Principe de fonctionnement du GNSS beidou. B. navigation (gps, GLONASS, etc.) dans les smartphones et tablettes. sources d’erreurs. méthodes de test

Lorsque vous achetez un smartphone ou étudiez ses capacités, vous tombez sur des informations selon lesquelles cet appareil prend en charge Beidou ou BDS.

À cet égard, beaucoup s'intéressent au système dont nous parlons, de quoi il s'agit et quelles nouvelles fonctions et capacités il offre.

Qu’est-ce que Beidou ?

Beidou est un nouveau système de navigation développé en Chine. Il doit son nom à la constellation de la Grande Ourse, ou plutôt à son nom chinois. Beidou a été lancé en 2000. Ce système est un analogue direct et un concurrent du système GPS développé aux États-Unis et du système russe GLONASS. Il est également utilisé à la fois par les forces armées et par les utilisateurs civils ordinaires.

Titre et pertinence

Pour tirer des conclusions sur la pertinence de Beidou pour les propriétaires de smartphones en dehors de la Chine, vous devez connaître la zone de couverture de la technologie, ainsi que le nombre de satellites et de stations de base au sol qui fournissent une assistance à la navigation.

Actuellement, Beidou fonctionne en mode fonctionnalité limitée, puisque la réception stable du signal satellite n'a été obtenue qu'en Chine. Sur le reste du territoire, le signal est moins stable, ce qui s'explique par le nombre insuffisant d'appareils orbitaux. Les développeurs chinois promettent une couverture complète de la planète entière d’ici 2020. Début 2017, un signal stable provenant de six satellites a été observé au-dessus de la partie européenne de la Russie ainsi qu'en Europe de l'Est, et une station de base a été construite et lancée avec succès en Belgique.

Bien entendu, la création par la Chine de son propre système de navigation confère à ce pays un certain nombre d’avantages tant en matière de politique étrangère que dans les domaines civils en général. Ce pays prévoit d'augmenter considérablement le nombre de satellites opérationnels et, en nombre, ils dépasseront largement les satellites GLONASS et GPS existants.

Beidou dans les smartphones

Mais laissons de côté les discussions sur la sphère militaire et la domination mondiale, parlons des propriétaires ordinaires de smartphones. Il est évident que les citoyens chinois auront accès au système de navigation le plus stable dans un avenir proche. En raison du grand nombre de satellites, l'accès aux géodonnées doit être ouvert même dans des conditions difficiles, comme dans les tunnels.

Quelles mesures les fabricants de smartphones prennent-ils dans cette direction ? La plupart des marques chinoises proposent un fonctionnement parallèle de Beidou, GPS et GLONASS. D'autres sociétés divisent les gadgets en fonction du marché auquel ils seront fournis.

La capacité d'un smartphone à utiliser le système Beidou est la bienvenue, mais pas obligatoire. Bien sûr, c'est bien d'avoir un système de navigation supplémentaire, mais pour le moment, il est peu probable qu'il soit utile aux utilisateurs en dehors de la Chine.

De plus en plus, dans les caractéristiques des capacités de communication des smartphones, on trouve mention de BeiDou ou BDS dans la colonne « navigation ». Par conséquent, les utilisateurs non initiés se demandent ce qu'est exactement cette fonction et quelles opportunités elle offre au propriétaire de l'appareil. De nombreuses personnes souhaitent également savoir quels appareils disposent de Beidou, si cette fonction fonctionne en Europe et comment l'utiliser.

Beidou est un système de navigation combiné chinois. La mise en service a commencé en 2000. Son nom vient du nom chinois de la constellation de la Grande Ourse. Le système est conçu pour devenir un concurrent du GPS américain et du GLONASS russe. Comme ses concurrents, il s’agit d’un système à double usage, destiné en priorité aux militaires, mais également accessible aux utilisateurs civils. À l’heure actuelle (début 2017), le système n’est pas encore à l’échelle mondiale, puisqu’il ne couvre pas la totalité de la surface terrestre. Les Chinois prévoient d’atteindre cet objectif en 2020.

Le système de navigation Beidou se compose de parties spatiales et terrestres. La première est une constellation de satellites situés sur des orbites géostationnaires et terrestres moyennes. Le complexe au sol se compose d'un réseau de stations de base, qui déterminent également l'emplacement, accélèrent le travail et augmentent la précision de la navigation. Les stations au sol sont actuellement situées principalement en Chine et dans certains pays asiatiques alliés ou partenaires. Mais la constellation de satellites est partiellement disponible en Europe.

Comme le GPS ou le GLONASS, la navigation dans Beidou s'effectue en mesurant la durée du signal radio depuis l'émetteur (satellite ou base au sol) jusqu'au récepteur (navigateur ou smartphone). La vitesse de propagation des ondes radio étant fixe (elle est égale à la vitesse de la lumière), connaissant les coordonnées d'au moins 3 sources de signaux et le temps de parcours de ces signaux, Beidou détermine l'emplacement du smartphone. La précision du positionnement est idéalement inférieure à 1 mètre.

Le fonctionnement réel du système de navigation est assez complexe, mais pour les petits esprits comme le mien, l'Américain dans la vidéo ci-dessous explique le principe assez clairement.

Mais revenons à Beidou.

Beidou travaille-t-il en Europe ?

La couverture de Beidou n'étant pas encore mondiale, la question se pose de savoir si ce système fonctionne sur le continent européen. La réponse à cette question n’est que partiellement positive. En 2015, les Chinois ont ouvert la première station au sol de l'UE, située en Belgique. Grâce à lui, l'utilisation de la navigation Beidou devient possible sous certaines conditions. Cependant, étant donné qu'une seule station de base ne suffit pas et que les satellites en orbite terrestre moyenne ne survolent pas l'Europe 24 heures sur 24, cela pourrait ne pas suffire pour un positionnement de haute précision.

Malgré ses fonctionnalités limitées, Beidou est utile. Sur le territoire de la partie européenne de la Russie, ainsi qu'en Ukraine, en Biélorussie et dans les pays baltes, le signal de 2 à 3 satellites chinois peut être observé presque en permanence.

Quels smartphones prennent en charge BeiDou et comment l'utiliser

En raison des principes généraux de fonctionnement de tous les systèmes de navigation par satellite, les fabricants d'équipements clients (récepteurs) peuvent théoriquement assurer leur support simultané. En pratique, tout le monde (le même Qualcomm) le fait souvent, mais la présence d'un support matériel ne signifie pas toujours un support au niveau logiciel.

Les fabricants chinois l'incluent généralement dans les smartphones, aux côtés du GPS et du GLONASS (sauf pour les appareils dont le chipset est physiquement incapable de recevoir les signaux BDS). Mais d'autres sociétés peuvent différencier les smartphones par marché. Par exemple, un appareil destiné à la Chine ne prend en charge que le GPS et Beidou, tandis que la version destinée au marché post-soviétique prend en charge le GPS et le GLONASS. Vous pouvez vérifier si votre smartphone fonctionne avec les satellites chinois dans le programme AndroiTS GPS Test en sélectionnant l'onglet avec une liste de satellites. L'appartenance du satellite au système est indiquée par le drapeau de son pays, respectivement, les rouges sont Beidou.

Si votre smartphone prend en charge Beidou, vous n'avez pas besoin de prendre de mesures supplémentaires pour l'utiliser. Il suffit d'activer la navigation et de lancer le programme approprié. Si nécessaire, des satellites chinois seront utilisés pour améliorer la précision et la rapidité du positionnement, en parallèle avec les satellites américains et russes.

Lorsque vous envisagez d'acheter un nouveau smartphone, vous ne regardez pas seulement son apparence, mais également ses caractéristiques. Dans les caractéristiques, vous pouvez souvent voir la combinaison suivante : GPS/GLONASS/BeiDou. Si tout est clair avec le GPS et le GLONASS, alors qu'est-ce que BeiDou ?

BeiDou (prononcé Beidou) est un système chinois de navigation par satellite. Il a été lancé en exploitation commerciale en 2012 et atteindra sa pleine capacité vers 2020.

En fait, il s'agit d'un analogue du GPS et du GLONASS - ces deux systèmes sont généralement pris en charge par la plupart des nouveaux smartphones. Récemment, le système de navigation BeiDou leur a été ajouté, vous pouvez donc souvent voir dans la colonne des caractéristiques « Navigation par satellite » la prise en charge de trois systèmes de navigation par satellite - GPS, GLONASS et BeiDou.

De nombreux smartphones ont déjà reçu le support BeiDou, mais pas encore tous. Cela est principalement réalisé par des entreprises chinoises, mais il existe également des entreprises d'autres pays, comme Samsung, qui a activé la prise en charge de BeiDou sur bon nombre de ses appareils.

Quel est l’avantage de tout cela pour l’utilisateur, demandez-vous ? En fait, c’est l’utilisateur de l’appareil qui gagne. Écoutez, chaque système de navigation a ses avantages et ses inconvénients, mais quoi qu'il en soit, ensemble, ils vous permettent de positionner plus précisément l'appareil sur les satellites. Et n’oubliez pas que lorsque Internet est activé, le positionnement s’effectue également via celui-ci. Plus il y a de sources, plus l'emplacement de l'utilisateur avec l'appareil est indiqué avec précision. Bien sûr, il n'y a rien de mal ici, tous des avantages.

À l'avenir, BeiDou sera probablement pris en charge par presque tous les smartphones, comme ce fut le cas avec le GPS ou le GLONASS.

Système de navigation par satellite Beidou- Système de navigation par satellite chinois, composé de deux groupes distincts de satellites. La première constellation Badow-1, officiellement baptisée Système expérimental de navigation par satellite, a été lancée en 2000 dans un mode test limité et ne comprenait que trois satellites. Le deuxième groupe de Beidou-2, également connu sous le nom de COMPASS, est en construction et devrait être achevé d'ici 2020.

Le système a été nommé Beidou en l'honneur de la constellation de la Grande Ourse, utilisée depuis longtemps dans la navigation pour trouver l'étoile polaire. L’idée originale de créer un système de navigation chinois a été proposée dans les années 1980. Chen Fangyun.

L'Administration spatiale nationale chinoise a déterminé l'ordre suivant de développement du système Beidou :

• 2000-2003 : Système expérimental Beidou, composé de trois satellites.
• 2012 : Système de navigation pour couvrir la Chine et le reste de l'Asie.
• 2020 : Système de navigation mondial.

Au début des années 2000, le Beidou-1 chinois avait au moins une génération de retard sur le GPS et le GLONASS. Le système satellite expérimental était plus lent, produisait de moins bons résultats et coûtait des dizaines de fois plus cher. En 2004, avec le début de la création de Beidou-2, la technologie s'est modernisée et la situation s'est améliorée. Il est prévu que le nouveau système mondial de navigation par satellite Beidou soit composé de 35 satellites, parmi lesquels 5 seront situés en orbite géostationnaire et les 30 restants en orbites moyennes, couvrant entièrement la Terre. Comme pour les autres systèmes satellitaires, deux niveaux de services de positionnement seront disponibles : ouvert et fermé (pour les militaires). La version ouverte sera disponible dans le monde entier pour les utilisateurs ordinaires et, selon les développeurs, la précision de positionnement atteindra 10 mètres et la vitesse pourra atteindre 0,2 mètre par seconde.

La partie chinoise n'a pas encore résolu les problèmes avec les parties américaine, européenne et russe concernant les gammes de fréquences que Beidou utilisera. Entre-temps, le système satellitaire chinois fonctionne sur les fréquences de signal B1 et E2 avec une fréquence de 1 561,098 MHz.

Beidou-2 a été lancé en exploitation commerciale le 27 décembre 2012 en tant que système de navigation pour la région Asie-Pacifique. Sur les 16 satellites mis en orbite, 11 sont en service et les 5 autres remplissent une fonction de réserve. Le nombre de satellites augmentera jusqu'en 2020 et, lorsque le système atteindra sa pleine capacité, il commencera à être utilisé sur toute la Terre.

Historique de la création du GNSS BeiDou

Le système de navigation chinois s'appelle Beidou Series BNTS (BeidouNavigationTestSatellite). Le nom des appareils vient du nom chinois de la constellation de la Grande Ourse.

L'idée de créer un système de navigation régional chinois composé de deux engins spatiaux en orbite géostationnaire a été proposée en 1983 par Chen Fangyun. Le concept a été testé expérimentalement en 1989. L'expérience a été réalisée sur la base de deux engins spatiaux DFH-2/2A en orbite.

Selon la partie chinoise, des tests ont montré que la précision pouvant être obtenue en utilisant un système composé de deux engins spatiaux géostationnaires est comparable à la précision fournie par le système GPS. Cette affirmation semble très controversée. Apparemment, lorsque l'on compare la précision, nous parlons d'un système qui comprend non seulement des engins spatiaux GEO, mais également plusieurs stations au sol à ondes ultra-longues. Ensemble, ils forment un réseau unique de points de référence de radionavigation et permettent de créer un système de radionavigation à portée différentielle. La différence entre un tel système et, par exemple, le GPS ou le GLONASS réside dans l'impossibilité d'utiliser des mesures de vitesse. La précision de la détermination des coordonnées du consommateur dans un tel système est, en principe, comparable à la précision fournie par le signal « civil » du système GPS en mode d'accès sélectif, à condition que la position actuelle de l'engin spatial de navigation sur le GEO soit connue avec une grande précision.

En 1993, le programme Beidou est officiellement lancé. La conception de l'appareil utilise la même unité de base que celle du satellite de communication DFH-3. Le vaisseau spatial est construit sur la base de la plate-forme de communication géostationnaire DFH-3.

La Chine a commencé à développer de manière indépendante des systèmes de navigation par satellite en 1994. Avant cela, de telles inventions scientifiques et techniques ne pouvaient être créées qu'aux États-Unis, en Russie et en Europe.

En 2000, la conception de la deuxième génération d'un système de navigation a commencé, qui comprendra un plus grand nombre de satellites et desservira non seulement le territoire de la RPC, mais également d'autres zones.

Le 15 décembre 2003, le système chinois Beidou de première génération a été mis en service, permettant au pays de devenir l'un des trois premiers pays dotés de son propre système de navigation par satellite.

La création du China Global Navigation System a été annoncée en 2006.

Il est prévu de déployer d'ici 2020 un système de navigation mondial composé de 35 engins spatiaux (selon d'autres sources - 36 engins spatiaux, selon des sources tierces - 37 engins spatiaux), dont : 5 satellites en orbite géostationnaire ; 27 satellites en orbite terrestre moyenne ; plusieurs satellites supplémentaires peuvent constituer une réserve orbitale.

En novembre 2017, la déclaration commune sino-américaine sur la compatibilité et la complémentarité de Beidou et du GPS a été signée.

En novembre 2018, un accord a été conclu entre les gouvernements de la Fédération de Russie et de la République populaire de Chine sur la coopération dans l'utilisation des systèmes mondiaux de navigation par satellite GLONASS et Beidou à des fins pacifiques.

Principe de fonctionnement du BeiDou GNSS

Le vaisseau spatial Beidou est contrôlé depuis le centre de contrôle des satellites de Xi'an (province du Shanxi). Le système de navigation régional chinois pour les pays de l'Asie du Sud-Est et du Pacifique, basé sur les satellites Beidou (Ursa Big) (Compass), est en cours de déploiement et devrait être transformé en un système de navigation mondial à capacité limitée avec un segment spatial de 25 vaisseaux spatiaux.

Le système devrait comprendre quatre satellites géostationnaires, 12 engins spatiaux sur des orbites géosynchrones inclinées et neuf engins spatiaux sur des orbites circulaires à une altitude de 22 000 km.

Les représentants chinois ont également noté que les problèmes concernant les gammes de fréquences n'ont pas encore été résolus avec les parties russe, américaine et européenne, qui possèdent également des constellations de navigation par satellite. Pour les satellites BeiDou-2 en orbite géostationnaire, les positions réservées sont 58,75°, 80°, 110,5° et 140° Est. Le système est enregistré auprès de l'Union internationale des télécommunications sous la désignation « Compass ». Le premier des quatre satellites géostationnaires, Beidou-2, a été lancé le 12 avril 2007. Ces appareils seront compatibles avec les trois Beidou-1 déjà lancés.

Composition et structure de BeiDou GNSS

Le système couvre une zone comprise entre environ 5 et 55 degrés de latitude nord. et en longitude d'environ 70 à 140 degrés est. Une caractéristique intéressante des trois satellites est qu’ils sont sur des orbites géostationnaires, contrairement aux satellites GPS et GLONASS, qui sont sur des orbites à moyenne altitude. Ce fait permet d'assurer une zone de couverture assez large en utilisant seulement deux satellites. Le système au sol comprend une station de contrôle centrale et trois stations radar.

Le système offre une précision de localisation de 100 mètres et peut fonctionner simultanément avec 150 terminaux. Tout d'abord, la station centrale envoie un signal à l'utilisateur via deux satellites. Lorsque le terminal utilisateur reçoit un signal de l'un des satellites, il le renvoie aux deux. La station centrale reçoit ce signal des deux satellites et détermine la position bidimensionnelle de l'utilisateur. Elle est ensuite comparée à une carte 3D de la surface et envoyée à l'utilisateur via les mêmes satellites. Étant donné que ce mode de fonctionnement nécessite une communication bidirectionnelle avec des satellites géostationnaires, le terminal utilisateur doit disposer d'une antenne puissante. Les terminaux sont donc beaucoup plus grands et plus chers que ceux utilisés dans un système GPS.

Le deuxième système, Beidou-2, est généralement appelé simplement Beidou ou Compass. Il sera composé de 35 satellites, dont 5 en orbite géostationnaire. Les satellites restants, comme d'habitude, seront en orbite à moyenne altitude. A noter que ce choix d'altitude pour les satellites de navigation permet d'utiliser des systèmes de navigation globaux pour déterminer la position orbitale des satellites situés en orbites basses. Comme d’autres systèmes de positionnement, Beidou fournira deux services distincts, à usage civil et militaire.

Outre le fait qu'un nouveau système de positionnement global va tout simplement apparaître, on peut s'attendre à une amélioration qualitative du service de positionnement fourni. Du fait que le nombre de satellites dépassera les trois quarts de cent, la vitesse de réception du signal et le fonctionnement des récepteurs dans les villes, y compris à l'intérieur, s'amélioreront considérablement. Comme vous le savez, il est actuellement presque impossible de capter le signal d'un satellite d'un système de positionnement global à l'intérieur ou à proximité d'immeubles de grande hauteur. Les propriétaires de communicateurs et de smartphones dotés d'un module de positionnement bénéficieront particulièrement de tels changements, car sa puissance ne permet souvent pas de les utiliser dans les conditions décrites. L'utilisation simultanée de plusieurs systèmes de navigation pour améliorer la qualité du service fourni peut être particulièrement simple et efficace du fait que les fréquences de transmission de données des systèmes Beidou et Galileo se chevauchent considérablement. Il est intéressant de noter que ces données ont été connues en 2007 après le lancement du premier satellite Compass-M1, bien qu'il n'ait pas été officiellement annoncé à quelles fréquences ce satellite fonctionne, lancé pour tester certains systèmes, et principalement le système de transmission de données. Cependant, en deux mois environ, les spécialistes du CNES (Centre National de Recherche Spatiale, France) ont pleinement déterminé toutes les caractéristiques de la communication utilisée. Rappelons qu'au départ la RPC n'envisageait pas de déployer son propre système de positionnement global. En septembre 2003, la Chine a exprimé son désir de participer au développement et au déploiement du système Galileo et, environ un an plus tard, elle a officiellement rejoint le développement. Cependant, début 2008, la RPC s'est déclarée mécontente de cette coopération et a décidé de développer son propre système. Cela peut expliquer les systèmes de transmission de données similaires utilisés dans les satellites Beidou et Galileo.

Description de l'infrastructure terrestre BeiDou GNSS

Le système d'ajouts fonctionnels au sol comprend 155 stations de base et 2 400 stations régionales déployées en RPC.

En 2018, le déploiement de l'infrastructure de base du système de surveillance et d'évaluation iGMAS, composée de 24 stations au sol et de divers centres de traitement et d'analyse, a été achevé, ce qui a permis d'améliorer la qualité des services Beidou-2, y compris l'amélioration de la qualité des services. la précision du positionnement dans la zone de service a été portée à des valeurs meilleures que 5 m.

Stations de suivi

Les stations de suivi sont équipées de récepteurs bi-fréquence UR240 et d'antennes UA240, développés par la société chinoise UNICORE et capables de recevoir les signaux GPS et Compass. 7 d'entre eux sont situés en Chine : Chengdu (CHDU), Harbin (HRBN), Hong Kong (HKTU), Lhassa (LASA), Shanghai (SHA1), Wuhan (CENT) et Xi'an (XIAN) ; et 5 autres à Singapour (SIGP), en Australie (PETH), aux Émirats arabes unis (DHAB), en Europe (LEID) et en Afrique (JOHA).

Récepteurs

Le navigateur du système chinois n'est pas seulement un récepteur, mais aussi un émetteur de signaux. La station de surveillance envoie un signal à l'utilisateur via deux satellites. L'appareil de l'utilisateur, après avoir reçu le signal, envoie un signal de réponse via les deux satellites. Sur la base du retard du signal, la station au sol calcule les coordonnées géographiques de l'utilisateur, détermine l'altitude à partir de la base de données existante et transmet les signaux au périphérique du segment utilisateur.

Segment spatial

État actuel de la constellation de satellites

Actuellement, le système BeiDou fournit des services de navigation par satellite aux consommateurs en Chine et dans les régions voisines, dans une zone de service de 55°N. - 55° S et 55°E - 180° Est, soit fonctionne en mode service aux consommateurs régionaux.

Le développement du système BeiDou de deuxième génération a commencé en 2004. En 2009, la création d'un système de troisième génération a commencé

Fin 2011, 8 engins spatiaux ont été lancés en orbite et BeiDou a été mis en service en tant que système régional pour fournir aux consommateurs des services de navigation BDS, notamment une correction différentielle sur une zone étendue et la transmission de messages courts.

Fin 2016, 14 satellites supplémentaires avaient été lancés (5 satellites géostationnaires, 5 satellites en orbite géosynchrone inclinée (GOOS) et 4 satellites en orbite moyenne), complétant ainsi le déploiement de la constellation BeiDou-2.

Durant la période allant du début 2017 au 1er trimestre 2018, 4 paires de satellites BeiDou-3 ont été lancées avec succès : 05/11/2017, 12/01/2018, 12/02/2018, 30/03/2018. Lancés au troisième trimestre 2018 : le satellite BeiDou-2 (10/07/2018) et une paire de satellites BeiDou-3 (29/07/2018). Également réussi une paire de satellites ont été lancés en orbite BeiDou-3 25/08/2018 ;

Avec le lancement des 17e et 18e satellites en orbite moyenne et du premier satellite géostationnaire en novembre 2018, la constellation orbitale de base Beidou-3 a été déployée. Ainsi, la constellation orbitale Beidou-3 comprend :

En orbites moyennes - 18 satellites ;

Il y a 1 satellite en orbite géostationnaire.

La précision de positionnement du système pour les civils est inférieure à 10 mètres et sa précision de mesure de vitesse est inférieure à 0,2 mètre par seconde. Pour les besoins militaires, le positionnement est effectué avec une précision de 10 cm.

Constellation de satellites en 2020

Le 30 septembre 2015, le premier satellite BDS-3 a été lancé, marquant le début de la création de la 3ème génération du système BeiDou (BDS-3), qui devrait offrir d'ici 2020 un espace mondial pour fournir aux utilisateurs des services de navigation avec accès ouvert et autorisé.

D'ici 2020, la Chine prévoit d'installer 35 satellites en orbite moyenne à une altitude d'environ 22 000 km et 8 satellites supplémentaires sur des orbites géostationnaires et géosynchrones (plus de 35 000 km).

Types de vaisseaux spatiaux

Engin spatial en orbite inclinée géostationnaire et géosynchrone :

BEIDOU SC EN ORBITE DE MOYENNE ALTITUDE :