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Articulo de referencia

BeiDou

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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 de radionavegación basado en satélites propiedad de la Administración Espacial Nacional de China y operado por ella . [ 4 ] Proporciona información de geolocalización y hora a un receptor BDS en cualquier lugar de la Tierra o cerca de ella donde haya una línea de visión sin obstáculos hacia cuatro o más satélites BDS. [ 5 ] No requiere que el usuario transmita ningún dato y funciona independientemente de cualquier recepción telefónica o de Internet, aunque estas tecnologías pueden mejorar la utilidad de la información de posicionamiento BDS. [ 6 ]

El servicio actual, BeiDou-3 (BeiDou de tercera generación), proporciona cobertura global completa para sincronización y navegación, junto con el GLONASS de Rusia , el Galileo europeo y el GPS de EE . UU. [ 7 ] Comprende satélites en tres tipos de órbitas: 24 en órbita terrestre media (cobertura global), 3 en órbita geosíncrona inclinada (cobertura de Asia-Pacífico) y 3 en órbita geoestacionaria (cobertura de China). El sistema BeiDou-3 estuvo completamente operativo en julio de 2020. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] En 2016, BeiDou-3 alcanzó una precisión de nivel milimétrico con posprocesamiento a partir de una red nacional de estaciones de referencia. [ 13 ]

Entre sus predecesores se encontraba BeiDou-1 (BeiDou de primera generación), un sistema regional de navegación por satélite compuesto por tres satélites . Desde el año 2000, el sistema ha proporcionado principalmente servicios de navegación dentro de China. En diciembre de 2012, al expirar su vida útil, BeiDou-1 dejó de funcionar. [ 14 ] El sistema BeiDou-2 (BeiDou de segunda generación) también era un sistema regional de navegación por satélite con 16 satélites: 6 geoestacionarios, 6 en órbita geosíncrona inclinada y 4 en órbita terrestre media. En noviembre de 2012, BeiDou-2 comenzó a proporcionar servicios de posicionamiento regional a los usuarios de la región de Asia-Pacífico . [ 15 ] [ 16 ] En esta región, BeiDou es más preciso que el GPS. [ 17 ] : 179

In 2015, fifteen years after the satellite system was launched, it was generating a turnover of $31.5 billion per annum for major companies such as China Aerospace Science and Industry Corporation, AutoNavi, and Norinco.[18] The industry has grown an average of over 20% in value annually to reach $64 billion in 2020.[19][20]

In 2023, the International Civil Aviation Organization recognized the BeiDou system as a global standard for commercial aviation.[21]

Nomenclature

The official English name of the system is BeiDou Navigation Satellite System.[22] It is named after the Big Dipperasterism, which is known in Chinese as Běidǒu (Chinese:北斗). The name literally means "Northern Dipper", the name given by ancient Chinese astronomers to the seven brightest stars of the Ursa Major constellation.[23] Historically, this set of stars was used in navigation to locate the North Star. As such, the name BeiDou also serves as a metaphor for the purpose of the satellite navigation system.

History

Conception and initial development

The original idea of a Chinese satellite navigation system was conceived by Chen Fangyun and his colleagues in the 1980s.[24] The Gulf War in 1991 showcased how the GPS gave the US complete advantage on the battlefield and how satellite navigation systems can be used to conduct "space warfare".[25] In 1993, China realised the risk of denied access to GPS during the Yinhe incident and including an alleged case in 1996 during the Third Taiwan Strait Crisis, gave impetus to the creation of its own indigenous satellite navigation system which officially began in 1994.[26]

According to the China National Space Administration, in 2010, the development of the system would be carried out in three steps:[27]

  1. 2000–2003: experimental BeiDou navigation system consisting of three satellites
  2. By 2012: regional BeiDou navigation system covering China and neighboring regions
  3. By 2020: global BeiDou navigation system

El primer satélite, BeiDou-1A , fue lanzado el 30 de octubre de 2000, seguido por BeiDou-1B el 20 de diciembre de 2000. El tercer satélite, BeiDou-1C (un satélite de reserva), fue puesto en órbita el 25 de mayo de 2003. [ 28 ] 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, una sincronización de 0,2 microsegundos y una velocidad de 0,2 metros/segundo. [ 29 ]

En febrero de 2007, se lanzó el cuarto y último satélite del sistema BeiDou-1, el BeiDou-1D (a veces llamado BeiDou-2A , que funciona como satélite de reserva). [ 30 ] Se informó que el satélite había sufrido una falla en el sistema de control, pero que luego fue restaurado por completo. [ 31 ] [ 32 ]

En abril de 2007, el primer satélite de BeiDou-2, denominado Compass-M1 (para validar las frecuencias de la constelación BeiDou-2), fue puesto en órbita de trabajo con éxito. El segundo satélite de la constelación BeiDou-2, Compass-G2, fue lanzado el 15 de abril de 2009. [ 33 ]

El 15 de enero de 2010, el sitio web oficial del Sistema de Navegación por Satélite BeiDou se puso en línea, [ 34 ] y el tercer satélite del sistema ( Compass-G1 ) fue puesto en órbita por un cohete Larga Marcha 3C el 17 de enero de 2010. [ 34 ]

El 2 de junio de 2010, el cuarto satélite fue lanzado con éxito a la órbita. [ 35 ]

El quinto orbitador fue lanzado al espacio desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang mediante un cohete portador LM-3I el 1 de agosto de 2010. [ 36 ]

Tres meses después, el 1 de noviembre de 2010, el sexto satélite fue enviado a órbita por el LM-3C. [ 37 ]

Otro satélite, el BeiDou-2/Compass IGSO-5 (quinta órbita geosíncrona inclinada), fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang por un cohete Larga Marcha 3A el 1 de diciembre de 2011 (UTC). [ 38 ]

Representación del satélite BeiDou en la televisión de noticias china.

Participación china en el sistema Galileo

En septiembre de 2003, China tenía la intención de unirse al proyecto europeo del sistema de posicionamiento Galileo e invertir 230 millones de euros ( 296 millones de dólares estadounidenses , 160 millones de libras esterlinas ) en Galileo durante los años siguientes. [ 39 ] En ese momento, se creía que el sistema de navegación chino "BeiDou" solo sería utilizado por sus fuerzas armadas. [ 29 ]   

En octubre de 2004, China se unió oficialmente al proyecto Galileo mediante la firma del Acuerdo de Cooperación en el Programa Galileo entre la "Empresa Conjunta Galileo" (GJU) y el "Centro Nacional de Teledetección de China" (NRSCC) . [ 40 ] Con base en el Acuerdo de Cooperación Sino-Europea sobre el programa Galileo, China Galileo Industries (CGI), [ 41 ] el contratista principal de la participación de China en los programas Galileo, se fundó en diciembre de 2004. [ 42 ] Para abril de 2006, se habían firmado once proyectos de cooperación en el marco de Galileo entre China y la UE. [ 43 ]

Fase III

Modelo de órbitas del satélite Beidou Fase III.
Modelo de órbitas del satélite BeiDou 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), [ 44 ] que aprobó la "Circular de Seguridad de la Navegación" del Sistema de Navegación por Satélite BeiDou (BDS). [ 45 ] [ 46 ]
  • A las 21:52 hora de Pekín, el 30 de marzo de 2015, el primer satélite de navegación BeiDou de nueva generación (y el 17.º en total) fue puesto en órbita con éxito por un cohete Larga Marcha 3C . [ 47 ] [ 48 ]
  • El 20 de abril de 2019, se lanzó con éxito un satélite BeiDou. El lanzamiento tuvo lugar a las 22:41 hora de Pekín , y el cohete Larga Marcha 3B colocó la carga útil de navegación BeiDou en una órbita de transferencia elíptica que oscila entre los 220 kilómetros y los 35.787 kilómetros, con una inclinación de 28,5° respecto al ecuador, según datos de seguimiento militar de EE. UU. [ 49 ]
  • El 23 de junio de 2020, se lanzó con éxito el último satélite BeiDou, el número 55 de la familia BeiDou. La tercera versión del Sistema de Navegación por Satélite BeiDou proporciona cobertura global para sincronización y navegación, ofreciendo una alternativa al GLONASS ruso y al sistema de posicionamiento europeo Galileo , así como al GPS estadounidense . [ 50 ]

Use outside China

Screenshot of GPSTest application showing BeiDou satellites usage in South Tangerang, Indonesia (2025)

In 2018, the Pakistan Armed Forces received access to BeiDou for military purposes.[51] In 2019, the Saudi Ministry of Defense signed an agreement for military use of BeiDou.[51] In 2020, Argentina entered into a cooperation agreement with China regarding the use of BeiDou.[52] In 2021, the first China-Africa BeiDou System Cooperation Forum was held in Beijing.[52] In 2022, Russian President Vladimir Putin signed an agreement for the interoperability of BeiDou and GLONASS.[51][53]

Use in smartphones

Chinese smartphone maker Xiaomi featured BeiDou as early as August 2014, on their Mi 4.[54] The earliest known smartphone by South-Korean smartphone maker Samsung to feature BeiDou is the Samsung Galaxy Note 4, released in October 2014.[55] At a similar time, Japanese phone maker Sony implemented BeiDou for the first time on their Xperia Z3.[56] The earliest BeiDou-capable smartphone by American smartphone maker Apple is the iPhone 13, released in September 2021.[57]

GPS vs. BeiDou Capabilities

The U.S. National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing (PNT) Advisory Board, which offers independent guidance to the U.S. government on GPS policy, issued a summary report from its 27th meeting held on 16–17 November 2022. During the meeting, it was highlighted that "GPS’s capabilities are now substantially inferior to those of China’s BeiDou."[58]

BeiDou-3

Máser de hidrógeno utilizado por Beidou-3.
Hydrogen maser used by BeiDou-3

The third phase of the BeiDou system (BDS-3) includes three GEO satellites, three IGSO satellites, and twenty-four MEO satellites which introduce new signal frequencies B1C/B1I/B1A (1575.42 MHz), B2a/B2b (1191.79 MHz), B3I/B3Q/B3A (1268.52 MHz), and Bs test frequency (2492.02 MHz). Interface control documents on the new open signals were published in 2017–2018.[59]

On 23 June 2020, the BDS-3 constellation deployment was fully completed after the last satellite was successfully launched at the Xichang Satellite Launch Center.[60][61] BDS-3 satellites also include SBAS (B1C, B2a, B1A - GEO sats), Precise Point Positioning (B2b - GEO sats),[62] and search and rescue transponder (6 MEOSAR) capabilities.[63]

From left to right: Mockups of Beidou-3 satellites operating in MEO, IGSO, and GEO

Characteristics of the "I" signals on E2 and E5B are generally similar to the civilian codes of GPS (L1-CA and L2C), but Compass signals have somewhat greater power. The notation of Compass signals used in this page follows the naming of the frequency bands and agrees with the notation used in the American literature on the subject, but the notation used by the Chinese seems to be different.

There has also been an experimental S band broadcast called "Bs" at 2492.028 MHz,[59] following similar experiments on BeiDou-1.[65]

As of early 2022, China had 49 operational positioning, navigation, and timing satellites to provide coverage through the Beidou system.[66]:274

Predecessors

BeiDou-1

Coverage polygon of BeiDou-1

BeiDou-1 was an experimental regional navigation system, which consisted of four satellites (three working satellites and one backup satellite). The satellites themselves were based on the Chinese DFH-3 geostationary communications satellite and had a launch weight of 1,000 kg each.[67]

Unlike the American GPS, Russian GLONASS, and European Galileo systems, which use medium Earth orbit satellites, BeiDou-1 used satellites in geostationary orbit. This means that the system does not require a large constellation of satellites, but it also limits the coverage to areas on Earth where the satellites are visible.[28] The area that can be serviced is from longitude 70° E to 140° E and from latitude 5° N to 55° N. The frequency of the system is 2,491.75 MHz.[31]

Completion

The first satellite, BeiDou-1A, was launched on 31 October 2000. The second satellite, BeiDou-1B, was successfully launched on 21 December 2000. The last operational satellite of the constellation, BeiDou-1C, was launched on 25 May 2003.[28]

Position calculation

In 2007, the official Xinhua News Agency reported that the resolution of the BeiDou system was as high as 0.5 metre.[68] With the existing user terminals it appears that the calibrated accuracy is 20 m (100 m, uncalibrated).[69]

Terminals

In 2008, a BeiDou-1 ground terminal cost around CN¥ 20,000 (US$2,929), almost 10 times the price of a contemporary GPS terminal.[70] The price of the terminals was explained as being due to the cost of imported microchips.[71] At the China High-Tech Fair ELEXCON of November 2009 in Shenzhen, a BeiDou terminal priced at CN¥ 3,000 was presented.[72]

Applications

  • Over 1000 BeiDou-1 terminals were used after the 2008 Sichuan earthquake, providing information from the disaster area.[73]
  • As of October 2009, all Chinese border guards in Yunnan were equipped with BeiDou-1 devices.[74]

Sun Jiadong, the chief designer of the navigation system, said in 2010 that "Many organizations have been using our system for a while, and they like it very much".[75]

Decommissioning

BeiDou-1 was decommissioned at the end of 2012, after the BeiDou-2 system became operational.

BeiDou-2

Coverage polygon of BeiDou-2 in 2012
Frequency allocation of GPS, Galileo, and COMPASS; the light red color of E1 band indicates that the transmission in this band has not yet been detected.

BeiDou-2 (anteriormente conocido como COMPASS) [ 76 ] 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 compatibilidad con versiones anteriores de BeiDou-1, y 30 satélites no geoestacionarios (27 en órbita terrestre media y 3 en órbita geosíncrona inclinada ), [ 77 ] que ofrecen cobertura completa del globo.

Las señales de alcance se basan en el principio CDMA y tienen una estructura compleja típica de Galileo o GPS modernizado . Al igual que 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 usuarios generales. Cuando se implementen todos los GNSS actualmente planificados, los usuarios de receptores multiconstelación 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 . [ 78 ] 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 retroreflectores láser para la medición de distancias por láser de satélites [ 79 ] y la verificación de la calidad de la órbita. [ 80 ] [ 81 ]

Exactitud

Se ofrecen dos niveles de servicio: un servicio gratuito para civiles y un servicio con licencia para el gobierno y las fuerzas armadas chinas. [ 35 ] [ 82 ] [ 83 ] 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  cm, [ 84 ] puede utilizarse para comunicaciones y proporciona información sobre el estado del sistema al usuario. En 2019, el Servicio Internacional GNSS comenzó a proporcionar órbitas precisas de los satélites BeiDou en productos experimentales. [ 79 ]

Hasta la fecha, el servicio militar se ha otorgado únicamente al Ejército Popular de Liberación y a las Fuerzas Armadas de Pakistán . [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ]

Frecuencias

Las frecuencias para COMPASS se asignan en cuatro bandas: E1, E2, E5B y E6; estas se superponen con las de Galileo. Esta 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 al servicio público regulado de Galileo. [ 88 ] Sin embargo, según las políticas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), el primer país que comience a transmitir en una frecuencia específica tendrá prioridad sobre dicha frecuencia, y cualquier usuario posterior deberá obtener permiso antes de usarla y, además, garantizar que sus transmisiones no interfieran con las del país que la originó. En 2009, parecía que los satélites chinos COMPASS comenzarían a transmitir en las bandas E1, E2, E5B y E6 antes que los satélites europeos Galileo y, por lo tanto, tendrían derechos prioritarios sobre estos rangos de frecuencia. [ 89 ]

Brújula-M1

Compass-M1 es un satélite experimental lanzado el 14 de abril de 2007 para realizar pruebas y validación de señales, así como para el registro de frecuencias. Su función dentro del sistema Compass es similar a la de los satélites GIOVE en el sistema Galileo. La órbita de Compass-M1 es casi circular, con una altitud de 21 150  km y una inclinación de 55,5°.

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, ingenieros del CNES informaron sobre el espectro y la estructura de las señales. [ 90 ] Un mes más tarde, investigadores de la Universidad de Stanford informaron sobre la decodificación completa de los componentes de las señales "I". [ 91 ] [ 92 ] El conocimiento de los códigos permitió a un grupo de ingenieros de Septentrio construir el receptor COMPASS [ 93 ] e informar sobre las características de seguimiento y multitrayectoria de las señales "I" en E2 y E5B. [ 94 ]

Operación

Vía terrestre del BeiDou-M5 (2012-050A)

En diciembre de 2011, el sistema entró en funcionamiento a modo de prueba. [ 95 ] Comenzó a proporcionar datos de navegación, posicionamiento y sincronización a China y la zona vecina de forma gratuita a partir del 27 de diciembre de 2011. Durante esta fase de prueba, Compass ofreció una precisión de posicionamiento de hasta 25 metros, y la precisión mejoró a medida que se lanzaron más satélites. Tras su lanzamiento oficial, el sistema se comprometió a ofrecer a los usuarios información de posicionamiento con una precisión de hasta 10 m, medir velocidades con una precisión de 0,2 metros por segundo y proporcionar señales para la sincronización de relojes con una precisión de 0,02 microsegundos. [ 96 ]

El sistema BeiDou-2 comenzó a ofrecer servicios para la región de Asia-Pacífico en diciembre de 2012. [ 16 ] En ese momento, el sistema podía proporcionar datos de posicionamiento entre la longitud 55° E y 180° E y desde la latitud 55° S hasta 55° N. [ 97 ]

Los satélites BeiDou de nueva generación admiten el servicio de mensajes cortos. [ 48 ]

Terminación

En diciembre de 2011, Xinhua declaró que «la estructura básica del sistema BeiDou ya se ha establecido y los ingenieros están llevando a cabo pruebas y evaluaciones exhaustivas del sistema. Según las autoridades, el sistema proporcionará servicios de prueba de posicionamiento, navegación y sincronización horaria para China y las zonas vecinas antes de que finalice el año». [ 98 ] El sistema entró en funcionamiento en la región de China ese mismo mes. [ 15 ] El sistema de navegación global debería estar terminado para 2020. [ 99 ]

En diciembre de 2012, se habían lanzado 16 satélites para BeiDou-2, de los cuales 14 estaban en servicio. En diciembre de 2017, 150 millones de teléfonos inteligentes chinos (el 20 % del mercado) estaban equipados para utilizar BeiDou. [ 100 ]

Constelaciones

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

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

En 2015, el sistema inició su transición hacia la cobertura global con el primer lanzamiento de una nueva generación de satélites, [ 48 ] y el 17.º dentro del nuevo sistema. El 25 de julio de 2015, los satélites 18.º y 19.º fueron lanzados con éxito desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang , marcando la primera vez que China lanzaba dos satélites a la vez a bordo de un cohete portador Larga Marcha 3B / Yuanzheng-1 . El Yuanzheng-1 es una etapa superior independiente capaz de colocar una o más naves espaciales en diferentes órbitas. El 29 de septiembre de 2015, se lanzó el 20.º satélite, que transportaba un máser de hidrógeno por primera vez dentro del sistema. [ 101 ]

En 2016, los satélites 21, 22 y 23 fueron lanzados desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang , [ 102 ] los dos últimos entraron en servicio el 5 de agosto y el 30 de noviembre, respectivamente. [ 103 ] [ 104 ]

Periodo orbital: 12 horas y 53 minutos (cada 13 revoluciones, realizadas en 7 días siderales, un satélite pasa por la misma ubicación ). [ 105 ]

Animación de BeiDou-3
Alrededor de la Tierra
Alrededor de la Tierra: vista polar
Marco de referencia fijo a la Tierra – vista ecuatorial, frontal
Marco de referencia fijo a la Tierra – vista ecuatorial, lateral
  Tierra · I1 · I2 · I3 · G1 · G2 · G3                  

Preocupaciones y prohibiciones

El Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán ha expresado su preocupación por la posibilidad de que el hardware y el software compatibles con BeiDou contengan software malicioso. [ 106 ] En 2018, la Comisión Nacional de Comunicaciones de Taiwán anunció que sería ilegal utilizar productos BeiDou en Taiwán sin su aprobación. [ 107 ]

Véase también

Otros sistemas

References

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