Все чаще в характеристиках коммуникационных возможностей смартфонов можно встретить в графе «навигация» упоминание про BeiDou или BDS. Поэтому у непосвященных пользователей возникает вопрос, что именно представляет собой данная функция и какие возможности она предоставляет владельцу аппарата. Также многим интересно, в каких устройствах имеется Бэйдоу, работает ли данная функция в Европе и как ею воспользоваться.
Beidou (Бэйдоу) – это китайская комбинированная навигационная система. Начало ввода в эксплуатацию состоялось в 2000 году. Названа она в четь китайского имени созвездия Большой Медведицы. Система призвана стать конкурентом для американской GPS и российской ГЛОНАСС. Как и соперники, это – комплекс двойного назначения, предназначенный в первую очередь для вооруженных сил, но также доступный гражданским пользователям. В настоящее время (начало 2017 года) система еще не носит глобального масштаба, так как не покрывает всей земной поверхности. Этой цели китайцы планируют достичь в 2020 году.
Система навигации Beidou состоит из космической и наземной частей. Первую представляет группировка спутников, расположенных на геостационарных и средних околоземных орбитах. Наземный комплекс состоит из сети базовых станций, также осуществляющих определение местоположения, ускоряющих работу и повышающих точность навигации. Наземные станции на данный момент располагаются в основном на территории Китая и некоторых азиатских стран, являющихся его союзниками или партнерами. А вот спутниковая группировка частично доступна и в Европе.
Как и в GPS или ГЛОНАСС, в Beidou навигация осуществляется путем измерения длительности прохождения радиосигнала от передатчика (спутника или наземной базы) – к приемнику (навигатору или смартфону). Так как скорость распространения радиоволн фиксирована (она равна скорости света), зная координаты хотя бы 3 источников сигналов и время прохождения этих сигналов, Бэйдоу определяет местоположение смартфона. Точность позиционирования в идеале составляет менее 1 метра.
На самом деле работа навигационной системы достаточно сложна, но для небольших умов, вроде моего, американский парень в видео ниже достаточно доходчиво объясняет принцип.
Но вернемся к Beidou.
Работает ли Beidou в Европе
Так как пока что покрытие Beidou не имеет глобальных масштабов, возникает вопрос, работает ли эта система на территории европейского континента. Ответ на него лишь частично положительный. В 2015 году китайцы открыли первую наземную станцию в ЕС, расположенную в Бельгии. Благодаря ей использование навигации Beidou становится условно возможным. Однако с учетом того, что одной базовой станции мало, а спутники на средней околоземной орбите находятся над Европой не круглые сутки – для высокоточного позиционирования этого может быть недостаточно.
Несмотря на ограниченную функциональность, толк от Beidou есть. На территории европейской части России, а также в Украине, Беларуси, странах Балтии сигнал от 2-3 китайских спутников можно наблюдать практически постоянно.
В каких смартфонах поддерживается BeiDou и как ею пользоваться
В силу общих принципов работы всех спутниковых систем навигации, производители клиентского оборудования (приемников) теоретически могут обеспечить их одновременную поддержку. На практике все (те же Qualcomm) зачастую так и поступают, но наличие аппаратной поддержки не всегда означает поддержку на программном уровне.
Китайские производители обычно включают ее в смартфонах, наряду с GPS и ГЛОНАСС (кроме устройств, чипсет которых физически не способен принимать сигналы BDS). А вот другие компании могут разграничивать смартфоны по рынкам. Например, устройство для Китая поддерживает только GPS и Beidou, а версия для постсоветского рынка – GPS и ГЛОНАСС. Проверить, работает ли ваш смартфон с китайскими спутниками, можно в программе AndroiTS GPS Test, выбрав вкладку со списком сателлитов. Принадлежность спутника к системе обозначается флажком ее страны, соответственно красные – это Beidou.
Если смартфон поддерживает Beidou – для ее использования не нужно предпринимать никаких дополнительных действий. Достаточно включить навигацию и запустить соответствующую программу. При необходимости китайские спутники будут использоваться для повышения точности и скорости позиционирования, параллельно с американскими и российскими.
Навигационная система «Beidou» или Спутниковая навигационная система «Бэйдоу» (сокращенно -- BD) -- китайская спутниковая система навигации. На 26 октября 2012 года включает в себя 16 спутников, расположенных на геостационарной орбите и обеспечивала определение географических координат в Китае и на соседних территориях. Планируется, что космический сегмент навигационной спутниковой системы Бэйдоу будет состоять из 5 спутников на ГСО и 30 спутников на орбитах, отличных от ГСО.
Система была запущена в коммерческую эксплуатацию 27 декабря 2012 как региональная система позиционирования, при этом спутниковая группировка составляла 16 спутников. Планируется, что на полную мощность система выйдет к 2020 году. Китайские представители также отметили, что еще предстоит урегулировать вопросы, касающиеся частотных диапазонов, с российской, американской и европейской сторонами, которые также владеют спутниковыми навигационными группировками. А пока китайская система работает на частоте сигнала B1, также отмеченном Евросоюзом как E2, с частотой 1559,052-1591,788 МГц. Обе стороны до сих пор не достигли окончательной договоренности по вопросам совместимости своих будущих спутниковых навигационных систем, несмотря на продолжающиеся с 2009 года переговоры по вопросу наложения специальных сигналов системы Compass на специальные сигналы PRS системы Galileo (диапазон L1, центральная частота 1575,42 МГц).
Предположительные будущие частоты B2: 1166,22 - 1217,37 МГц, B3: 1250,618 - 1286,423 МГц.
Слово «Бэйдоу» (кит. упр. –k“l) в переводе означает «Северный Ковш», это -- китайское название созвездия Большой Медведицы. Название «Бэйдоу» используется как для системы «Бэйдоу-1» так и для системы второго поколения «Бэйдоу-2». Главный конструктор обеих систем -- Сунь Цзядун.
Китайское национальное космическое управление планирует развернуть навигационную систему «Бэйдоу» в три этапа.
- 1) 2000--2003: Экспериментальная система Бэйдоу из трёх спутников.
- 2) к 2012 году: Региональная система для покрытия территории Китая и прилегающий территорий.
- 3) к 2020 году: Глобальная навигационная система.
Первый спутник, «Бэйдоу-1А» был запущен 30 октября 2000. Второй «Бэйдоу-1B» 20 декабря 2000. Третий спутник «Бэйдоу-1C» отправлен на орбиту 25 мая 2003 как подстраховочный. Система считалась введенной в эксплуатацию с успешного запуска третьего спутника.
- 2 ноября 2006, Китай заявил, что с 2008 года Бэйдоу будет предлагать открытые услуги с точностью определения местоположения 10 метров. Частота системы «Бэйдоу»: 2491.75 МГц.
- 27 февраля 2007 года, был также запущен четвертый спутник в рамках «Бэйдоу-1», называемый иногда «Бэйдоу-D» а иногда «Бэйдоу-2А». Он выполняет функции подстраховки. Сообщалось, что у спутника были неполадки в системе управления, но впоследствии они были устранены.
В апреле 2007, успешно выведен на орбиту первый спутник группировки «Бэйдоу-2», названый «Компас-M1». Данный спутник является настроечным для частот Бэйдоу-2. Второй спутник «Компас-G2» запущен 15 апреля 2009. Третий («Компас-G1») запущен на орбиту носителем LM-3C 17 января 2010. Четвертый спутник запущен 2 июня 2010. Носитель LM-3I вывел четвертый спутник с спутниковой площадки в Сичане 1 августа 2010 года.
- 15 января 2010 запущен официальный сайт спутниковой навигационной системы Бэйдоу.
- 24 февраля 2011 было развернуто 6 действующих спутников, 4 из них видны в Москве: COMPASS-G3, COMPASS-IGSO1, COMPASS-IGSO2 и COMPASS-M1.
- 27 декабря 2011 года "Бэйдоу" была запущена в тестовом режиме, охватывая территорию Китая и сопредельных районов.
- 27 декабря 2012 система была запущена в коммерческую эксплуатацию как региональная система позиционирования, при этом спутниковая группировка составляла 16 спутников.
По некоторым источникам, в начале 2011 года Госсовет КНР пересмотрел архитектуру системы и внес корректировки в план запусков КА. Было принято решение завершить формирование орбитальной группировки для обслуживания регионального потребителя к началу 2013 года.
I. Согласно откорректированному графику группировка системы Compass/Beidou к началу 2013 году будет включать в себя 14 КА, в том числе: 5 КА на геостационарной орбите ГЕО (58,5 ? в.д., 80 ? в.д., 110,5 ?в.д., 140 ?в.д., 160 ? в.д.); 5 КА на наклонной геосинхронной орбите IGSO(высота 36000 км, наклонение 55 ?, 118 ? в.д.); 4 КА на средней околоземной орбите MEO (высота21500 км, наклонение 55 ?).
II. Развертывание глобальной навигационной системы с группировкой в составе 36 КА в 2020 году (по другим источникам - 35 КА, по третьим - 37 КА) в числе которых: 5 КА на геостационарной орбите; 5 КА на наклонной геосинхронной орбите; 24 КА на средней околоземной орбите 3 КА (расположение уточняется, возможно орбитальный резерв).
Станции слежения оборудованы двухчастотными приемниками UR240 и антеннами UA240, разработанными китайской компанией UNICORE и способными принимать сигналы систем GPS и Compass. 7 из них размещены в Китае: в Чэнду (CHDU), Харбине (HRBN), Гонконге (HKTU), Лхасе (LASA), Шанхае (SHA1), Ухане (CENT) и Сиане (XIAN); и еще 5 -- в Сингапуре (SIGP), Австралии (PETH), ОАЭ (DHAB), Европе (LEID) и Африке (JOHA).
Навигатор в китайской системе является не только приемником, но и передатчиком сигнала. Станция мониторинга через два спутника посылает сигнал пользователю. Устройство пользователя после получения сигнала посылает ответный сигнал через оба спутника. Наземная станция по задержке сигнала рассчитывает географические координаты пользователя, определяет высоту по имеющейся базе данных и передает сигналы на устройство пользовательского сегмента.
Статьи и Лайфхаки
Содержание :1.
2.
3.
4.
В описании характеристик, среди использующихся в мобильных устройствах навигационных систем вроде, GPS и ГЛОНАСС, в последнее время можно встретить еще одну. О том, что же такое Beidou (Бэйдоу) и для чего она используется в смартфоне, мы и расскажем.
Что представляет собой Beidou
Как и было сказано выше, Beidou – это китайская спутниковая навигационная система, аналог американской GPS и , а также еще не дошедшего до стадии активного коммерческого использования европейского проекта Galileo.Свое название получила в честь китайского варианта имени созвездия Большой Медведицы.
Состоит система из спутниковой группировки и сети наземных станций, большая часть которых находится на территории Китая. Однако в последнее время идет интенсивное расширение: наземные базы появились в следующих странах и регионах:
- Россия.
- Пакистан.
- Сингапур.
- Австралия.
- Африка.
- Европа.
Тем не менее, пока что Beidou по размерам своего покрытия не может считаться глобальной системой и относится к региональным, так же, как, например, индийская IRNSS.
На каком принципе работает Beidou
Как и в любой другой современной навигационной системе, местоположение устройства определяется при помощи измерения скорости прохождения радиосигнала к нему от расположенного на спутнике или наземной станции передатчика.
Дальше вступает в действие тривиальная геометрия: поскольку скорость распространения электромагнитных волн в атмосфере постоянна, имея координаты минимум трех источников, система определяет точку, где находится устройство, с погрешностью менее чем 1 метр.
Какие устройства поддерживают эту систему
В первую очередь, это гаджеты китайских производителей, предназначенные для китайского же рынка. Например, поддержка использования Beidou имеется в таком недорогом (около 5 тыс. рублей) смартфоне, как .В то же время в аппаратах, предназначенных для других рынков, эта система может и отсутствовать. Например, для устройств, предназначенных для продажи россиянам, вместо Beidou могут установить ГЛОНАСС.
Кроме того, этой системой оснащают свои устройства многие другие производители Юго-Восточной Азии. Она имеется в смартфонах таких брендов, как , хотя и далеко не в каждой модели.
А вот в таких известных топовых гаджетах, как Google Pixel или Iphone X модуль Beidou отсутствует, в то время как с ГЛОНАСС они работать способны.
Как определить, имеется ли поддержка Beidou в вашем смартфоне
Для этого можно воспользоваться приложением AndroiTS GPS Test, загрузить которое можно с . Среди прочих вкладок в нем имеется список спутников, с которыми может взаимодействовать смартфон.
Национальная принадлежность каждого из них отмечена флажком соответствующей страны. Если в списке есть красные китайские флажки – значит, Beidou в нем тоже имеется.
При этом каких-либо действий владельца для пользования этой системой предпринимать не требуется. Китайские спутники будут использоваться для повышения точности определения координат наравне с сателлитами ГЛОНАСС и GPS при обращении к навигации соответствующих приложений.
Как уверяют создатели Beidou, к 2020 году она должна стать полноценной глобальной навигационной системой, ничуть не уступающей своим американским и российским конкурентам. Произойдет ли это в действительности, покажет будущее: поживем – увидим.
История создания ГНСС BeiDou
Китайская навигационная система получила название Beidou Серии BNTS (BeidouNavigationTestSatellite). Название аппаратов происходит от китайского наименования созвездия Большой Медведицы.
Идея создания китайской региональной навигационной системы из двух КА на геостационарной орбите была предложена в 1983 г. Чэнь Фанъюнем (ChenFangyun). Концепция прошла экспериментальную проверку в 1989 г. Эксперимент проводился на базе двух находящихся на орбите КА DFH-2/2A.
По утверждению китайской стороны, испытания показали, что точность, которой можно достичь с помощью системы из двух геостационарных КА, сопоставима с точностью, обеспечиваемой системой GPS. Это утверждение представляется весьма спорным. Видимо, при сравнении точности речь идет о системе, включающей не только КА на ГСО, но и несколько сверх длинноволновых наземных станций. В совокупности они образуют единую сеть опорных радионавигационных точек и позволяют создать разностно-дальномерную радионавигационную систему. Отличием такой системы от, например, GPS или ГЛОНАСС является невозможность применения скоростных измерений. Точность определения координат потребителя в такой системе, в принципе, сравнима с точностью, обеспечиваемой «гражданским» сигналом системы GPS в режиме селективного доступа при условии, что текущее положение навигационных КА на ГСО известно с высокой точностью.
В 1993 г. программа Beidou была официально запущена в реализацию. В конструкции аппарата использован тот же базовый блок, что и у связного спутника DFH-3. КА построен на базе связной геостационарной платформы DFH-3.
Китай приступил к самостоятельной разработке спутниковых навигационных систем с 1994 г. До этого подобные научно- технические изобретения были способны создавать лишь в США, России и Европе.
В 2000 году начато проектирование второго поколения навигационной системы, которая будет включать большее число спутников и обслуживать не только территорию КНР, но и другие районы.
15 декабря 2003 года китайская система "Бэйдоу" первого поколения была сдана в эксплуатацию, что позволило стране войти в тройку стран, владеющих собственной спутниковой навигационной системой.
О создании Китайской глобальной навигационной системы было объявлено в 2006 году.
Планируется развертывание глобальной навигационной системы в составе 35 космических аппаратов к 2020 году (по другим источникам - 36 КА, по третьим - 37 КА), в числе которых: 5 спутников на геостационарной орбите;3 спутника на наклонной геосинхронной орбите; 27 спутников на средней околоземной орбите; несколько дополнительных спутников возможно составят орбитальный резерв.
В ноябре 2017 года подписано Совместное китайско-американское заявление о совместимости и взаимодополнямости Бэйдоу и GPS.
В ноябре 2018 года заключено соглашение между Правительствами Российской Федерации и КНР о сотрудничестве в области применения глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и Бэйдоу в мирных целях.
Принцип работы ГНСС BeiDou
Управление КА Beidou осуществляется из Центра управления спутниками в г.Сиань (провинция Шаньси). Собственная региональная система навигации КНР для стран Юго-Восточной Азии и Тихого океана на базе спутников «Бэйдоу» (Beidou, «Большая Медведица») (Компас) находится в стадии развертывания и планируется, что будет преобразована в ограниченную по возможностям систему глобальной навигации с космическим сегментом из 25 КА.
В состав системы должны входить четыре геостационарных спутника, 12 КА на наклонных геосинхронных орбитах и девять КА на круговых орбитах высотой 22000 км.
Китайские представители также отметили, что еще предстоит урегулировать вопросы, касающиеся частотных диапазонов с российской, американской и европейской стороной, которые также владеют спутниковыми навигационными группировками. Для спутников «Бэйдоу-2» на геостационарной орбите зарезервированы точки стояния 58.75°, 80°, 110.5° и 140° в.д. В Международном союзе электросвязи система зарегистрирована под обозначением «Компас» (Compass). Первый из четырех геостационарных аппаратов «Бэйдоу-2» запущен 12 апреля 2007 года. Эти аппараты будут совместимы с тремя уже запущенными «Бэйдоу-1».
Состав и структура ГНСС BeiDou
Система покрывает район в диапазоне широт примерно от 5 до 55 градусов с.ш. и по долготе примерно от 70 до 140 градусов в.д. Интересной особенностью всех трех спутников является то, что они находятся на геостационарных орбитах, в отличие от спутников систем GPS и ГЛОНАСС, находящихся на орбитах средней высоты. Этот факт позволяет обеспечить достаточно большую область покрытия при помощи всего двух спутников. Наземная система включает центральную станцию управления и три станции радиолокации.
Система обеспечивает точность определения местоположения 100 метров и может работать одновременно со 150 терминалами. Сначала центральная станция посылает сигнал пользователю через два спутника. Когда терминал пользователя получает сигнал от одного из спутников, он отсылает его обратно обоим. Центральная станция получает этот сигнал от обоих спутников и определяет двумерное положение пользователя. Оно затем сравнивается с трехмерной картой поверхности и отсылается пользователю через те же спутники. Поскольку такой способ работы требует наличия двусторонней связи с геостационарными спутниками, терминал пользователя должен иметь мощную антенну. Поэтому терминалы намного больше и дороже, чем используемые в системе GPS.
Вторая система, Бэйдоу-2, обычно называется просто Бэйдоу или Компас. Она будет состоять из 35 спутников, из которых 5 будет находится на геостационарной орбите. Остальные спутники, как обычно, будут находится на орбите средней высоты. Заметим, что такой выбор высоты расположения навигационных спутников позволяет использовать глобальные навигационные системы для определения положения на орбите спутников, находящихся на низких орбитах. Как и другие системы позиционирования, Бэйдоу предоставит два раздельных сервиса, для гражданского использования и для военных нужд.
Кроме того, что просто появится новая система глобального позиционирования, можно ожидать качественного улучшения в предоставляемом сервисе позиционирования. За счет того, что число всех спутников превысит три четверти сотни, значительно улучшится скорость получения сигнала и работа приемников в городах, в том числе, в помещениях. Как известно, в настоящее время поймать сигнал со спутника какой-либо системы глобального позиционирования в помещении или рядом с высокими зданиями практически невозможно. Особенно выиграют от таких изменений обладатели коммуникаторов и смартфонов с модулем позиционирования, так как его мощность зачастую не позволяет использовать их в описанных условиях. Использование нескольких навигационных систем одновременно для улучшения качества предоставляемого сервиса может оказаться особенно простым и эффективным в силу того, что частоты передачи данных систем Бэйдоу и Галилео заметно пересекаются. Интересно, что эти данные стали известны еще в 2007 году после запуска первого спутника Compass-M1, хотя официально не было объявлено, на каких частотах работает этот спутник, запущенный в целях тестирования некоторых систем, и в первую очередь – системы передачи данных. Однако, в течение примерно двух месяцев специалисты CNES(Национальный центр космических исследований, Франция) полностью определили все характеристики используемой связи. Напомним, что изначально КНР не планировала разворачивать собственную систему глобального позиционирования. В сентябре 2003 года Китай выразил желание принять участие в разработке и развертывании системы Галилео, и примерно через год официально присоединился к разработке. Однако, в началу 2008 года КНР заявила о неудовлетворенности сотрудничеством и приняла решение о разработке собственной системы. Возможно, это объясняет схожие системы передачи данных, используемые в спутниках систем Бэйдоу и Галилео.
Описание наземной инфраструктуры ГНСС BeiDou
Система функциональных дополнений наземного базирования насчитывает 155 базовых станций и 2400 региональных станций, развернутых на территории КНР.
В 2018 г. завершено развертывание базовой инфраструктуры системы мониторинга и оценки iGMAS, состоящей из 24 наземных станций и различных центров обработки и анализа, в результате чего улучшено качество услуг Бэйдоу-2, в т.ч. точность позиционирования в зоне обслуживания доведена до значений лучше 5 м.
Станции слежения
Станции слежения оборудованы двухчастотными приемниками UR240 и антеннами UA240, разработанными китайской компанией UNICORE и способными принимать сигналы систем GPS и Compass. 7 из них размещены в Китае: в Чэнду (CHDU), Харбине (HRBN), Гонконге (HKTU), Лхасе (LASA), Шанхае (SHA1), Ухане (CENT) и Сиане (XIAN); и еще 5 - в Сингапуре (SIGP), Австралии (PETH), ОАЭ (DHAB), Европе (LEID) и Африке (JOHA).
Приемники
Навигатор в китайской системе является не только приемником, но и передатчиком сигнала. Станция мониторинга через два спутника посылает сигнал пользователю. Устройство пользователя после получения сигнала посылает ответный сигнал через оба спутника. Наземная станция по задержке сигнала рассчитывает географические координаты пользователя, определяет высоту по имеющейся базе данных и передает сигналы на устройство пользовательского сегмента.
Космический сегмент
Текущее состояние спутниковой группировки
В настоящее время система BeiDou предоставляет услуги спутниковой навигации потребителям в Китае и соседних регионах, в зоне обслуживания 55°с.ш. - 55° ю.ш. и 55° в.д. - 180° в.д., т.е. работает в режиме обслуживания региональных потребителей.
Развитие системы BeiDou второго поколения началось в 2004 году. В 2009 году начато создание системы третьего поколения
К концу 2011 года на орбиты было выведено 8 КА, BeiDou была введена в строй в качестве региональной системы для обеспечения потребителей навигационными услугами BDS, включая широкозонную дифференциальную коррекцию и передачу коротких сообщений.
К концу 2016 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 группировки BeiDou-2.
За период c начала 2017 года по 1 квартал 2018 года были успешно запущены 4 пары спутников BeiDou-3: 05.11.2017 г., 12.01.2018 г., 12.02.2018 г., 30.03.2018 г. В третьем квартале 2018 года запущены: спутник BeiDou-2 (10.07.2018г.) и пара спутников BeiDou-3 (29.07.2018г.). Также успешно выведены на орбиту пара спутников BeiDou-3 25.08.2018г.; пара спутников группировки BeiDou-3 19.09.2018г.; 4 квартал текущего года: пара спутников группировки BeiDou-3 15.10.2018г.; 1 спутник BeiDou-3 01.11.2018; пара спутников группировки BeiDou-3 19.11.2018г. Спутники пока не используются по целевому назначению.
С запуском в ноябре 2018 г. 17-го и 18-го среднеорбитальных НКА и первого геостационарного НКА развёрнута базовая орбитальная группировка Бэйдоу-3. Таким образом, в составе орбитальной группировки Бэйдоу-3 находятся:
На средних орбитах – 18 НКА;
На геостационарной орбите – 1 НКА.
Точность позиционирования системы для гражданского населения составляет менее 10 метров, точность измерения скорости менее 0,2 метра в секунду. Для военных нужд позиционирование производится с точностью до 10 см.
Спутниковая группировка в 2020 году
30 сентября 2015 года был запущен первый спутник BDS-3, явившийся началом создания 3-го поколения системы BeiDou (BDS-3), которая к 2020 году должна обеспечить глобальную зону предоставления пользователям навигационных услуг с открытым и санкционированным доступом.
К 2020-му Китай планирует установить 35 среднеорбитальных спутников на высоте около 22 тыс. км и дополнительные 8 спутников на геостационарной и геосинхронной орбитах (более 35 тыс. км).
Типы КА
КА НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ И ГЕОСИНХРОННОЙ НАКЛОННОЙ ОРБИТЕ:
КА BEIDOU НА СРЕДНЕВЫСОТНОЙ ОРБИТЕ:
