docBeiDou
download 
Reklamacja Transkrypt
BeiDou
w paśmie VHF dwie sieci łączności: przeznaczona dla służby SAR i administracji morskiej. Oba systemy odbierają komunikaty wzywania pomocy foniczne i DSC, prowadzą zdalną komunikację, co zapewnia wysoką niezawodność i dostępność oraz nadmiarowość systemu. Obecnie trwają testy odbiorcze systemu komunikacji. Ratownictwo morskie w Polsce, dzięki tej inwestycji, będzie dysponowało własnym systemem łączności niezależnym od komercyjnego operatora. Budowa nowoczesnej sieci łączności operacyjnej ze statkami umożliwi bieżącą łączność i transmisje danych oraz ich rejestrację i archiwizację. Sieć ta może wspomagać działania służb ratowniczych w przypadku awarii sieci łączności SAR. Literatura [1] Materiały Urzędu Morskiego w Gdyni – Koncepcja KSBM-1, 2011 [2] TP Radio radiotelephone MX800 manual [3] Wąż M., Czaplewski K.: Automatyzacja nawigacji radarowej. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, Expo-Ship 2008 Jacek JANUSZEWSKI* Beidou chiński globalny nawigacyjny system satelitarny wchodzi na rynek światowy W połowie ostatniej dekady XX wieku, ogłaszając pełną zdolność operacyjną, tzw. FOC (Full Operational Capability), oficjalnie oddano do eksploatacji dwa globalne nawigacyjne systemy satelitarne (NSS), w 1995 roku amerykański GPS, rok później rosyjski GLONASS. Jednak wprowadzone w systemie GPS w 1990 roku zakłócenie, zwane selektywną dostępnością SA (Selective Availability), zmniejszało znacznie dokładność określanej pozycji użytkownika, w szczególności w płaszczyźnie horyzontalnej do 100 m (95%). Poza tym liczba satelitów operacyjnych systemu GLONASS zaczęła gwałtownie maleć, co spowodowało bardzo duży w wielu rejonach – i to przez dłuższy czas – wzrost błędu pozycji użytkownika, a w niektórych przypadkach całkowity jej brak. Dlatego w ostatnich latach minionego wieku Europa oraz najludniejsze państwo świata – Chiny (o populacji przekraczającej 1,3 mld) rozpoczęły intensywne prace nad budową od podstaw własnych NSS. Prac tych nie tylko nie zatrzymała, ale nawet nie zwolniła decyzja administracji USA o wyłączeniu zakłócenia SA w dniu 2 maja 2000 roku. Nadal bowiem system GPS pozostawał – i pozostaje po dzień dzisiejszy – pod wyłącznym nadzorem amerykańskich struktur wojskowych. Budowę systemu chińskiego zapoczątkowano w dniu 30 października 2000 roku, kiedy to wprowadzono na orbitę pierwszego satelitę, oznaczonego symbolem BeiDou 1A (w języku mandaryńskim słowo BeiDou to gwiazdozbiór Wielkiej Niedźwiedzicy). Taką też nazwę przypisano samemu systemowi. W artykule omówiono kolejne etapy budowy systemu BeiDou, jego zasadę działania, stan w trzecim kwartale 2014 roku, w szczególności strukturę i segment kosmiczny, ujawnione w grudniu 2013 roku depesze nawigacyjne satelitów oraz docelowe parametry dokładnościowe. Porównano również poszczególne segmenty tego systemu z segmentami innych systemów globalnych, funkcjonujących już GPS i GLONASS oraz budowanego przez Europę systemu Galileo [9], [10]. W latach 2000 – 2003 na orbitę geostacjonarną GEO (Geostationary) wprowadzono łącznie 4 satelity BeiDou, tworząc tym samym regionalny system, obejmujący swym zasięgiem całe terytorium Chin oraz dużą część Azji Południowo-Wschodniej. System ten był też źródłem czasu oraz zapewniał możliwość przesyłania krótkich wiadomości (do 120 znaków chińskich) do celów zarządzania kryzysowego i ratownictwa. W 2003 roku Chiny okazały zainteresowanie uczestnictwem w budowie przez Europę systemu Galileo, deklarując wstępnie na ten cel 230 * Akademia Morska w Gdyni, Katedra Nawigacji, e-mail: [email protected] mln $. Odpowiednie porozumienie podpisano rok później. Wraz z upływem lat Chiny zaczęły się jednak stopniowo wycofywać z tego przedsięwzięcia, ograniczając jednocześnie swe zaangażowanie finansowe. Wreszcie pod koniec 2006 roku podjęły ostateczną decyzję o budowie własnego nawigacyjnego systemu satelitarnego, ale już globalnego, o nazwie BeiDou–2, w wersji angielskojęzycznej Compass [14], [18]. Pierwszego satelitę systemu BeiDou–2 wprowadzono na orbitę 14 kwietnia 2007 roku przede wszystkim w celu zarezerwowania odpowiednich pasm częstotliwości radiowych. W grudniu 2011 roku, kiedy segment kosmiczny liczył 10 satelitów operacyjnych, ogłoszono pełną zdolność operacyjną systemu, ale jedynie na terytorium Chin. Rok później, kiedy satelitów było już 16, ogłoszono pełną zdolność operacyjną obejmującą swym zasięgiem nie tylko Chiny, ale również część Azji Południowo-Wschodniej, obszary leżące między 5O i 55O N oraz między 70O E i 140O E. Jednocześnie zmieniono oficjalną nazwę systemu na BeiDou. 27 grudnia 2011 roku opublikowano w języku angielskim pierwszą wersję dokumentu, tzw. ICD (Interface Control Document), dotyczącego serwisu otwartego, rok później jego drugą wersję, poszerzoną o specyfikację sygnału B2I, a w grudniu 2013 roku obszerne opracowania dotyczące funkcjonowania samego systemu i serwisu otwartego, w szczególności depeszy nawigacyjnej [2], [3], [14]. Do połowy minionej dekady na forum międzynarodowym brak było właściwie obszerniejszych informacji o systemie BeiDou. Główną tego przyczyną była regionalność systemu oraz niechęć Chin do przekazywania bliższych szczegółów o jego parametrach i zasadzie funkcjonowania. Dlatego też w wydawanych pod koniec tej dekady renomowanych angielskojęzycznych podręcznikach, omawiających problematykę NSS, systemowi BeiDou poświęcano najczęściej bądź bardzo mało miejsca, np. [5], [6], [8], [12], bądź niewielki podrozdział w rozdziale systemy regionalne, np. [7], albo też uwzględniano ów system jedynie w ogólnych zestawieniach NSS, np. [15]. Jedyną publikacją omawiającą szerzej ów system był podręcznik wydany w 2006 roku [11]. Ogłoszenie decyzji o budowie systemu i wystrzelenie pierwszego satelity w kwietniu 2007 roku spowodowało, że informacje o BeiDou zaczęły się ukazywać regularnie już od połowy tego roku. Należy tu przede wszystkim wymienić renomowane periodyki, takie jak GPS World [19] czy też InsideGNSS. Ten ostatni systemowi chińskiemu poświęcił nawet w całości numer piąty z 2007 roku [21]. Nadal jednak system ten nie jest uwzględniany w [1]. Pierwsze artykuły i wystąpienia dotyczące systemu BeiDou pojawiły się w 2008 roku. Można tu wymienić największą na PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 1379 świecie konferencję Global Navigation Satellite Systems organizowaną corocznie w różnych miastach USA przez amerykański Instytut Nawigacji [21] oraz przodującą w Europie konferencję monachijską Satellite Navigation Summit [13]. nachylonej, geosynchronicznej IGSO (Inclined GeoSynchronous • Orbit). SEGMENT KOSMICZNY I NAZIEMNY BUDOWANIE SYSTEMU BEIDOU Początkowo nie było wiadomo, ile satelitów ma się znaleźć na poszczególnych orbitach, ale obecnie, czyli w III kwartale 2014 W Chinach pierwsze prace związane z nawigacją satelitarroku, można, opierając się na oficjalnych źródłach chińskich, ną rozpoczęły się już w 1983 roku, kiedy to zaproponowano stwierdzić, że docelowa liczba satelitów wyniesie łącznie 35, budowę systemu regionalnego opartego na dwóch satelitach w tym 27 na trzech orbitach MEO (po 9 na każdej), 5 na orbicie GEO o wysokości 35 786 km i 3 na IGSO, po jednym na każdej geostacjonarnych. W tym celu rok później dokonano otwarcia własnego kosmodromu Xichang, zlokalizowanego 64 km na z trzech orbit o wysokości 35 786 km i kącie inklinacji 55O. W niepółnocny zachód od miasta o tej samej nazwie, w prowincji których jednak publikacjach, np. zestawieniach GNSS Almanac and Innovation publikowanych co kilka miesięcy w [19] można Syczuan w południowo-wschodnich Chinach. W terminologii angielskojęzycznej kosmodrom ten nosi nazwę Xichang Satellite spotkać się z informacją, że segment kosmiczny systemu BeiDou Launch Center (XSLC). będzie liczył 37 satelitów. Dzieje się tak dlatego, że w założeniach Pierwszy etap budowy systemu rozpoczął się oficjalnie w dniu systemu w liczniku kodów (ranging code number) zarezerwowano 30 października 2000 roku. Satelita BeiDou 1A został wówczas 37 numerów, od 1 do 5 dla satelitów geostacjonarnych i od 6 do umieszczony na orbicie geostacjonarnej o wysokości 35 786 37 dla satelitów znajdujących się na orbitach MEO i IGSO [2]. Przyjęto, że w przypadku każdej z trzech równomiernie rozkm na długości geograficznej 140O E. Kolejne satelity tej serii, oznaczone symbolami 1B, 1C i 1D, były wprowadzane na orbitę mieszczonych orbit MEO (każda różnica długości geograficzodpowiednio w dniach 20.12.2000 r., 04.05.2003 r. i 02.02.2007 r., nych węzłów wstępujących dwóch orbit sąsiadujących wynosi a ich długości geograficzne wynosiły odpowiednio 80,5O E, 110,5O 120O) jej wysokość wyniesie 21 528 km, a kąt inklinacji 55O. O E i 145 E. System ten mógł być wykorzystywany już po wystrzeSatelita znajdujący się na tej wysokości okrąża Ziemię w czasie 12 godzin 56 minut 16,05 sekund, co oznacza, że po upływie 7 leniu trzeciego satelity i tyle też ich później, przy właściwym dób gwiazdowych (jedna doba trwa 23 godziny 56 minut 4,09 doborze, brano pod uwagę. Satelity te emitowały sygnały na częstotliwości 2491,75 MHz, a jego jedynymi odbiorcami były sekundy) dla każdego ziemskiego stacjonarnego użytkownika chińskie instytucje rządowe i wojskowe. Dokładność pozycji konfiguracja wszystkich satelitów widocznych nad horyzontem użytkownika w płaszczyźnie horyzontalnej wynosiła około 20 m powtórzy się, gdyż w tym czasie satelity okrążą Ziemię 13 razy. (95%) [19], [22]. Rozmieszczenie satelitów na każdej orbicie ma być równomierne, Satelity BeiDou z serii 1 wystrzeliwano z kosmodromu Xichang co oznacza, że różnica argumentów szerokości każdych dwóch za pomocą rakiety nośnej Long March 3A. Miały one masę 2200 sąsiednich satelitów wyniesie 40O. kg (w tym 1100 kg stanowiło paliwo do silników) i korpus o wymiaPierwszy satelita BeiDou-2 został umieszczony na orbicie rach 2,2 x 1,7 x 2 m. Rozpiętość baterii słonecznych wynosiła MEO, zaś kolejne, w latach 2012–2014 już na wszystkich trzech 18,3 m, a żywotność satelity szacowano na 5 lat. rodzajach orbit, czyli GEO, IGSO i MEO, za pomocą rakiety typu Decyzja o budowie systemu BeiDou-2, jako systemu globalneLong March 3C, Long March 3A i Long March 3B [24]. W tabeli 1 go, musiała oznaczać przede wszystkim odpowiednią rozbudowę zestawiono parametry wszystkich satelitów według stanu na dzień segmentu kosmicznego do co najmniej trzydziestu satelitów. 26 sierpnia 2014 r. Z tabeli tej wynikają poniższe wnioski. Zadecydowano, że satelity zostaną rozmieszczone na trzech oznaczenie satelity BeiDou jest związane z rodzajem orbity rodzajach orbit: oraz kolejnym numerem, przy czym orbitę geostacjonarną oznageostacjonarnej GEO, czono literą G, kołową literą M, zaś geosynchroniczną symbolem kołowej, nachylonej, o średniej wysokości MEO (Medium Earth IGSO. satelity o symbolu M2 nie było. Orbit), przy każdym satelicie BeiDou, tak jak w przypadku satelitów systemu Galileo, figuruje jego numer identyfikaTabela 1. Parametry satelitów systemu BeiDou, stan na dzień 26 sierpnia cyjny według katalogu NORAD. Jest to pięciocyfrowa 2014 roku [19], [21] liczba przypisywana przez amerykańskie Dowództwo Przestrzeni Kosmicznej USSPACECOM (The United Nazwa States Space Command) każdemu satelicie ziemskiesatelity NORAD PRN Data Rodzaj Status mu w celu jego późniejszej jednoznacznej identyfikaBeiDou, numer numer wystrzelenia orbity cji. Numer jeden tego katalogu przyporządkowano numer pierwszemu sztucznemu satelicie Ziemi wystrzeloneM1 31115 C30 13.04.2007 MEO nieaktywny mu w dniu 4 października 1957 r. Należy tu dodać, że G2 34779 – 14.04.2009 GEO nieoperacyjny w copółrocznych zestawieniach segmentu kosmiczO operacyjny G1 36287 C01 16.01.2010 GEO 140 E nego wszystkich czterech NSS, tzw. almanac GNSS, O operacyjny G3 36590 C03 02.06.2010 GEO 110,5 E publikowanych na łamach miesięcznika GPS World [19], operacyjny IGSO1 36828 C06 31.07.2010 IGSO 118,5O E brak jest informacji o numerach NORAD dla satelitów operacyjny G4 37210 C04 31.07.2010 GEO 160O E GPS i GLONASS. operacyjny IGSO2 37256 C07 17.12.2010 IGSO 118,5O E Numer kodowy PRN poprzedzono literą C, co oznaoperacyjny IGSO3 37384 C08 09.04.2011 IGSO 118,5O E cza, że satelita ów identyfikowany jest techniką wielooperacyjny IGSO4 37763 C09 26.07.2011 IGSO 095,5O E krotności z podziałem kodowym CDMA (Code Division Multiple Access). operacyjny IGSO5 37948 C10 01.12.2011 IGSO 095,5O E Od października 2012 roku do sierpnia 2014 roku operacyjny G5 38091 C05 24.02.2012 GEO 058,75O E liczba satelitów operacyjnych nie zmieniła się i nieprzerM3 38250 C11 29.04.2012 MEO operacyjny wanie wynosi 14; wśród nich było 12 satelitów przyszłej M4 38251 C12 29.04.2012 MEO operacyjny konfiguracji docelowej, w tym 5 satelitów GEO, 4 satelity M5 38774 C13 18.09.2012 MEO operacyjny MEO oraz trzy IGSO 118,5O E. M6 38775 C14 18.09.2012 MEO operacyjny Przy każdym operacyjnym satelicie GEO podana jest operacyjny G6 38593 C02 25.10.2012 GEO 080O E jego długość geograficzna. • • 1380 • • PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 W przypadku pięciu satelitów IGSO przy trzech figuruje dłu• gość 118,5 E, a przy dwóch 95 E. Długości te dotyczą znajduO O jącego się na równiku punktu przecięcia się odpowiednio trzech i dwóch orbit IGSO (tzw. intersection node). Dla satelitów IGSO 118,5O E długość geograficzna ich węzła wstępującego wynosi odpowiednio 98O E, 142O W i 22O W (orbity są rozmieszczone równomiernie), zaś anomalia prawdziwa odpowiednio 120O, 0O i 240O. Te trzy satelity wejdą w skład konfiguracji docelowej, pozostałe dwa zaś nie. Satelity obecnej generacji nadal są wystrzeliwane z kosmodromu Xichang, zmienił się jednak ich rozmiar (1,8 x 2,2 x 2,5 m) i masa (1550 kg satelita GEO, 1900 kg satelita IGSO) oraz liczba i rozmiar baterii słonecznych (3 x 2 x 2,2 x 1,7 m) [20]. Segment kosmiczny z wymienionymi 14 satelitami operacyjnymi ma pozostać niezmieniony do roku 2015, w którym to zmodernizowane satelity nowej generacji zostaną wprowadzone na orbity. Struktura segmentu naziemnego systemu BeiDou jest taka, jak w innych NSS. Stację główną zlokalizowano 7,5 km na południowy wschód od kosmodromu Xichang. Znana jest już lokalizacja kilkunastu stacji śledzących – Changchun, Xetian Jiamusi, Karachi, Karschi, Lushan, Malindi, Nanhai, Pekin, Quingdao, Sanaya, Swakopmund, Weinan Xiamen, Yuanwang i Zhanyi [8], [19], [22]. Z rozmieszczenia tych stacji jednoznacznie wynika, że segment naziemny zlokalizowano jedynie na terytorium Chin. Dlatego też można z całą pewnością stwierdzić, że funkcjonowanie tego systemu napotka w przyszłości na te same ograniczenia, z jakimi obecnie musi się liczyć system GLONASS, którego wszystkie stacje znajdują się na terytorium Federacji Rosyjskiej. CHARAKTERYSTYKA SYGNAŁÓW SATELITARNYCH Docelowo satelity BeiDou mają emitować cztery sygnały na czterech częstotliwościach: B1 = 1561,098 MHz, B2 = 1207,140 MHz, B3 = 1268,52 MHz i B1-2 = 1598,742 MHz. W materiałach opublikowanych w grudniu 2013 roku [2], [3], [14] ujawniono szczegóły dwóch pierwszych sygnałów, o pozostałych brak jest dotychczas, przynajmniej w ogólnodostępnych źródłach, jakichkolwiek informacji. Równania sygnałów B1 i B2, będących sumą dwóch składowych, znajdującej się w fazie (I) i przesuniętej o 90O (Q), emitowanych przez j-tego satelitę na częstotliwościach f1 i f2, można przedstawić następująco: , gdzie AB1I i AB1Q oraz AB2I i AB2Q to amplitudy sygnału B1 i B2 odpowiednio składowej I i Q, CB1I i CB1Q oraz CB2I i CB2Q to modulacja kodu C na częstotliwości f1 i f2 odpowiednio składowa I i Q, DB1I i DB1Q oraz DB2I i DB2Q to modulacja informacji nawigacyjnej na częstotliwości f1 i f2 odpowiednio składowa I i Q, zaś jB1I i jB1Q oraz jB2I i jB2Q to faza początkowa sygnału B1 i B2 odpowiednia składowa I i Q. Na konferencji poświęconej nawigacyjnym systemom satelitarnym, która odbyła się w Nanjing w maju 2014 roku, władze chińskie zapowiedziały, że już w niedalekiej przyszłości przeznaczona dla użytkowników cywilnych częstotliwość B1 będzie zmieniona z 1561,098 MHz na 1575,42 MHz, czyli na częstotliwość równą jednej z częstotliwości systemu GPS, a dotychczas stosowana metoda modulacji QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) zostanie zastąpiona modulacją MBOC (Multiplexed Binary Offset Carrier). Ta ostatnia – planowana również w systemach Galileo (sygnał E1 OS) i GPS (sygnał L1C) – to rezultat połączenia dwóch modulacji BOC(fs, fc), gdzie fs to wielokrotność częstotliwości 1,023 MHz, a fc to rata chipowania wielokrotności 1,023 Mc/s. Decyzja ta być może zakończy zamieszanie co do samych częstotliwości i symboli je opisujących. Parametry te bowiem zmieniały się co pewien czas, np. już w drugiej połowie 2009 roku przyjęto, że jedna z częstotliwości ma być równa 1575,42 MHz. Częstotliwości tej nie było jednak w podanych w 2013 roku oficjalnych publikacjach [2] i [3]. DEPESZA NAWIGACYJNA Depesza nawigacyjna satelity systemu BeiDou zależy od orbity, na której satelita ów się znajduje. Satelity na orbitach MEO i IGSO transmitują depeszę D1 NAV, zwaną dalej D1, o szybkości przesyłania danych 50 bitów/s, zaś satelity geostacjonarne depeszę D2 NAV, zwaną dalej D2, o szybkości 500 bitów/s. W obu depeszach największą strukturę danych stanowi superramka, na którą składają się ramki, podramki i słowa. W tabeli 2 zestawiono parametry przekazywane w obydwu depeszach, D1 i D2, a w tabeli 3 przekazywane jedynie w depeszy D2. W depeszy D1 superramka liczy 36 tysięcy bitów i trwa 12 minut. Podzielona jest na 24 ramki trwające 30 sekund i liczące po 1500 bitów. W skład takiej ramki wchodzi 5 podramek sześciosekundowych zawierających po 300 bitów. Podramka z kolei to 10 słów trzydziestobitowych, co oznacza, że słowo trwa 0,6 sekundy, a jeden bit 0,02 s. Porównując tę strukturę do zastosowanej w depeszy NAV systemu GPS [8], można jednoznacznie stwierdzić, że czas trwania i liczba bitów ramki, podramki i słowa oraz czas trwania bitu są w obydwu systemach takie same. Tu podobieństwa się kończą, gdyż w depeszy D1 pierwsze słowo każdej podramki liczy 26 bitów danych i 4 bity kontrolne, zaś wszystkie dziewięć pozostałych słów po 22 bity danych i 8 kontrolnych. Struktura depeszy D2, bardzo podobna do tej z depeszy D1, również składa się z superramki, ramek, podramek i słów. Ze względu jednak na dziesięciokrotnie większą szybkość przesyłu danych, bo 500 bit/s, w depeszy D2 inne są czasy trwania poszczególnych członów. Superramka liczy 180 tysięcy bitów, twa 6 minut i dzieli się na 120 ramek trwających 3 sekundy i liczących po 1500 bitów. Ramka podzielona jest na 5 trzystubitowych podramek o czasie trwania każdej równym 0,6 s. Te z kolei są podzielone na 10 słów trzydziestobitowych, co oznacza, że słowo trwa 0,06 s, a jeden bit 0,002 s. Struktura wszystkich 10 słów tworzących podramkę, w tym również liczba bitów danych i bitów kontrolnych, jest taka sama, jak w depeszy D1. Podczas transmisji superramki, w zależności od depeszy, zawartość niektórych ramek, czyli wszystkich ich podramek, jest przez cały czas taka sama, innych zaś nie. Dlatego też powstało pojęcie strony (page). Każda superramka liczy tyle stron, ile jest w niej ramek, stąd w depeszy D1 jest ich 24, a w D2 aż 120. W depeszy D1, jeżeli te same informacje są przekazywane na wszystkich stronach, powtarza się je w odstępach czasu równych czasowi trwania jednej ramki, czyli co 30 sekund, jeśli zaś są one różne lub przekazywane tylko na niektórych stronach, to w odstępach równych czasowi superramki, czyli co 12 minut. W depeszy D1 większość informacji, w tym efemerydy, powtarza się co 30 sekund na wszystkich stronach. Wyjątkiem są niektóre parametry almanachu, jego numer tygodnia oraz odchyłki czasowe względem czasów innych systemów przekazywane odpowiednio na stronach 1–6, 7 i 8 oraz 9 i 10 podramki 5 w odstępach 12 minut. W depeszy tej informacje podstawowe, oznaczone symbolem NAV, są przesyłane w podramkach 1, 2 i 3 wszystkich ramek. Oznacza to, że powtarzane są na wszystkich stronach w odstępach 30 sekund. Zawartość podramek 4 i 5 jest inna w każdej z ramek. Na stronach 1–24 podramki 4 oraz na stronach 1–10 podramki 5 są przesyłane parametry almanachu oraz odchyłki czasowe. Informacje te powtarza się co 12 minut. PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 1381 Tabela 2. System BeiDou, parametry przekazywane przez wszystkie satelity w depeszach D1 i D2 [2], [3] Liczba bitów Parametr Emisja 11 Identyfikator podramki (fraID) 3 Sekundy tygodnia (SOW), liczba sekund, które minęły od ostatniej niedzieli 00.00.00 czasu BeiDou 20 Numer tygodnia (WN); liczba pełnych tygodni, które minęły od 00.00.00 dnia 01.01.2006 czasu BeiDou 13 Indeks (URAI) określający w metrach dokładność pomiaru odległości (URA) do satelity 4 Wskaźnik „zdrowia” satelity (SatH1); „0” – satelita sprawny, „1” – niesprawny 1 Opóźnienie prędkości grupowej; dwie składowe TGD1, TGD2 w dziesiętnych nanosekundy 20 Wiek poprawek zegara satelity (AODC), aktualizowany na początku każdej godziny czasu BeiDou 5 D2: w pierwszych pięciu słowach na stronach 1–10 podramki 1, powtarzane co 30 s Poprawki zegara satelity – toc, a0, a1, a2 74 aktualizacja – co godzinę Wiek danych o efemerydach (AODE), aktualizowany na początku każdej godziny czasu BeiDou 5 almanach Dane podstawowe NAV Wstęp (Pre) Efemerydy – toe, A1/2 , e, v, ∆n, Mo, Ωo, X, io, IDOT, Cuc, Cus, Crc, Crs, Cic, Cis 371 Współczynniki modelu (Klobuchara) opóźnienia jonosferycznego – a0, a1, a2, a3, b0, b1, b2, b3 64 Numer strony (Pnum) 7 Parametry – toe, A1/2 , e, v,, Mo, Ωo, X, Di, a0, a1 176 Numer tygodnia almanachu (WNa) 8 Odchyłki czasu Informacja o „zdrowiu” każdego z 30 satelitów (Heai) 9 x 30 Parametry czasu systemu BeiDou względem UTC (A0UTC, A1UTC, ∆tLS, ∆tLSF , WNLSF , DN) 88 Parametry czasu systemu BeiDou względem czasu systemu GPS (A0GPS, A1GPS) 30 Parametry czasu systemu BeiDou względem czasu systemu Galileo (A0Gal, A1Gal) 30 Parametry czasu systemu BeiDou względem czasu systemu GLONASS (A0GLO, A1GLO) 30 Strony 11–24 podramki 5 są, przynajmniej dotychczas, traktowane jako rezerwowe. Sposób transmisji danych dotyczących poszczególnych parametrów zależy od depeszy i rodzaju samego parametru. Niektóre parametry przekazuje się w całości na jednej stronie w ramach jednej czy kilku podramek, inne na kilku stronach. W przypadku parametrów dotyczących całej konstelacji satelitów stosuje się różne rozwiązania: parametr lub grupa parametrów dotycząca jednego satelity na jednej stronie, np. almanach wybranego satelity w obydwu depeszach; jeden parametr dla wszystkich satelitów na jednej stronie, np. wartość wskaźnika SatH2 czy też indeksu UDREI depeszy D2 powtarzany co 6 s w podramce 2 na wszystkich stronach dla wszystkich 18 satelitów; jeden parametr dla części satelitów na jednej stronie, np. indeks RURAI w depeszy D2 w podramce 2 na stronie 2 dla jednego satelity, a na stronie 3 dla dwóch. O ile w depeszy D1 liczba i numeracja stron (24) odpowiada liczbie i numeracji ramek w superramce, to w depeszy D2 1382 każda podramka wszystkich ramek obydwu depesz, powtarzana co 6 s w depeszy D1, co 0,6 s w depeszy D2 D1: w podramkach 1, 2 i 3, powtarzana co 30 s D1: w podramkach 4 i 5 D2: w podramce 5 D1: strony 1– 24 podramki 4 oraz strony 1– 6 podramki 5, powtarzane co 12 minut D2: strony 37– 60 i 95 –100 podramki 5, powtarzane co 6 minut aktualizacja – częściej niż co 7 dni D1: strony 7 i 8 podramki 5, powtarzane co 12 minut D2: strony 35 i 36 podramki 5, powtarzane co 6 minut aktualizacja – częściej niż co 7 dni D1: strony 9 i 10 podramki 5 powtarzane co 12 minut D2: strony 101 i 102 podramki 5 powtarzane co 6 minut aktualizacja – częściej niż co 7 dni zależy ona od numeru podramki. W tabeli 4 zestawiono przyjętą dla podramek 1, 2, 3 i 5 depeszy D2 numerację stron, rodzaj przekazywanych w niej informacji, liczbę stron powtarzającego się cyklu oraz powtarzalność informacji. Z tabeli tej wynika, że niektóre informacje, np. NAV, są powtarzane co 30 sekund, inne zaś, np. parametry almanachu, co 6 minut. Oznacza to też, że w ramach jednej trwającej 6 minut superramki pełna informacja dotycząca NAV jest przekazywana 12 razy, indeksu UDREI 120 razy, indeksu RURAI i poprawki zegara 20 razy, zaś almanachu, opóźnienia jonosferycznego i odchyłek czasowych tylko jeden raz. W przypadku wielu parametrów obydwu depesz bardzo istotne znaczenie ma częstość ich aktualizacji, która zależy od depeszy i rodzaju danego parametru. I tak najczęściej są aktualizowane parametry depeszy D2 dotyczące integralności – co 3 sekundy oraz indeksu RURAI i poprawki zegara satelity – co 18 sekund. Efemerydy depeszy D1 są aktualizowane co godzinę, zaś almanach i odchyłki czasu BeiDou od czasów innych NSS co 7 dni. Uzupełnieniem informacji przedstawionych w tabeli 2 są stwierdzenia. PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 Tabela 3. System BeiDou, parametry przekazywane przez satelity geostacjonarne w depeszy D2 [2], [3] Parametr Liczba bitów Emisja Numer strony dla podstawowych informacji NAV (Pnum1) 4 na każdej stronie 1–10, podramka 1, powtarzany co 3 s Numer strony dla informacji o integralności i poprawce różnicowej (Pnum2) 4 na każdej stronie 1– 6, podramka 2, powtarzany co 3 s Wskaźnik „zdrowia” (poprawności) informacji o integralności i poprawce różnicowej przekazywanej przez danego satelitę (SatH2) 2 na każdej stronie 1– 6, podramka 2, powtarzany co 3s, aktualizacja co 3 s Identyfikacja satelity określająca, które z nich transmitują informacje o integralności i poprawce różnicowej (BDIDi), i ≤ [1, 30] 1 x 30 na każdej stronie 1– 6, podramka 2, powtarzana co 3 s aktualizacja co 3 s Indeks UDREIi określający w metrach błąd poprawki zegara danego satelity UDRE, przesyłana na jednej stronie dla 18 satelitów, i ≤ [1,18] 4 x 18 na każdej stronie 1– 6, podramka 2, powtarzana co 3 s aktualizacja co 3 s Indeks RURAIi określający w metrach dokładność pomiaru odległości (RURA) do satelity, przesyłany na każdej z sześciu stron dla 3 satelitów, i ≤ [1,18] 4 x 18 Ekwiwalentna poprawka zegara satelity ∆ti, przesyłana na każdej z sześciu stron dla 3 satelitów, i ≤ [1,18] 13 x 18 Opóźnienie pionowe sygnału w jonosferze dti wyrażane w metrach w wybranych punktach siatki jonosferycznej IGPi, i ≤ [1,320] 9 x 320 Indeks GIVEIi określający w metrach błąd poprawki pionowego opóźnienia sygnału GIVE w wybranych punktach siatki jonosferycznej IGPi, i ≤ [1,320] 4 x 320 Integralność i poprawka różnicowa Opóźnienie jonosferyczne, punkty IGP Numeracja tygodni (WN) od 0 do 8191 odbywa się za pomo• cą licznika modulo 8192 (2 = 8192). Oznacza to, że wyzerowa13 nia licznika będą następować w odstępach 8192 tygodni, czyli po upływie około 156 lat. Najbliższej takiej operacji można się więc spodziewać dopiero w roku 2162. Dla porównania w systemie GPS i Galileo okres ten wynosi odpowiednio 1024 (210) i 4096 (212) tygodni. Wskaźnik URAI (User Range Accuracy Index) to liczba całkowita z przedziału 0 – 15; liczba 0 oznacza błąd pomiaru odległości URA (User Range Accuracy) mniejszy od 2,4 m, liczba 1 błąd z przedziału 2,4 – 3,4 m, liczba 2 z przedziału 3,4 – 4,85 m itd., liczba 14 z przedziału 3072 – 6144 m, a liczba 15 wartości większe od 6144 m. Błąd URA obejmuje z założenia wszystkie błędy spowodowane przez segment kosmiczny i naziemny systemu, nie obejmuje natomiast błędów wprowadzonych przez odbiornik użytkownika ani powstałych na trasie propagacji sygnału (satelita-odbiornik). Zakłada się bowiem, że sygnał z satelity rozprzestrzenia się wyłącznie w wolnej przestrzeni, tzw. Signal in Space (SiS). Termin satelita sprawny oznacza, że wszystkie dane depeszy nawigacyjnej transmitowane przez tegoż satelitę są poprawne, zaś niesprawny, że część ich lub wszystkie są błędne. Opóźnienie prędkości grupowej, zwane też opóźnieniem propagacyjnym, umożliwia skorygowanie w odbiorniku użytkownika czasu emisji sygnału przez satelitę. Składowe opóźnienia brane są pod uwagę przez użytkownika przy wyznaczaniu poprawek zegara satelity zarówno w przypadku odbiornika jedno-, jak i dwuczęstotliwościowego. W depeszy NAV systemu GPS na informację o opóźnieniu przeznaczono osiem bitów. Wiek poprawek AODC (Age of Data, Clock) definiuje różnicę między czasem odniesienia poprawek zegara a czasem ostatniej ekstrapolacji tych poprawek; jeśli wartość AODC jest mniejsza od 25, wiek poprawek liczy się w godzinach, jeśli równy 26, wynosi on 2 dni itd., jeśli zaś 31, jest dłuższy od 7 dni. Wiek danych AODE (Age of Data, Ephemeris) definiuje różnicę między czasem odniesienia efemeryd a czasem ostatniej ekstrapolacji tych efemeryd. Wartości AODE i odpowiadające im różnice są takie same, jak w przypadku poprawek AODC. • • • • • strony 1– 6, podramki 2 i 3, powtarzane co 18 s aktualizacja co 18 s strony 1–13 i 61–73, podramki 5, powtarzane co 6 minut aktualizacja co 6 minut Tabela 4. Parametry depeszy D2 systemu BeiDou [2], [3] Podramka Rodzaj informacji Numeracja stron Liczba stron jednego cyklu Powtarzalność informacji 1 NAV 1–10 10 30 s 2 indeks UDREI 1– 6 6 3s 2, 3 indeks RURAI, poprawka zegara 1–6 6 18 s 5 almanach, opóźnienie jonosferyczne, odchyłki czasowe 1–120 120 6 minut Definicję, liczbę bitów oraz jednostkę wszystkich 15 danych • efemerydalnych oraz informację o czasie efemeryd zestawiono w tabeli 5. W literaturze specjalistycznej można znaleźć szczegółowe zależności umożliwiające w odbiorniku użytkownika obliczenie na podstawie rozkodowanych efemeryd orbitalnych danego satelity jego współrzędnych na wybrany moment. W [2] podano zależności dotyczące systemu BeiDou. Liczba Pnum (Page Number) identyfikuje numer strony podramki. Definicję, liczbę bitów oraz jednostkę wszystkich 10 parametrów almanachu zestawiono w tabeli 6. W [2] podano zależności umożliwiające obliczenie na ich podstawie współrzędnych satelity na wybrany moment. Almanach systemu BeiDou obejmuje wyłącznie 30 satelitów niegeostacjonarnych (MEO i IGSO). W depeszy D1, jeśli przyjąć zasadę, że na jednej stronie są przekazywane wszystkie parametry jednego satelity, parametry satelitów o numerach identyfikacyjnych 1–24 przekazywane są odpowiednio na stronach 1–24 podramki 4, zaś satelitów o numerach 25–30 kolejno na stronach 1–6 podramki 5. W depeszy D2 natomiast parametry te przekazywane są na stronach 37–60 (satelity 1–24) oraz 95–100 (satelity 25–30) podramki 5. • • PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 1383 Tabela 5. Depesza nawigacyjna systemu BeiDou, dane efemerydalne oraz czas odniesienia [2] Parametr Liczba Jednostka bitów Definicja Tabela 6. Depesza nawigacyjna systemu BeiDou, parametry almanachu [2], [3] Parametr Definicja Liczba Jednostka bitów toe czas odniesienia efemerydy 17 s A1/2 pierwiastek kwadratowy z dużej półosi orbity 32 m1/2 toa czas odniesienia almanachu 8 s e mimośród orbity 32 – A1/2 pierwiastek kwadratowy z dużej półosi orbity 24 m1/2 e mimośród orbity 17 – v argument perygeum orbity 24 rad Mo anomalia średnia w chwili odniesienia 24 rad długość geograficzna węzła wstępującego orbity w chwili odniesienia 24 rad pochodna Ωo względem czasu 17 rad/s korekta kąta inklinacji orbity w chwili odniesienia 16 rad 11 s 11 s/s 176 – v argument perygeum orbity 32 rad ∆n przyrost ruchu średniego 16 rad/s Mo anomalia średnia w chwili odniesienia 32 rad Ωo długość geograficzna węzła wstępującego orbity w chwili odniesienia 32 rad pochodna Ωo względem czasu 24 rad/s Ωo kąt inklinacji orbity w chwili odniesienia 32 rad · Ωo pochodna io względem czasu 14 rad/s Cuc wyraz poprawkowy kosinusoidalny do argumentu szerokości 18 rad Cus wyraz poprawkowy sinusoidalny do argumentu szerokości 18 rad Crc wyraz poprawkowy kosinusoidalny do promienia orbity 18 m Crs wyraz poprawkowy sinusoidalny do promienia orbity 18 m Cic wyraz poprawkowy kosinusoidalny do kąta inklinacji 18 rad Cis wyraz poprawkowy sinusoidalny do kąta inklinacji 18 rad · Ωo io IDOT Łącznie 371 – ∆i a0 a1 współczynniki wielomianu opisującego poprawkę zegara satelity Łącznie niegeostacjonarnych, które są widoczne (wysokość topocentryczna satelity większa od zera) przez tych użytkowników systemu, którzy znajdują się w rejonach leżących w zasięgu pięciu satelitów GEO systemu BeiDou. Poprawka zegara satelity jest przesyłana jako wynikający stąd błąd pomiaru odległości określany w metrach za pomocą 13 bitów. Ze względu na to, że zastosowany przelicznik wynosi 0,1, błąd ten mieści się w przedziale 0–4096 m, gdy jest zaś większy, nie jest brany pod uwagę. Opóźnienie dt definiowane przez odpowiadające mu wydłużenie ∆l drogi sygnału satelitarnego jest określane w metrach za pomocą 9 bitów. Ponieważ zastosowano przelicznik 0,125, wartość ∆l mieści się w przedziale 0–63625 m. Jeśli ∆l wynosi 63 750 m (111111110), dany punkt IGP (Ionospheric Grid Point) nie jest śledzony, jeśli zaś 63 875 m (111111111) nie jest już on dostępny. Informacje o opóźnieniu jonosferycznym dotyczą obszaru leżącego między 70O E a 145O E i 7,5O N a 55O N. W obszarze tym wyróżniono 320 punktów IGP, przy czym inny podział obszaru zastosowano dla punktów 1–160, inny dla punktów 161–320. W pierwszym przypadku różnica długości geograficznych każdych dwóch punktów sąsiednich leżących na tej samej szerokości wynosi 5O. Tyle samo też wynosi różnica szerokości dwóch punktów o tej samej długości. Dlatego też współrzędne punktu 1 to 10O N i 70O E, punktu 2 to 15O N i 70O E, punktu 11 to 10O N i 75O E,…, punktu 160 zaś 55O N i 145O E. Numeracja punktów 161–320 odbywa się na tych samych zasadach, z tą jedną różnicą, że szerokość geograficzna zmienia się od 7,5O N do 52,5O N. Stąd współrzędne punktu 161 to 7,5O N i 70O E, zaś punktu 320 to 52,5O N i 145O E. Odbiornik użytkownika na podstawie znajomości wartości wydłużenia dla wszystkich 320 punktów wybiera cztery najbliższe punkty i za pomocą odpowiedniego algorytmu oblicza wydłużenie dla swoich bieżących współrzędnych. Wszystkie wartości obydwu parametrów są podawane dla sygnału B1I o częstotliwości f1 = 1561,098 MHz. Aby otrzymać parametry dla sygnału B2I o częstotliwości f2 = 1207,140 MHz, należy je pomnożyć przez współczynnik równy (f1/f2)2. Indeks GIVEI (Grid Ionospheric Vertical Error Index) to liczba całkowita z przedziału 0 – 15, która określa w metrach błąd (99,9%) GIVE (Grid Ionospheric Vertical Error). I tak liczba 0 to błąd 0,3 m, liczba 1 to błąd 0,6 m,…, liczba 15 zaś 45 m. Informacja • Numeracja WN (Week Number of Almanac) od 0 do 255 odby• wa się za pomocą licznika modulo 256 (2 = 256). • Informacja o „zdrowiu” każdego z 30 satelitów (MEO i ISGO) • He liczy 9 bitów. W bicie 2 jest przekazywana informacja a 8 ai o poprawności parametrów NAV, w bitach 7 i 8 o stanie sygnału, odpowiednio B2I i B1I, w bicie 9 poprawności zegara satelity, a bity 3–6 mają status rezerwowy. Oprócz odchyłek czasu systemu BeiDou względem UTC oraz czasów innych globalnych NSS w [2] można znaleźć szczegółowe zależności między wymienionymi czasami. • W uzupełnieniu do tabeli 3 należy natomiast dodać poniższe stwierdzenia. Identyfikacja BDID (BeiDou Integrity Differential) dotyczy 30 • satelitów (MEO i ISGO), każdy z kolejnych 30 bitów jest przypo- rządkowany jednemu satelicie. Indeks UDREI (User Differential Range Error Integrity) to liczba całkowita z przedziału 0 – 15, która określa w metrach błąd UDRE (User Differential Range Error). Indeks ten dla 18 satelitów jest przekazywany w podramce 2 każdej z sześciu stron, czyli co 3 s. Każdej wartości UDREI odpowiada błąd UDRE (99,9%). i tak liczba 0 to błąd 1,0 m, liczba 1 to błąd 1,5 m,…, liczba 13 to 150 m, 14 – satelita nieobserwowany, zaś 15 – satelita jest niedostępny. Indeks RURAI (Regional User Range Error Integrity) to liczba całkowita z przedziału 0 – 15, która określa w metrach błąd RURA (Regional User Range Error). Indeks ten jest przekazywany w podramce 2 i 3 każdej z sześciu stron dla 3 satelitów, czyli dla 18 satelitów co 18 s (6 razy 3 s). Każdej wartości indeksu RURAI odpowiada błąd RURA (99,9%). I tak liczba 0 to błąd 0,75 m, liczba 1 to błąd 1,0 m,…, liczba 14 to 300 m, zaś 15 większy od 300 m. Indeksy UDREI i RURAI są transmitowane dla 18 z 30 satelitów • • 1384 • • PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 Tabela 7. System BeiDou, porównanie parametrów depesz nawigacyjnych D1 i D2 Parametr czas trwania [s] Superramka D2 720 360 łączna liczba bitów 36 000 180 000 liczba bitów danych 26 880 134 400 czas trwania [s] Ramka Depesza D1 30 3 łączna liczba bitów 1500 1500 liczba bitów danych 1120 1120 0,6 0,06 czas trwania [s] Najmniejsza łączna liczba bitów struktura danych liczba bitów danych słowo liczba bitów kontrolnych Nominalna szybkość nadawania bitów [bit/s] 30 30 26 lub 22 26 lub 22 4 lub 8 4 lub 8 50 500 jonosferyczna o każdym z 320 punktów IGP jest przekazywana na 26 stronach (8 po 13 punktów każda i 18 po 12 każda) za pomocą 13 bitów, z których 9 pierwszych dotyczy opóźnienia jonosferycznego, a pozostałe 4 indeksu GIVEI. Ostatnie 5 słów (łącznie 1500 bitów) podramki 1 stron 1–10, wszystkie podramki 4 stron 1–6 oraz strony 14–34, 74–94 i 107– 120 podramki 5 są traktowane jako rezerwowe. Zestawienie porównawcze wybranych parametrów obydwu depesz D1 i D2 zamieszczono w tabeli 7. • UKŁAD ODNIESIENIA, CZAS SYSTEMU Jak każdy inny funkcjonujący czy budowany NSS, również system BeiDou ma własny globalny układ odniesienia i odrębny czas systemu. Układ ten nosi nazwę China Geodetic Coordinate System 2000 (CGCS2000). Jego początek znajduje się w środku masy Ziemi, a przyjęta w nim elipsoida odniesienia, o tej samej nazwie, charakteryzuje się następującymi właściwościami [4]: duża półoś 6 378 137 m, prędkość kątowa obrotu Ziemi 7,292115 · 10 –5 rad/s, odwrotność biegunowego spłaszczenia 298,257222101, parametr grawitacyjny 3,986004418 · 1014 m3/s2. Wartości dwóch pierwszych spośród wymienionych parametrów są takie same, jak w przypadku elipsoidy WGS–84 obowiązującej w systemie GPS, a dwóch ostatnich takie same, jak elipsoidy GRS’80 (Geodetic Reference System’80). Czas systemu BeiDou nosi nazwę Beidou Time (BDT), określany jest w tygodniach i sekundach atomowych, których zliczanie rozpoczęło się 1 stycznia 2006 roku o godzinie 00.00.00. Czasem odniesienia jest UTC odwołujący się do UTC (NTSC), czyli czasu narodowego (chińskiego) centrum usług (National Time Service Center). Sekundy przestępne (leap seconds), podobnie jak w systemie GPS i Galileo, nie są uwzględniane, ale informacja o nich jest przekazywana w obydwu depeszach w części dotyczącej odchyłki czasu systemu BeiDou względem UTC [2]. • • • • EKSPLOATACJA SYSTEMU Obecnie (sierpień 2014) konfiguracja 14 satelitów umożliwia korzystanie z systemów w obrębie Chin i w rejonach sąsiednich [19], [22]. Oficjalnie pozycję użytkownika za pomocą systemu BeiDou określono po raz pierwszy w styczniu 2013 roku, miesiąc później niż stało się to w przypadku systemu Galileo. W ostatnich latach, wraz ze wzrostem liczby satelitów BeiDou, coraz więcej producentów wprowadza na rynek kolejne odbiorniki przystosowane do odbioru sygnałów z satelitów tego systemu. Według corocznych styczniowych zestawień różnego rodzaju odbiorników satelitarnych zamieszczanych w renomowanym miesięczniku GPS World, w 2011 roku na 460 prezentowanych modeli tylko 6 dotyczyło systemu BeiDou, w 2014 roku modeli takich było już 94 na 383 (25,6%). Są to wyłącznie wielosystemowe odbiorniki zintegrowane, mające możliwość odbioru sygnałów również z satelitów BeiDou. Można tu wymienić przede wszystkim 37 modeli JAVAD, 5 modeli NVS Technologies AG oraz wybrane modele wielu innych renomowanych producentów, takich jak Leica, Racelogic, Septentrio, Sky Traq Technology.Inc., Spectrum Corporation, u-blox czy Trimble [19]. Na wymienionej konferencji w Nanjing władze chińskie ogłosiły znaczne przyspieszenie budowy systemu BeiDou, zakładając jej zakończenie (koniec trzeciego etapu) nie w 2020 roku, jak planowano, ale już trzy lata wcześniej, bo w 2017 roku [23]. Pakistan, jako piąte państwo azjatyckie, po Birmie, Brunei, Laosie i Tajlandii, do realizacji usług określających trasę, położenie, czas oraz zapewniających wysyłanie wiadomości tekstowych za pomocą satelitów nawigacyjnych wybrał system BeiDou zamiast systemu GPS. Odpowiednie porozumienie Pakistanu i Chin podpisano w maju 2014 r. [23]. Również w maju tego roku system BeiDou został oficjalnie uznany przez organizację IMO (International Maritime Organization) za system, którego parametry eksploatacyjne spełniają, czy też spełniać będą, podobnie jak w przypadku innych systemów globalnych, GPS, GLONASS i Galileo, wymagania co do określania pozycji użytkownika i jej parametrów dokładnościowych. Fakt ten, przyjęty z zadowoleniem przez władze chińskie, jest traktowany jako pierwszy krok do powszechnego wykorzystywania systemu BeiDou w transporcie morskim na całym świecie [17]. W listopadzie 2013 roku amerykańska firma informatyczna Qualcomm Technologies, Inc. ogłosiła, że we współpracy z południowokoreańską grupą biznesową Samsung będzie jako pierwsza wykorzystywać w smartfonach między innymi w procesie lokalizacji system BeiDou [24]. Obecnie z systemu BeiDou może już korzystać ponad 40 milionów użytkowników telefonów komórkowych, gdyż w tylu urządzeniach zainstalowano odbiorniki tego systemu. Coraz częściej też system BeiDou jest z powodzeniem wykorzystywany w nawigacji samochodowej w rejonach leżących w zasięgu aktualnej konfiguracji satelitów [17]. System BeiDou ma zapewnić co najmniej dwa serwisy, jeden ogólnodostępny i jeden przeznaczony dla użytkowników autoryzowanych. W przypadku pierwszego z nich pozycja użytkownika w płaszczyźnie horyzontalnej ma być określana z dokładnością 10 m (95%), a czas z dokładnością 20 ns [16]. Kolejne planowane serwisy mają dotyczyć usług różnicowych (wide range differential service) oraz informowania o współrzędnych pozycji (position report service). WNIOSKI Docelowa liczba satelitów systemu BeiDou (35) jest większa • od analogicznej liczby każdego z pozostałych systemów nawi- gacyjnych o zasięgu globalnym, GPS (32 satelity), Galileo (30), GLONASS (24). System chiński jest też jedynym spośród wymienionych, w którym będzie się używać trzech rodzajów orbit – MEO, GEO i IGSO. We wszystkich bowiem trzech pozostałych systemach wykorzystuje się – i wszystko wskazuje na to, że będzie się wykorzystywać również w przyszłości – wyłącznie orbity typu MEO. Depesza nawigacyjna satelity systemu BeiDou jest zależna od rodzaju orbity tegoż satelity. Ze względu więc na to, że informacje dotyczące integralności systemu czy poprawek różnicowych są przekazywane jedynie w depeszy D2 emitowanej przez satelity geostacjonarne o długościach geograficznych od 80O E do 160O E, wszyscy użytkownicy systemu BeiDou, znajdujący się w rejonach leżących poza zasięgiem tych satelitów, czyli na przeważającej części kuli ziemskiej, w tym również w Europie, nie będą mogli w pełni korzystać z możliwości systemu. System BeiDou jest – i wszystko na to wskazuje, że będzie również w przyszłości – jedynym globalnym nawigacyjnym systemem • • PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014 1385 satelitarnym, w którym w depeszy nawigacyjnej emitowanej przez satelity są zawarte informacje o parametrach umożliwiających zamianę czasu systemu BeiDou nie tylko na UTC, ale także na czas wszystkich pozostałych systemów globalnych, czyli GPS, GLONASS i Galileo. Zgodność częstotliwości B2 (1207,140 MHz) z częstotliwością L3OM satelitów bloku KM systemu GLONASS i częstotliwością E5b systemu Galileo, zapowiedź zmiany częstotliwości B1 na stosowaną od początku istnienia systemu GPS częstotliwość 1575,42 MHz oraz obecnej metody modulacji QPSK na modulację MBOC, tę samą, którą planuje się zastosować w systemach GPS i Galileo, struktura obydwu depesz nawigacyjnych D1 i D2 oraz przyjęty czas systemu i układ odniesienia może oznaczać tylko jedno – system BeiDou będzie w pełni kompatybilny z wszystkimi pozostałymi systemami satelitarnymi i stanie się istotnym udziałowcem przyszłościowego systemu globalnego GNSS. Ostatnia zapowiedź ogłoszenia pełnej zdolności operacyjnej systemu BeiDou, będącego nadal systemem o znaczeniu regionalnym, obejmującym swym zasięgiem jedynie terytorium Chin i rejonów sąsiednich, jako systemu globalnego już w roku 2017, może oznaczać, że wygra on rywalizację z budowanym przez Europę systemem Galileo, którego termin oddania do eksploatacji (ogłoszenie pełnej zdolności operacyjnej wszystkich 30 satelitów) wciąż się oddala. • • LITERATURA [1] Admiralty List of Radio Signals (ALRS), The United Kingdom Hydrographic Office, vol. 2, 2013/2014 [2] BeiDou Navigation Satellite System Signal in Space Interface Control Document Open Service Signal (Version 2.0), China Satellite Navigation Office, December 2013 [3] BeiDou Navigation Satellite System Open Service Performance Standard (Version 1.0), China Satellite Navigation Office, December 2013 [4] Cheng P. et al.: China Geodetic Coordinate System 2000, 18th United Nations Regional Cartographic Conference for Asia and the Pacific, Bangkok, 2009 [5] Diggelen F. van.: A–GPS: Assisted GPS, GNSS and GPS, Artech House, Boston/London, 2009 [6] Groves P.: Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor integrated navigation Systems, Artech House, Boston/London, 2008 [7] Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H, Wasle E.: GNSS – Global Navigation Satellite Systems GPS, GLONASS, Galileo, and more, Springer, Wien NewYork, 2008 [8] Januszewski J.: Systemy satelitarne GPS, Galileo i inne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2010 [9] Januszewski J.: Perspektywy rozwoju nawigacyjnych i wspomagających systemów satelitarnych w bliższej i dalszej przyszłości, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, nr 5, 2014 [10] Januszewski J.: New Satellite Navigation Systems and modernization of current systems, why and for whom ? Scientific Journals Maritime University of Szczecin, no 32(104) z. 2, 2012 [11] Kaplan E.D., Hegarty C.J.: Understanding GPS Principles and Applications, Artech House, Boston/London, 2006 [12] Misra P., Enge P.: Global Positioning System Signals, Measurements, and Performances, Ganga–Jamuna Press, Lincoln, 2006 [13] Munich Satellite Navigation Summit, Munich, 2014 [14] Report on the Development of BeiDou Navigation Satellite System (version 2.2), China Satellite Navigation Office, 2013 [15] Samama N.: Global Positioning Technologies and Performance, John Viley & Sons, New Jersey, 2008 [16] www.beidou.gov.cn [17] www.bloomberg.com [18] www.geoforum.pl [19] www.gpsworld.com [20] www.igs.org [21] www.ion.org [22] www.insidegnss.com [23] www.polish.ruvr.ru [24] www.qualcomm.com [25] www.spaceflightNow.com Adam Weintrit* Serwis map elektronicznych Admiralicji Brytyjskiej Brytyjskie Biuro Hydrograficzne UKHO (United Kingdom Hydrographic Office) działa nieprzerwanie od 1795 roku. Już w XIX wieku stało się światowym monopolistą w zakresie sporządzania oraz wydawania map i publikacji nawigacyjnych na użytek globalnej żeglugi morskiej [6]. W powszechnym użyciu brytyjskie mapy i publikacje nawigacyjne zachowały swą pierwotną nazwę, a mianowicie Admiralty Charts and Publications (mapy i publikacje Admiralicji), którą stosuje się zarówno w literaturze fachowej, jak i na polskich statkach morskich. Ze względu na rodzaj nośnika, na którym mapy i wydawnictwa są prezentowane, morskie pomoce nawigacyjne (rys. 1) można podzielić na [6]: tradycyjne (konwencjonalne) drukowane na papierze, czyli papierowe, elektroniczne (cyfrowe, numeryczne), czyli prezentowane na ekranie monitora. Do pierwszej grupy można zaliczyć wszystkie mapy i wydawnictwa w tej formie, w jakiej były prezentowane od wielu lat, • • * Akademia Morska w Gdyni, e-mail: [email protected] 1386 Rys. 1. Morskie pomoce nawigacyjne Admiralicji Brytyjskiej na nośniku elektronicznym PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXXVII i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXxIII nr 11/2014
