Китайская навигационная система Бэйдоу (BeiDou)

Глобальные спутниковые системы давно перестали быть привилегией военных ведомств. Частные лица и гражданские организации пользуются связью и навигацией. Современная геодезия осваивает использование российской ГЛОНАСС, американской GPS. На третье место в этом ряду по праву выходит китайская БЭЙДОУ, готовая предоставить как региональные, так и глобальные услуги.

Beidou означает – Северный Ковш. Так китайцы называют самое знаменитое созвездие Северного полушария – Большую Медведицу. Активно развивая свою относительно молодую программу, китайцы обогнали в своём развитии европейские системы типа «Галилео». Они с самого начала развивали сеть, способную перешагнуть грань своего региона и работать по всему миру.

На 94-м заседании мирового Комитета безопасности на море, прошедшем в 2014-м году, произошло историческое для БЭЙДОУ событие: её признали безопасной при использовании для морских судов. Именно это позволило китайской ГНСС (глобальная навигационная спутниковая система) BeiDou занять третье место после российский и американской. Ныне её официально используют в морской навигации.

В 2015 году газета «Жэньминь Жибао» сообщила читателям о том, что вероятная точность БЭЙДОУ – десять метров, при скоростной точности определения координат в 0,7 м/с. С такими параметрами, она успешно выполняет свои функции над морской поверхностью. Над сушей, где двустороннюю связь между спутником и приёмниками обеспечить сложнее, для Beidou ещё есть «белые пятна», но при высоком уровне знаний и упорстве китайских учёных, улучшение результатов не заставит долго ждать.

Особенности китайской ГНСС BeiDou

Работа спутниковой навигация, обеспечивающая позиционирование на местности, состоит в приёме радиосигналов в пределах прямой связи. Это необходимо для исключения отражённых сигналов, сбивающих навигационный процесс. Фиксируются широта, долгота, высота над уровнем океана, данные привязываются к карте, после чего навигатор выдаёт местоположение объекта. Глобальной считается система, которая обеспечивает подобную обратную связь на большей части территории Земли.

Идея и разработка

Над возможностью определения координат объекта учёные разных стран работали очень давно. Так легче проводить исследования поверхности, составляя карты и планы, осуществлять связь между удалёнными объектами, отслеживать различные геологические и геофизические процессы, определять место своего нахождения.

В 1983 году китайский учёный Чэнь Фанъюн предложил свой вариант, действующий от двух геостационарных спутников и нескольких наземных станций длинноволнового радиодиапазона. Идею развили и в 1989 году она с успехом прошла экспериментальную проверку. Участвовали в пробах два спутника DFH-2/2A. БЭЙДОУ работала с точностью до 100 метров. Общий алгоритм:

• станция отправляет сигнал пользователю через два своих спутника;
• получив хотя бы один, прибор пользователя отсылает его обратно на оба спутника;
• станция фиксирует возвращение сигнала от спутников;
• определяется точка местонахождения пользователя;
• точка сравнивается с трёхмерной картой китайской геосистемы координат;
• информация возвращается пользователю.

Для обеспечения работы нужна двусторонняя связь. Её даёт мощная антенна. Она гораздо дороже своих аналогов, работающих в GPS.

Образованная сеть позволила говорить о полноценной разностно-дальномерной радионавигации. Точность данных оказалась сопоставима с точностью работы американской GPS. Скоростные измерения система проводить ещё не умела.

С 1993 года БЭЙДОУ приобрела статус официального государственного проекта. Подготовительный период с 1994 по 2000 год закончился запуском двух геостационарных спутников: Beidou 1A и 1B. А уже в середине декабря 2003 года, после запуска третьего спутника, оборудование первого поколения запустили в эксплуатацию.

С 2004 по 2012 год китайцы реализовали проект Beidou-2, запустив ещё пять геостационарных космических аппарата, пять – на наклонной геосинхронной и 4 – на средних орбитах. Совместимость первой и второй систем позволила китайским учёным применить схему пассивного позиционирования, обеспечив Азию и Тихий океан возможностями находить местоположение, определять скорость, точное время и обмениваться короткими сообщениями.

Третье поколение БЭЙДОУ стартовало в 2009 году. В конце 2017-го китайцы подписали с американцами заявление о совместимости систем, а ещё через год правительства РФ и КНР подписали соглашение о сотрудничестве в дальнейшем совместном развитии глобальной навигации для мирных целей.

Хозяева Beidou запланировали к 2020 году увеличить количество спутников и обеспечить своими услугами территорию морского и сухопутного Шёлковых Путей, прилегающих регионов, а в перспективе - глобальной работы в рамках всей планеты.

Общие принципы

БЭЙДОУ состоит из нескольких взаимосвязанных объектов:

• группы космических аппаратов, ловящих спецсигналы;
• наземной контролирующей базы;
• навигационных приборов пользователей;
• наземных радиомаяков;
• радиосистемы для внесения поправок и повышения точности координат.

Управлением китайской ГНС BeiDou ведает Центр в китайском городе Сиань. Шкала времени предоставляется универсальным глобальным временем центра управления в Пекине. Наземный комплекс состоит из централизованной сети беззапросных станций для измерения, разбросанных по территории Китая.

Региональные услуги предоставляются странам Юго-Восточной Азии и морским объектам в Тихом океане. Обеспечивают работу 24 навигационных спутника. Частотный диапазон работы регулируется с учётом взаимодействия с российскими, европейскими и американскими ГНС.

Важность развития навигационных систем

Последние достижения китайцев впечатляют. Официальное новостное агентство Синьхуа утверждает, что точность работы Бэйдоу значительно возросла и составляет 5 метров на территории Азиатско-Тихоокеанского региона и 10 метров по всему миру. С конца 2018 года система предоставляет свои услуги в глобальном масштабе. Сейчас у неё 20 спутников. Для сравнения, ГЛОНАСС и GPS имеют по 24.

Достичь того же уровня не удаётся ни европейскому Галилео, ни японским, ни индийским, ни французским разработчикам.

Сервис позиционирования важен не только для рядовых граждан, которым предоставляются услуги связи и навигации. Новые навигационные приборы уже занимают достойное место в геодезических и картографических исследованиях, охватывая значительную часть народного хозяйства.

Чем больше взаимосвязанных спутников работает в космосе, тем лучше работа приёмников, быстрее проходят сигналы. Доступными для позиционирования становятся закрытые помещения, "глухие" для связи места рядом с высокими зданиями и объектами. Все виды коммуникативных устройств и смартфонов получают возможность использования в неблагоприятных, для определения местоположения, районах.

Сейчас по орбитам крутится больше семидесяти КА трёх глобальных мировых систем. Со временем их станет больше. Это означает, что эра спутниковой навигации активно развивается и система БЭЙДОУ занимает в ней своё законное место.