Introducción detallada a Beidou Navigation
La abreviatura en inglés del sistema de posicionamiento por satélite Beidou-1 es BD, y las bandas de radiofrecuencia registradas en la UIT son la banda L (transmisión) y la banda S (recepción). El nombre en inglés del sistema de posicionamiento por satélite de segunda generación de Beidou es Compass y la banda de radiofrecuencia registrada en la UIT es banda L.
Las funciones básicas del sistema Beidou-1 incluyen: posicionamiento, comunicación (mensajes cortos) y sincronización.
Las funciones del sistema Beidou de segunda generación son las mismas que las del GPS, es decir, posicionamiento y cronometraje.
[Editar este párrafo] Principio de funcionamiento del sistema
El posicionamiento por satélite "Beidou-1" mide la distancia entre el usuario y el primer satélite, así como la distancia entre los usuario y los dos satélites La suma de las distancias, sabiendo así que el usuario está en la intersección de la esfera centrada en el primer satélite y el elipsoide con los dos satélites como foco. Además, el sistema de control central puede encontrar el valor de elevación del usuario a partir del mapa digital del terreno almacenado en la computadora y puede saber que el usuario está en un elipsoide paralelo al elipsoide de referencia de la Tierra. Por lo tanto, el sistema de control central puede finalmente calcular las coordenadas tridimensionales del punto del usuario, que se cifran y se envían al usuario a través de señales salientes.
"Beidou-1" cubre el área del corazón entre 5-55° de latitud norte y 70-140° de longitud este, con la parte más grande y la más pequeña, y la parte más ancha está alrededor de 35° de latitud norte. . Su precisión de posicionamiento es de 100 metros (1σ) horizontalmente y 20 metros después de configurar una estación de calibración (similar al estado diferencial). Frecuencia de trabajo: 2491,75MHz El sistema tiene capacidad para 540.000 usuarios por hora.
[Editar este párrafo] Comparado con el sistema GPS
1 Cobertura: el sistema de navegación Beidou es un sistema de navegación regional que cubre China. El área de cobertura es aproximadamente 70-140 de longitud este y 5-55 de latitud norte. El GPS es un sistema de navegación para todo clima con cobertura global. Está garantizado observar de 6 a 9 satélites en cualquier momento en cualquier lugar de la Tierra (en realidad se pueden observar hasta 11 satélites).
2. Número de satélites y características orbitales: el sistema de navegación Beidou establece dos satélites geosincrónicos en el ecuador terrestre, y la distancia angular ecuatorial de cada satélite es de aproximadamente 60°. El GPS tendrá 24 satélites en seis planos orbitales, con una inclinación ecuatorial de 55° y una separación angular ecuatorial de 60°. El satélite se encuentra en una órbita casi sincrónica y orbita la Tierra en 11 horas y 58 minutos.
3. Principio de posicionamiento: el sistema de navegación Beidou es una navegación bidimensional activa de dos vías. El sistema de control del centro de tierra resuelve el cálculo de datos de posicionamiento tridimensionales para los usuarios. El GPS es un pseudocódigo pasivo de navegación tridimensional de alcance unidireccional. La resolución de autoubicación se realiza allí y no por el dispositivo del usuario de forma independiente. Para compensar la vulnerabilidad de este sistema, GPS está desarrollando una tecnología de enlace de datos horizontal interestelar para que los satélites GPS puedan funcionar de forma independiente si se destruye la estación de control principal. El sistema Beidou-1 elimina esta posibilidad en principio. Una vez que el sistema de control central se daña, el sistema no puede seguir funcionando.
4. En tiempo real: la aplicación de posicionamiento del usuario de Beidou-1 debe enviarse de vuelta al sistema de control central. El sistema de control central calculará los datos de posición tridimensionales del usuario y luego los enviará de vuelta al usuario. Durante este período, ida y vuelta a través de satélites geoestacionarios, junto con el reenvío de satélites, el retraso de procesamiento del sistema de control central será mayor, por lo que para objetos en movimiento a alta velocidad, el error de posicionamiento aumentará. Además, el sistema de navegación por satélite Beidou-1 también tiene algunas características propias y su función de comunicación por SMS no está disponible en GPS.
En resumen, el sistema de navegación Beidou tiene las ventajas de menos satélites, baja inversión y equipos de usuario simples y económicos. Puede realizar navegación, posicionamiento, comunicación y otros propósitos en un área determinada. Satisfacer las necesidades de transporte terrestre, marítimo y aéreo actual de mi país. Necesidades de navegación y posicionamiento. Las desventajas son que no puede cubrir las regiones polares y la precisión del posicionamiento cerca del ecuador es deficiente. Solo puede realizar un posicionamiento activo bidimensional y necesita proporcionar datos de elevación al usuario. No puede cumplir con los requisitos de los usuarios militares altamente dinámicos y confidenciales. , y el número de usuarios es limitado. Pero lo más importante es que el sistema de navegación Beidou-1 es el sistema inicial de puesta en marcha de guía por satélite creado independientemente por nuestro país. Además, este sistema no excluye la aplicación generalizada del GPS en el mercado civil nacional. Por el contrario, el sistema diferencial GPS de área amplia de China se establecerá sobre esta base. La precisión de posicionamiento de los receptores GPS del código civil interferidos por SA se puede corregir de 100 metros a unos pocos metros, lo que puede promover mejor el uso del GPS entre los civiles. Por supuesto, también debemos darnos cuenta de que con el desarrollo continuo de las armas de alta tecnología de nuestro ejército, los requisitos de seguridad de la información para la navegación y el posicionamiento son cada vez mayores.
[Editar este párrafo] El posicionamiento de doble estrella es diferente del posicionamiento de "multiestrella".
“El Beidou de primera generación utiliza sólo dos satélites para el posicionamiento, lo que es menos costoso y más rápido que el GPS”, dijo Fan Benyao. Esto está determinado por las condiciones nacionales de China y también plantea requisitos especiales para la ruta técnica de generación Beidou. "Así que nuestro sistema de posicionamiento tiene sus propias características."
Tanto el GPS estadounidense como el GLONASS ruso utilizan 24 satélites (el GPS también tiene 3 satélites de repuesto, mientras que GLONASS ha perdido varios satélites debido a problemas financieros) forman una red . Estos satélites envían continuamente la hora y la posición exactas a las estaciones terrestres. Los receptores GPS utilizan señales de satélites GPS para determinar la posición de los satélites en el espacio y calcular la distancia entre ellos en función del tiempo de transmisión de las ondas de radio. Después de calcular las posiciones relativas de al menos 3 a 4 satélites, el receptor GPS puede utilizar la trigonometría para calcular su propia posición. Cada satélite GPS tiene cuatro relojes atómicos de alta precisión y una base de datos actualizada en tiempo real que registra las posiciones y trayectorias actuales de otros satélites. Cuando un receptor GPS determina la ubicación de un satélite, puede descargar la información de ubicación de todos los demás satélites, lo que le ayuda a obtener información de otros satélites más rápidamente.
"En 1983, el académico Chen Fangyun, ganador de la Medalla al Servicio Meritorio 'Dos bombas y un satélite', y sus colaboradores propusieron la idea de utilizar dos satélites de punto fijo sincrónicos para el posicionamiento y la navegación. Después del análisis y las pruebas preliminares de campo, se demostró que es eficaz", dijo Huang Bingying, investigador del Instituto de Metrología de China. Este sistema se llama "Sistema de posicionamiento de doble estrella".
La ruta técnica básica adoptada por la primera generación de "Beidou" provino originalmente de la idea de "posicionamiento de doble estrella" del Sr. Chen Fangyun, y el proyecto se estableció oficialmente en 1994. El sistema de navegación por satélite Beidou puede posicionarse en tres partes: satélites espaciales, estaciones centrales de control terrestre y terminales de usuario. La primera generación de Beidou se diferencia del sistema GPS en que el cálculo de todas las posiciones del usuario no se realiza en los satélites, sino en la estación central terrestre. Por lo tanto, la estación central terrestre puede retener la información de ubicación y hora de todos los usuarios de Beidou y es responsable del monitoreo y gestión de todo el sistema.
Activo y pasivo son las diferencias clave.
"Beidou utiliza posicionamiento activo, mientras que GPS y GLONASS utilizan posicionamiento pasivo", dijo Fan Benyao. "Ésta es su diferencia cualitativa".
El llamado posicionamiento activo significa que los usuarios necesitan contactar y transmitir a través de la estación central terrestre, por lo que la comunicación no necesita pasar por otros satélites de comunicación multipropósito. Los satélites están en línea con las condiciones nacionales de China. GPS y GLONASS no tienen funciones de comunicación. La razón principal es que el posicionamiento pasivo sin servicios de retransmisión de estaciones terrestres no puede proporcionar servicios de comunicación.
La regionalidad se basa en el nivel técnico
El sistema de navegación Beidou es un sistema de navegación regional que cubre China.
Ran Chengqi, subdirector del Centro de Ingeniería de Navegación por Satélite de China, dijo que el desarrollo del sistema de navegación y posicionamiento Beidou es de gran importancia y tiene algunas ventajas que el sistema GPS no tiene, por ejemplo, basado en mapas estáticos. -Las condiciones temporales de congestión de la carretera se pueden reflejar en el navegador.
Beidou es un sistema de navegación por satélite regional que sólo puede utilizarse las 24 horas del día en China y sus alrededores. GPS y GLONASS son sistemas globales de navegación y posicionamiento. En cualquier lugar del mundo, siempre que no se bloquee ni interfiera la señal del satélite, se pueden recibir coordenadas tridimensionales. "La regionalidad está determinada por las características técnicas, el nivel y las necesidades nacionales del posicionamiento de la doble estrella de China", afirmó Fan Benyao.
El componente espacial de GPS y GLONASS es una red de satélites con una altitud de aproximadamente 20.000 kilómetros. Los satélites GPS están distribuidos uniformemente en seis planos orbitales y los satélites GLONASS están distribuidos uniformemente en tres planos orbitales, girando constantemente alrededor de la Tierra. De esta forma se pueden observar más de 4 satélites en cualquier momento del mundo y a través de ellos se pueden obtener datos de posicionamiento tridimensional de alta precisión.
Beidou-1 es un satélite geoestacionario con una órbita alta a 36.000 kilómetros de altura. La razón por la que está a una altitud tan alta es porque solo tenemos dos satélites de posicionamiento y no podemos cubrir toda la Tierra. Si estuviéramos orbitando la Tierra en órbita baja, no podríamos monitorear nuestra área en ciertos momentos del día.
La segunda generación de Beidou se puede llamar "el GPS de China"
"China no desarrollará la segunda generación de Beidou en un solo paso, ni se detendrá con la primera generación y desarrollará la segunda generación”, dijo Fan Benyao. "Continuaremos complementando la cantidad de satélites, agregando funciones y mejorando el nivel general en base a la primera generación". El científico que seguirá siendo responsable del diseño de la segunda generación Beidou dijo: "La segunda generación Beidou puede". Se llamará GPS de China, pero seguirá teniendo una función de comunicación más que el GPS, lo que proporciona preparación para el desarrollo de tecnologías clave en China para la segunda generación de Beidou. Fan Benyao dio un ejemplo. El satélite de respaldo Beidou-1 está recientemente equipado con un. Reflector láser para posicionamiento por satélite, que puede referirse a otras estrellas. El posicionamiento preciso está dentro de unos pocos centímetros. El éxito del posicionamiento por satélite demuestra que esta tecnología es efectiva y confiable, cuando continuamos lanzando nuevos satélites para construir el segundo. Sistema Beidou de generación, muchos satélites encontrarán sus posiciones y formarán una red estándar. Además, los tres satélites de Beidou-1 tienen una vida útil de 8 años, y los expertos también estudian constantemente la vida útil del próximo satélite. unos 10 años En la actualidad, la vida útil del satélite del Sistema de Posicionamiento Global es de unos 12 años. La vida útil de los satélites GLONASS es de 3 a 5 años
“La aplicación más brillante de los relojes atómicos en el siglo XX. Es que forma el núcleo del sistema de posicionamiento global”, dijo Huang Bingying. Los satélites de navegación y las estaciones terrestres son inseparables de él. Actualmente existen tres tipos de relojes atómicos: relojes de rubidio, relojes de cesio y relojes atómicos de estructura compacta. , se necesitan alta confiabilidad y larga vida para el desarrollo de sistemas de posicionamiento global. En términos de estructura, el volumen mínimo de los relojes de rubidio alcanza los 6 centímetros cúbicos. En términos de estabilidad de frecuencia, los relojes de hidrógeno son los mejores en términos de larga duración; Estabilidad y precisión de frecuencia, los relojes atómicos de cesio son los mejores. Actualmente, el Centro Nacional de Servicios de Temporización del Instituto de Metrología de China utiliza un sistema llamado "enfriamiento por láser". El reloj atómico de cesio "Estándar de frecuencia de fuente atómica de cesio" es proporcionado por el estándar de sincronización de China. - UTC (NIM) y se calibra constantemente con estándares internacionales. Para entonces, todas las áreas de la economía nacional se beneficiarán de él.
El 25 de mayo de 2003, China lanzó el tercer Beidou. 1 satélite de navegación y posicionamiento en el espacio en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang, lo que marcó que China tenía la primera generación de satélites completos. El sistema de navegación y posicionamiento por satélite Beidou es la primera generación de sistema de navegación regional que proporciona navegación por satélite. información durante todo el día y la noche. Consta de dos satélites en funcionamiento y un satélite de respaldo. Lanzado el 31 de junio y el 21 de febrero de 2018, el sistema de navegación por satélite Beidou puede proporcionar servicios para transporte marítimo, transporte por carretera, transporte ferroviario, operaciones de campo y pronóstico hidrológico. , prevención de incendios forestales, producción pesquera, estudio y diseño, y monitoreo y otras industrias y unidades con necesidades especiales de despacho y comando brindan servicios integrales como posicionamiento, comunicación y sincronización.
En 2000, los dos satélites del sistema de navegación y posicionamiento Beidou se lanzaron con éxito, lo que marca que nuestro país tiene su propio sistema de navegación y posicionamiento por satélite de primera generación, que satisfará las necesidades de la economía nacional y de nuestro país. construcción de defensa y promoción de la navegación por satélite de nuestro país. El desarrollo de empresas de posicionamiento tiene una gran importancia económica y social. El sistema de navegación y posicionamiento Beidou consta de satélites de navegación y posicionamiento Beidou, un centro de control terrestre y terminales de usuario Beidou.
El área de servicio del sistema de navegación y posicionamiento Beidou es China y los países vecinos. El sistema puede utilizarse ampliamente en muchas industrias, como el transporte marítimo, el transporte por carretera, el transporte ferroviario, las operaciones marítimas, la producción pesquera, la previsión hidrológica, la prevención de incendios forestales, la vigilancia medioambiental, etc., así como en unidades con necesidades especiales de mando y despacho, como como el ejército, la seguridad pública y las aduanas.
[Editar este párrafo] Tres funciones principales del sistema Beidou
Posicionamiento rápido: el sistema Beidou puede proporcionar servicios de posicionamiento en tiempo real, rápidos, de alta precisión y en todo clima para los usuarios en el área de servicio, con una precisión de posicionamiento de 20 -100 m;
Comunicación de mensajes cortos: el terminal de usuario del sistema Beidou tiene una función de comunicación de mensajes bidireccional y los usuarios pueden enviar entre 40 y 60 mensajes cortos en chino a la vez. ;
Porque los requisitos incluyen datos sobre la ubicación del vehículo y la información del estado es en tiempo real. Al mismo tiempo, la comunicación de información entre el vehículo y el centro de despacho es en realidad una forma de comunicación de datos, y la cantidad de información generalmente no excede la longitud de un mensaje de texto GSM. Por lo tanto, el servicio de mensajes cortos de GSM básicamente puede satisfacer las necesidades de comunicación del sistema. En segundo lugar, el coste de enviar datos por SMS es mucho menor que el de otros métodos (como los canales de voz).
En comparación con otros métodos tradicionales, como las estaciones de radio, el uso del sistema de red de mensajes cortos GSM tiene las siguientes ventajas:
1. Velocidad rápida, buen rendimiento en tiempo real y sin ruido. llamadas caídas;
2. La comunicación bidireccional es posible y la información del terminal se puede devolver a tiempo;
3. El equipo es pequeño y fácil de operar;
4. Dado que el centro de control no necesita configurar un transmisor de alta potencia, el costo de instalación se reducirá considerablemente;
5.
Sincronización precisa: el sistema Beidou tiene una función de sincronización precisa, que puede proporcionar a los usuarios una precisión de sincronización horaria de 20 ns-100 ns.
[Editar este párrafo] Proveedores de servicios civiles del sistema de posicionamiento por satélite Beidou
Actualmente hay cinco, los mejores de los cuales son Shenzhou Tianhong (Beijing Shenzhou Tianhong Technology Co., Ltd.) y Beidou Star (Tecnología de navegación por satélite Beijing Beidou Star Co., Ltd.).
El sitio web de Shenzhou Tianhong Company es: www.chinatopcom.com.
El sitio web de Big Dipper es www.navchina.com.
[Editar este párrafo] Estándares de la industria de equipos terminales civiles del sistema de posicionamiento por satélite Beidou-1
Requisitos técnicos y requisitos de uso del equipo terminal de vehículos civiles (barcos) Beidou-1 (el número estándar es JT /T590-2004)
Requisitos técnicos y requisitos de uso para el equipo terminal de recopilación de datos civiles Beidou-1 (el número estándar es JT/T591-2004)
Vehículo civil Beidou-1 (barco ) Requisitos técnicos y requisitos de uso para equipos terminales en línea (el número estándar es JT/T592-2004)
[Edite este párrafo] Cinco ventajas principales de las aplicaciones Beidou
Tiene posicionamiento y funciones de comunicación sin necesidad de soporte de otros sistemas de comunicación;
Cubre China y los países y regiones circundantes, servicio las 24 horas, sin áreas de comunicación;
Especialmente adecuado para monitoreo a gran escala. y gestión de usuarios de grupo, y aplicaciones de transmisión de datos que no admiten usuarios regionales;
El diseño de computadora de usuario de comando y procesamiento de posicionamiento de nodo central único puede resolver "dónde estoy" y "dónde estás tú" al mismo tiempo. tiempo;
Sistema independiente, diseño de cifrado de alta resistencia, seguro, confiable y estable, adecuado para departamentos clave.
[Editar este párrafo] El GPS Beidou-1 jugó un papel importante en el terremoto de Wenchuan.
Beidou-1 jugó un papel importante en el caso de la interrupción de la comunicación.
El sistema Beidou-1 desarrollado independientemente por nuestro país juega un papel importante en caso de interrupción de la comunicación. El sistema Beidou transportado por la fuerza de socorro en casos de desastre está enviando sucesivamente información sobre desastres y rescate.
El sistema de posicionamiento y navegación por satélite Beidou-1 detectó que una fuerza que transportaba la terminal Beidou-1 partió a las 12 del mediodía, viajando por la carretera nacional 317 desde Malkang, Heishui y el condado de Li hasta Wenchuan a una velocidad de 6 kilómetros por hora avanzando rápidamente de izquierda a derecha. Después de 6 horas de viaje de casi 40 kilómetros, hemos entrado en el condado de Wenchuan, a unos 40 kilómetros de la cabecera del condado.
Debido a la obstrucción de las comunicaciones, el Centro de Comando de Posicionamiento y Navegación por Satélite de Beijing determinó inicialmente que la unidad estaba afiliada al Cuerpo de Policía Armada de Sichuan. El Centro de Quejas está buscando más información sobre la situación.
[Editar este párrafo] El sistema de satélites Beidou se utilizará por primera vez en los Juegos Olímpicos de Pekín.
En el Foro Internacional de Desarrollo de la Industria y la Tecnología de la Navegación de Shanghai de 2007, que se inauguró el 5 de febrero de 2007, se supo que el sistema de navegación por satélite Beidou, desarrollado independientemente por mi país, ha entrado en la etapa de aplicación preliminar y tiene capacidades de navegación regional. En 2008, el sistema se utilizará por primera vez en los Juegos Olímpicos de Beijing. Durante los Juegos Olímpicos de Beijing, trabajará con el sistema de posicionamiento por satélite GPS existente para desempeñar un papel de "doble seguro" en el posicionamiento y monitoreo del tráfico y la seguridad del lugar.
“En la actualidad, el sistema de navegación por satélite Beidou tiene 5 satélites de navegación, y algunos satélites se lanzarán antes de 2008”, dijo Ran Chengqi, subdirector del Centro de Ingeniería de Navegación por Satélite de China, en la conferencia de prensa. En 2003, mi país completó la construcción de Beidou. El sistema de prueba de navegación tiene funciones de posicionamiento, sincronización e informes para mi país y sus alrededores, y se ha utilizado en campos civiles como el transporte, la pesca, la exploración y la prevención de incendios forestales. . El sistema de navegación por satélite Beidou construido posteriormente tiene funciones más completas.
Se informa que el sistema 08 servirá para el despacho de tráfico o la supervisión de las sedes de los Juegos Olímpicos de Beijing. Para entonces, superpondrá su propia función de monitoreo con la información sobre la congestión del tráfico proporcionada por el departamento de transporte de Beijing, de modo que los conductores no sólo puedan saber qué ruta tiene la distancia más corta, sino también encontrar la ruta más corta basándose en las condiciones de la carretera en tiempo real. Se espera que en 2010 Shanghai utilice el sistema de navegación por satélite Beidou.
Beidou Navigation System es un sistema de navegación regional que cubre China. Ran Chengqi, subdirector del Centro de Ingeniería de Navegación por Satélite de China, dijo que el desarrollo del sistema de navegación y posicionamiento Beidou es de gran importancia y tiene algunas ventajas que el sistema GPS no tiene, por ejemplo, basado en mapas estáticos. -Las condiciones temporales de congestión de la carretera se pueden reflejar en el navegador.