Глобальная навигационная спутниковая система Beidou

О системе Beidou

Услуги системы Beidou

ОГ

Текущее состояние ОГ

Типы КА

Навигационные радиосигналы

Система координат и шкала времени

Наземный комплекс управления

Интерфейсный контрольный документ

Официальный сайт

О системе Beidou

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

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

Развитие системы Beidou второго поколения Beidou-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 ОГ. Beidou-2 была разработана по принципу совместимости с Beidou-1, по схеме пассивного позиционирования, что позволило ей обеспечить пользователей в странах Азиатско-тихоокеанского региона услугами определения местоположения, скорости, времени, широкодиапазонных дифференциальных поправок и отправки коротких сообщений.

Третий этап — создание системы третьего поколения Beidou-3, начат в 2009 году. Главной целью является предоставление основных услуг для пользователей, находящихся на территории и акватории обоих Шелковых путей (сухопутного и водного), а также соседних регионов, и завершение развертывания ОГ из 35 КА, предназначенной для обеспечения глобальных услуг пользователей.

Услуги системы Beidou

После развертывания ОГ Beidou-3 система будет предоставлять следующие услуги:

глобальную базовую навигационную услугу,
услугу широкозонной системы функционального дополнения,
услугу передачи коротких сообщений,
услугу высокоточной навигации,
услугу поиска и спасания.

ОГ

Космический сегмент Beidou представляет собой ОГ смешанного типа, состоящую из 30 и более КА на орбитах трех типов (средняя круговая орбита, геостационарная орбита, геосинхронная наклонная высокая орбита).

ОГ Beidou-3
3 КА на геостационарной орбите (ГCО)	точки	80°в.д., 110,5°в.д., 140°в.д.
3 КА на геостационарной орбите (ГCО)	высота	35 786 км
24 КА на средних круговых орбитах (СВО)	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

Характеристики	КА Beidou НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ И ГЕОСИНХРОННОЙ НАКЛОННОЙ ОРБИТЕ	КА Beidou 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	~10 лет
Масса	828 кг	850 кг
Сигналы	L1 (B1) L2 (B3) L3/L5 (B2)	L1 (B1) L2 (B3) L3/L5 (B2)
БСУ	2 Rb (китайского производства)	2 Rb (европейского производства)
Дополнительные возможности	Лазерные отражатели регистраторы космических частиц	Лазерные отражатели регистраторы космических частиц

Навигационные радиосигналы

КА Beidou-2 передает 3 открытых сигнала – сигнал B1I с центральной частотой 1561,098 MГц, сигнал B2I (1207,140 MГц) и сигнал B3I (1268,520 MГц). На этих же центральных частотах передаются 3 закрытых сигнала.

Погрешность определения местоположения потребителя с помощью сигналов КА Beidou-2 составляет менее 5 м (4,6 м в двухчастотном режиме).

КА Beidou-3 будет передавать 5 открытых сигналов – B1I, B3I, B1C, B2a и B2b. Три из них (B1I, B2b и B3I) имеют те же центральные частоты, что и сигналы Beidou-2, но B1I и B2b используют другой тип модуляции – квадратурную фазовую манипуляцию QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) в отличие от бинарной фазовой манипуляции BPSK (Binary Phase Shift Keying), используемой в сигналах КА Beidou-2.

Два других открытых сигнала Beidou-3 (B1C и B2a) находятся в так называемых «международных» диапазонах – центральная частота сигнала B1C (1575,42 МГц) совпадает с центральной частотой сигналов L1C GPS и E1 Galileo, а центральная частота сигнала B2a (1176,45 МГц) совпадает с центральной частотой сигналов L5 GPS и E5a Galileo. Эти сигналы разработаны Китаем по результатам многолетних консультаций с США и Евросоюзом.

Совместимость новых сигналов Beidou с сигналами GPS и Galileo достигается за счет использования различных типов модуляции. Кроме открытых сигналов Beidou-3 будет передавать 3 закрытых сигнала — B1A, B3Q и B3A.

Спектр навигационных радиосигналов системы Beidou

Спектр навигационных радиосигналов системы БЭЙДОУ

Характеристики навигационных радиосигналов системы Beidou-3

Диапазон	Несущая частота, МГц	Сигнал	Длительность кода ПСП, символы	Тактовая частота, МГц	Вид модуляции	Скорость передачи ЦИ, бит/с
B1(L1)	1 575.42 1 575.42 1 561.098	B1C B1C-SBAS B1I	10 230 (primary) 1 023 2 046	1.023 (primary) 1.023 2.046	BOC (1, 1) BPSK (10) BPSK (10)	100 500 50(D1)/500(D2)
B2(L3)	1 176.45 1 207.14 1 207.14	B2a B2b B2b-PPP	10 230 10 230 10 230	10.23 10.23 10.23	BPSK (10) BPSK (10) BPSK (10)	200 1000 1000
B3(L2)	1 268,52	B3I	10 230	10.23	BPSK (10)	50(D1)/500(D2)

Структура ЦИ навигационных радиосигналов системы Beidou

Система координат и шкала времени

Система координат

Параметры движения КА Beidou передаются в китайской геодезической системе координат 2000 года (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 Beidou (BDT) связано с координированным всемирным временем (UTC) и синхронизировано с ним с точностью 50 нс. Началом отсчёта BDT является 0 ч 0 мин 1 января 2006 года (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 системы Beidou будет включать несколько главных станций управления (Master Control Station – MCS), станции закладки (Upload Stations – US) и глобальную сеть станций мониторинга (Monitor Stations – MS).

Подробной информации о количестве, местонахождении и разделении станций по функциональному назначению в открытых источниках не приводится. Известно, что для слежения за спутниками системы Beidou-1 использовалось 5 командно-измерительных станций, находящихся на территории Китая, которых, по мнению китайских специалистов, явно недостаточно, поскольку они могут отслеживать менее 35% траектории движения спутника.

Также известно о привлечении кораблей ВМФ КНР к слежению за НКА, особенно на этапе вывода на орбиту и начальных операций.

Руководство программы признает необходимость расширения сети слежения за пределы территории Китая.