h e   s a t e l l i t e   i s   i n   t h e   or b i t   bu t   i t s   a ppa re n t   s i z e   a n s h a pe   w ou l c h a n g e   w i t h   l a t i t u de ,     be i n g   di s t ort e d   by   t h e   m a p roj e c t i on   u s e i n   t h e   F i g u r e .     T h e   S ou t h   P ol e   c ov e r a g e   a re a   a t   a   s i n g l e   pa s s   of   t h e   s a t e l l i t e   i s   s h ow n   by   s h a de a re a   B .   T h e   s a m e   F i g u r e   s h ow s   t h a t   a   s i ng l e   P E O   s a t e l l i t e   i n   a   pol a r   o rbi t   w i l l   h a v e   a   br i e f   s i gh t i n o f   e v e r y   pa r t   of   t h e   E a rt h s   s u r f a c e   e v e r y   da y .   T h e r e   w i l l   b e   o of   t h e s e   g l i m p s e s   pe r   d a y   n e a t h e   e qu a t o r,   t h e   n um be r   i n c re a s i n   a s   t h e   pol e s   a ppr oa c h .   T h e   pe r i od  of   v i s i bi l i t y ,   a s   s e e n   f r om   t h e   M E S   ra n g e   a n f r om   a bou t   10  m i nu t e s ,     t h e   s a t e l l i t e   pa s s i ng   ov e r h e a d,   do w n   t o   a   f e w   s e c on ds   w h e n   t h e   s a t e l l i t e   a pp e a r s   b r i e f l y   a bov e   t h e   h ori z on .   H o w e v e r,   b e c a u s e   t h e   t i m e   f or   a   s i n g l e   or b i t   of   P E O   s a t e l l i t e   i s   l o w ,   l e s s   t h e n   t w h ou r s   a nd     a   d i f f e r e n t   s e c t i on   of   t h e   pol a r e g i on   i s   c ov e r e d   a t   e a c h   orbi t   du e   t E a rt h   r ot a t i on ,   t h i s   dra w b a c k     i s   s o m e w h a t   of fs e t .   F o r   a   g i v e n   num be r   of   s a t e l l i t e s ,   pre f e ra bl y   a bou t   e i g h t   P E O ,   i t   i s   pos s i bl e   t opt i m i z e     t h e   c on s t e l l a t i on   t h a t   m a x i m i z e s   t ot a l   c ov e ra g e ,   t h e n   t o   i m pr ov e   h a n do v e r   o r   m i n i m i z e   w a i t i n g   t i m e     be t w e e n   t ra n s i t s .   A s   s t a t e d ,   t h e   Cos pa s - S a r s a t   s ys t e m   of  P E O   s a t e l l i t e s   i n   L E O   c on s t e l l a t i on s   i s   r e f e rr e   t a s   t h e   Cos pa s - S a r s a t   L E O S A S ys t e m .   P ol a r   o r b i t i n s a t e l l i t e s   us e i n   t h e   Co s pa s - S a r s a t   L E O S A S y s t e m   c a n   pr ov i d e   a   g l oba l ,   bu t   n on - c on t i nu ous   c o v e ra g e ,   f or   t h e   d e t e c t i on   a n t h e   p os i t i on i n g   o f   di s t r e s s   be a c on s   us i n g   a   D oppl e r   l o c a t i on   t e c h n i qu e .   H o w e v e r ,   t h e   n o n - c on t i nu ous   c ov e r a g e   i n t r odu c e s   de l a ys     i n   t h e   a l e rt i n g   pr oc e s s   s i n c e   t h e   us e r   i n   di s t re s s   m us t   w a i t   f or   a   s a t e l l i t e   p a s s   i n   v i s i bi l i t y   of   h i s   di s t r e s s   be a c on .   T hus ,   t e l i m i n a t e   t h e s e   pr ob l e m s ,   Cos pa s - S a r s a t   s ys t e m   i s   us i ng   G E O   a n M E O     s a t e l l i t e   c on s t e l l a t i on s .   I f   t h e   P E O   s a t e l l i t e   o r bi t a l   p l a n e   i s   g i v e n   a n   a ng l e   of   i n c l i n a t i on   di f f e r i n g   f r om   90 o ,   a   s i m i l a E a r t h   t r a c i s   obt a i n e bu t   t h e   g e og r a ph i c a l   di s t ri bu t i on   of   t h e   s a t e l l i t e   v i s i bi l i t y   c h a n g e s .   I n   s u c h   a   w a y ,   on e   L E O   s a t e l l i t e   w i t h   a n   o r bi t a l   i n c l i n a t i on   of   50 o   w ou l h a v e   be t t e v i s i bi l i t y   be t w e e n   60 N   a n 60 S   l a t i t u de   t h a   a   P E O   s a t e l l i t e   bu t   i t   w ou l h a v e   n v i s i bi l i t y   a t   a l l   of   t h e   p ol a r   re g i on s .   T h e   s c e n a r i of   L ow   P E O   s a t e l l i t e   c on s t e l l a t i on ,   w h i c h   s a m pl e   w i t h   t w s a t e l l i t e s   i s   s h ow n   i n   F i gu r e   ( L e f t ),   i s   a t t r a c t i v e   f or   m obi l e   de t e r m i n a t i on ,   t ra c ki n g   a n di s t re s s   c om m un i c a t i on s   f or   t h e   f ol l ow i n g   t w o   r e a s ons :     F i r s t l y ,   t h e   t ra n s m i s s i o n   pa t h   l os s   i s   r e l a t i v e l y   l ow ,   a l l o w i ng   r e l i a bl e   c om m un i c a t i on   w i t h   a   l ow   pow e r e s a t e l l i t e   b e a c on   a n P E O   s pa c e c r a f t .   A n   a l t i t u de   of   a bou t   1, 000  km   i s   t h e   u ppe r   l i m i t   f or   g ood  re c e pt i on   of   s i gn a l s   a t   243 / 406   M H z   s e n t   f r om   e m e r g e n c y   di s t r e s s   be a c on s .     S e c on dl y ,   t h e   D op pl e r   s h i f t   i s   h i gh ,   a ppr ox i m a t e l y   30  kH z   a t   1. G H z ,   a l l ow i n g   a c c u r a t e   l oc a t i on    of   t h e   di s t r e s s   t r a n s m i t t e r .   O n   t h e   o t h e r   h a n d,   t h e r e   a re   s e v e ra l   s i gn i f i c a n t   di s a dv a n t a g e s .     H o w e v e r,   a s   m e n t i on e e a r l i e r,   t w s a t e l l i t e s   i n   P E O   c a n not   p r ov i de   c on t i n u o us   c ov e r a g e   un l e s s   t h e re   i s   s i m u l t a n e ous   c o m m un i c a t i on   be t w e e n   a   di s t r e s s   b uoy   a n d   a   g r oun t e r m i n a l   be c a u s e   of  t h e   s m a l l   f oot pri n t   of   e a c h   i n di v i du a l   s a t e l l i t e .   A c c o r d i n g l y ,   m e s s a g e   s t or a g e   a n re t ra n s m i s s i o n   of   di s t r e s s   m e s s a g e s   on - boa rd  p r o c e s s i ng   w ou l be   n e c e s s a r i l y   a d di n g   t t h e   di s t re s s   a l e rt   d e l a y   t i m e   a n a l s t s a t e l l i t e     m a s s   a n c om pl e x i t y .   T h e   s h or t   v i s i bi l i t y   pe ri od  du ri n g   a   t r a n s i t   a n t h e   un e c on o m i c   n e e f or   l a r g e   n um be r s   o f   s a t e l l i t e s   f or   c on t i n u o us   n e t w o r c ov e ra g e   m a ke s   L ow   P E O   s a t e l l i t e s   un a t t ra c t i v e   f or   m obi l e   c om m u n i c a t i on s   c on s i de r a t i on s .   I f   t h i s   or bi t   c on f i gu r e w e l l   a s   a n   e c on o m i c   s ol u t i on   f or   di s t re s s   c ov e r a g e   i n   P ol a r   Re g i on s     t b e   u s e f or  c om m un i c a t i on s   pu r pos e s ,   us e r s   w ou l h a v e   t op e r a t e   w i t h   t h e   f ol l o w i n g   f o u r   r e s t r i c t i on s :     a)   O n l y   bu r s t   m ode ,   l o w   s pe e d   n on - s i m u l t a n e ous   da t a   c om m un i c a t i on   w ou l b e   pos s i bl e ;     b)   T r a n s m i s s i on   t i m e   a n d/ or  bi t   ra t e   w ou l b e   l i m i t e d   by   s a t e l l i t e   m e s s a g e   s t ora g e   c a p a bi l i t y ;   c)   Re pl i e s   t t h e   m e s s a g e   w ou l re qu i re   a n   i n t e rr og a t i on   or  pol l i n g   s ys t e m   f r om   t h e   M E S   e x pe c t i n   a   re pl y ;   a n d   d)   D e pe n di n g   on   t h e   P E O   c on s t e l l a t i on   a n M E S   pos i t i on ,   a   re p l y   c ou l t a k e   s om e   h ou r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     285   -   29 2   290   M a n y   o f   t h e s e   P E O   s a t e l l i t e   c om m un i c a t i on   l i m i t a t i o ns   w ou l be   re m ov e i f   a   s ys t e m     of   i n t e r - s a t e l l i t e   l i n ks ,   pos s i bl y   i n   a ddi t i on   t i n t e r - G E O   o r   H E O   s a t e l l i t e   i n f r a s t r u c t u r e s ,   w e re   u s e d     t p r ov i d e   a n   e x t e n de n e a r - c on t i n u ous ,   a n s i m u l t a n e ous   t w o - w a y   c om m un i c a t i on   s ys t e m .   T h e   c o m pl e x i t a n l i ke l y   c os t   o f   s u c h   s ys t e m   w ou l a l m o s t   c e rt a i n l y   n ot   be   j us t i f i e by   t h e   e x pe c t e v e r y   l ow   l e v e l   of   pol a c om m un i c a t i on   t ra f f i c .   A c c o r di n g l y ,   i n   c ons i de r i n g   t h e   pos s i bl e   i n t e g r a t i on   of   P E O   a n G E O     f or   c om m u n i c a t i on   pu r pos e s ,   i t   w i l l   n e c e s s a r y   t de t e r m i n e   t h e   a ddi t i on a l   re qu i r e m e n t s   a n c ons t r a i n t s   a r i s i n g   f r om   pol a op e r a t i on .     I n   t h i s   c on t e x t ,   f o r   re l i a b l e   c om m un i c a t i on s   t h e   n um be r   o f   a ddi t i on a l   L E S   ( L a n E a r t h   S t a t i on )   re qu i r e f o r   op e ra t i on   t P E O   i s   a   s i gn i f i c a n t   e l e m e n t   of   t h e   ov e r a l l   s ys t e m .   F o r   e x a m pl e ,   a   c on s t e l l a t i on     of   e i g h t   L ow   P E O   w ou l re qu i r e   a bou t   s i x   L E S   w o rl d w i d e   f or   po l a c ov e ra g e   a s s um i ng   da t a   s t ori n g   a nd   f or w a r d i n g   t e c hn i qu e s ,   w h e re   a   H i g h   P E O   w ou l re qu i r e   a   m i n i m um   o f   t w L E S   l oc a t e i n   N o r t h   a n S ou t pol a l a t i t u de s   f or   c on t i n u ous   pol a r   c ov e ra g e   w i t h   s i m u l t a n e ou s   t w o - w a y   c om m un i c a t i on s .   T h i s   i s   n ot   a l l ,     i t   w ou l d   be   n e c e s s a r y   t obt a i n   r e l i a bl e   t e rre s t ri a l   l i n ks   be t w e e n   t h e   L E S   of   e a c h   s ys t e m ,   a s   w e l l     a s   i n t e r - s a t e l l i t e   l i n ks   be t w e e n   t h e   P E O   a n G E O   s a t e l l i t e s .   I n   a n y   c a s e ,   by   us i ng   t h e   s t ore   a n f orw a r (t ra n s m i t )   m e t h o d,   a   L ow   P E O   s ys t e m   c ou l e f f e c t i v e l be   s e r v e f or   t h e   Cos pa s - S a r s a t   i n t e r n a t i on a l   p roj e c t   p rov i di ng   S a t e l l i t e   D i s t re s s   a n S a f e t y   S ys t e m s   ( S D S S ).   T hus ,   t h i s   G D S S   s ys t e m   c a n   r e l a y   of   m obi l e   d i s t r e s s ,   s a f e t y   a n u r g e n c y   m e s s a g e s ,   f or   m a r i t i m e ,   l a n a n a e r on a u t i c a l   a ppl i c a t i on s   v i a   s a t e l l i t e   b e a c on s   t r e c e i v e - on l t e r m i n a l s   o n   s h or e   [3,   20 - 23 ] .           F i g u r e   2 .   P E O   S a t e l l i t e   T r a c ks           F i g u r e   3 .   L o w   a n h i g h   P E O   s a t e l l i t e   c on s t e l l a t i on s       4.   H I G H   P E O   C O N S TELLA TI O N   T h e   H i gh   P E O   c on s t e l l a t i on ,   s h ow n   i F i g u r e   ( Ri g h t ),   w o u l c ons i s t   o f   t h r e e   s a t e l l i t e s   s e pa ra t e by   120 o   i n   t h e   s a m e   c i r c u l a r   o r b i t   of   12, 000  km   a l t i t u de ,   g e o m e t r i c a l l y   s i m i l a r   t t h e   G E O   a n a s   or bi t   s i m i l a t o   M E O   c on f i gu r a t i on .   T h i s   or bi t   p rov i de s   c on t i n u o us   c ov e ra g e   t o   a l l   P o l a R e g i ons     a bov e   5 9 l a t i t u de .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i     IS S N :   2502 - 4752       Int r odu c t i on  t pol ar   e ar t or bi t s   ( P E O )   i t h e   f un c t i on   of   t h e   s at e l l i t e   di s t r e s s   ( D i m ov   St o j c e   Il c e v )   291   A t   t h i s   poi n t ,   s i x   s a t e l l i t e s   ( i n   t w o r bi t a l   pl a n e s   o f   t h r e e   s a t e l l i t e s   e a c h )   w ou l p r ov i de   c on t i n u o us   a n re a l   g l ob a l   c ov e r a g e   i f   t h a t   w a s   r e qu i re d,   w h i c h   G E O   c a n n ot   obt a i n .   By   c om pa ri s on   w i t h   L ow   P E O   s ys t e m s   t r a n s m i s s i o n   pa t h   l os s e s   a re   h i gh e r   a t   a n   a l t i t u de   o f   12, 000  km   bu t   n ot   t t h e   e x t e n t   t h a t   a   d i s t re s s   be a c on   n e e be   e s pe c i a l l y   h i gh   pow e re t t r a n s m i t   s u c c e s s f u l l y   t a   h i gh   P E O   s a t e l l i t e .   I n   f a c t ,     re c e pt i on   of   t h e   Cos pa s - S a r s a t   e x i s t i n t w v e r y   l o w - pow e r e a l e r t   a n di s t re s s   f r e qu e n c i e s   w i l l   b e   qu i t e   i n t e r f e re d ,   bu t   n ot   i m pos s i bl e .     T h e   D opp l e s h i f t   i s   l ow e r   (a bou t   1 k H z   a t   1. 6   G H z ),   n ot   a l l ow i n g   v e r y   a c c u r a t e   a re a   l oc a t i on    of   t h e   di s t r e s s   t r a n s m i t t e r s .   S i n g l e   h i gh   l a t i t u de   L E S   i n   bot h   A r c t i c   a n A n t a r c t i c   P o l a r   R e g i on s   a l l o w s   re c e pt i on   w i t h   n de l a y   of   a l l   di s t re s s   m e s s a g e s   t ra n s m i t t e f r om   a bov e   59 o   l a t i t u de .   U s i ng   t h e s e   t w o   pol a L E S   pos i t i on e a t   h i g h   l a t i t u de   w i t h   c on t i n u o us   v i s i bi l i t y   of   a t   l e a s t   on e   of   t h e   t h r e e   s a t e l l i t e s   a n c ol l oc a t e or   l i n ke t t h e   I n m a r s a t   L E S ,   c a n   o ff e r   a   f u l l   r a n g e   of   n e a r   c on t i n u o us   c o m m un i c a t i on s   t t h e   P ol a Re g i on s   [ 3 ,   24,   25 ].       5.   C O N C LU S I O N   T h e   s t u d y   t h a t   h a s   be e n   pe r f or m e i n di c a t e s   t h a t   t h e r e   a r e   s e v e ra l   t o a n m ode r n   t e c h n i c a l   a n t e c h n ol og y   s ol u t i ons   t t h e   pr ob l e m   of   pr ov i di n g   c ov e ra g e   o f   t h e   P ol a r   R e g i ons   f or   m obi l e   c om m un i c a t i on s ,   de t e r m i n a t i on ,   s u r v e i l l a n c e ,   di s t r e s s   a n s a f e t y   a ppl i c a t i on s .   T h e   n e e of   re l i a b l e   d i s t re s s   a n s a f e t y   s ol u t i ons   f or   m a r i t i m e   a n a e r on a u t i c a l   a ppl i c a t i on s   i s   obv i ous   a n t h e   c os t   of   n e t w o rk  i s   i n s i g n i f i c a n t ,     a l t h ou gh   t h e   re a l   c om m un i c a t i on   r e qu i re m e n t s   f or   t h e s e   c ri t i c a l   a r e a s   e x i s t ,   t h e y   a r e   di f f i c u l t   t o   qu a n t i f y .     T h e   ot h e r   e x i s t i ng   H E O ,   M E O ,   L E O   a n t h e i r   s a t e l l i t e   or b i t s   c om bi n a t i ons   c a n   pr ov i de   m u c h   be t t e n a v i g a t i on ,   t ra c ki n g   a n c om m un i c a t i on   f a c i l i t i e s   f or   P ol a Re g i on s ,   s i t   i s   u n l i ke l y   t h a t   t h e   i n t r odu c t i on    of   a n   P E O   c om m un i c a t i on   s a t e l l i t e   s ys t e m   a l on e   c ou l e v e be   j u s t i f i e c om m e r c i a l l y .   O n   t h e   ot h e r   h a n d,   t h e   pra c t i c a l   a n ope ra t i on a l   n on - c o m m e r c i a l   Cos pa s - S a r s a t   P E O   c ons t e l l a t i on   i s   re c e n t l y   w e l l   e s t a b l i s h e f or   S D S S ,   w i t h   i t s   t h r e e   L E O S A R,   M E O S A a n G E O S A s ubs ys t e m s .   L ow   c os t   s ys t e m   pr o v i di n g   a   l i m i t e d,   re l i a b l e   po l a r   c om m un i c a t i on   f a c i l i t y ,   i n   c on j un c t i on   w i t h   a e ff e c t i v e   e m e r g e n c y ,   di s t re s s   a n s a f e t c a p a bi l i t y   a n pos s i bl y   ot h e r   s e r v i c e s   m a y   w e l l   b e   f e a s i bl e   i f   a   m e a ns   i s   f oun t f i n a n c e   a n ope ra t e   s u c P E O   s a t e l l i t e   s ys t e m s .       RE F E R E N C E S     [ 1]   G a l l a g he r   B . ,   N e ve r   B e y ond  R e a c h ,   I nm ar s a t ,   L ondon,   1989.   [ 2]   C N E S ,   U t i l i s a t i on  d e s   s a t e l l i t e s   pour   l e s   r e c he r c he s   e t   l e   s a uve t a g e ,   C e padue s ,   T oul ou s e ,   1984.   [ 3]   l c e v   D .   S . ,   G l oba l   M obi l e   S a t e l l i t e   C om m un i c a t i on s   f or   M a r i t i m e ,   L a nd  a nd  A e r o na ut i c a l   A ppl i c a t i o ns , S pr i nge r vol .   B os t on,   2016.   [ 4]   I l c e v,   D .   S . ,   G l oba l   M obi l e   S a t e l l i t e   D i s t r e s s   a nd   S a f e t y   S y s t e m s   ( S D S S ) ,   D ur b an  U n i v e r s i t y   of   T e c hno l og y   ( D U T ) ,   D ur ba n,   2008.   [ 5]   I l c e D .   S . ,   G l oba l   M obi l e   C om m un i c a t i on s ,   N a v i g a t i on  a nd  S ur ve i l l a nc e   ( C N S ) ,” M an ual ,   D ur b an  U n i v e r s i t y   of   T e c hnol o gy   ( D U T ) ,   D ur ba 2014.   [ 6]   S .   D .   I l c e v,   H y br i s a t e l l i t e   or b i t s   ( H S O )   f or   g l oba l   c ove r a ge ,   I 20 t I n t e r nat i on al   C r i m e an  C on f e r e nc e   "M i c r ow av e   &   T e l e c om m uni c a t i on   T e c hno l og y , "   pp.   404 - 405 S e va s t op ol ,   201 0 .   [ 7]   S .   D .   I l c e v,   L ow   E a r t O r bi t s   ( L E O ) ,   I 2 0t I n t e r n at i ona l   C r i m e an  C on f e r e nc e   "M i c r ow av e   &   T e l e c om m uni c at i on   T e c hn ol o gy ,   pp.   406 - 408 S e va s t opo l ,   2010 .   [ 8]   S .   D .   I l c e v,   P ol a r   E a r t O r bi t s   ( P E O ) ,   I n   20 t h   I n t e r n at i ona l   C r i m e an  C o nf e r e nc e   " M i c r ow av e   &   T e l e c om m uni c at i on   T e c hn ol o gy ,   pp.   413 - 415 S e va s t opo l ,   2010 .   [ 9]   I l c e v   D .   S . ,   C os pa s - S a r s a t   L E O   a nd   G E O :   S a t e l l i t e   D i s t r e s s   a nd  S a f e t y   S y s t e m   ( S D S S ) ,   I n t e r na t i ona l   J ou r na l   o f   Sat e l l i t e   C om m un i c at i on s   and   N e t w or k i n g,   vo l .   25,   no.   6,   pp.   559 - 573 ,   L ondon,   2007.   [ 10]   R i c hha r i a   M . ,   M o b i l e   S a t e l l i t e   C om m un i c a t i on s - P r i nc i pe s   a nd  T r e nds ,   A dd i s o n - W e s l e y ,   H a r l ow ,   2001.   [ 11]   P r e nt i s s   S . ,   S a t e l l i t e   c om m uni c a t i ons ,   T A B ,   B l ue   R i dge   S um m i t ,   1987.     [ 12]   A L R S ,   G l oba l   M obi l e   D i s t r e s s   an S a f e t y   Sy s t e m   ( G M D S S ) ,”   A dm i r a l t y   L i s t   o f   R adi S i gn al s ,   vo l .   5   U K ,   2009.   [ 13]   S T U D Y . C O M ,   D opp l e r   S hi f t :   D e f i n i t i o &   F or m ul a s ,   W or k i n S c hol ar s ,   20 19.   [ 14]   I .   A l i ,   N .   A l - D ha hi r   a nd  J .   E .   H e r s he y ,   D oppl e r   c ha r a c t e r i z a t i o f or   L E O   s a t e l l i t e s ,   i I E E E   T r an s ac t i ons   o C om m uni c at i on s ,   v ol .   46,   no.   3,   pp.   309 - 313,   M a r c 1998.   [ 15]   C a l c ut t   D .   &   T e t l e y   L . ,   S a t e l l i t e   C om m un i c a t i on s ,   P r i nc i pl e s   a nd  A ppl i c a t i ons ,   E l s e v i e r ,   O xf or d,   2004.   [ 16]   G ui do t t i   A . ,   C or a l l i   V .   A . ,   C a us   M . ,   B a s   J . ,   C ol a vol pe   G . ,   F o g g i   T . ,   C i on i   S . ,   &   M od e ni ni   A . ,   S a t e l l i t e   e na b l e d   L T E   s y s t e m s   i n   L E O   C ons t e l l a t i on s ,”   I E E E   I n t e r na t i on al   C onf e r e nc e   on   C om m u ni c at i on s   ( I C C ) ,     pp.   876 - 881,   2017.   [ 17]   M a r a l   G . ,   B ous que t s   M . ,   &   Z hi l i   Z . ,   S a t e l l i t e   C om m u ni c a t i o ns   S y s t e m s :   S y s t e m s ,   T e c hn i qu e s   a nd  T e c hno l og y ,”   J ohn   W i l e y ,   C hi c he s t e r ,   2010 .   [ 18]   W a n g   U . ,   S he   C . ,   &   L i J . ,   T r a ns m i s s i on  s y s t e m s ,   c ons t e l l a t i on  i n f e r e nc e   f or   pol a r   L E O   s a t e l l i t e   n e t w or k s   by   de l a pr obi ng ,   E ur ope an  T r ans a c t i on s   on   T e l e c om m un i c a t i ons vo l   19,   no.   3,   pp.   285 - 297,   2008.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   I n don e s i a n   J   E l e c   E n g   &   Com S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     285   -   29 2   292   [ 19]   M .   N a s s e r i ,   E .   E r s ha d i   a nd  R .   D a ne s f a ha ni ,   " E xa m i na t i o a nd  a na l y s i s   of   po l a r   l ow   e a r t or b i t   c ons t e l l a t i on, "   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   W i r e l e s s   C om m uni c a t i o ns   &   Si gn al   P r oc e s s i ng ,   pp.   1 - 5 N a nj i ng ,   2009 .   [ 20]   M a i ni   A . K .   &   A g r a w a l   V . ,   S a t e l l i t e   T e c hno l og y - P r i nc i pl e s   a nd  A ppl i c a t i ons ,   J o hn   W i l e y , C hi c he s t e r ,   2007.   [ 21]   P or t i l l o   I .   D . ,   C a m e r on  B .   G . ,   &   C r a w l e y   E .   F . ,   A   T e c hn i c a l   C om pa r i s on  of   T hr e e   L ow   E a r t O r bi t   S a t e l l i t e   C ons t e l l a t i on  S y s t e m s   t P r ov i de   G l o ba l   B r oa dba nd,   I nt e r nat i o nal   A s t r onau t i c a l   C o ngr e s s vol .   159,     pp.   123 - 135,   2019.     [ 22]   C a ka j   S . ,   K a m B , .   L a l a   A . ,   R a ki pi   A . ,   " T he   C ov e r a g e   A na l y s i s   f or   L ow   E a r t O r bi t i ng   S a t e l l i t e s   a t   L ow   E l e va t i on" ,   I nt e r nat i o nal   J our nal   o f   A dv a nc e C om pu t e r   S c i e nc e   a nd  A p pl i c at i on s   ( I J A C SA ) ,   T i r a na ,   2014.   [ 23]   N e j a t   A . ,   " D i g i t a l   S a t e l l i t e   C om m uni c a t i ons   S y s t e m s   a nd  T e c hnol og i e s - M i l i t a r y   a nd  C i vi l   A pp l i c a t i ons , "   K l uw e r A c ade m i c   P ub l i s he r s ,   B os t on,   U S ,   199 2   [ 24]   M a l a g ut i ,   N . ,   " C oor d i na t i on  of   a E a r t S t a t i on  w i t S t a t i ons   o f   T e r r e s t r i a l   S e r vi c e s   a s   w e l l   a s   E a r t S t a t i on s   O pe r a t i ng   i O ppos i t e   D i r e c t i on,   I T U - B R ,   G e ne v a S w i t z e r l a nd,   2002.   [ 25]   B l ons t e i n   L . ,   " C om m uni c a t i ons   S a t e l l i t e s ,   T he   T e c hno l og y   o f   S pa c e   C om m uni c a t i ons ,   H e i ne m ann   P ubl i s he r s L ondon,   U K ,   1987.     [ 26]   F e he r   K . ,   D i g i t a l   C om m un i c a t i on s ,   S a t e l l i t e   E a r t S t a t i on  E ng i ne e r i ng ,   P r e nt i c e - H al l ,   E ng l e w ood  C l i f f s N e w   J e r s e y ,   U S ,   1983.   [ 27]   H or w a t J .   &   O t h e r ,   B r oa dba nd  B a c kha ul   C om m uni c a t i on   f or   S t r a t os ph e r i c   P l a t f or m s :   t he   S t r a t os ph e r i c   O pt i c a l   P a y l oa E xpe r i m e n t   ( S T R O P E X ) ,   F r e e - Spac e   L as e r   C om m un i c a t i ons   V I ,   6304 ,   S a D i e g o,   U S ,   2006.       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         P r of .   I l c e i s   r e s e a r c l e a de r   of   t h e   S pa c e   S c i e nc e   C e nt r e   ( S S C )   f or   r e s e a r c a nd  pos t g r a du a t e   s t ud i e s   a t   D ur ba U ni v e r s i t y   of   T e c hnol og y   ( D U T ) .   H e   ha s   t hr e e   B S c   de g r e e s   i R a di o,   N a ut i c a l   S c i e nc e   a nd  M a r i t i m e   E l e c t r oni c s   a nd  C om m un i c a t i on s .   H e   g ot   M S c   a nd  P hD     i M obi l e   S a t e l l i t e   C om m uni c a t i o ns   a nd  N a vi g a t i on  a s   w e l l .   P r of .   I l c e a l s ho l d s     t he   c e r t i f i c a t e s   f or   R a di ope r a t or   1s t   c l a s s   ( M or s e ) ,   f or   G M D S S   1s t   c l a s s   R a di E l e c t r oni c   O pe r a t or   a nd  M a i n t a i ne r   a nd  f or   M a s t e r   M a r i ne r   w i t hou t   L i m i t a t i ons .   H e   i s   a ut hor   of   s e ve r a l   books   i m obi l e   R a d i a nd  S a t e l l i t e   C N S ,   D V B - R C S ,   S a t e l l i t e   A s s e t   T r a c ki n g   ( S A T ) ,   S t r a t os ph e r i c   P l a t f or m   S y s t e m s   ( S C P )   f or   m a r i t i m e ,   l a nd  ( r oa a nd  r a i l w a y s )     a nd  a e r ona ut i c a l   a ppl i c a t i on s .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.