BeiDou

El sistema de navegación por satélite BeiDou (BDS; chino:北斗卫星导航系统; pinyin: Běidǒu Wèixīng Dǎoháng Xìtǒng) es un sistema chino de navegación por satélite. Consiste en dos constelaciones de satélites separadas. El primer sistema BeiDou, llamado oficialmente Sistema Experimental de Navegación por Satélite BeiDou y también conocido como BeiDou-1, constaba de tres satélites que, a partir de 2000, ofrecían cobertura y servicios de navegación limitados, principalmente para usuarios en China y regiones vecinas. BeiDou-1 fue dado de baja a finales de 2012. El 23 de junio de 2020, se lanzó con éxito el último satélite BeiDou, el lanzamiento del satélite número 55 de la familia Beidou. La tercera iteración del Sistema de Navegación por Satélite Beidou proporciona una cobertura global para el tiempo y la navegación, ofreciendo una alternativa al GLONASS de Rusia, el sistema de posicionamiento europeo Galileo y el GPS de EE. UU.

La segunda generación del sistema, oficialmente llamado BeiDou Navigation Satellite System (BDS) y también conocido como COMPASS o BeiDou-2, entró en funcionamiento en China en diciembre de 2011 con una constelación parcial de 10 satélites en órbita. Desde diciembre de 2012, ha estado ofreciendo servicios a clientes en la región de Asia-Pacífico.

En 2015, China lanzó el sistema BeiDou de tercera generación (BeiDou-3) para cobertura global. El primer satélite BDS-3 se lanzó el 30 de marzo de 2015. El 27 de diciembre de 2018, BeiDou Navigation Satellite System comenzó a brindar servicios globales. El satélite número 35 y último de BDS-3 se puso en órbita el 23 de junio de 2020. En 2016 se dijo que BeiDou-3 alcanzará una precisión de nivel milimétrico (con posprocesamiento).

Según China Daily, en 2015, quince años después del lanzamiento del sistema satelital, generó una facturación de $ 31.5 mil millones por año para grandes empresas como China Aerospace Science and Industry Corporation, AutoNavi Holdings Ltd. y China North Industries Group Corp. La industria ha crecido un promedio de más del 20% en valor anualmente para llegar a $ 64 mil millones en 2020 según Xinhua citando datos.

Los informes de la industria nacional pronostican que el valor de la producción del mercado del servicio de navegación por satélite, generado e impulsado directamente por el sistema Beidou, tendrá un valor de 1 billón de yuanes (156.220 millones de dólares) para 2025 y 467.000 millones de dólares para 2035.

Nomenclatura

El nombre oficial en inglés del sistema es BeiDou Navigation Satellite System. Lleva el nombre del asterismo Big Dipper, que se conoce en chino como Běidǒu (chino:北斗). El nombre significa literalmente "Osa Mayor", el nombre dado por los antiguos astrónomos chinos a las siete estrellas más brillantes de la constelación de la Osa Mayor. Históricamente, este conjunto de estrellas se utilizó en la navegación para localizar la Estrella Polar. Como tal, el nombre BeiDou también sirve como metáfora del propósito del sistema de navegación por satélite.

Historia

Concepción y desarrollo inicial

La idea original de un sistema de navegación por satélite chino fue concebida por Chen Fangyun y sus colegas en la década de 1980. El riesgo de acceso denegado al GPS, incluido un presunto caso en 1996 durante la Tercera Crisis del Estrecho de Taiwán, impulsó la creación de BeiDou.

Según la Administración Nacional del Espacio de China, en 2010, el desarrollo del sistema se llevaría a cabo en tres pasos:

1. 2000-2003: sistema de navegación BeiDou experimental que consta de tres satélites
2. Para 2012: sistema de navegación regional BeiDou que cubra China y las regiones vecinas
3. Para 2020: sistema de navegación global BeiDou

El primer satélite, BeiDou-1A, se lanzó el 30 de octubre de 2000, seguido de BeiDou-1B el 20 de diciembre de 2000. El tercer satélite, BeiDou-1C (un satélite de respaldo), se puso en órbita el 25 de mayo de 2003. El exitoso lanzamiento de BeiDou-1C también significó el establecimiento del sistema de navegación BeiDou-1.

El 2 de noviembre de 2006, China anunció que a partir de 2008 BeiDou ofrecería un servicio abierto con una precisión de 10 metros, un tiempo de 0,2 microsegundos y una velocidad de 0,2 metros/segundo.

En febrero de 2007, se lanzó el cuarto y último satélite del sistema BeiDou-1, BeiDou-1D (a veces llamado BeiDou-2A, que sirve como satélite de respaldo). Se informó que el satélite había sufrido un mal funcionamiento del sistema de control, pero luego se restauró por completo.

En abril de 2007, el primer satélite de BeiDou-2, a saber, Compass-M1 (para validar las frecuencias de la constelación BeiDou-2), se puso con éxito en su órbita de trabajo. El segundo satélite de la constelación BeiDou-2, Compass-G2, se lanzó el 15 de abril de 2009.

El 15 de enero de 2010, el sitio web oficial del Sistema de navegación por satélite BeiDou se puso en línea y el tercer satélite del sistema (Compass-G1) fue llevado a su órbita por un cohete Gran Marcha 3C el 17 de enero de 2010.

El 2 de junio de 2010 se puso en órbita con éxito el cuarto satélite.

El quinto orbitador fue lanzado al espacio desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang por un cohete portador LM-3I el 1 de agosto de 2010.

Tres meses después, el 1 de noviembre de 2010, el LM-3C puso en órbita el sexto satélite.

Otro satélite, el satélite Beidou-2/Compass IGSO-5 (quinta órbita geosincrónica inclinada), fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang por un Gran Marcha 3A el 1 de diciembre de 2011 (UTC).

Participación china en el sistema Galileo

En septiembre de 2003, China tenía la intención de unirse al proyecto del sistema de posicionamiento europeo Galileo e invertiría 230 millones de euros (296 millones de dólares estadounidenses, 160 millones de libras esterlinas) en Galileo durante los próximos años. En ese momento, se creía que el sistema de navegación "BeiDou" de China solo sería utilizado por sus fuerzas armadas.

En octubre de 2004, China se unió oficialmente al proyecto Galileo al firmar el Acuerdo de Cooperación en el Programa Galileo entre la "Empresa Conjunta Galileo" (GJU) y el "Centro Nacional de Teledetección de China" (NRSCC). Sobre la base del Acuerdo de Cooperación Sino-Europeo sobre el programa Galileo, China Galileo Industries (CGI), el contratista principal de la participación de China en los programas Galileo, se fundó en diciembre de 2004. En abril de 2006, se habían firmado once proyectos de cooperación dentro del marco de Galileo. entre China y la UE.

Sin embargo, el South China Morning Post, con sede en Hong Kong, informó en enero de 2008 que China no estaba satisfecha con su papel en el proyecto Galileo y que iba a competir con Galileo en el mercado asiático.

Fase III

• En noviembre de 2014, Beidou pasó a formar parte del Sistema Mundial de Radionavegación (WWRNS) en la 94.ª reunión del Comité de Seguridad Marítima de la Organización Marítima Internacional (OMI), que aprobó la "Circular de Seguridad de la Navegación" del Sistema de Navegación por Satélite (BDS) de BeiDou..
• A las 21:52, hora de Beijing, el 30 de marzo de 2015, el primer satélite de navegación BeiDou de nueva generación (y el 17 en general) fue puesto en órbita con éxito por un cohete Gran Marcha 3C.
• El 20 de abril de 2019, se lanzó con éxito un satélite BeiDou. El lanzamiento se produjo a las 22:41 hora de Beijing, y el Gran Marcha 3B entregó la carga útil de navegación BeiDou en una órbita de transferencia elíptica que oscila entre 220 kilómetros y 35.787 kilómetros, con una inclinación de 28,5° con respecto al ecuador, según datos de seguimiento militares de EE. UU.
• El 23 de junio de 2020, se lanzó con éxito el último satélite BeiDou, el lanzamiento del satélite número 55 de la familia Beidou. La tercera iteración del sistema de navegación por satélite Beidou promete proporcionar una cobertura global para el cronometraje y la navegación, ofreciendo una alternativa al GLONASS de Rusia y al sistema de posicionamiento europeo Galileo, así como al GPS de EE. UU.

BeiDou-1

Descripción

BeiDou-1 era un sistema de navegación regional experimental, que constaba de cuatro satélites (tres satélites de trabajo y un satélite de respaldo). Los propios satélites se basaron en el satélite de comunicaciones geoestacionario chino DFH-3 y tenían un peso de lanzamiento de 1000 kg cada uno.

A diferencia de los sistemas GPS estadounidense, GLONASS ruso y Galileo europeo, que utilizan satélites de órbita terrestre media, BeiDou-1 utilizó satélites en órbita geoestacionaria. Esto significa que el sistema no requiere una gran constelación de satélites, pero también limita la cobertura a áreas de la Tierra donde los satélites son visibles. El área que puede ser atendida es desde la longitud 70° E hasta 140° E y desde la latitud 5° N hasta 55° N. Una frecuencia del sistema es 2491.75 MHz.

Terminación

El primer satélite, BeiDou-1A, se lanzó el 31 de octubre de 2000. El segundo satélite, BeiDou-1B, se lanzó con éxito el 21 de diciembre de 2000. El último satélite operativo de la constelación, BeiDou-1C, se lanzó el 25 de mayo de 2003.

Cálculo de posición

En 2007, la agencia oficial de noticias Xinhua informó que la resolución del sistema BeiDou era tan baja como 0,5 metros. Con los terminales de usuario existentes parece que la precisión calibrada es de 20 m (100 m, sin calibrar).

Terminales

En 2008, un terminal terrestre BeiDou-1 costaba alrededor de 20.000 CN¥ (2.929 dólares estadounidenses), casi 10 veces el precio de un terminal GPS contemporáneo. Se explicó que el precio de los terminales se debe al costo de los microchips importados. En la Feria de alta tecnología de China ELEXCON de noviembre de 2009 en Shenzhen, se presentó un terminal BeiDou con un precio de 3.000 CN¥.

Aplicaciones

• Se utilizaron más de 1000 terminales BeiDou-1 después del terremoto de Sichuan de 2008, proporcionando información del área del desastre.
• En octubre de 2009, todos los guardias fronterizos chinos en Yunnan estaban equipados con dispositivos BeiDou-1.

Sun Jiadong, el diseñador jefe del sistema de navegación, dijo en 2010 que "muchas organizaciones han estado usando nuestro sistema durante un tiempo y les gusta mucho".

Desmantelamiento

BeiDou-1 fue dado de baja a finales de 2012, después de que el sistema BeiDou-2 entrara en funcionamiento.

BeiDou-2

Descripción

BeiDou-2 (anteriormente conocido como COMPASS) no es una extensión del antiguo BeiDou-1, sino que lo reemplaza por completo. El nuevo sistema es una constelación de 35 satélites, que incluyen 5 satélites en órbita geoestacionaria para retrocompatibilidad con BeiDou-1, y 30 satélites no geoestacionarios (27 en órbita terrestre media y 3 en órbita geosíncrona inclinada), que ofrecen una cobertura completa del globo.

Las señales de distancia se basan en el principio CDMA y tienen una estructura compleja típica de Galileo o GPS modernizado. De manera similar a los otros sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), existen dos niveles de servicio de posicionamiento: abierto (público) y restringido (militar). El servicio público está disponible globalmente para los usuarios generales. Cuando se desplieguen todos los GNSS planificados actualmente, los usuarios de receptores de múltiples constelaciones se beneficiarán de un total de más de 100 satélites, lo que mejorará significativamente todos los aspectos del posicionamiento, especialmente la disponibilidad de las señales en los llamados cañones urbanos. El diseñador general del sistema de navegación COMPASS es Sun Jiadong, quien también es el diseñador general de su predecesor, el sistema de navegación BeiDou original.Todos los satélites BeiDou están equipados con matrices de retrorreflectores láser para medir el alcance del láser del satélite y verificar la calidad de la órbita.

Exactitud

Se brindan dos niveles de servicio: un servicio gratuito para civiles y un servicio con licencia para el gobierno y el ejército chinos. El servicio civil gratuito tiene una precisión de seguimiento de ubicación de 10 metros, sincroniza relojes con una precisión de 10 nanosegundos y mide velocidades con una precisión de 0,2 m/s. El servicio militar restringido tiene una precisión de ubicación de 10 centímetros, se puede utilizar para la comunicación y proporcionará información sobre el estado del sistema al usuario. En 2019, el Servicio GNSS internacional comenzó a proporcionar órbitas precisas de los satélites BeiDou en productos experimentales.

Hasta la fecha, el servicio militar se ha concedido únicamente al Ejército Popular de Liberación ya las Fuerzas Armadas de Pakistán.

Frecuencias

Las frecuencias para COMPASS se asignan en cuatro bandas: E1, E2, E5B y E6; se superponen con Galileo. El hecho de la superposición podría ser conveniente desde el punto de vista del diseño del receptor, pero por otro lado plantea problemas de interferencia del sistema, especialmente dentro de las bandas E1 y E2, que están asignadas para el servicio regulado públicamente de Galileo.Sin embargo, según las políticas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), la primera nación que comience a transmitir en una frecuencia específica tendrá prioridad en esa frecuencia, y cualquier usuario posterior deberá obtener permiso antes de usar esa frecuencia y, de lo contrario, garantizar que sus transmisiones no interfiera con las transmisiones de la nación original. A partir de 2009, parecía que los satélites COMPASS chinos comenzarían a transmitir en las bandas E1, E2, E5B y E6 antes que los satélites Galileo de Europa y, por lo tanto, tendrían derechos primarios sobre estos rangos de frecuencia.

Aunque las autoridades chinas anunciaron poco oficialmente sobre las señales del nuevo sistema, el lanzamiento del primer satélite COMPASS permitió a los investigadores independientes no solo estudiar las características generales de las señales, sino incluso construir un receptor COMPASS.

Brújula-M1

Compass-M1 es un satélite experimental lanzado el 14 de abril de 2007 para la prueba y validación de señales y para el registro de frecuencias. La función de Compass-M1 para Compass es similar a la función de los satélites GIOVE para el sistema Galileo. La órbita de Compass-M1 es casi circular, tiene una altitud de 21.150 km y una inclinación de 55,5°.

Compass-M1 transmite en 3 bandas: E2, E5B y E6. En cada banda de frecuencias se han detectado dos subseñales coherentes con un desfase de 90° (en cuadratura). Estos componentes de la señal se denominan además "I" y "Q". Los componentes "I" tienen códigos más cortos y es probable que estén destinados al servicio abierto. Los componentes "Q" tienen códigos mucho más largos, son más resistentes a las interferencias y probablemente estén destinados al servicio restringido.

La investigación de las señales transmitidas comenzó inmediatamente después del lanzamiento de Compass-M1 el 14 de abril de 2007. Poco después, en junio de 2007, los ingenieros del CNES informaron sobre el espectro y la estructura de las señales. Un mes después, investigadores de la Universidad de Stanford informaron de la decodificación completa de los componentes de las señales "I". El conocimiento de los códigos permitió a un grupo de ingenieros de Septentrio construir el receptor COMPASS e informar sobre las características de seguimiento y trayectos múltiples de las señales "I" en E2 y E5B.

Operación

En diciembre de 2011, el sistema entró en funcionamiento a modo de prueba. Comenzó a proporcionar datos de navegación, posicionamiento y sincronización a China y el área vecina de forma gratuita a partir del 27 de diciembre de 2011. Durante esta prueba, Compass ofrecerá una precisión de posicionamiento de hasta 25 metros, pero la precisión mejorará a medida que se lancen más satélites. Tras el lanzamiento oficial del sistema, se comprometió a ofrecer a los usuarios generales información de posicionamiento con una precisión de 10 m, medir velocidades dentro de 0,2 metros por segundo y proporcionar señales para la sincronización del reloj con una precisión de 0,02 microsegundos.

El sistema BeiDou-2 comenzó a ofrecer servicios para la región de Asia-Pacífico en diciembre de 2012. En ese momento, el sistema podía proporcionar datos de posicionamiento entre la longitud 55° E a 180° E y desde la latitud 55° S a 55° N.

Los satélites BeiDou de nueva generación admiten el servicio de mensajes cortos.

Terminación

En diciembre de 2011, Xinhua declaró que "[l]a estructura básica del sistema BeiDou ahora se ha establecido, y los ingenieros ahora están realizando pruebas y evaluaciones integrales del sistema. El sistema proporcionará servicios de prueba de posicionamiento, navegación y tiempo para China". y las zonas aledañas antes de que finalice este año, según las autoridades”. El sistema entró en funcionamiento en la región de China ese mismo mes. El sistema de navegación global debería estar terminado para 2020.

A diciembre de 2012, se habían lanzado 16 satélites para BeiDou-2, con 14 en servicio. Y a partir de diciembre de 2017, 150 millones de teléfonos inteligentes chinos (20 % del mercado) estaban equipados para utilizar Beidou.

BeiDou-3

La tercera fase del sistema BeiDou (BDS-3) incluye tres satélites GEO, tres satélites IGSO y veinticuatro satélites MEO que introducen nuevas frecuencias de señal B1C/B1I/B1A (1575,42 MHz), B2a/B2b (1191,795 MHz), B3I/B3Q/B3A (1268,52 MHz) y frecuencia de prueba Bs (2492,028 MHz). Los documentos de control de interfaz sobre las nuevas señales abiertas se publicaron en 2017-2018.

El 23 de junio de 2020, el despliegue de la constelación BDS-3 se completó por completo después de que el último satélite se lanzara con éxito en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang. Los satélites BDS-3 también incluyen SBAS (B1C, B2a, B1A) y capacidades de transpondedor de búsqueda y rescate.

Señal Beidou	B1I	B1Q	B1C	B1A	B2I	B2Q	B2a	B2b	B3I	B3Q	B3A
GIOVE/Señal de brújula	E2-yo	E2-Q	E1-Yo	E1-Q	E5B-I	E5B-Q	E5a	E5b	E6-yo	E6-Q	–
Tipo de acceso	Abierto	Autorizado	Abierto	Autorizado	Abierto	Autorizado	Abierto	Abierto	Abierto	Autorizado	Autorizado
Modulación de código	BPSK(2)	BPSK(2)	MBOC(6,1,1/11)	BOC(14,2)	BPSK(2)	BPSK(10)	AltBOC(15,10)	AltBOC(15,10)	BPSK(10)	BPSK(10)	BOC(15,2.5)
Frecuencia portadora (MHz)	1561.098	1561.098	1575.42	1575.42	1207.14	1207.14	1176.45	1207.14	1268.52	1268.52	1268.52
Tasa de chips (Mchips/s)	2.046	2.046			2.046	10.230			10.230	10.230
Período de código (fichas)	2046	?			2046	??			10230	?
Período de código (ms)	1.0	>400			1.0	>160			1.0	>160
Tasa de símbolos (bits/s)	50	?			50	?			50	?
Marcos de navegación (s)	6	?			6	?			?	?
Subtramas de navegación (s)	30	?			30	?			?	?
Periodo de navegación (min)	12.0	?			12.0	?			?	?

Las características de las señales "I" en E2 y E5B son generalmente similares a los códigos civiles de GPS (L1-CA y L2C), pero las señales de Compass tienen una potencia algo mayor. La notación de las señales de la brújula utilizada en esta página sigue la denominación de las bandas de frecuencia y concuerda con la notación utilizada en la literatura estadounidense sobre el tema, pero la notación utilizada por los chinos parece ser diferente.

También ha habido una transmisión de banda S experimental llamada "Bs" a 2492,028 MHz, luego de experimentos similares en Beidou-1.

Constelación

Cuadra	Período de lanzamiento	Lanzamientos de satélites	Actualmente en órbitay saludable.
Éxito	Falla	Planificado
1	2000-2006	4	0	0	0
2	2007-2019	20	0	0	12
3	2015-presente	35	0	0	30
Total	59	0	0	42

El sistema regional BeiDou-1 fue dado de baja a finales de 2012.

El primer satélite del sistema de segunda generación, Compass-M1, se lanzó en 2007. Le siguieron otros nueve satélites entre 2009 y 2011, logrando una cobertura regional funcional. Durante esta fase se lanzaron un total de 16 satélites.

En 2015, el sistema inició su transición hacia la cobertura global con el primer lanzamiento de una nueva generación de satélites y el 17 dentro del nuevo sistema. El 25 de julio de 2015, los satélites 18 y 19 se lanzaron con éxito desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang, marcando la primera vez que China lanza dos satélites a la vez sobre un cohete portador Gran Marcha 3B/Expedición 1. La Expedición-1 es una etapa superior independiente capaz de llevar una o más naves espaciales a diferentes órbitas. El 29 de septiembre de 2015, se lanzó el vigésimo satélite, que por primera vez transportaba un máser de hidrógeno dentro del sistema.

En 2016, los satélites 21, 22 y 23 se lanzaron desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang, los dos últimos entraron en servicio el 5 de agosto de 2016 y el 30 de noviembre de 2016, respectivamente.