Китайская навигационная система BeiDou стала популярнее американской GPS

О навигации

• История развития ГЛОНАСС
• История развития ГНСС
• Принципы навигации
• Функциональные дополнения
• Современные ГНСС
• ГЛОНАСС
• GPS
• ГАЛИЛЕО
• БЭЙДОУ
• QZSS
• NAVIC

Поддержка потребителей

О системе БЭЙДОУ

Услуги системы БЭЙДОУ

Орбитальная группировка (ОГ)

Текущее состояние ОГ

Типы космических аппаратов

Навигационные радиосигналы

Система координат и шкала времени

Наземный комплекс управления

Интерфейсный контрольный документ

Официальный сайт

О системе БЭЙДОУ

Идея создания китайской национальной региональной навигационной системы была предложена в 1983 году. Концепция системы, использующей два геостационарных космических аппарата (рабочее название системы Twinsat), прошла экспериментальную проверку в 1989 г. Эксперимент проводился на базе двух связных космических аппаратов DFH-2/2A, уже находившихся на орбите.

Первый этап создания системы БЭЙДОУ (Beidou – Северный Ковш – китайское название созвездия Большой Медведицы) был начат в 1994 году. В 2000 году было запущено два геостационарных спутника: космический аппарат (КА) Beidou-1A (30 октября 2000) и Beidou-1B (20 декабря 2000). Аппараты системы Beidou-1 построены на базе связной геостационарной платформы DFH-3. 15 декабря 2003 китайская система БЭЙДОУ первого поколения была сдана в эксплуатацию. Запуск третьего геостационарного спутника Beidou-1C в 2003 году улучшил эксплуатационные характеристики системы.

Развитие системы БЭЙДОУ второго поколения БЭЙДОУ-2 началось в 2004 году. К концу 2012 года было запущено еще 14 спутников (5 геостационарных спутников, 5 спутников на наклонной геосинхронной орбите (ГСНО) и 4 спутника на средних орбитах), что позволило завершить развертывание орбитальной группировки. БЭЙДОУ-2 была разработана по принципу совместимости с БЭЙДОУ-1, с применением схемы пассивного позиционирования, что позволяло ей обеспечивать пользователей в странах Азиатско-тихоокеанского региона услугами определения местоположения, скорости, времени, широкодиапазонных дифференциальных поправок и отправки коротких сообщений.

Третий этап – это создание системы третьего поколения БЭЙДОУ-3, начат в 2009 году. Основной целью является обеспечение к 2018 году основных услуг для пользователей, находящихся на территории и акватории обоих Шелковых путей (сухопутного и водного), а также соседних регионов, и завершение развертывания орбитальной группировки из 35 КА, предназначенной для обеспечения услугами пользователей глобально к 2020 году.

Услуги системы БЭЙДОУ

Система БЭЙДОУ будет предоставлять два вида глобальных и два вида региональных услуг. Глобальными услугами являются услуги с открытым и санкционированным доступом. Региональные услуги — это услуга широкозонной дифференциальной коррекции и услуга передачи коротких сообщений.

Орбитальная группировка Космический сегмент БЭЙДОУ представляет собой орбитальную группировку смешанного типа, состоящую из КА на орбитах 3 типов. Система БЭЙДОУ включает в себя большее количество КА на высоких орбитах, что позволяет увеличить характеристики в условиях ограниченной видимости. Это особенно актуально для решения навигационной задачи на низких широтах.

К 2020 году орбитальная группировка БЭЙДОУ будет состоять из 35 КА, из которых 5 КА Beidou-G должны находиться на геостационарной орбите (точки 58,75″ в.д., 80″ в.д., 110,5″ в.д., 140″ в.д. и 160″ в.д.), 27 КА Beidou-M – на средней круговой орбите (высота 21 500 км, период обращения 12 ч, наклонение 55″) и 3 КА Beidou-IGSO – на геосинхронных наклонных высоких орбитах (три плоскости с пересечением подспутниковой точки трёх орбит на широте 118″ в.д., высотой орбиты 35 786 км, наклонением 55″). —>

Орбитальная группировка БЭЙДОУ

5 КА на геостационарной орбите (ГCО)	точки	58,75°в.д., 80°в.д., 110,5°в.д., 140°в.д., 160°в.д.
высота	35 786 км
27 КА на средних круговых орбитах	количество плоскостей	3
наклонение	55°
высота	21 528 км
период	12 ч 53 мин 24 с
3 КА на наклонной геосинхронной орбите (ГСНО)	пересечение экватора подспутниковой трассой в точке 118°в.д.
наклонение	55°
высота	35 786 км

Типы космических аппаратов

Характеристики
Головной подрядчик	Китайская академия космических технологий CAST	Китайская академия космических технологий CAST
Спутниковая платформа	DFH — 3/3B	DFH — 3B
Срок активного существования	~ 15 лет	~ 12 лет
Масса	828 кг	1615 кг
Сигналы
БСУ	2 Rb (китайского производства)	2 Rb (европейского производства)
Дополнительные возможности

Навигационные радиосигналы

Космические аппараты системы БЭЙДОУ-2, находящейся в эксплуатации, передают сигналы B1 и B2, что позволяет предоставлять открытые бесплатные услуги в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Предполагается излучение навигационных радиосигналов в трёх частотных диапазонах B1, B2 и B3, расположенных в тех же областях L-диапазона, что и сигналы других ГНСС.

После запуска в 2015 году КА нового поколения руководство программой БЭЙДОУ сообщило об изменении структуры навигационного сигнала B1: смещение центральной частоты c 1561,098 МГц на 1575,42 МГц (как у гражданских сигналов GPS L1 и Galileo E1) и изменение модуляции QPSK на MBOC (аналогичную модуляции будущего сигнала GPS L1C и Galileo E1). Это направлено на обеспечение взаимодополняемости системы БЭЙДОУ c ГНСС ГАЛИЛЕО и GPS.

Спектр навигационных радиосигналов системы БЭЙДОУ

Характеристики навигационных радиосигналов системы БЭЙДОУ

Диапазон	Несущая частота, МГц	Сигнал	Тактовая частота, МГц	Вид модуляции
B1	1 575,42	2 046
B2	1 191,79	2 046
B3	1 268,52

Структура ЦИ навигационных радиосигналов системы БЭЙДОУ

• 
• 

• 
• 

Система координат и шкала времени

Система координат

Параметры движения КА БЭЙДОУ передаются в китайской геодезической системе координат 2000 г. (China Geodetic Coordinate System 2000 – CGCS2000). Центр данной системы координат совпадает с центром масс Земли. Ось Z направлена на опорный полюс Международной службы вращения Земли (IERS Reference Pole), ось X – из центра системы координат в точку пересечения опорного меридиана Международной службы вращения Земли (IERS Reference Meridian) и плоскости, перпендикулярной оси Z. Ось Y дополняет данную систему координат до правой тройки.

Геодезические константы и параметры общеземного эллипсоида CGCS2000

Параметр	Значение
Большая полуось a, м	6378137,0
Геоцентрическая гравитационная постоянная (с учётом атмосферы Земли), м3/с2	398600,4418 * 109
Угловая скорость вращения Земли ω, рад/с	7,2921150 * 10-5
Сжатие	1/298,257222101

Система времени

В качестве шкалы времени системы определено китайское универсальное глобальное время, которое поддерживается атомными стандартами частоты, установленными в центре управления в Пекине. Время системы БЭЙДОУ (BDT) связано с координированным всемирным временем (UTC) и синхронизировано с ним с точностью 100 нс. Началом отсчёта BDT является 0 ч 0 мин 1 января 2006 (UTC). По заявлению создателей системы, предусмотрена совместимость BDT со временем GPS/Galileo. Расхождение между шкалами времени GPST/GST измеряется и передаётся.

Наземный комплекс управления

Наземный комплекс управления БЭЙДОУ построен по классической централизованной схеме: сеть беззапросных измерительных станций формирует отсчёты первичных измерений навигационных параметров радиосигналов навигационных космических аппаратов и передаёт их в центр управления системой, в котором формируется информация, закладываемая на борт космических аппаратов посредством специальных земных станций.

Сеть беззапросных измерительных станций БЭЙДОУ также располагается на территории Китая. Долгосрочная стратегия развития системы предполагает создание глобальной сети станций для повышения точностных характеристик навигационных услуг системы БЭЙДОУ.

Интерфейсный контрольный документ

Интерфейсный контрольный документ БЭЙДОУ: http://www.beidou.gov.cn/xt/gfxz/

Официальный сайт

Пользовательский информационный центр БЭЙДОУ: www.beidou.gov.cn

Наверх 2005-2019 © Информационно-аналитический центр КВНО АО «ЦНИИмаш», г. Королев, РоссияПравила использования информации

БЕЙДОУ (Beidou – Северный Ковш – китайское название созвездия Большой Медведицы) китайская национальная спутниковая навигационная система.

Система БЕЙДОУ будет предоставлять два вида глобальных и два вида региональных услуг. Глобальными услугами являются услуги с открытым и санкционированным доступом. Региональные услуги — это услуга широкозонной дифференциальной коррекции и услуга передачи коротких сообщений.

Спутниковая группировка системы Beidou

Спутники Beidou-3M/G/I представляют собой орбитальный сегмент третьего этапа развертывания китайской навигационной системы Beidou, использующей спутники на средней орбите средней Земли и наклонных геосинхронной орбите.

Глобальная доступность указанной системы запланирована к 2020 году, когда будут запущены все спутники. За управление программой отвечает Центр управления спутниковой навигацией Китая.

Концепция системы, использующей два геостационарных космических аппарата (рабочее название системы Twinsat), прошла экспериментальную проверку в 1989 г. Эксперимент проводился на базе двух связных космических аппаратов DFH-2/2A, уже находившихся на орбите. В 1993 году Beidou была утвержден в качестве программы для предоставления Китаю независимого доступа к региональной и глобальной навигации, больше не полагающегося на иностранные системы, такие как американская GPS и российская система Glonass.

Первое поколение экспериментальных спутников Beidou, запущенных в 2000 году (Beidou-1A и 1B) и 2003 (Beidou 1C), было основано на базе связной геостационарной платформы DFH-3.  В 2004 году региональная навигационная система Beidou начала работу с точностью до 20 метров.

Еще один спутник Beidou-1 был запущен на геостационарную орбиту в 2007 году для обеспечения того, чтобы устранить разрыв между экспериментальной и рабочей системами Beidou.

Характеристики	КА Beidou на геостационарной и геосинхронной наклонной орбите
Головной подрядчик	Китайская академия космических технологий CAST	Китайская академия космических технологий CAST
Спутниковая платформа	DFH — 3/3B	DFH — 3B
Срок активного существования	~ 15 лет	~ 12 лет
Масса	828 кг	1615 кг
Сигналы
БСУ	2 Rb (китайского производства)	2 Rb (европейского производства)
Дополнительные возможности

В ходе модернизация от экспериментальной до операционной системы Beidou Китай планирует запустить в общей сложности 35 спутников — 5 на геостационарной орбите, 27 на средней орбите и 3 на наклонных геосинхронных орбитах.

CAST разработал три разных типа спутников:

1. Beidou-3M для работы на средней орбите (27 спутников),
2. Beidou-3I на наклонных геосинхронных орбитах (3 спутника),
3. Beidou-3G Satellites — геостационарные орбиты (5 спутников).

Орбитальная группировка Beidou

5 КА на геостационарной орбите (ГCО)	точки	58,75°в.д., 80°в.д., 110,5°в.д., 140°в.д., 160°в.д.
высота	35 786 км
27 КА на средних круговых орбитах	количество плоскостей	3
наклонение	55°
высота	21 528 км
период	12 ч 53 мин 24 с
3 КА на наклонной геосинхронной орбите (ГСНО)	пересечение экватора подспутниковой трассой в точке 118°в.д.
наклонение	55°
высота	35 786 км

Beidou будет предоставлять два типа услуг:

• бесплатный сервис, который открыт для всех с совместимым терминалом;
• ограниченный сервис для применения в военных и других целях.

Свободное обслуживание обеспечит точность положения 10 метров, измерение скорости с точностью 0,2 м / с и точность синхронизации 10 наносекунд.

Ограниченный сервис будет иметь точность слежения 10 сантиметров и будет включать в себя данные, передаваемые по сигналу, для предоставления информации о состоянии системы для пользователей.

В 2010 и 2011 годах было запущено пять спутников Beidou-2I на мощных ракетах Long March 3A для ввода спутников на наклонных геосинхронных орбитах (55°), охватывающих Китай и прилегающие территории. К концу 2011 года система Beidou-2 вступила в эксплуатацию для операторов в Китае и прилегающих территориях с начальной точностью 25 метров, которая должна была улучшиться по мере запуска большего количества спутников.

Спутники Geostationary Beidou-3G основаны на спутниковой платформе DFH-3B, предоставленной Китайской академией космической техники (CAST), с использованием компонентов от проверенной полетами платформы DFH-3 и расширения ее возможностей за счет поддержки более совершенных полезных нагрузок и сокращения общего веса платформы.

Платформа DFH-3B имеет шестигранную форму размером 2,2 на 2,0 на 3,1 метра с массой 3800+ килограммов. У спутников Beidou планируемая масса около 4600 килограммов с двумя трехсегментными солнечными батареями, которые генерируют 6800 Вт электроэнергии. На спутнике используются современные навигационные системы, включая датчики звезд и земли, и приводы ориентации, обеспечивающие отличную стабилизацию на всех трех осях.

Точность работы станции на геостационарной орбите составляет +/- 0,05 градуса.

Beidou RNSS работает как европейский Galileo и американский GPS, также используя аналогичные полосы частот. Рубидиевые атомные часы обеспечивают точные временные решения, необходимые для расчета временной задержки с момента отправки сигнала до прибытия в приемник, что, в свою очередь, позволяет рассчитать расстояние до спутника. Для того, чтобы приемник мог вычислить точное положение, необходимы три одновременных измерения расстояния до трех разных спутников.

Космические аппараты системы Beidou-2, находящейся в эксплуатации, передают сигналы B1 и B2, что позволяет предоставлять открытые бесплатные услуги в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Предполагается излучение навигационных радиосигналов в трёх частотных диапазонах B1, B2 и B3, расположенных в тех же областях L-диапазона, что и сигналы других ГНСС.

После запуска в 2015 году КА нового поколения руководство программой Beidou сообщило об изменении структуры навигационного сигнала B1:

1. смещение центральной частоты c 1561,098 МГц на 1575,42 МГц (как у гражданских сигналов GPS L1 и Galileo E1) и
2. изменение модуляции QPSK на MBOC (аналогичную модуляции будущего сигнала GPS L1C и Galileo E1).

Это направлено на обеспечение взаимодополняемости системы Beidou c ГНСС ГАЛИЛЕО и GPS.

Beidou использует восемь различных сигналов в четырех диапазонах в диапазоне от 1100 до 1600 МГц:

• B1 (несущая частота: 1561.098 МГц / полоса пропускания: 4.092 МГц / модуляция: QPSK),
• B1-2 (1589.742 / 4.092 / QPSK),
• B2 (1207.140 / 24 / QPSK),
• B3 (1268,520 / 24 / QPSK),
• B1-BOC (1575,42 / 16,368 / MBOC),
• B2-BOC (1207,140 / 30,69 / BOC 10,5),
• B3-BOC (1268,520 / 35,805 / BOC 15, 2.5),
• L5 (1176.450 / 24 / QPSK).

Наземный комплекс управления Beidou

Построен по классической централизованной схеме: сеть беззапросных измерительных станций формирует отсчёты первичных измерений навигационных параметров радиосигналов навигационных космических аппаратов и передаёт их в центр управления системой, в котором формируется информация, закладываемая на борт космических аппаратов посредством специальных земных станций.

Сеть беззапросных измерительных станций Beidou также располагается на территории Китая. Долгосрочная стратегия развития системы предполагает создание глобальной сети станций для повышения точностных характеристик навигационных услуг системы Beidou.

Навигационные службы Beidou стали доступны для Азиатско-Тихоокеанского региона, начиная с декабря 2012 года.

Наземные терминалы Beidou использовались после землетрясения в Сычуане в 2008 году и стали стандартным оборудованием для китайских пограничников. Для измерения координат на плоскости требуется, по меньшей мере, два спутника (точность увеличивается с третьим и четвертым), которые находятся в контакте с пользовательским терминалом и центральной наземной станцией.

Космос Китайская спутниковая навигационная система «Бэйдоу» готовится потеснить американскую GPS на мировом рынке. На сентябрь 2019 года Китай развернул в космосе 42 навигационных спутника, 34 из которых используются по своему целевому назначению. Учитывая поддержку со стороны российской системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и проблемы европейской навигационной системой «Галилео», которая в июле 2019 года отключалась сразу на несколько дней, именно китайская система «Бэйдоу» считается единственной навигационной системой, способной бросить вызов США.

О спутниковой навигационной системе «Бэйдоу»

О собственной системе спутниковой навигации в Китае задумались еще в 1983 году. Первая экспериментальная проверка концепции системы, в которой использовалось всего два спутника на геостационарных орбитах, прошла в 1989 году. Еще через пять лет в 1994 году начался первый этап развертывания китайской спутниковой навигационной системы, получившей название «Бэйдоу», в переводе с китайского «Северный ковш» (так в КНР называют знакомое всем созвездие Большой Медведицы). Развитие системы шло постепенно, первое поколение спутников Бэйдоу-1 было сдано в эксплуатацию в 2003 году. Это было всего три спутника, все они уже выведены с орбиты Земли. Система Бэйдоу-1 была продолжением эксперимента на новом технологическом уровне.Вторая реализованная система, Бэйдоу-2, была уже полностью работоспособной, но обеспечивала лишь региональное позиционирование. Основным предназначением данной спутниковой системы было обеспечение надежного покрытия всей территории КНР, а также прилегающих азиатских государств. Система была развернута с 2004 по 2012 год. Всего за это время Китай вывел в космос 14 навигационных спутников, из которых по пять спутников располагались на геостационарной и наклонной геосинхронной орбитах, а четыре оставшихся спутника на средних орбитах. Развернутая спутниковая группировка была совместима с аппаратами системы Бэйдоу-1. Для Китая и китайской космонавтики это был существенный шаг вперед. К концу 2012 года страна сумела обеспечить пользователям, находящимся в Азиатско-тихоокеанском регионе, доступ к услугам определения точного местоположения, времени, скорости и т.д. Большая часть данных спутников по-прежнему находится в эксплуатации.Третий этап развития китайской спутниковой навигационной системы получил название Бэйдоу-3. Данная система позиционируется уже как глобальная. Именно Бэйдоу-3 будет напрямую конкурировать с американской GPS, европейской Galileo и российской системой ГЛОНАСС. Полностью закончить развертывание системы КНР рассчитывает к 2020 году, развернув группировку из 35 космических аппаратов трех типов. В системе Бэйдоу-3 будет 27 спутников Beidou-M, расположенных на средней круговой орбите, пять спутников Beidou-G на геостационарной орбите и еще три спутника Beidou-IGSO, расположенных на геосинхронных наклонных высоких орбитах. Орбитальная группировка спутников «Бэйдоу» Перечисленные спутники построены на двух основных платформах: DFH-3B (работают на средней околоземной орбите), DFH-3/3B (работают на геостационарной и геосинхронной наклонной орбите). Отличительной особенностью спутников является достаточно большой срок эксплуатации. Качественная элементная база позволяет первым работать в космосе примерно 12 лет, вторым – до 15 лет. Стоит отметить, что в настоящее время в работоспособном состоянии находятся еще спутники Бэйдоу-2, выведенные в космос в 2009 году. В этом отношении китайские спутники превосходят аппараты «Глонасс-М» со сроком активной службы 7 лет и «Глонасс-К» со сроком активной службы 10 лет. В то же время самый старый из действующих российских спутников системы ГЛОНАСС находится на орбите с 2006 года.

«Бэйдоу» плюс ГЛОНАСС

Еще в 2015 году был создан российско-китайский комитет, занимающийся реализацией проекта по важному для обеих стран сотрудничеству в области спутниковой навигации. Комитет был создан «Роскосмосом» и Комиссией по китайской навигационной системе. Одним из главных направлений работы комитета является обеспечение совместимости работы и взаимодополняемости навигационных систем двух стран, а также сотрудничество в области применения навигационных технологий. Российско-китайское сотрудничество в этом вопросе отвечает стратегическому взаимодействию между двумя государствами.С 28 по 30 августа 2019 года в столице Республики Татарстан прошло очередное заседание Российско-Китайского комитета по спутниковой навигации. Заседание было посвящено обсуждению различных аспектов взаимодействия национальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и BeiDou, сообщает официальный сайт «Роскосмоса». Одним из участников заседания был Сергей Ревнивых, занимающий пост заместителя генерального директора компании «Информационные спутниковые системы», которая занимается производством российских спутников ГЛОНАСС. Участники группы по обеспечению взаимодополняемости и совместимости двух навигационных систем представили итоги проведенного анализа, который подтвердил радиочастотную совместимость сигналов российской системы ГЛОНАСС и китайской BeiDou. Специалисты двух стран заключили, что сигналы двух спутниковых навигационных систем могут использоваться российскими и китайскими потребителями, не создавая помех друг другу. Помимо этого, инженеры двух стран подтвердили, что группировки спутников «Бэйдоу» и ГЛОНАСС, развернутые на орбите Земли, совместимы. Опасность столкновения российских и китайских навигационных спутников на земной орбите полностью исключена. Космический аппарат Глонасс-К Стоит также отметить, что в июле 2019 года Госдума Российской Федерации ратифицировала соглашение между правительствами двух стран в области сотрудничества и применения глобальных навигационных спутниковых систем в мирных целях, обмену опытом в области гражданского применения систем спутниковой навигации, развитию навигационных технологий, использующих системы «Бэйдоу» и ГЛОНАСС. Само соглашение о сотрудничестве в области использования навигационных систем BeiDou и ГЛОНАСС было подписано 7 ноября 2018 года в китайской столице в рамках 23-й регулярной встречи глав правительств двух государств. По словам вице-премьера российского правительства Максима Акимова, до конца 2019 года должен быть утвержден документ, регламентирующий вопросы размещения измерительных станций на территории России и КНР. Измерительные станции двух систем, которые должны появиться на территории Китая и Российской Федерации, позволят спутниковым навигационным системам работать на территории двух государств. Ратифицированный Госдумой РФ документ предполагает также сотрудничество двух стран в области создания и серийного выпуска навигационного оборудования гражданского назначения, использующего системы «Бэйдоу» и ГЛОНАСС. Отдельно оговаривается и процесс разработки российско-китайских стандартов по применению навигационных технологий, которые используют обе системы. К примеру, стандартов по контролю и управлению транспортными потоками, которые пересекают границу двух стран. Как сообщает агентство «Интерфакс», навигационные данные систем ГЛОНАСС и «Бэйдоу» жители двух стран будут получать бесплатно. Реализация достигнутых договоренностей сделает возможным использование услуг «Бэйдоу» в России пользователями из КНР и получение навигационных услуг ГЛОНАСС на территории Китая.

Перспективы системы «Бэйдоу»

Китай, который претендует на место одной из главных мировых сверхдержав и уже официально стал крупнейшей экономикой в мире, много внимания уделяет соперничеству с США. Очевидно, что это соперничество будет усиливаться и в космосе, где КНР реализует сегодня ряд амбициозных проектов, включившись в новую лунную гонку. Нет никаких сомнений в том, что уже в скором времени мы увидим соперничество китайской системы спутниковой навигации «Бэйдоу» с американской системой глобального позиционирования GPS, которая широко используется во всем мире.В китайской прессе уже пишут о том, что американской системе придется потесниться. Действительно, китайская навигационная система новее, орбитальная группировка КНР больше, а сотрудничество с Россией в вопросе спутниковой навигации сделает китайскую систему еще более точной. Реальное сотрудничество между Россией и КНР в области спутниковой навигации, которое мы наблюдаем последние годы, действительно станет вызовом для американской системы GPS, которая длительное время практически не сталкивалась с реальной конкуренцией на международном рынке. Европейскую спутниковую систему Galileo в Китае серьезно не рассматривают во многом из-за недавнего масштабного сбоя, который произошел в июле 2019 года, когда на несколько суток из строя вышли все спутники системы, а пользователи не могли получить сигнал с космических аппаратов. На самом деле масштабный сбой для Galileo штука очень неприятная, но не настолько критичная, как возможный сбой GPS или ГЛОНАСС, так как в отличие от двух последних европейская навигационная система не контролируется военными.В то же время США вряд ли отдадут сегмент международного рынка спутниковой навигации без боя. Вашингтон уже давно работает над развитием своей системы глобального позиционирования. 1 октября 2019 года пресс-служба американской корпорации Raytheon распространила заявление о завершении процесса создания спутниковой системы навигации и связи GPS нового поколения. Как отмечают в компании, запуск нового поколения системы должен произойти в 2021 году. В сообщении Raytheon говорится о том, что аппаратное и программное обеспечение новой системы уже разработано, она получила обозначение GPS OCX. Специалисты компании приступили к фазе её тестирования, а также к интеграции с оборудованием уже развернутой системы глобального позиционирования.

Автор:

CtrlEnter

Заметили ошЫбкуВыделите текст и нажмитеCtrl+Enter

 Глобальная навигационная спутниковая система BeiDou

История создания ГНСС BeiDou

Китайская навигационная система получила название Beidou Серии BNTS (BeidouNavigationTestSatellite). Название аппаратов происходит от китайского наименования созвездия Большой Медведицы.

Идея создания китайской региональной навигационной системы из двух КА на геостационарной орбите была предложена в 1983 г. Чэнь Фанъюнем (ChenFangyun). Концепция прошла экспериментальную проверку в 1989 г. Эксперимент проводился на базе двух находящихся на орбите КА DFH-2/2A.

По утверждению китайской стороны, испытания показали, что точность, которой можно достичь с помощью системы из двух геостационарных КА, сопоставима с точностью, обеспечиваемой системой GPS. Это утверждение представляется весьма спорным. Видимо, при сравнении точности речь идет о системе, включающей не только КА на ГСО, но и несколько сверх длинноволновых наземных станций. В совокупности они образуют единую сеть опорных радионавигационных точек и позволяют создать разностно-дальномерную радионавигационную систему. Отличием такой системы от, например, GPS или ГЛОНАСС является невозможность применения скоростных измерений. Точность определения координат потребителя в такой системе, в принципе, сравнима с точностью, обеспечиваемой «гражданским» сигналом системы GPS в режиме селективного доступа при условии, что текущее положение навигационных КА на ГСО известно с высокой точностью.

В 1993 г. программа Beidou была официально запущена в реализацию. В конструкции аппарата использован тот же базовый блок, что и у связного спутника DFH-3. КА построен на базе связной геостационарной платформы DFH-3.

Китай приступил к самостоятельной разработке спутниковых навигационных систем с 1994 г. До этого подобные научно- технические изобретения были способны создавать лишь в США, России и Европе.

В 2000 году начато проектирование второго поколения навигационной системы, которая будет включать большее число спутников и обслуживать не только территорию КНР, но и другие районы.

15 декабря 2003 года китайская система «Бэйдоу» первого поколения была сдана в эксплуатацию, что позволило стране войти в тройку стран, владеющих собственной спутниковой навигационной системой.

О создании Китайской глобальной навигационной системы было объявлено в 2006 году. В настоящее время Китай запустил на орбиту Земли пять навигационных спутников. Они позволяют ориентироваться только в некоторых районах страны. Дополнительные 30 спутников должны обеспечить покрытие Beidou на территории всего земного шара. Дата начала работы системы в глобальном масштабе пока неизвестна.

В ноябре 2017 года подписано Совместное китайско-американское заявление о совместимости и взаимодополнямости Бэйдоу и GPS.

В ноябре 2018 года заключено соглашение между Правительствами Российской Федерации и КНР о сотрудничестве в области применения глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и Бэйдоу в мирных целях.

Опубликованы интерфейсные контрольные документы (ИКД) на сигналы B1C, B2a и B3I.

Система функциональных дополнений наземного базирования насчитывает 155 базовых станций и 2400 региональных станций, развернутых на территории КНР.

В 2018 г. завершено развертывание базовой инфраструктуры системы мониторинга и оценки iGMAS, состоящей из 24 наземных станций и различных центров обработки и анализа, в результате чего улучшено качество услуг Бэйдоу-2, в т.ч. точность позиционирования в зоне обслуживания доведена до значений лучше 5 м.

2 августа 2019 г. подписан закон о ратификации российско-китайского межправительственного Соглашения о сотрудничестве в области применения глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и Бэйдоу.

Соглашение подписано с целью обеспечения совместимости и взаимодополняемости навигационных спутниковых систем – российской ГЛОНАСС и китайской Beidou. В частности, стороны обязались разместить измерительные станции системы ГЛОНАСС на территории Китая и системы Beidou на территории России.

Также Москва и Пекин договорились осуществлять разработку и производство гражданского навигационного оборудования, использующего эти системы.

Принцип работы ГНСС BeiDou

Управление КА Beidou осуществляется из Центра управления спутниками в г.Сиань (провинция Шаньси). Собственная региональная система навигации КНР для стран Юго-Восточной Азии и Тихого океана на базе спутников «Бэйдоу» (Beidou, «Большая Медведица») (Компас) находится в стадии развертывания и планируется, что будет преобразована в ограниченную по возможностям систему глобальной навигации с космическим сегментом из 25 КА. 

В состав системы должны входить четыре геостационарных спутника, 12 КА на наклонных геосинхронных орбитах и девять КА на круговых орбитах высотой 22000 км. 

Китайские представители также отметили, что еще предстоит урегулировать вопросы, касающиеся частотных диапазонов с российской, американской и европейской стороной, которые также владеют спутниковыми навигационными группировками. Для спутников «Бэйдоу-2» на геостационарной орбите зарезервированы точки стояния 58.75°, 80°, 110.5° и 140° в.д. В Международном союзе электросвязи система зарегистрирована под обозначением «Компас» (Compass). Первый из четырех геостационарных аппаратов «Бэйдоу-2» запущен 12 апреля 2007 года. Эти аппараты будут совместимы с тремя уже запущенными «Бэйдоу-1». 

К 2015 году Китай планирует завершить создание собственной глобальной навигационной системы, сообщает агентство Синьхуа. Источник в Китайской аэрокосмической научно-технологической корпорации рассказал, что на орбиту должно быть выведено 30 спутников. 

Состав и структура ГНСС BeiDou

Система покрывает район в диапазоне широт примерно от 5 до 55 градусов с.ш. и по долготе примерно от 70 до 140 градусов в.д. Интересной особенностью всех трех спутников является то, что они находятся на геостационарных орбитах, в отличие от спутников систем GPS и ГЛОНАСС, находящихся на орбитах средней высоты. Этот факт позволяет обеспечить достаточно большую область покрытия при помощи всего двух спутников. Наземная система включает центральную станцию управления и три станции радиолокации. 

Система обеспечивает точность определения местоположения 100 метров и может работать одновременно со 150 терминалами. Сначала центральная станция посылает сигнал пользователю через два спутника. Когда терминал пользователя получает сигнал от одного из спутников, он отсылает его обратно обоим. Центральная станция получает этот сигнал от обоих спутников и определяет двумерное положение пользователя. Оно затем сравнивается с трехмерной картой поверхности и отсылается пользователю через те же спутники. Поскольку такой способ работы требует наличия двусторонней связи с геостационарными спутниками, терминал пользователя должен иметь мощную антенну. Поэтому терминалы намного больше и дороже, чем используемые в системе GPS. 

Вторая система, Бэйдоу-2, обычно называется просто Бэйдоу или Компас. Она будет состоять из 35 спутников, из которых 5 будет находится на геостационарной орбите. Остальные спутники, как обычно, будут находится на орбите средней высоты. Заметим, что такой выбор высоты расположения навигационных спутников позволяет использовать глобальные навигационные системы для определения положения на орбите спутников, находящихся на низких орбитах. Как и другие системы позиционирования, Бэйдоу предоставит два раздельных сервиса, для гражданского использования и для военных нужд. 

Кроме того, что просто появится новая система глобального позиционирования, можно ожидать качественного улучшения в предоставляемом сервисе позиционирования. За счет того, что число всех спутников превысит три четверти сотни, значительно улучшится скорость получения сигнала и работа приемников в городах, в том числе, в помещениях. Как известно, в настоящее время поймать сигнал со спутника какой-либо системы глобального позиционирования в помещении или рядом с высокими зданиями практически невозможно. Особенно выиграют от таких изменений обладатели коммуникаторов и смартфонов с модулем позиционирования, так как его мощность зачастую не позволяет использовать их в описанных условиях. Использование нескольких навигационных систем одновременно для улучшения качества предоставляемого сервиса может оказаться особенно простым и эффективным в силу того, что частоты передачи данных систем Бэйдоу и Галилео заметно пересекаются. Интересно, что эти данные стали известны еще в 2007 году после запуска первого спутника Compass-M1, хотя официально не было объявлено, на каких частотах работает этот спутник, запущенный в целях тестирования некоторых систем, и в первую очередь – системы передачи данных. Однако, в течение примерно двух месяцев специалисты CNES(Национальный центр космических исследований, Франция) полностью определили все характеристики используемой связи. Напомним, что изначально КНР не планировала разворачивать собственную систему глобального позиционирования. В сентябре 2003 года Китай выразил желание принять участие в разработке и развертывании системы Галилео, и примерно через год официально присоединился к разработке. Однако, в началу 2008 года КНР заявила о неудовлетворенности сотрудничеством и приняла решение о разработке собственной системы. Возможно, это объясняет схожие системы передачи данных, используемые в спутниках систем Бэйдоу и Галилео. 

Описание наземной инфраструктуры ГНСС BeiDou

Станции слежения

Станции слежения оборудованы двухчастотными приемниками UR240 и антеннами UA240, разработанными китайской компанией UNICORE и способными принимать сигналы систем GPS и Compass. 7 из них размещены в Китае: в Чэнду (CHDU), Харбине (HRBN), Гонконге (HKTU), Лхасе (LASA), Шанхае (SHA1), Ухане (CENT) и Сиане (XIAN); и еще 5 — в Сингапуре (SIGP), Австралии (PETH), ОАЭ (DHAB), Европе (LEID) и Африке (JOHA). 

Приемники

Навигатор в китайской системе является не только приемником, но и передатчиком сигнала. Станция мониторинга через два спутника посылает сигнал пользователю. Устройство пользователя после получения сигнала посылает ответный сигнал через оба спутника. Наземная станция по задержке сигнала рассчитывает географические координаты пользователя, определяет высоту по имеющейся базе данных и передает сигналы на устройство пользовательского сегмента. 

Космический сегмент

Текущее состояние спутниковой группировки

В настоящее время система BeiDou предоставляет услуги спутниковой навигации потребителям в Китае и соседних регионах, в зоне обслуживания 55°с.ш. — 55° ю.ш. и 55° в.д. — 180° в.д., т.е. работает в режиме обслуживания региональных потребителей. 

Развитие системы BeiDou второго поколения началось в 2004 году. В 2009 году начато создание системы третьего поколения 

К концу 2011 года на орбиты было выведено 8 КА, BeiDou была введена в строй в качестве региональной системы для обеспечения потребителей навигационными услугами BDS, включая широкозонную дифференциальную коррекцию и передачу коротких сообщений. 

К концу 2016 года было запущено еще 14 спутников (5 геостационарных спутников, 5 спутников на наклонной геосинхронной орбите (ГСНО) и 4 спутника на средних орбитах), что позволило завершить развертывание группировки BeiDou-2. 

За период c начала 2017 года по 1 квартал 2018 года были успешно запущены 4 пары спутников BeiDou-3: 05.11.2017 г., 12.01.2018 г., 12.02.2018 г., 30.03.2018 г. Спутники пока не используются по целевому назначению. 

С запуском в ноябре 2018 г. 17-го и 18-го среднеорбитальных НКА и первого геостационарного НКА развёрнута базовая орбитальная группировка Бэйдоу-3. Таким образом, в составе орбитальной группировки Бэйдоу-3 на конец 2018 года находилось: 

— на средних орбитах – 18 НКА; — на геостационарной орбите – 1 НКА. 

Планомерное развитие системы BeiDou продолжается с учетом выпуска обновления технической информации, публикацией планов по новым запускам, а также демонстрацией возможности реализации глобальной услуги коротких текстовых сообщений.  

27 декабря 2018 года Китай объявил об успешном завершении второго этапа создания системы BDS-3 и начале предоставления первичных навигационных услуг системы BeiDou в глобальном масштабе. 

20 апреля 2019 года Китай запустил 44-й космический аппарат БЭЙДОУ, являющийся и первым спутником третьего поколения Beidou-3 (BDS-3) на наклонной геосинхронной орбите Земли. 

После испытаний на орбите космический аппарат будет работать с 18-ю другими космическими аппаратами BDS-3 на средней круговой орбите и еще одним космическим аппаратом IGEO. 

По сообщению агентства Синьхуа, точность позиционирования по БЭЙДОУ достигла 10 метров в мире и 5 метров в Азиатско-Тихоокеанском регионе после того, как система начала предоставлять глобальные услуги в конце прошлого года. 

Точность позиционирования системы для гражданского населения составляет менее 10 метров, точность измерения скорости менее 0,2 метра в секунду. Для военных нужд позиционирование производится с точностью до 10 см. 

Спутниковая группировка в 2020 году

30 сентября 2015 года был запущен первый спутник BDS-3, явившийся началом создания 3-го поколения системы BeiDou (BDS-3), которая к 2020 году должна обеспечить глобальную зону предоставления пользователям навигационных услуг с открытым и санкционированным доступом.

Полное развертывание орбитальной группировки этапа BDS-3 планируется завершить к концу 2020 года. В настоящее время группировка состоит из 42 КА, в том числе — 5 КА на геостационарной орбите, 3 КА на наклонных геосинхронных орбитах и 27 КА на средневысотных орбитах, включая КА, находящиеся в резерве.

23 сентября 2019 года Китай успешно провел запуск двух спутников Beidou-3. Это было сделано с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-3B» и ракеты верхней ступени «Юаньчжэн-1».

Глобальная китайская навигационная система Beidou будет полностью готова к 2020 году. На орбите для обеспечения ее функционирования будут работать десятки космических аппаратов. КНР уже разработал и разместил в космосе три поколения спутников своей навигационной системы (BDS-1, BDS-2 и BDS-3). Они помогают добиться точного позиционирования.

Этот запуск стал 312-м для ракеты-носителя серии «Чанчжэн». На сегодняшний день на орбите 42 спутников Beidou, из них 34 КА используются по целевому назначению.

Китай активно занимается развитием национальной космической программы. Китайские специалисты разрабатывают метеорологические, телекоммуникационные и навигационные спутники. Также они работают над созданием технологии для освоения Луны. Кроме того, учение реализуют проект по исследованию астероидов и Марса. К его изучению они собираются приступить в 2020–2025 годах.

Россия займется освоением Луны вместе с Китаем.

5 КА на геостационарной орбите (ГCО)	точки	58,75°в.д., 80°в.д., 110,5°в.д., 140°в.д., 160°в.д.
высота	35 786 км
27 КА на средних круговых орбитах	количество плоскостей	3
наклонение	55°
высота	21 528 км
период	12 ч 53 мин 24 с
3 КА на наклонной геосинхронной орбите (ГСНО)	пересечение экватора подспутниковой трассой в точке 118°в.д.
наклонение	55°
высота	35 786 км

 

Типы КА

КА НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ И ГЕОСИНХРОННОЙ НАКЛОННОЙ ОРБИТЕ:

Головной подрядчик	Китайская академия космических технологий CAST
Спутниковая платформа	DFH-3/3B
САС	~15 лет
Масса	828 кг
Сигналы	B1 (открытый и специальный), B2(открытый), B3(специальный)
БСУ	2 Rb (китайского производства)
Дополнительное оборудование	лазерные отражатели регистраторы космических частиц

КА BEIDOU НА СРЕДНЕВЫСОТНОЙ ОРБИТЕ:

Головной подрядчик	Китайская академия космических технологий CAST
Спутниковая платформа	DFH-3B
САС	~12 лет
Масса	1625 кг
Сигналы	B1 (открытый и специальный), B2(открытый), B3(специальный)
БСУ	2 Rb (китайского производства)
Дополнительное оборудование	лазерные отражатели регистраторы космических частиц

Sina.com, Китай

Российско-китайское сотрудничество в сфере использования спутниковых навигационных систем разрушило грезы США об исключительности системы GPS. В статье говорится о «присоединении» ГЛОНАСС к «Бэйдоу», но так ли это на самом деле? Как полагает военный обозреватель Чжан Чжаочжун, Китаю и России необходимо такое сотрудничество, которое будет базироваться на принципе взаимодополнения. 11.09.2019

30 августа на шестом заседании Российско-Китайского комитета по стратегически важным проектам в области спутниковой навигации обе стороны подтвердили, что соглашение между правительством РФ и КНР о мирном использовании спутниковых систем ГЛОНАСС и «Бэйдоу» скоро вступит в силу.

Будучи важным межправительственным документом, данное соглашение предоставит гарантии в области права и планирования с целью осуществления российско-китайского сотрудничества в сфере спутниковой навигации.

Общеизвестно, что всего в мире существует четыре спутниковые навигационные системы, способные определять местоположение цели — американская GPS, российская ГЛОНАСС, китайская «Бэйдоу» и разработка ЕС — «Галилео».

Тем не менее только навигационные системы GPS, ГЛОНАСС и «Бэйдоу» могут использоваться как в гражданских, так и в военных целях, в то время как система Галилео изначально была разработана лишь для гражданского использования. Последняя также несет поисково-спасательную функцию, поэтому в определенной степени отличается от других спутниковых систем.

В результате действий России и Китая две из четырех навигационных систем начали официально сотрудничать, что не только пошатнуло господствующее положение американской GPS, но и заставило многих задуматься: может ли ГЛОНАСС стать частью китайской навигационной системы «Бэйдоу»? Из двух половин сделать одно целое? На самом деле это не так.

С технической точки зрения российская навигационная система ГЛОНАСС уступает «Бэйдоу». Будучи советской разработкой 1982 года, она далеко не современна. Несмотря на то, что Россия проводила модернизацию данной системы, ее точность определения положения цели составляет всего лишь от трех до семи метров.

В сравнении с ГЛОНАСС, китайская навигационная система «Бэйдоу» более продвинута как в техническом плане, так и по количеству спутников. В Азиатско-Тихоокеанском регионе она способна определять положение цели с точностью до 2,6 метра, в остальных точках планеты — до 3,6 метра. В определении местоположения засекреченных объектов ее точность может достигать 0,1 метра.

По этой причине от присоединения ГЛОНАСС к «Бэйдоу» мы не извлечем никакой реальной пользы. Однако необходимо заметить, что российско-китайское сотрудничество в сфере спутниковой навигации на самом деле может дать целенаправленное взаимодополняющее преимущество. Если в спутнике одной из сторон произойдет сбой или он подвергнется атаке, в результате чего он не сможет нормально работать в отведенном ему регионе, то в таком случае можно будет воспользоваться другой системой и обеспечить навигацию по всей планете. То есть это своего рода запасной вариант.

На самом деле, использование навигационной системы не только в гражданской, но и в военной сфере является чрезвычайно важным, а также наиболее засекреченным направлением деятельности любой страны, и из-за сотрудничества эта засекреченность не может быть снята.

Более того, согласно регламенту Международного союза электросвязи, страна, способная первой запустить спутник и отправить сигнал в определенной частоте, обладает правами на эту частоту. То есть, как говорится, «Кто успел, тот и съел». Из этого следует, что диапазон частот ГЛОНАСС и «Бэйдоу» различен, и они не могут быть совмещены. В этой связи могут быть совмещены только их оборудования.

Поэтому сотрудничество между ГЛОНАСС и «Бэйдоу», как ошибочно считают многие, основывается не только на одном желании использования спутников друг друга для атаки противника. Основа сотрудничества лежит в совместных разработках оборудования, способного совмещать два вида спутников. Поэтому это больше напоминает увеличение числа абонентов и расширение возможностей приема наземных сигналов.

Приведем простой пример: допустим, у одной из сторон есть бензин, а у другой — электричество. Их сотрудничество заключается не в смешивании бензина и электричества, а в совместной разработке машины, способной работать как на бензине, так и на электричестве. По этой причине в нашей повседневной жизни, будь то развитие сельского хозяйства или трансграничные перевозки, требуется одновременно получать сигнал и ГЛОНАСС и «Бэйдоу», что очень проблематично. Сотрудничество в таком случае является лучшим выбором.

Будучи важнейшей навигационной системой в США, GPS находится в очень затруднительном положении. В связи с чем в будущем, будь то БПЛА, беспилотное вождение или различные приложения 5G поколения, — все они должны будут иметь доступ к всемирной системе определения местоположения. По этой причине российско-китайское сотрудничество разрушило грезы США о том, что GPS исключителен в этом мире и что они захватили первенство на будущем рынке. Для Америки это немалые потери.

Более того, в настоящий момент Россия также разрабатывает систему, способную создавать помехи в работе GPS. Известно, что армия США сильно зависит от GPS. Будь то управляемые ракеты, самолеты, авианосцы или танки, даже солдаты не могут обойтись без этой системы навигации. Поэтому, как только GPS подвергнется помехам со стороны противника, это окажет на американскую армию большое влияние.

В августе 2018 года у боевых машин американской армии, расквартированной в Европе, произошел сбой в работе GPS. Позже в результате расследования выяснилось, что в тот момент Россия проводила испытания системы, создающей помехи. После этого российские войска, находящиеся в Сирии, даже были оснащены оборудованием, способным создавать помехи в работе GPS в пределах 50 метров. Даже если бы американская армия модернизировала помехоустойчивость своих приемных антенн, все равно было бы невозможно полностью отфильтровать помехи.

В ответ на это США начали разработку GPS нового поколения в надежде повысить точность определения местоположения и безопасность навигационной системы военного назначения. В результате была усилена безопасность в интернете, а количество подконтрольных спутников было увеличено с 30 до 60 единиц.

Россия в свою очередь, увидев ненадежность американской GPS, начала разработку радионавигационной системы под кодовым названием «Спрут-Н1». «Спрут-Н1» работает за счет наземных станций, определяющих координаты цели. Помимо геолокации система способна определять высоту и скорость цели, а ее точность значительно выше ГЛОНАСС, которую использует Россия для военных целей. Она ничуть не уступает американской системе GPS.В отличие от спутниковой навигационной системы российская радионавигационная система «Спрут-Н1» определяет местоположение цели за счет наземных станций и использует систему радиошифрования для передачи сообщений. Таким образом можно эффективно избегать электромагнитные помехи, создаваемые противником. Кроме того, поскольку система «Спрут-Н1» использует наземные радиостанции, интенсивность передаваемого сигнала значительно выше, чем у спутниковых аналогов. По этой причине противник не может создавать электромагнитное экранирование, и система обладает большей «живучестью» на поле боя.

Тем не менее с технической точки зрения несмотря на то, что для определения местоположения не требуются спутники, данная система зависит от большого числа наземных станций для поддержания сигнала. Кроме того, из-за малого количества орбитальных спутников она способна устанавливать лишь местоположение в заданном регионе и полностью лишена возможности делать это по всей планете. Несмотря на то, что система способна к РЭБ, ее использование сильно ограничено.

Возвращаясь к нашей навигационной системе «Бэйдоу», необходимо отметить, что до конца 2019 года планируется запустить от шести до восьми спутников, и это будет непрерывно улучшать функционал всей системы. К 2020 планируется создать ведущую систему спутниковой навигации и обеспечить ее высококачественным обслуживанием. В плане борьбы с помехами также приняты превентивные меры и сделаны необходимые расчеты для обеспечения стабильной работы системы. 

По этой причине российско-китайское сотрудничество в сфере спутниковой навигации — это достижение сразу нескольких целей, что впоследствии сделает нашу жизнь еще лучше.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Используемые источники:

• https://www.glonass-iac.ru/guide/gnss/beidou.php
• https://flagman.top/about-world/beidou-3
• https://topwar.ru/163170-kitajskaja-navigacionnaja-sistema-bjejdou-potesnit-gps.html
• http://ppcmnic.ru/gnss/beidou
• https://inosmi.ru/military/20190911/245806187.html