Глобальная навигационная спутниковая система БЕЙДОУ

О системе БЕЙДОУ

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 БЕЙДОУ (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 БЕЙДОУ первого поколения была сдана в эксплуатацию. Запуск третьего геостационарного спутника Beidou-1C в 2003 году улучшил эксплуатационные характеристики системы.

Развитие системы БЕЙДОУ второго поколения БЕЙДОУ-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. БЕЙДОУ-2 была разработана по принципу совместимости с БЕЙДОУ-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 БЕЙДОУ-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.

История развития БЕЙДОУ

Услуги системы БЕЙДОУ

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.

Орбитальная группировка

Космический сегмент БЕЙДОУ представляет собой орбитальную группировку смешанного типа, состоящую из КА на орбитах 3 типов.
К 2020 году орбитальная группировка БЕЙДОУ 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 21528 км, период обращения 12 ч 53 мин, 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°), (в трех плоскостях с высотой орбит 35 786 км и наклонением 55°), подспутниковые точки которых движутся на поверхности Земли по одной трассе в форме восьмерки, ось симметрии которой находится на долготе 118° в.д.

Орбитальная группировка БЕЙДОУ
Орбитальная группировка БЕЙДОУ
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
КА БЕЙДОУ НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ И
ГЕОСИНХРОННОЙ НАКЛОННОЙ ОРБИТЕ
КА БЕЙДОУ
НА СРЕДНЕЙ КРУГОВОЙ 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 В1 (с открытым и санкционированным доступом)
В2 (с открытым доступом)
В3 (с санкционированным доступом)
В1 (с открытым и санкционированным доступом)
В2 (с открытым доступом)
В3 (с санкционированным доступом)
БСУ 2 Rb (китайского производства) 2 Rb (европейского производства)
Дополнительные возможности лазерные отражатели
регистраторы космических частиц
лазерные отражатели
регистраторы космических частиц

Навигационные радиосигналы

Космические аппараты системы БЕЙДОУ-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 БЕЙДОУ 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 БЕЙДОУ c ГНСС ГАЛИЛЕО и GPS.

Спектр навигационных радиосигналов системы БЕЙДОУ
Характеристики навигационных радиосигналов системы БЕЙДОУ
Диапазон Несущая частота, МГц Сигнал Длительность
кода ПСП, символы
Тактовая частота, МГц Вид модуляции Скорость
передачи ЦИ,
БИТ/С
B1 1 575,42 B1-CD
B1-CP
B1D
B1P
2 046 1,023
1,023
2, 046
MBOC (6, 1, 1/11)
MBOC (6, 1, 1/11)
BOC (14, 2)
50/100
нет
50/100
B2 1 191,79 B2aD
B2aP
B2bD
B2bP
2 046 10,23
10,23
10,23
10,23
AltBOC (15, 10)
AltBOC (15, 10)
AltBOC (15, 10)
AltBOC (15, 10)
25/50
нет
50/100
нет
B3 1 268,52 B3
B3-AD
B3-AP
10,23
2,5575
2,5575
QPSK (10)
BOC (15, 2,5)
BOC (15, 2,5)
500
50/100
нет


Структура ЦИ навигационных радиосигналов системы БЕЙДОУ

Система координат и шкала времени

Система координат

Параметры движения КА БЕЙДОУ 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), м32 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 БЕЙДОУ (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 БЕЙДОУ 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 БЕЙДОУ также располагается на территории Китая. Долгосрочная стратегия развития системы предполагает создание глобальной сети станций для повышения точностных характеристик навигационных услуг системы БЕЙДОУ.

Интерфейсный контрольный документ

Интерфейсный контрольный документ БЕЙДОУ:
http://www.beidou.gov.cn/attach/2013/12/26/20131226b8a6182fa73a4ab3a5f107f762283712.pdf

Официальный сайт

Пользовательский информационный центр БЕЙДОУ: en.beidou.gov.cn