BeiDou Uydu Konumlandırma Sistemi

Beidou Uydu Konumlandırma Sistemi Çinli uydu navigasyon sistemidir. 2000 yılından bu yana faaliyet gösteren sınırlı bir test sistemi ve şu anda yapım aşamasında olan bir tam ölçekli küresel navigasyon sistemi gibi iki ayrı uydu takımından oluşmaktadır.

Menşei Ülke	Çin
İşletici(ler)	CNSA
Türü	Askeri, ticari
Durumu	İşletimde (bölgesel)
Kapsama alanı	Küresel
Hassasiyet	10 m (halka açık) 0.1 m (şifrelenmiş)[1]
Toplam uydu sayısı	35
Yörüngedeki uydular	21
İlk fırlatma	30 Ekim 2000
Son fırlatma	12 Haziran 2016
Toplam fırlamalar	27
Düzen(ler)	GEO, IGSO, MEO düzlemi

Resmen deneysel olarak adlandırılan Beidou Uydu Konumlandırma Sistemi ve aynı zamanda Beidou-1 olarak bilinen ilk Beidou sistemi, üç uydudan oluşur ve sınırlı bir kapsama alanına ve uygulamalara sahiptir. 2000 yılından bu yana, başta Çinli müşteriler ve komşu bölgeler için konumlandırma hizmeti sunmaktadır.

Sistemin ikinci kuşağı, resmen (BDS) Beidou Uydu Konumlandırma Sistemi denilen ve aynı zamanda COMPASS veya Beidou-2 olarak bilinen, 35 uydudan oluşan küresel bir uydu konumlandırma sistemi olacaktır ve Ocak 2013 itibarıyla yapım aşamasındadır. Bu kullanımda 10 uydu ile,^[2] Aralık 2011 yılında Çin'de faaliyete geçti ve Aralık 2012 yılında Asya-Pasifik bölgesinde müşterilerine hizmet sunmaya başladı.^[3] 2020 yılında tamamlanması ile küresel ölçekte müşterilerine hizmete başlaması planlanmaktadır.

Adlandırılması

Beidou Konumlandırma Sistemi Běidǒu olarak Çince Büyükayı takımyıldızı olarak bilinen yıldız takımının adıyla adlandırılmıştır. Adı tam anlamıyla antik Çinli gök bilimciler tarafından verilen "Kuzey Büyükayı", Ursa Major takımyıldızında ait yedi parlak yıldız anlamına gelir. Tarihsel olarak, bu yıldız kümesini Polaris Kuzey yıldızını, bulmak için kullanılmıştır. Beidou uydu konumlandırma sistemi adı bir metafor olarak hizmet vermektedir.^[4]

Tarihçe

Kavramı ve başlangıçtaki gelişimi

Çinli uydu konumlandırma sisteminin esas tasarısı 1980'lerde Chen Fangyun ve arkadaşları tarafından oluşturuldu.^[5] Çin Ulusal Uzay İdaresine göre, sistemin gelişimi üç aşamada yürütülecektir:^[6]

1. 2000-2003: 3 uydudan oluşan deneysel Beidou konumlandırma sistemi
2. 2012 yılında: Çin ve komşu bölgelerini kapsayacak bölgesel Beidou navigasyon sistemi
3. 2020 yılında: Küresel Beidou navigasyon sistemi

İlk uydu, Beidou-1A, 20 Aralık 2000 tarihinde Beidou-1B ise 30 Ekim 2000 tarihinde başlatıldı. Üçüncü uydu, Beidou-1C (yedek uydu), 25 Mayıs 2003 tarihinde yörüngeye girmiştir.^[7][8] Beidou-1C'nin başarılı başlatması da Beidou-1 navigasyon sisteminin kurulması anlamına geliyordu.

2 Kasım 2006 tarihinde Çin, 2008 yılında Beidou'yu 0.2 metre saniye açık 10 metre hassasiyetle hizmet verecek, 0.2 mikrosaniye zamanlamasını ve hızını duyurdu.^{[9][kaynak belirtilmeli]}

Şubat 2007'de, (yedek uydu olarak hizmet veren bazen Beidou-2A adı verilen,) Beidou-1 sistemi, Beidou-1D dördüncü ve en son uydu uzaya gönderildi.^[10] Bu uydu, bir kontrol sistemi arızası yaşadı ama sonra tam olarak onarılmış olduğu bildirilmiştir.^[11]

Nisan 2007'de, Beidou-2, yani COMPASS-M1 ilk uydusu başarıyla yörüngeye çalışmaya girmiştir (Beidou-2 uydu takımı frekansları doğrulamak için). İkinci Beidou-2 uydu kümesi COMPASS-G2 15 Nisan 2009 tarihinde başlatıldı.^[12]

Galileo sisteminde Çin katılımı

Eylül 2003 yılında, Çin Avrupalı Galileo konumlandırma sistemi projesine katılma amacıyla önümüzdeki birkaç yıl içinde Galileo projesine 230 milyon € (296 milyon USD, 160 milyon GBP) yatırım amaçlamıştır.^[13] Zamanında, Çin'in "Beidou" navigasyon sisteminin daha sonra sadece silahlı kuvvetler tarafından kullanılan bir sistem olacağına inanılıyordu.^[9] 2004 yılının Ekim ayında, Çin resmen "Galileo Ortak taahütnamesini" (GJU) imzaladı ve "Çin Ulusal Uzaktan Algılama Merkezi" (NRSCC) Galileo Programı İşbirliği Anlaşmasını imzalayarak Galileo projesine katıldı.^[14] Galileo programında Çin-Avrupa İşbirliği Anlaşmasına dayanarak, Çin Galileo Sanayi (CGI) işbirliği, Galileo programlarına Çin'in katılımı ana yüklenici olarak, Aralık 2004 yılında kurulmuştur.^[15] Nisan 2006 itibarıyla, Galileo çerçevesinde on bir işbirliği projeleri, Çin ve AB arasında imzalanmıştı.^[16] Ancak, Hong Kong merkezli South China Morning Post Çin'in Galileo projesindeki rolü ile tatminsiz olduğunu ve Asya pazarında Galileo ile rekabet içinde olduğunu Ocak 2008 yılında bildirmiştir.^[17]

	GPS	GLONASS	Galileo
Uyduların sayısı	dak. 24 + 3	24	27 + 3
Yörünge süresi	11 saat 58 dakika	11 saat 15 dakika	14 saat 22 dakika
Yükseklik	20200 km	19100 km	23616 km
En yüksek coğrafi genişlik	55°	60°	60°
Yörünge sayısı	6	3	3
Uydulara ilişkin yörüngeler	4	8	10
Eğim açısı	55°	120°	120°
Yörüngeler arasındaki uzaklık	60°	120°	120°
frekans	L1: 1575,42 Hertz L2: 1227,60 MHz L5: 1176,45 MHz (çağcıllaşma)	Bağlı olarak uydu 1246-1257 MHz 1602-1616 MHz	3 frekans
Kiplenim	CDMA	FDMA	CDMA
Jeodezi koordinat sistemi	WGS84	PZ90.02	GTRF
Eşzamanlı referans hızı	GPS Zamanı = Uluslararası TAI - 19 saniye	Eşgüdümlü Evrensel Zaman + 3 saat	Uluslararası TAI

Deneysel sistem (Beidou-1)

Tanımı

Beidou-1 dört uydudan (üç çalışma uydular ve bir yedek uydu) oluşan bir deneysel bölgesel navigasyon sistemidir. Uyduların kendileri Çin DFH-3 Jeostatik iletişim uydusuna dayalıdır ve her biri 1.000 kilogram (2200 pounds) fırlatma ağırlığına sahiptir.^[18]

Amerikan GPS, Rus GLONASS ve Avrupa Galileo sistemleri, aksine, Beidou-1 orta yörünge uyduları olarak kullanılır. Bu sistem, bir uydu büyük uydu takımını gerektirmez anlamına gelir ama aynı zamanda uydular Dünya'ya görünür alanlarda kapsamayı sınırlamaktadır.^[19] Hizmet edilebilir alan boylamı 140 ° E 70 ° E gelen ve 55 ° N enlemiyle 5 ° N arasındadır. Sistemin bir frekansı 2491,75 MHz'dir.

Tamamlama

İlk uydu, Beidou-1A, 31 Ekim 2000 tarihinde başlatıldı. İkinci uydu, Beidou-1B, başarılı olarak 21 Aralık 2000 tarihinde başlatıldı. Son operasyonel uydu, Beidou-1C, 25 Mayıs 2003 tarihinde başlatıldı.

Konum hesaplama

2007 yılında, resmi Xinhua Haber Ajansı Beidou sisteminin çözünürlüğünü 0,5 metre gibi yüksek bir oranda olduğunu bildirdi.^[20] Mevcut kullanıcı terminalleri sayesinde kalibre doğruluğunun 20m (100m, kalibre edilmemiş) olduğu görülmektedir.^[21]

Terminaller

2008 yılında, CN ¥ 20,000RMB etrafında Beidou-1 toprak terminali maliyeti (ABD $2929), çağdaş bir GPS terminalinin neredeyse 10 katı fiyatınaydı.^[22] Terminallerin fiyatı ithal mikroçip maliyetine bağlı olarak açıklanmıştır.^[23] Shenzhen'de Kasım 2009'da Çin Yüksek Teknoloji Fuarı ELEXCON içinde CN ¥ 3,000RMB fiyatlı bir Beidou terminali sunuldu.^[24]

Uygulamalar

• 1.000'den fazla Beidou-1 afet alanından bilgi veren terminali, 2008 Sichuan depreminden sonra kullanılmıştır.^[25]
• Ekim 2009 itibarıyla, Yunnan'da tüm Çin sınır muhafızları Beidou-1 cihazlarıyla donatılmıştır.^[26]

Sun Jiadong, navigasyon sisteminin baş tasarımcısına göre, "Birçok kuruluş, bir süre bizim sistemi kullanmıştır ve onlar onu çok seviyor".^[27]

Küresel sistem (Beidou Uydu Navigasyon Sistemi veya Beidou-2)

Tanımı

2012 yılında Beidou-2 kapsama poligonu.

Dünya^{[not 1]}'nın üzerinde Jeostatik yer yörüngesi^{[not 2]}, GPS, GLONASS, Galileo ve Compass sistemleri; Uluslararası Uzay İstasyonu, Hubble Uzay Teleskobu ve Iridium uydu iletişim sistemi yörüngelerinin karşılaştırması (SVG dosyası için, tıklayın. Fareyle bir yörüngeyi veya etiketini vurgulamak için üzerinde gezinerek; yazısını belirginleştirebilirsiniz.)

Beidou-2 (Eski COMPASS olarak da bilinir)^[28] eski Beidou-1'in bir uzantısı değildir, aksine doğrudan ondan kapsamlıdır.

Doğruluğu

Verilen hizmetin iki düzeyi vardır; Çin hükûmeti ve askeri bir sivil ücretsiz servis ve lisanslı hizmet.^[29][30] Ücretsiz sivil hizmetin 10 metrelik konumu izleme doğruluğu vardır, 10 nanosaniye bir hassasiyetle saatlerini eşitleme ve önlemler içinde 0,2 m / s hızları vardır. Kısıtlı askeri hizmetin 10 santimetrelik bir konumu doğruluğunu vardır, iletişim için kullanılabilir ve kullanıcıya sistem durumu hakkında bilgi sağlayacaktır. Bugüne kadar, askeri hizmet sadece Halk Kurtuluş Ordusu ve Pakistan Askeriyesine verilmiştir.

Uydu takımı

Yeni sistem yerkürenin tümüyle kapsanmasını sunacak 5 jeostatik yörünge uyduları (GEO) ve 30 orta yörünge (MEO) uyduları dahil 35 uyduluk bir uydu takımı olacaktır. Değişen sinyaller CDMA ilkesine dayanan ve Galileo veya modernize GPS gibi tipik gelişmiş bir yapıya sahiptir. Diğer GNSS sistemleriyle benzer, konumlandırma hizmetinin iki düzeyi var olacaktır: Açık ve sınırlı (askeri). Kamu hizmeti genel kullanıcılar için küresel olarak kullanılabilir olacaktır. Tümü şu anda planlanan GNSS ile sistemleri yerleştirilmektedir, kullanıcılar 75+ uydudan oluşan toplam uydu takımından yararlanacaktır, hangi ölçüde, konumlandırma için tüm yönlerini geliştirecek, sözde kentsel kanyonlarda sinyallerin özellikle kullanılabilirliği artırılacaktır.^[31] Compass navigasyon sisteminin genel tasarımcısı ve selefi, esas Beidou navigasyon sisteminin genel tasarımcısı Sun Jiadong olmaktadır.

GPS, Galileo ve Compass Frekans tahsisi; E1 grubun açık kırmızı rengi bu bant iletim henüz tespit edilmediğini gösterir.

Frekanslar

Galileo ile E1, E2, E5B ve E6 ve örtüşen: Compass için frekanslar dört bant olarak tahsis edilir. Üstüste gerçeği, alıcı tasarımı açısından uygun olabilir, ancak, diğer taraftan özellikle Galileo'da halk düzenlenmiş hizmet için tahsis edilen E1 ve E2 bantları içinde, sistem-arası girişim sorunları yaratmaktadır.^[32] Ancak, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) politikaları çerçevesinde, ilk ulusal bu frekansa öncelik olacak belirli bir frekansta yayın yapmak için ve sonraki kullanıcılarda önce bu frekansı kullanarak izin almak ve aksi takdirde onların yayınları, orijinal ülkenin yayınları ile müdahale etmemelerini sağlamak için gerekli olacaktır. Şimdi Çin Compass uydularının Avrupa'nın Galileo uydularından önce E1, E2, E5B ve E6 bantlarında iletilmesine başlayacak ve böylece bu frekans aralıklarında birincil haklara sahip olacağı görünmektedir. Her ne kadar biraz resmi olsa da yeni sistemin sinyalleri hakkında Çinli yetkililer tarafından açıklanmıştır, İlk Compass uydu lansmanında bağımsız araştırmacılara izin verilmez.^[33]

Compass-M1

Compass-M1 sinyal testleri ve doğrulaması 14 Nisan 2007 tarihinde frekans dosyalama için başlatılan bir deneysel uydu oldu. Nirengi noktası Compass-M1 rolü Galileo sistemi için GIOVE uyduları rolüne benzer. Compass-M1 yörüngesi, neredeyse dairesel 21.150 km yükseklikte ve 55.5 derecelik bir eğime sahiptir.

E2 E5B ve E6: Compass-M1 3 bantlarda iletir. Her bir frekans bandında iki tutarlı alt sinyalleri (karelemeli) 90 derecelik bir faz kayması ile tespit edilmiştir. Bu sinyal bileşenleri daha sonra "I" ve "Q" olarak adlandırılır. "I" bileşenleri kısa kodları var ve açık hizmet için tasarlanmış olma olasılığı vardır. "Q" bileşenleri, çok daha uzun kodları var daha parazit rezistif ve muhtemelen sınırlı hizmet için tasarlanmıştır. IQ modülasyonu 100 yıl önce taşıyıcı sinyalini morsetting olduğundan beri hem kablolu hem de kablosuz sayısal modülasyon yöntemi olmuştur.

İletilen sinyallerin incelenmesi 14 Nisan 2007 tarihinde Compass-M1 lansmanından hemen sonra başladı. Kısa bir süre sonra 2007 yılının Haziran ayında, CNES mühendisleri sinyallerin spektrum ve yapısını bildirdi.^[34] Bir ay sonra, Stanford Üniversitesi'nden araştırmacılara "I" sinyalleri bileşenlerin tam kod çözümü bildirildi.^[35][36] Kodlarının bilgisi COMPASS alıcısını kurmak ve E2 ve E5B üzerinde "I" sinyalleri takip ve çoklu yol özelliklerini rapor için Septentrio'dan bir grup mühendis ile başladı.

Mayıs 2008 itibarıyla raporlanan Compass sinyallerinin Özellikleri GPS L1CA'ya göre

Parametreler	E2-I	E2-Q	E5B-I	E5B-Q	E6-I	E6-Q	GPS L1-CA
Yerli gösterim	B1	B1	B2	B2	B3	B3	---
Kod modülasyonu	BPSK(2)	BPSK(2)	BPSK(2)	BPSK(10)	BPSK(10)	BPSK (10)	BPSK (1)
Taşıyıcı frekansı, MHz	1561.098	1561.098	1207.14	1207.14	1268.52	1268.52	1575.42
Çip oranı, Mchips/s	2.046	2.046	2.046	10.230	10.230	10.230	1.023
Kod dönemi, chips	2046	??	2046	??	10230	??	1023
Kod dönemi, ms	1.0	>400	1.0	>160	1.0	>160	1.0
Semboller/s	50	??	50	??	50	??	50
Seyir çerçeveleri, s	6	??	6	??	??	??	6
Seyir alt çerçeveleri, s	30	??	30	??	??	??	30
Seyir dönemi, min	12.0	??	12.0	??	??	??	12.5

Notlar

1. Yörünge süreleri ve hızları; 4π²R³ = T²GM ve V²R = GM, burada R = yörünge yarıçapı metre olarak, T = saniyede yörünge dönemi, V = yörünge hızı m/s olarak, G = yerçekimi sabiti ≈ 6.673×10−11 Nm²/kg², M = Yeryüzü kütlesi ≈ 5.98×1024 kg. verileri kullanılarak hesaplanmıştır.
2. Yaklaşık olarak yörünge; Ay Dünya'ya en yakın konumda iken (363.104 km ÷ 42.164 km) 8.6 kez, en uzak (405.696 km ÷ 42.164 km) konumda iken 9.6 kez.