«Бэйдоу» (спутниковая система навигации)
«Бэйдо́у», глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС), созданная в Китайской Народной Республике (КНР) для обеспечения национальной безопасности и социально-экономического развития КНР, а также для предоставления услуг коммерческим пользователям. Основные области применения – навигация, высокоточное позиционирование, передача шкалы времени и текстовых сообщений, подключение к поисково-спасательной системе в любой точке земного шара, спутниковая коррекция и контроль местоположения, коррекция с помощью наземных станций.
Классификация и принцип работы
ГНСС «Бэйдоу» является постоянно функционирующей многоцелевой многоспутниковой информационной околоземной космической системой двойного (военного и гражданского) назначения. Космические аппараты (КА) ГНСС «Бэйдоу» являются автоматическими, управление осуществляется с Земли.
Принцип работы ГНСС «Бэйдоу» аналогичен принципу работы других ГНСС: местоположение объекта определяется с использованием аппаратуры ГНСС путём измерения расстояний от неё до КА околоземной орбитальной группировки, излучающих дальномерные радиосигналы, координаты которых вычисляются с высокой точностью в любой момент времени. Для определения местоположения объектов используются орбитальные группировки КА, расположенных на геостационарной, наклонной геосинхронной и средних круговых орбитах.
Развёртывание
Работы по созданию ГНСС «Бэйдоу» начались после развёртывания ГНСС ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США) и строились в три этапа:
1-й этап – с 1994 г. по 2003 г.;
2-й этап – с 2004 г. по 2012 г.;
3-й этап – с 2009 г. по 2020 г.
На 1-м этапе разворачивалась национальная региональная навигационная спутниковая система (РНСС) «Бэйдоу-1». В 2000 г. было запущено 2 геостационарных КА «Бэйдоу-1A» и «Бэйдоу-1B», в 2003 г. запущен 3-й КА «Бэйдоу-1C». В 2003 г. 15 декабря РНСС «Бэйдоу-1» была сдана в эксплуатацию. В феврале 2007 г. запущен 4-й КА «Бэйдоу-1D», который улучшил эксплуатационные характеристики системы. Зона предоставления услуг включала территорию КНР и прилегающих государств.
На 2-м этапе разворачивалась РНСС «Бэйдоу-2». В 2012 г. в систему «Бэйдоу-2» входило 14 КА (5 на геостационарных орбитах, 5 на наклонной геосинхронной орбите и 4 на средних орбитах). 27 декабря 2012 г. РНСС была сдана в эксплуатацию и предоставляла коммерческие услуги на территории КНР и стран Азиатско-Тихоокеанского региона.
На 3-м этапе разворачивалась глобальная навигационная спутниковая система «Бэйдоу-3». Предоставление глобальных навигационных услуг началось с 27 декабря 2018 г. Развёртывание ГНСС было полностью завершено 23 июня 2020 г.
Полностью развёрнутая ГНСС «Бэйдоу» имеет орбитальную группировку из более чем 30 КА (35 КА на октябрь 2023) на геостационарных, геосинхронных и средних околоземных орбитах. Все КА обеспечены межспутниковой связью для передачи навигационного сигнала в любую точку Земли.
Состав
ГНСС «Бэйдоу» функционально состоит из трёх подсистем: наземной, космической и пользовательской.
Наземная подсистема
В состав наземной подсистемы ГНСС «Бэйдоу» входят:
наземный комплекс управления в составе станций управления и синхронизации времени;
станции закладок;
глобальная сеть станций мониторинга;
функционально привлекаемые мобильные измерительные пункты на кораблях ВМФ КНР;
средства эксплуатации и управления связью.
Сеть станций мониторинга оборудована двухчастотной многосистемной аппаратной ГНСС. Станции мониторинга размещены на территории КНР (Чэнду, Харбин, Гонконг, Лхаса, Шанхай, Ухань и Сиань) и других государств в различных частях света (Сингапур, ОАЭ, Европа, Африка, Австралия).
Космическая подсистема
Таблица 1. Основные параметры орбитальных группировок КА ГНСС «Бэйдоу»
Орбитальные группировки | Значения | |
5 КА на геостационарной орбите | точки | 8,75°, 80°, 110,5°, 140°, 160° в. д. |
высота | 35 786 км | |
3 КА на наклонной геосинхронной орбите | пересечение экватора трассой в точке 118° в. д. | |
наклонение | 55° | |
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 | |
Обновление орбитальных группировок и восстановление работоспособности космической подсистемы ГНСС выполняется по мере выхода КА из строя: новые КА выводятся на замену вышедшим из строя.
Таблица 2. Основные характеристики спутниковых платформ КА ГНСС «Бэйдоу»
Характеристики спутниковых платформ | Типы орбит | |
Геостационарная | Средняя круговая | |
Головной разработчик | Китайская академия космических технологий | |
Наименование спутниковой платформы | DFH-3/3B | DFH-3B |
Срок активного существования, лет | ~ 15 | ~10 |
Масса, кг | 828 | 850 |
Сигналы | L1 (B1) | L1 (B1) |
Бортовое синхронизирующее устройство | 2 Rb (китайского производства) | 2 Rb (европейского производства) |
Дополнительные возможности | Лазерные отражатели, | |
Таблица 3. Основные характеристики КА ГНСС «Бэйдоу»
Характеристики | Типы КА | ||
«Бэйдоу-G» (DFH-3B) | «Бэйдоу-IGSO» (DFH-3B) | «Бэйдоу-М» (DFH-3) | |
Масса, кг | 4 600 | 4 200 | 2 200 |
Масса топлива, кг | 3 050 | 2300 | 2160 |
Мощность силовой установки, Вт | 6 800 | 6 200 | 3 000 |
Жизненный цикл, лет | 8 | 8 | 8 |
В качестве системы координат ГНСС «Бэйдоу» используется Китайская геодезическая система координат 2000 (CGCS2000). Отсчётной поверхностью для CGCS2000 является одноимённый эллипсоид.
Таблица 4. Параметры эллипсоида CGCS2000
Параметры эллипсоида | Значение |
Большая полуось эллипсоида, (а) | 6378137 м |
Геоцентрическая гравитационная постоянная, (µ) | 3,986004418·1014 м3/с2 |
Сжатие, (α) | 1/298,257222101 |
Скорость вращения земли, (ω) | 7,2921150·10‒5 рад/с |
Таблица 5. Рабочие радиодиапазоны КА ГНСС «Бэйдоу» (РНСС «Бэйдоу-2» и ГНСС «Бэйдоу-3»)
Характеристики | Тип КА | |
| РНСС «Бэйдоу-2» (3 открытых и 3 закрытых сигнала) | ГНСС «Бэйдоу-3» |
Центральная частота (несущая) | B1I (1561,098 MГц) | B1I (1561,098 MГц), квадратурная фазовая манипуляция |
Центральная частота (несущая) | B2I (1207,140 MГц) | B2b (1207,140 MГц), квадратурная фазовая манипуляция |
Центральная частота (несущая) | B3I (1268,520 MГц) | B3I (1268,520 MГц) |
Центральная частота (несущая) | – | B1C (1575,42 МГц), другой тип модуляции относительно L1C GPS и E1 Galileo |
Центральная частота (несущая) | – | B2a (1176,45 МГц), другой тип модуляции относительно L5 GPS и E5a Galileo |
Центральная частота (несущая) | – | B1A (закрытый сигнал) |
Центральная частота (несущая) | – | B3Q (закрытый сигнал) |
Центральная частота (несущая) | – | B3A (закрытый сигнал) |
Центральная частота (несущая) | – | B2Q (закрытый сигнал) |
Ошибка местоположения потребителя | 4,6 м в двухчастотном режиме | по открытому сигналу для стран АТР – 2,6 м, для остальной территории Земли – 3,6 м, по закрытому сигналу 0,1 м |
Подсистема пользователей
Подсистема пользователей ГНСС «Бэйдоу» включает в себя аппаратуру потребителей глобальных навигационных спутниковых систем, дополнительное оборудование (интегральные схемы, модули и др.), а также программные средства для обработки измерений, прикладные системы и прикладные сервисы.