КНР скоро совершит то, чего достигли только единицы: сформирует полноценную глобальную навигационную спутниковую систему (ГЛОНАСС).
Система ГЛОНАСС – это спутниковая навигационная система, предлагающая различные геопространственные услуги во всем мире. По состоянию на сегодня работают две подобные системы: американская GPS и российская ГЛОНАСС.
Мы почти уверены, что большинство наших читателей хорошо осведомлены о GPS или системе глобального позиционирования и ее чуть менее популярном конкуренте ГЛОНАСС. А как насчет BeiDou? Для тех, кто не знаком с этим именем, BeiDou (BDS) — лучшая система спутниковой навигации в Китае, управляемая исключительно CNSA.
В 1980-х годах китайское правительство предположительно задумалось о реализации масштабного проекта в ответ на успехи США в области военно-космической техники. Бэйдоу названо по имени астеризма Большой Медведицы — группе ярких звезд, составляющих созвездие Большой Медведицы.
Как и GPS, ГЛОНАСС, Galileo и другие разрабатываемые навигационные системы, BeiDou стремится предоставлять услуги по всему миру с повышенной точностью по сравнению с другими глобальными системами навигации.
Для достижения цели проект был разбит на три этапа: первый (BeiDou-1) стартовал в 2000 году, второй — в 2007, а третий, заключительный — в 2015. Ожидается, что навигационная спутниковая система BeiDou начнет работать глобально около 2020 года.
BeiDou – это китайская версия GPS, действующая в определённом регионе (по крайней мере, пока что). Это вторая региональная навигационная система Азии после NAVIC, принадлежащей Индии. В случае успешной работы BeiDou сможет конкурировать с ГЛОНАСС и GPS на глобальном уровне.
30 октября 2000 года начался первый исследовательский этап навигационной спутниковой системы BeiDou запуском спутника BeiDou-1A. Затем последовали запуски BeiDou-1B 20 декабря 2000 года и BeiDou-1C 25 мая 2003 года.
Запуск всех трёх спутников BeiDou стал первым успехом проекта. Позднее был выведен на орбиту резервный спутник (BeiDou-4D) для работы в экстренных ситуациях.
Интересно наблюдать, что все четыре спутника BeiDou-1 находятся на … геостационарной орбитеГеопозиционирование осуществляется с геостационарной орбиты (GEO), а не с средней околоземной орбиты (МEO), как например, у GPS и ГЛОНАСС.
Система BeiDou-1, применяя спутники на геостационарной орбите, не потребовала большого числа спутников, но и ограничила максимальную охваченную площадь. Его эффективная зона действия располагалась от 70° до 140° восточной долготы и от 5° до 55° северной широты. В 2012 году BeiDou-1 был выведен из эксплуатации.
В 2008 году приемник BeiDou-1 стоил около 2929 долларов США (20 000 юаней), что почти в десять раз дороже, чем терминал GPS того времени. Высокая цена была связана с дорогостоящими импортируемыми микрочипами. После запуска производства чипов внутри страны цены снизились.
В 2007 году была представлена навигационная система BeiDou-2, также называемая COMPASS, как существенное обновление по сравнению с предыдущей системой. До 2008 года китайский навигационный аппарат предоставлял свои услуги только военным и соответствующим государственным учреждениям Китая, но был доступен для гражданского и коммерческого использования.
В рамках проекта задействовано 19 спутников (два из которых выведены из работы) и один спутник, планируемый к запуску в 2019 году. На начальном этапе КОМПАСС обеспечивал заявленную точность позиционирования в 25 метров, но после включения в работу большего числа спутников точность была значительно повышена.
Новая система начала работу в декабре 2011 года и к концу 2012 года предоставила услуги определения местоположения и навигации другим странам Азиатско-Тихоокеанского региона. Сейчас покрытие «БейДоу» охватывает географические координаты от 55° восточной долготы до 180° восточной долготы, а также от 55° южной широты до 55° северной широты.
Точность и частоты
Как GPS и Galileo, BeiDou предлагает услуги двух видов: свободный сервис для гражданского сектора и ограниченный вариант для военных. Гражданская служба обеспечивает точность отслеживания местоположения в 10 метров и синхронизацию часов с точностью до 10 наносекунд.
Ее услуги с ограниченным доступом обеспечивают точность отслеживания в 10 сантиметров и обладают расширенными возможностями передачи данных. Доступ к каналу ограниченного доступа BeiDou на сегодняшний день предоставляется только китайским и пакистанским вооруженным силам. Сигналы дальнего действия BeiDou используют метод множественного доступа с разделением кода (CDMA).
BeiDou-2 имеет четыре признанные полосы частот: E1, E2, E6 и E5B (указаны красными линиями на рисунке выше). Все четыре его полосы пересекаются с полосами Галилея. Хотя такое перекрытие в определенной степени полезно (может помочь решить проблемы, связанные с проектированием приемника или наземного терминала), оно в основном создает серьезные проблемы, такие как помехи сигнала.
Вероятна сильная помеха обоих систем навигации при одновременной работе в одинаковых условиях, особенно в диапазонах E1 и E2, предназначенных для Galileo.
Чтобы предотвратить разногласия подобного рода, Международный союз электросвязи (МСЭ) установил общепризнанный закон «первым пришел — первым обслужен», дающий право на определенную частоту стране, которая первой начала вещание в ней. Каждая последующая страна-пользователь, желающая использовать эту частоту, должна получить разрешение у страны-владельца перед ее использованием. Благодаря этому обе стороны могут гарантировать отсутствие помех для своей трансляции.
Китайский BeiDou-2, скорее всего, начнёт передачу в спорных диапазонах частот до спутников Galileo, тем самым закрепив за собой право пользования этими частотами.
БейДоу-3
30 марта 2015 года Национальное космическое управление Китая (CNSA) начало третью фазу запуска навигационных спутников BeiDou. С этой целью в космос был выведен первый спутник BDS-3 из космического центра Сичан, находящегося в провинции Сычуань. В рамках данной стадии планируется запустить 35 спутников, 19 из которых уже занимают свои орбиты.
BeiDou-3 готов к использованию новых полос частот: B1C / B1I / B1A (1575,42 МГц), B2a / B2b (1191,795 МГц), B3I / B3Q / B3A (1268,52 МГц), включая тестовую частоту Bs (2492,028 МГц).
Из тридцати пяти спутников двадцать семь находятся на средней околоземной орбите, пять — на наклонной геосинхронной орбите, а три — на геостационарной орбите. В этих спутниках также реализованы возможности SAR и SBAS, подобные GPS и ГЛОНАСС.
Коммерческое использование BeiDou
Китайская спутниковая навигационная система BeiDou добилась коммерческого успеха. По данным China Daily, BDS принесла доход различным частным и государственным компаниям, например, China Aerospace Science and Industry Corp и AutoNavi Holdings Ltd, более чем в 31 миллиард долларов (200 миллиардов юаней) в 2015 году. В статье также говорилось, что к 2020 году эта сумма может достичь 400 млрд юаней.
С 2013 года многие производители мобильных телефоновВ Китае продукция стала совместимой с навигационной системой BeiDou. Миллионы коммерческих транспортных средств и тысячи рыболовных судов получили систему BDS, и в ближайшем будущем её база клиентов, скорее всего, увеличится.
Повышенная популярность мобильных устройств с GPS и ГЛОНАСС свидетельствует о том, что технология BeiDou станет общепринятой в скором времени.
Чем BeiDou отличается от GPS
Спутниковая навигационная система – одна из ключевых технологий для любой страны, а для Китая особенно важна в связи с текущей геополитической и экономической ситуацией по отношению к Соединенным Штатам.
Благодаря GPS армия США может эффективно остановить свои услуги в любой точке мира, что побуждает многие страны создавать собственные системы, аналогичные GPS.
Разница между ними несущественна, кроме точности. GPS использует группу из 31 спутника, а новый BeiDou будет насчитывать около 35. При полном запуске к 2020 году BeiDou обеспечит более точное определение местоположения, чем GPS.
В 2016 году сообщали о достижении китайской системой точности в миллиметр после обработки данных, что сделало бы ее в десять раз точнее самых точных GPS-уровней.
В США, Канаде и Мексике GPS часто применяют совместно с системой опоры широковещательной коррекции WASS, которая существенно увеличивает точность GPS на территории Северной Америки.
Согласно gps.gov, американская система обеспечит точность позиционирования в режиме реального времени с погрешностью в несколько сантиметров и измерение расстояний на миллиметровом уровне благодаря высокоточным приемникам и передовым методам, таким как кинематика в реальном времени. Вооруженные силы США совместно с Lockheed Martin работают над GPS III, седьмым поколением спутников GPS.
Точность GPS по высоте значительно ниже, чем по горизонтали, но всё равно превосходит показатели BeiDou: 25 метров в горизонтальной плоскости и 30 метров по вертикали у BeiDou.
Согласно статье в китайском журнале «Аэронавтика», BDS может обеспечивать точность более 1 см по горизонтали и 3 см по вертикали. По современным стандартам это значительно превосходит возможности глобальной системы позиционирования (GPS).
Другие системы спутниковой навигации
В дополнение к BeiDou, еще несколько систем спутниковой навигации строятся или уже функционируют. Самой известной из этих систем является Galileo. Европейский проект Galileo — многомиллиардное предприятие, запущенное для создания высокоточной и независимой системы позиционирования для европейских стран с учетом геополитических соображений. Все созвездие Galileo состоит из 26 спутников с шестью дополнительными запуском в течение следующего десятилетия.
Индийская региональная навигационная система, сокращённая как ИРНСС или НАВИК, представляет собой автономную навигационную систему из четырёх спутников (планируется добавить ещё три). Разработку и обслуживание ведёт Индийская организация космических исследований.
IRNSS способен обеспечивать точность позиционирования в 10 метров при использовании открытого сервиса и в 10 сантиметров при ограниченном. В отличие от GPS, ГЛОНАСС и Galileo, индийская навигационная система пока не планирует предоставлять глобальные услуги.
Японская спутниковая система «Квазизенит» или QZSS — это дополнение к GPS, которое повышает точность и надежность сигнала над Японией и прилегающими территориями. В настоящее время в системе четыре спутника, к 2023 году их планируется увеличить до семи.
Три из четырёх его помощников находятся на сильно наклоненных геосинхронных орбитах, разделённых примерно на 120°. Такой наклон позволяет им двигаться по уникальной асимметричной траектории, называемой аналеммой, и постоянно находиться над Японией. Спутники QZSS передают сигналы, идентичные старым и модернизированным сигналам GPS (L1C / A, L1C, L2C), что упрощает взаимодействие с американской навигационной системой.