BeiDou - BeiDou

BeiDou műholdas navigációs rendszer
Beidou logo.png
A BeiDou logója
Származási ország (ok) Kína
Üzemeltető (k) CNSA
típus Katonai, kereskedelmi
Állapot Működési
Lefedettség Globális
Pontosság 3,6 m (nyilvános)
2,6 m
(Ázsia -csendes -óceáni, nyilvános)
10 cm (titkosítva)
Csillagkép mérete
Összes műhold 35 (2020)
Műholdak pályán 35
Első indítás 2000. október 31
Utolsó indítás 2020. június 23
Összes indítás 59
Orbitális jellemzők
Rendszer (ek) GEO , IGSO , MEO
Weboldal en .beidou .eu .cn

A BeiDou navigációs műholdrendszer ( BDS ) ( kínaiul :北斗 卫星 导航 系统; pinyin : Běidǒu Wèixīng Dǎoháng Xìtǒng [pèitòu wêiɕíŋ tàuxǎŋ ɕîtʰʊ̀ŋ] ) egy kínai műholdas navigációs rendszer. Két különálló csillagképből áll . Az első BeiDou rendszer, hivatalos nevén BeiDou műholdas navigációs kísérleti rendszer, más néven BeiDou-1, három műholdból állt, amelyek 2000-től kezdve korlátozott lefedettségi és navigációs szolgáltatásokat kínáltak, főleg Kínában és a szomszédos régiókban. A BeiDou-1-t 2012 végén leszerelték. 2020. június 23-án sikeresen felbocsátották az utolsó BeiDou műholdat, az 55. műholdat a Beidou családba. A Beidou műholdas navigációs rendszer harmadik iterációja globális lefedettséget ígér az időzítés és a navigáció számára, alternatívát kínálva az orosz GLONASS , az európai Galileo helymeghatározó rendszer és az amerikai GPS helyett .

A rendszer második generációja, hivatalos nevén BeiDou Navigation Satellite System (BDS), más néven COMPASS vagy BeiDou-2, 2011 decemberében kezdte meg működését Kínában, részleges konstellációval, 10 műhold pályán. 2012 decembere óta kínál szolgáltatásokat az ázsiai-csendes-óceáni régió ügyfeleinek .

Kína 2015-ben piacra dobta a harmadik generációs BeiDou rendszert (BeiDou-3) a globális lefedettség érdekében. Az első BDS-3 műholdat 2015. március 30-án bocsátották fel. 2018. december 27-én a BeiDou Navigation Satellite System globális szolgáltatásokat nyújtott. A BDS-3 35. és egyben utolsó műholdja 2020. június 23-án került pályára. 2016-ban azt mondták, hogy a BeiDou-3 milliméteres pontosságot fog elérni (utófeldolgozással).

A China Daily szerint 2015 -ben, tizenöt évvel a műholdas rendszer elindítása után, évi 31,5 milliárd dolláros forgalmat produkált olyan nagyvállalatok számára, mint a China Aerospace Science and Industry Corporation , az AutoNavi Holdings Ltd. és a China North Industries Group Corp. .

Elnevezéstan

A rendszer hivatalos angol neve BeiDou Navigation Satellite System . Ez nevezték a Göncölszekér asterism , amely ismert a kínai, mint Běidǒu ( kínai :北斗). A név szó szerinti jelentése: "Northern Dipper", amelyet az ókori kínai csillagászok adtak az Ursa Major csillagkép hét legfényesebb csillagának . Történelmileg ezt a csillaghalmazt használták a navigációban az északi csillag megtalálására . Mint ilyen, a BeiDou név metaforának is szolgál a műholdas navigációs rendszerben.

Történelem

Koncepció és kezdeti fejlesztés

A kínai műholdas navigációs rendszer eredeti ötletét Chen Fangyun és munkatársai alkották meg az 1980 -as években. A GPS -hez való hozzáférés megtagadásának kockázata, beleértve egy állítólagos esetet 1996 -ban a harmadik tajvani szorosválság idején , lendületet adott a BeiDou létrehozásának.

A Kínai Nemzeti Űrügynökség szerint 2010 -ben a rendszer fejlesztését három lépésben hajtják végre:

  1. 2000–2003: kísérleti BeiDou navigációs rendszer, amely három műholdból áll
  2. 2012 -re: regionális BeiDou navigációs rendszer, amely lefedi Kínát és a szomszédos régiókat
  3. 2020 -ra: globális BeiDou navigációs rendszer

Az első műholdat, a BeiDou-1A -t 2000. október 30-án, majd a BeiDou-1B -t 2000. december 20-án bocsátották fel. A harmadik műhold, a BeiDou-1C (tartalék műhold) 2003. május 25-én került pályára. A BeiDou-1C pontja a BeiDou-1 navigációs rendszer létrehozását is jelentette.

2006. november 2 -án Kína bejelentette, hogy 2008 -tól a BeiDou nyílt szolgáltatást kínál 10 méteres pontossággal, 0,2 mikroszekundumos időzítéssel és 0,2 méter/másodperces sebességgel.

2007 februárjában felbocsátották a BeiDou-1 rendszer negyedik és egyben utolsó műholdját, a BeiDou- 1D-t (más néven BeiDou-2A-t , amely tartalék műholdként szolgál). Közölték, hogy a műhold meghibásodott a vezérlőrendszerben, de teljesen helyreállították.

2007 áprilisában a BeiDou-2 első műholdja, a Compass-M1 (a BeiDou-2 csillagkép frekvenciáinak érvényesítésére) sikeresen működő pályájára került. A második BeiDou-2 csillagkép Compass-G2 műholdat 2009. április 15-én bocsátották fel.

2010. január 15-én a BeiDou navigációs műholdrendszer hivatalos weboldala online lett, és a rendszer harmadik műholdját ( Compass-G1 ) egy 2010. március 17-i hosszú március 3C rakéta vitte pályájára .

2010. június 2 -án a negyedik műhold sikeresen pályára állt.

Az ötödik pályát egy LM-3I hordozórakéta indította el az űrbe a Xichang Satellite Launch Center -ből 2010. augusztus 1-jén.

Három hónappal később, 2010. november 1-jén a hatodik műholdat bocsátotta pályára az LM-3C.

Egy másik műholdat, a Beidou-2/Compass IGSO-5 (ötödik ferde geoszinkron pálya) műholdat a Xichang Műholdindító Központból indították el a 2011. március 1-i hosszú március 3A -án (UTC).

Kína részvétele a Galileo rendszerben

2003 szeptemberében Kína csatlakozni szándékozott az európai Galileo helymeghatározó rendszerhez, és a következő években 230 millió eurót (296 millió USD, 160 millió font) fektetett be a Galileo -ba. Akkoriban azt hitték, hogy a kínai "BeiDou" navigációs rendszert ekkor csak a fegyveres erői fogják használni.

2004 októberében Kína hivatalosan is csatlakozott a Galileo projekthez, és aláírta a „Galileo Közös Vállalkozás” (GJU) és a „Kínai Nemzeti Távérzékelési Központ” (NRSCC) közötti, a Galileo -programban való együttműködésről szóló megállapodást . A Galileo programról szóló kínai-európai együttműködési megállapodás alapján 2004 decemberében megalapították a China Galileo Industries-t (CGI), a Kína Galileo-programokban való részvételének fővállalkozóját. 2006 áprilisáig tizenegy együttműködési projektet írtak alá a Galileo keretében Kína és az EU között.

A hongkongi székhelyű South China Morning Post azonban 2008 januárjában arról számolt be, hogy Kína nem elégedett a Galileo projektben betöltött szerepével, és versenyezni fog a Galileo-val az ázsiai piacon.

Fázis III

  • 2014 novemberében Beidou a World Wide Radionavigation System (WWRNS) részévé vált a Nemzetközi Tengerészeti Szervezet (IMO) Tengerészeti Biztonsági Bizottságának 94. ülésén , amely jóváhagyta a BeiDou Navigation Satellite System (BDS) "Navigation Safety Circular" -t .
  • A pekingi idő szerint 2015. március 30-án, 21:52 órakor az első új generációs BeiDou navigációs műholdat (és összességében a 17.) sikeresen állította pályára egy hosszú március 3C rakéta.
  • 2019. április 20 -án sikeresen felbocsátották a BeiDou műholdat. Az indítás pekingi idő szerint 22: 41 -kor történt , és a Hosszú március 3B szállította a BeiDou navigációs terhelést 220 és 35 787 kilométer közötti elliptikus átviteli pályára, az amerikai katonai nyomkövetési adatok szerint 28,5 ° -os dőléssel.
  • 2020. június 23 -án sikeresen elindították a BeiDou műholdat, az 55. műholdat a Beidou családban. A Beidou műholdas navigációs rendszer harmadik iterációja globális lefedettséget ígér az időzítés és navigáció számára, alternatívát kínálva az orosz GLONASS és az európai Galileo helymeghatározó rendszer , valamint az amerikai GPS helyett .

BeiDou-1

Leírás

A BeiDou-1 lefedettségi sokszöge

A BeiDou-1 egy kísérleti regionális navigációs rendszer, amely négy műholdból állt (három működő műhold és egy tartalék műhold). Maguk a műholdak a kínai DFH-3 geostacionárius kommunikációs műholdon alapultak, és mindegyikük kilövősúlya 1000 kg volt.

Ellentétben az amerikai GPS- szel , az orosz GLONASS- szal és az európai Galileo rendszerekkel, amelyek közepes Föld körüli pályákat használnak, a BeiDou-1 geostacionárius pályán használt műholdakat . Ez azt jelenti, hogy a rendszer nem igényel nagy műholdállományt, de a lefedettséget a Föld azon területeire is korlátozza, ahol a műholdak láthatók. A karbantartható terület a 70 ° E - 140 ° E és az 5 ° N - 55 ° N szélesség. A rendszer frekvenciája 2491,75 MHz.

Befejezés

Az első műholdat, a BeiDou-1A-t 2000. október 31-én bocsátották fel. A második műholdat, a BeiDou-1B-t 2000. december 21-én sikeresen felbocsátották. A csillagkép utolsó működő műholdját, a BeiDou-1C-t 2003. május 25-én bocsátották fel.

Pozíciószámítás

2007 -ben a hivatalos Xinhua hírügynökség arról számolt be, hogy a BeiDou rendszer felbontása mindössze 0,5 méter volt. A meglévő felhasználói terminálokkal úgy tűnik, hogy a kalibrált pontosság 20 m (100 m, nem kalibrált).

Terminálok

2008-ban egy BeiDou-1 földi terminál ára körülbelül  20 000 CN ( 2929 USD ) volt, ami majdnem tízszerese a korabeli GPS-terminál árának. A terminálok árát a behozott mikrochipek költsége miatt magyarázták. A China High-Tech Fair ELEXCON a 2009. november Shenzhen , a Beidou terminál ára CN ¥  3,000 bemutatták.

Alkalmazások

  • A 2008-as szecsuáni földrengés után több mint 1000 BeiDou-1 terminált használtak , amelyek információkat szolgáltattak a katasztrófa területéről.
  • 2009 októberétől Yunnan összes kínai határőre fel volt szerelve BeiDou-1 eszközökkel.

Sun Jiadong , a navigációs rendszer fő tervezője 2010 -ben azt mondta, hogy "Sok szervezet használja a rendszerünket egy ideje, és nagyon tetszik nekik".

Leszerelés

A BeiDou-1-t 2012 végén leszerelték, miután a BeiDou-2 rendszer működésbe lépett.

BeiDou-2

Leírás

A BeiDou-2 lefedettségi sokszöge 2012-ben
GPS , Galileo és COMPASS frekvenciakiosztása ; az E1 sáv világos piros színe azt jelzi, hogy az átvitelt ebben a sávban még nem észlelték.

A BeiDou-2 (korábbi nevén COMPASS) nem a régebbi BeiDou-1 kiterjesztése, hanem teljesen felülírja. Az új rendszer 35 műholdból álló konstellációt tartalmaz, amelyek 5 geostacionárius pálya-műholdat tartalmaznak a BeiDou-1-el való visszamenőleges kompatibilitás érdekében, és 30 nem geostacionárius műholdat (27 közepes Föld körüli pályán és 3 ferde geoszinkron pályán ), amelyek teljes lefedettséget nyújtanak a földgolyó.

A hatótávolság jelei a CDMA elvén alapulnak, és a Galileo -ra vagy a modernizált GPS -re jellemző összetett szerkezetűek . A többi globális műholdas navigációs rendszerhez (GNSS) hasonlóan a helymeghatározás két szintje is létezik: nyílt (nyilvános) és korlátozott (katonai). A közszolgáltatás világszerte elérhető az általános felhasználók számára. A jelenleg tervezett GNSS-ek telepítésekor a több konstellációjú vevők felhasználói összesen több mint 100 műhold előnyeit élvezhetik, ami jelentősen javítja a helymeghatározás minden aspektusát, különösen a jelek elérhetőségét az úgynevezett városi kanyonokban . A COMPASS navigációs rendszer általános tervezője Sun Jiadong , aki egyben elődje, az eredeti BeiDou navigációs rendszer általános tervezője. Minden BeiDou műhold lézeres fényvisszaverő tömbökkel van felszerelve a műholdas lézersugárzáshoz és a pálya minőségének ellenőrzéséhez.

Pontosság

A szolgáltatásnak két szintje van: ingyenes szolgáltatás a civileknek, valamint engedélyezett szolgáltatás a kínai kormánynak és katonaságnak. Az ingyenes polgári szolgálat 10 méteres helymeghatározási pontossággal rendelkezik, 10 órás másodperc pontossággal szinkronizálja az órákat, és a sebességet 0,2 m/s-on belül méri. A korlátozott katonai szolgálat helymeghatározási pontossága 10 centiméter, kommunikációra használható, és információkat szolgáltat a felhasználónak a rendszer állapotáról. 2019 -ben a Nemzetközi GNSS szolgáltatás megkezdte a BeiDou műholdak pontos pályájának biztosítását kísérleti termékekben.

A katonai szolgálatot eddig csak a Népi Felszabadító Hadsereg és a pakisztáni fegyveres erők kapták meg .

Gyakoriság

A COMPASS frekvenciái négy sávban vannak kiosztva: E1, E2, E5B és E6; átfedik a Galileo -val. Az átfedés ténye kényelmes lehet a vevő kialakítása szempontjából, másfelől viszont felveti a rendszer interferencia kérdéseit, különösen az E1 és E2 sávokon belül, amelyeket a Galileo nyilvánosan szabályozott szolgáltatásához rendelnek hozzá. A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) irányelvei szerint azonban az első nemzet, amely meghatározott frekvencián kezdi a műsorszórást, elsőbbséget élvez ezzel a frekvenciával szemben, és a későbbi felhasználóknak engedélyt kell kérniük a frekvencia használata előtt, és különben biztosítaniuk kell, hogy adásaik ne zavarja az eredeti nemzet adásait. 2009 -től úgy tűnt, hogy a kínai COMPASS műholdak az E1, E2, E5B és E6 sávokban kezdenek sugározni az európai Galileo műholdak előtt, és így elsődleges jogaik vannak ezekhez a frekvenciatartományokhoz.

Bár a kínai hatóságok hivatalosan keveset jelentettek be az új rendszer jeleiről, az első COMPASS műhold elindítása lehetővé tette a független kutatók számára, hogy ne csak a jelek általános jellemzőit tanulmányozzák, hanem akár egy COMPASS vevőt is felépítsenek.

Iránytű-M1

A Compass-M1 egy kísérleti műhold, amelyet 2007. április 14-én indítottak el jeltesztelésre és érvényesítésre, valamint frekvencia-nyilvántartásra. A Compass-M1 for Compass szerepe hasonló a GIOVE műholdak szerepéhez a Galileo rendszerben. A Compass-M1 pályája közel kör alakú, magassága 21 150 km, dőlése 55,5 °.

Az Compass-M1 három sávban továbbít: E2, E5B és E6. Minden frekvenciasávban két koherens aljelet észleltünk 90 ° -os fáziseltolódással ( kvadratúrában ). Ezeket a jelkomponenseket "I" -nek és "Q" -nek nevezzük. Az "I" komponensek rövidebb kódokkal rendelkeznek, és valószínűleg a nyílt szolgáltatáshoz készülnek. A "Q" alkatrészek sokkal hosszabb kódokkal rendelkeznek, jobban ellenállnak az interferenciának, és valószínűleg a korlátozott szolgáltatáshoz készültek.

A továbbított jelek vizsgálata közvetlenül a Compass-M1 2007. április 14-i bevezetése után kezdődött. Nem sokkal 2007 júniusát követően a CNES mérnökei jelentették a jelek spektrumát és szerkezetét. Egy hónappal később a Stanford Egyetem kutatói jelentették az "I" jelkomponensek teljes dekódolását. A kódok ismerete lehetővé tette, hogy a Septentrio mérnökeinek egy csoportja felépítse a COMPASS vevőt, és jelentést tegyen az E2 és E5B "I" jelek követési és többútvonalas jellemzőiről.

Művelet

A BeiDou-M5 (2012-050A) földi pályája

2011 decemberében a rendszer próbaverzióba lépett. 2011. december 27 -től megkezdte a navigációs, helymeghatározási és időzítési adatok ingyenes szolgáltatását Kínának és a szomszédos térségnek. A próbaüzem során a Compass 25 méteres pontossággal kínál helymeghatározási pontosságot, de a pontosság javul, ahogy több műholdat bocsátanak ki. A rendszer hivatalos bevezetésekor ígéretet tett arra, hogy az általános felhasználók számára 10 m -es pontossággal pontos helymeghatározási információkat kínál, a sebességet másodpercenként 0,2 méteren belül méri, és 0,02 mikroszekundumos pontosságú jeleket biztosít az óra szinkronizálásához.

A BeiDou-2 rendszer 2012 decemberében kezdte meg szolgáltatásainak nyújtását az ázsiai-csendes-óceáni térség számára. Ekkor a rendszer helymeghatározási adatokat tud szolgáltatni a keleti hosszúság 55 ° és 180 ° között, valamint az 55 ° k-től 55 ° északig.

Az új generációs BeiDou műholdak támogatják a rövid üzenetszolgáltatást.

Befejezés

2011 decemberében a Xinhua kijelentette, hogy "[a] BeiDou rendszer alapstruktúráját most hozták létre, és a mérnökök most átfogó rendszertesztelést és kiértékelést végeznek. A rendszer tesztelési szolgáltatásokat nyújt a pozícionáláshoz, a navigációhoz és az időhöz Kína számára és a szomszédos területek az idei év vége előtt a hatóságok szerint ". A rendszer ugyanebben a hónapban kezdett működni a kínai régióban. A globális navigációs rendszert 2020 -ra kell elkészíteni.

2012 decemberéig 16 műholdat bocsátottak fel a BeiDou-2 számára, 14 szolgálatban. 2017 decemberétől pedig 150 m kínai okostelefon (a piac 20% -a) volt felszerelve a Beidou használatára.

BeiDou-3

A BeiDou rendszer (BDS-3) harmadik fázisa három GEO műholdat, három IGSO műholdat és huszonnégy MEO műholdat tartalmaz, amelyek új jelfrekvenciákat vezetnek be B1C/B1I/B1A (1575,42  MHz), B2a/B2b (1191,795  MHz), B3I/B3Q/B3A (1268,52  MHz) és Bs tesztfrekvencia (2492,028  MHz). Az új nyitott jelekkel kapcsolatos interfész -vezérlő dokumentumokat 2017–2018 -ban tették közzé.

2020. június 23-án a BDS-3 csillagkép telepítése teljesen befejeződött, miután az utolsó műholdat sikeresen felbocsátották a Xichang műholdak indítóközpontjában . A BDS-3 műholdak SBAS (B1C, B2a, B1A) és keresési és mentési transzponder képességekkel is rendelkeznek.

A BeiDou-2/Compass és BeiDou-3 jelek jellemzői
BeiDou jelzés B1I B1Q B1C B1A B2I B2Q B2a B2b B3I B3Q B3A
GIOVE/Iránytű jel E2-I E2-Q E1-I E1-Q E5B-I E5B-Q E5a E5b E6-I E6-Q -
Hozzáférés típusa Nyisd ki Felhatalmazott Nyisd ki Felhatalmazott Nyisd ki Felhatalmazott Nyisd ki Nyisd ki Nyisd ki Felhatalmazott Felhatalmazott
Kód moduláció BPSK (2) BPSK (2) MBOC (6,1,1/11) BOC (14,2) BPSK (2) BPSK (10) AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) BPSK (10) BPSK (10) BOC (15,2,5)
Vivőfrekvencia (MHz) 1561,098 1561,098 1575,42 1575,42 1207,14 1207,14 1176,45 1207,14 1268,52 1268,52 1268,52
Chip arány (Mchips/s) 2.046 2.046 2.046 10.230 10.230 10.230
Kódidőszak (chipek) 2046 ? 2046 ?? 10230 ?
Kódperiódus (ms) 1.0 > 400 1.0 > 160 1.0 > 160
Szimbólumok sebessége (bit/s) 50 ? 50 ? 50 ?
Navigációs keretek 6 ? 6 ? ? ?
Navigációs alkeret (ek) 30 ? 30 ? ? ?
Navigációs időszak (perc) 12,0 ? 12,0 ? ? ?

Az E2 és E5B "I" jeleinek jellemzői általában hasonlóak a GPS polgári kódjaihoz (L1-CA és L2C), de az iránytűjelek valamivel nagyobb teljesítményűek. Az ezen az oldalon használt iránytűjelek jelölése követi a frekvenciasávok elnevezését, és megegyezik a témában az amerikai irodalomban használt jelölésekkel, de a kínaiak által használt jelölés másnak tűnik.

A Beidou-1-en végzett hasonló kísérletek után 2492,028 MHz-en kísérleti S- sugárzást is végeztek "Bs" néven.

csillagkép

A műholdak összefoglalója 2020. június 23 -án
Blokk Indítási
időszak
Műholdak indítása Jelenleg pályán van
és egészséges
Siker Kudarc Tervezett
1 2000–2006 4 0 0 0
2 2007–2019 20 0 0 12
3 2015 - jelen 35 0 0 30
Teljes 59 0 0 42

A regionális BeiDou-1 rendszert 2012 végén leszerelték.

A második generációs rendszer első műholdja, a Compass-M1 2007-ben indult útjára. 2009–2011-ben további kilenc műhold követte, amelyek funkcionális regionális lefedettséget eredményeztek. Ebben a fázisban összesen 16 műholdat bocsátottak fel.

2015-ben a rendszer megkezdte az átmenetet a globális lefedettség felé az első generációs műholdak, és az új rendszeren belül a 17. műhold indításával. 2015. július 25-én a 18. és a 19. műholdat sikeresen felbocsátották a Xichang Műholdindító Központból , ezzel Kína először indított egyszerre két műholdat egy hosszú március 3B / Expedition-1 hordozórakéta tetején . Az Expedition-1 egy független felső szakasz, amely képes egy vagy több űrhajót különböző pályákra juttatni. 2015. szeptember 29 -én felbocsátották a 20. műholdat, amely a rendszerben először hordozott hidrogénmastert .

2016 -ban a 21., a 22. és a 23. műholdat bocsátották fel a Xichang Satellite Launch Center -ből , amelyek közül az utolsó kettő 2016. augusztus 5 -én, illetve 2016. november 30 -án állt szolgálatba.

A BeiDou-3 animációja
A Föld körül
A Föld körül - sarki kilátás
Földhöz rögzített keret - egyenlítői nézet, elöl
Föld rögzített keret - egyenlítői nézet, oldal
   Föld  ·    I1  ·    I2  ·    I3  ·    G1  ·    G2  ·    G3

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek