ПУТИ РАЗВИТИЯ 2021: СИСТЕМА BEIDOU ПЕРЕХОДИТ В НОВУЮ ЭРУ ГЛОБАЛЬНЫХ УСЛУГ

ПУТИ РАЗВИТИЯ 2021: СИСТЕМА BEIDOU ПЕРЕХОДИТ В НОВУЮ ЭРУ ГЛОБАЛЬНЫХ УСЛУГ

ПУТИ РАЗВИТИЯ 2021: СИСТЕМА BEIDOU ПЕРЕХОДИТ В НОВУЮ ЭРУ ГЛОБАЛЬНЫХ УСЛУГ


31 июля 2020 года был проведен официальный ввод в эксплуатацию глобальной версии спутниковой навигационной системы BeiDou (BDS), завершив тем самым третий этап процесса ее развития. Система BDS переходит в новую эру глобальных услуг. Придерживаясь принципа «служение миру во благо человечества», система BDS предлагает пользователям по всему миру семь типов услуг: определение местоположения, услуги координатно-временного и навигационного обеспечения (КВНО), глобальная услуга передачи коротких сообщений (GSMC), региональная услуга передачи коротких сообщений (RSMC), международная служба сопровождения поисково-спасательных операций (SAR), система функционального дополнения космического базирования (BDSBAS), система функционального дополнения наземного базирования (BDGAS) и услуга высокоточной навигации в реальном времени (PPP). В рамках реализации системы BDS прикладываются постоянные усилия в направлении развития возможностей ГНСС и содействие развитию приложений и технологий, используемых в рамках работы ГНСС.

В 2020 году было успешно завершено построение системы BDS, которая обеспечивала плодотворное развитие используемых системой приложений и ее продвижение на мировом рынке.

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ
Развертывание космической группировки.
В период с марта по июнь 2020 года на геостационарную орбиту (ГСО) было запущено два спутника серии BDS-3, одновременно с этим были завершены испытания двух спутников, размещенных на наклонной геосинхронной орбите (НГСО), двух спутников, размещенных на ГСО и двух спутников, размещенных на средней околоземной орбите (СОО). По результатам проведенных мероприятий глобальная спутниковая группировка была спешно введена в строй.

К концу 2020 года пользователям по всему миру предлагались услуги, предоставляемые от 45 спутников, использующихся по целевому назначению: 15 спутников серии 15 BDS-2 и 30 спутников серии BDS-3.

Развитие наземного комплекса управления (НКУ).
Было построено, испытано и сдано в эксплуатацию более сорока новых наземных станций. НКУ BDS работает штатно, обеспечивая сопровождение ежедневной эксплуатации системы BDS.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПРЕДЛАГАЕМЫХ УСЛУГ
В целом, точность передаваемого в пространстве сигнала системы BDS превышает 0,5 м, точность определения местоположения (в среднем по всему миру) превышает 10 м, точность измерения скорости превышает 0,2 м/сек, а точность определения времени превышает 20 наносекунд. В Азиатско-Тихоокеанском регионе точность определения местоположения с помощью системы BDS превышает 5 м, точность измерения скорости превышает 0,1 м/сек, а точность определения времени превышает 10 наносекунд.

В ключевой области покрытия доступны 30 спутников серии BDS-3 и 15 спутников серии BDS-2, которые обеспечивают совместное предоставление услуг, используя сигналы в диапазонах B1I и B3I. Фактические средние измеренные точности определения местоположения составляют примерно 1,48 м по горизонтали и 2,99 м по вертикали (с вероятностью 95%), что лучше на, примерно, 30% и 5% соответственно, в отличие от результатов, которые были достигнуты, если полагаться только на возможности системы BDS-2.

В мировом масштабе сигналы, передаваемые в частотных диапазонах B1I, B3I, B1C и B2a, обеспечивают системе BDS-3 доступность в 100% времени (геометрический фактор точности пространственных координат (PDOP) ≤ 6). Фактические средние измеренные точности определения местоположения составляют примерно 1,54 м по горизонтали и 2,65 м по вертикали (с вероятностью 95%).

ПРЕДЛАГАЕМЫЕ УСЛУГИ ПРИНОСЯТ ПОЛЬЗУ ПОТРЕБИТЕЛЯМ
На данный момент услуга высокоточной навигации в реальном времени (PPP) системы BDS доступна на территории Китая и прилегающих к нему территорий. B2b-сигналы, передающие поправки к эфемеридно-временной информации, обеспечивают предоставление услуг высокоточного определения местоположения; предварительные измерения, выполненные в рамках проводимых испытаний, точности определения местоположения составляют примерно 0,18 м по горизонтали и 0,26 м по вертикали (с вероятностью 95%).

Система функционального дополнения BeiDou (BDSBAS) была разработана в соответствии с требованиями стандартов Международной организации гражданской авиации (ИКАО) для предоставления навигационных услуг повышенной точности и гарантированной целостности, что позволяет летательным аппаратам использовать схему захода на посадку с вертикальным наведением по классу I (APV-I). Услуги BDSBAS охватывают территорию Китая и прилежащих к нему областей. Сигналы SBAS, в соответствии со стандартами ИКАО, передаются тремя спутниками BDS, размещенными на ГСО. В частности, услуга SBAS в одночастотном режиме предоставляется с помощью сигнала BDSBAS-B1C. На данный момент идет подготовка процесса сертификации одночастотной услуги BDSBAS для гражданской авиации. Сигнал BDSBAS-B2a будет обеспечивать работу SBAS в двухчастотном мультисистемном режиме (DFMC). Создатели системы BDS принимали активное участие в процессе разработки стандартов DFMC и проведении проверок рабочей версии Стандартов и рекомендуемых практик DFMC SBAS.

Система BDGAS включает в себя 155 опорных станций и почти 2200 региональных станций, развернутых на территории Китая. Данная система выполняет целый ряд задач, требующих высокой точности, в таких областях как проведение аэрофотосъемки и картографирование, изучение наземных ресурсов, мониторинг землетрясений, транспорт и метеорология. К основным (базовым) услугам данной системы относятся: определение местоположения в реальном времени с точностью до метра, дециметра и сантиметра, а также вторичная обработка данных определения местоположения с достижением миллиметровой точности.

Среднеорбитальная система поиска и спасания BDS MEO-SAR, которая разрабатывалась в соответствии со стандартами Cospas-Sarsat, обеспечивает вероятность обнаружения силами международной службы поисково-спасательных операций на уровне, превосходящем 99%, с возможностью использования канала обратной связи. В июле были проведены совместные испытания с использованием спутников BDS MEO-SAR и наземной станции Cospas-Sarsat, расположенной в штате Мериленд, США. В Cospas-Sarsat была официально представлена соответствующая техническая документация и отчеты по испытаниям оборудования, что стало вкладом Китая в работу международной службы MEO-SAR.

Региональная услуга передачи коротких сообщений (RSMC) доступна в Китае и на прилегающих к нему территориях, используя три спутника, размещенных на геостационарной орбите. Возможности данной услуги в части организации связи сделали серьезный шаг вперед по сравнению с периодом, когда использовались спутники серии BDS-2. Эксплуатационные возможности системы позволяют передавать 12 миллионов сообщений в час, передающая мощность пользовательских терминалов снижена до 1-3 Вт, одно сообщение может содержать до одной тысячи китайских символов. Построение платформы RSMC было завершено с целью постепенного внедрения услуги передачи коротких сообщений и мобильной связи, а также с целью дальнейшего развития преимуществ использования услуг, предоставляемых BDS.

Глобальная услуга передачи коротких сообщений (GSMC) обеспечивает свою работу на всей территории земного шара с помощью 14 спутников, размещенных на СОО, данная услуга способна передавать сообщения, содержащие до 40 китайских символов.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
По мере ускорения процесса построения системы, создатели BDS прикладывают огромные усилия в направлении совершенствования основных продуктов/услуг системы BDS и стимулирования развития крупномасштабных приложений, работающих в различных областях экономики. Интегрированные приложения и инновационные разработки используют модели “BDS+” и “+BDS” с целью повышения собственного качества и эффективности, а также способствования быстрого и качественного роста рынка ГНСС.

Технические средства.. В настоящее время технические средства, использующие BDS, успешно применяются в предназначенной для потребительского рынка продукции, технические характеристики которой уже достигли общемирового уровня или близки к этому. Определенный успех был достигнут в направлении разработки интегрированных высокоточных чипов с многосистемной основной полосой частот. Было запущено массовое производство чипов с топологией 28 нанометров, а также запускается массовое производство чипов с топологией 22 нанометра. В этой связи, функциональные возможности и производительность чипов смогут выйти на новый уровень. Навигационные чипы, модули, высокоточные платы и антенны BDS экспортировались в более чем 120 стран и регионов мира, работая на благо миллионов пользователей.

Применение в промышленности. BDS широко используется в таких сферах и индустриях, как связь, транспорт, обеспечение общественной безопасности, сельское и лесное хозяйство, животноводство, рыболовство, гидрологический мониторинг, метеорологические прогнозы, синхронизация времени, распределение электроэнергии, предотвращение и снижение ущерба от стихийных бедствий, тем самым, производя значительные объемы экономических и социальных благ.

Если говорить о транспорте, то за первые три квартала 2020 года услугами BDS пользовалось более 7 миллионов транспортных средств. Количество автомобилей почтовых служб и служб экстренной доставки, использующих BDS, составило 314 тысяч, количество судов – 1369. В сфере малой авиации услугами BDS пользовались 300 самолетов.

В области сельского хозяйства более 45 аграрных комплексов техники и оборудования были оснащены беспилотными системами управления с использованием BDS, что позволило сократить затраты на рабочую силу на 50%. Платформы контроля работы сельскохозяйственной техники, работающие на базе BDS, были установлены и работали на 10 миллионах единиц сельскохозяйственной техники и оборудования, значительно повышая эффективность управления и эксплуатации.

Если говорить о лесном хозяйстве, служба определения местоположения и передачи коротких сообщений BDS широко используется для предотвращения лесных пожаров, защиты природных лесных массивов, инспекции лесных угодий, борьбы с вредителями и т. п.

В области рыбного промысла BDS предоставляет рыбопромышленникам и рыболовецким судам следующие услуги: определение местоположения, поиска и спасание, распространение информации, управления судами и многие другие. В Китае терминалы BDS были установлены на более чем 70 тысяч рыболовецких судов и судов правоохранительных органов. Было спасено более 10 тысяч человек.

В части проведения поисково-спасательных операций, была построена трехуровневая платформа, охватывающая национальные министерства и области, ее задача – обеспечивать шестиуровневый режим применения путем развертывания более чем 45 тысяч терминалов BDS.

Система BDS играет важную роль при реагировании на чрезвычайные ситуации – в случае серьезных происшествий, например, потопов на территории южного Китая и лесных пожаров на юго-востоке Китая, которые произошли в 2020 году. Ускоряется развертывание новой инфраструктуры системы BDS, которую будет отличать высокий уровень интеграции новых технологий, например, систем связи нового поколения, распределенных цифровых реестров, интернета вещей, искусственного интеллекта и т. д. Для приложений BDS постоянно появляются новые режимы работы, форматы функционирования и сферы применения.

Применение на потребительском рынке. Услуги местоопределения и навигации с помощью системы BDS используются различными предприятиями в сферах электронной торговли, производства высокотехнологичных терминалов сбора данных, предоставления услуг на основе местоположения, экономики совместного потребления и массового спроса, тем самым, значительным образом меняя стиль потребления и жизни людей. Так же как услуги предоставления воды и электричества, BDS предоставляет открытые и свободные услуги по мере необходимости. Если говорить о применении в смартфонах, ведущие государственные и иностранные производители процессоров уже представили навигационные решения с использованием BDS. Более 90% компаний-производителей мобильных телефонов, оставляющих свои заявки на получение доступа к внутренней сети Китая, поддерживают возможность определения местоположения с помощью BDS. Смартфоны от таких производителей как Huawei, MI, Apple, VIVO, OPPS и других крупных компаний, работающих на территории Китая, также реализовали поддержку BDS в своей продукции.

Стандарты BDS. Обновление и доработка системы стандартов BDS идет штатно, в скором времени ожидается выпуск Версии 2.0. Системы стандартов приложений BDS будут выпускаться представителями энергетической, железнодорожной и иных видов промышленной деятельности. Идет постепенный пересмотр национальных стандартов BDS. В начале 2019 года было выпущено 4 национальных стандарта, до конца 2020 года будет выпущено 28 национальных стандартов. Сорок два стандарта, связанных с программой BDS, были выпущены тремя отдельными пакетами, а также идет формирование еще 58 стандартов.

Ведется работа, связанная с интеллектуальной собственностью BDS; различные организации, занимающиеся инновационной деятельностью, совершенствуют возможности по формированию, использованию и защите интеллектуальной собственности. Статистические данные говорят о том, что количество поданных патентов, связанных с BDS, достигло 12170 в 2019 году и 9411 к концу октября 2020 года. Тем самым наблюдается средний темп роста количества патентов, подаваемых каждый год, на уровне 21,7%.

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО
Двустороннее сотрудничество. BDS продолжает осуществлять двустороннее сотрудничество с другими навигационными спутниковыми системами для обеспечения совместимости и совместного применения. В рамках платформы сотрудничества между Китаем и США в области гражданского применения ГНСС были организованы рабочие группы, которые ведут постоянную совместную работу и обмен информацией по таким направлениям как совместимость, взаимодополняемость, системы функциональных дополнений, применения в авиационном секторе, а также в гражданской области применения и т. д. В октябре Китай и Российская Федерация провели седьмую двустороннюю встречу, направленную на окончательную реализацию демонстрационных проектов, таких как развертывание совместной наземной станции, трансграничные перевозки и точное земледелие. Китай и Европейский Союз ведут работы в направлении обеспечения координации, обмена информацией и кооперации в рамках переговоров между Китаем и ЕС по вопросам космического сотрудничества.

Многостороннее сотрудничество. Команда представителей BDS принимает участие в заседаниях Международного комитета по ГНСС (МКГ) и постоянно способствует ведению дискуссий по темам, связанным с BDS. Международному ГНСС-сообществу передается информация и опыт, полученный в ходе применения BDS/ГНСС в рамках ведения борьбы и контроля распространения эпидемии COVID-19. В ходе девятого собрания на уровне министерств Китая и арабских стран, проведенного в июле 2020 года в формате видеоконференции, вносились предложения по углублению кооперации между Китаем и арабскими странами в области спутниковой навигации.

Приложения BDS, работающие на международном уровне. Экспорт НАП с поддержкой услуг высокоточной навигации BDS привел к широкому использованию BDS в различных регионах и сферах: земельно-кадастровый учет, высокотехнологичное сельское хозяйство, складская логистика в странах АСЕАН, строительство в Западной Азии, регламентирование времени в авиации и монтаж морских платформ в Южной Азии, инспекция электроэнергетических мощностей и линий передач в Восточной Европе, геодезические съемки в африканских странах. Высокоточные решения, предлагаемые BDS, экспортируются в более чем 120 стран и регионов мира. Технологии и продукты системы BDGAS систематически идут на экспорт и служат уже более чем сотне миллионов пользователей по всему миру.

Международные стандарты. BDS была включена в стандарты множества международных организаций, в том числе ИКАО, Международной морской организации, Cospas-Sarsat и операторов мобильной связи. Был выпущен целый ряд международных стандартов, включающих в себя поддержку BDS. В марте 2020 года Международная электротехническая комиссия (IEC) официально выпустила первый международный стандарт по инспектированию судов, оснащенных приемных оборудованием ГНСС BDS (IEC 61108-5); данный стандарт обеспечивает основу для сертификационных компаний по всему миру в части проведения сертификации оборудования BDS на различных судах. В июле 2020 года был официально выпущен первый пакет стандартов 3GPP, включающих в себя поддержку сигналов BDS диапазона B1C. Целый ряд стандартов, относящихся к технологии A-GNSS, задействованной в обеспечении связи по стандарту 5G, будет включать в себя поддержку сигналов BDS. К концу 2020 года будет официально выпущен стандарт Комиссии по морским радиотехническим средствам (RTCM) 10403.X, который будет включать в себя полноценную поддержку BDS, что станет важной вехой в создании стандарта обобщенного формата данных для приемников сигналов BDS.

Придерживаясь концепции разработки, которая звучит следующим образом: «Китайская BDS, мировая BDS и первоклассная BDS», - команда разработчиков системы BDS решительно переносит дух Beidou в новую эру — независимая инновационная деятельность, открытая интеграция, единство и стремление к совершенству. К 2035 году будет построена новая, общедоступная, комплексная и полномасштабная национальная система КВНО, инфраструктура пространственно-временного обеспечения которой будет охватывать космическое пространство, воздушное пространство, поверхность Земли и морей, будет предлагать безопасные высокоточные услуги с высокой эффективностью. Она будет обеспечивать базовое сопровождение и поддержку будущим разработкам в области интеллектуальных и беспилотных технологий, стимулировать постоянное совершенствование системы, включать в свой состав новые технологии, такие как новое поколение средств связи и низкоорбитальные функциональные дополнения. Данная система будет нацелена на развитие высококачественных возможностей, таких как квантовая навигация, технология навигации при отсутствии сигналов ГНСС и микротехнологии для КВНО. Помимо этого, данная система будет нацелена на построение такой инфраструктуры пространственно-временного обеспечения, которая будет охватывать космическое пространство, воздушное пространство, поверхность Земли и морей, будет предлагать безопасные высокоточные услуги с высокой эффективностью.


Источник: ИАЦ КВНО АО "ЦНИИмаш"