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 北斗のロゴ | |
| 原産国 |  中華人民共和国 |
|---|---|
| オペレーター | 中国国家宇宙局 |
| タイプ | 軍事、商業 |
| 状態 | 運用 |
| カバレッジ | グローバル |
| 正確さ | 3.6 m（世界、公開） 2.6 m（アジア太平洋、公開） 10 cm（暗号化）[1] |
| 星座の大きさ | |
| 名目衛星 | 30 |
| 現在使用可能な衛星 | 35 |
| 最初の打ち上げ | 2000年10月31日 |
| 最後の打ち上げ | 2020年6月23日[2] |
| 総打ち上げ数 | 59 [3] |
| 軌道特性 | |
| 体制 | GEO、IGSO、MEO |
| 軌道周期 | 7 ⁄ 13 sdまたは12時間53分 |
| 再訪問期間 | 7恒星日 |
| Webサイト | 中国語 |
北斗衛星航法システム（BDS、中国語：北斗卫星导航系、ピンイン：běidǒu wèixīng dǎoháng xìtǒng）は、中国国家航天局が所有・運営する衛星ベースの無線航法システムである。[4]このシステムは、4基以上のBDS衛星への遮るもののない見通し線がある地球上またはその近くのあらゆる場所のBDS受信機に地理位置情報と時刻情報を提供する。[5]このシステムは、ユーザーによるデータ送信を必要とせず、電話やインターネットの受信とは独立して動作するが、これらの技術はBDSの位置情報の有用性を高めることができる。[6]
現在のサービスである北斗3号（第3世代北斗）は、ロシアのGLONASS、欧州のガリレオ、米国のGPSとともに、タイミングとナビゲーションのための完全な全世界のカバレッジを提供します。[7]中円軌道の衛星24機（世界をカバー）、傾斜した静止軌道の衛星3機（アジア太平洋地域をカバー）、静止軌道の衛星3機（中国をカバー）を含む3つの異なる軌道の衛星で構成されています。北斗3号システムは2020年7月に完全運用されました。[8] [9] [10] [11] [12] 2016年、北斗3号は後処理によりミリメートルレベルの精度を達成しました。[13]
前身には、地域衛星航法システムの3つの衛星で構成される北斗1号（第1世代北斗）がありました。2000年以来、このシステムは主に中国国内の航法サービスを提供してきました。2012年12月、北斗1号は設計寿命が切れたため、運用を停止しました。[14] 北斗2号（第2世代北斗）システムも、6つの静止衛星、6つの傾斜静止軌道衛星、4つの中軌道衛星を含む16の衛星を含む地域衛星航法システムでした。2012年11月、北斗2号はアジア太平洋地域でユーザーに地域測位サービスの提供を開始しました。[15] [16]この地域では、北斗はGPSよりも正確です。[17] : 179
衛星システムの開始から15年後の2015年には、中国航天科技集団、AutoNavi、Norincoなどの大手企業が年間315億ドルの売上を上げていました。[18]この業界は毎年平均20％以上の成長を遂げ、2020年には640億ドルに達しました。[19] [20]
命名法
このシステムの正式な英語名は、北斗衛星航法システムです。[21]これは、中国語で北斗として知られる北斗七星の星座にちなんで名付けられました。この名前は文字通り 「北斗七星」を意味し、古代中国の天文学者がおおぐま座の最も明るい7つの星に付けた名前です。[22]歴史的に、この星の集合は北極星を見つけるための航海に使用されていました。そのため、北斗という名前は衛星航法システムの目的の比喩としても機能します。[要出典]
歴史
構想と初期開発
中国の衛星ナビゲーションシステムのアイデアは、1980年代に陳芳雲と彼の同僚によって考案されました。 [23] 1991年の湾岸戦争は、GPSがいかにして米国に戦場で完全な優位性を与え、衛星ナビゲーションシステムがいかにして「宇宙戦争」を行うために使用できるかを示しました。[24] 1993年、中国は銀河事件中にGPSへのアクセスを拒否されるリスクを認識し、1996年の第3次台湾海峡危機中の疑惑の事件を含め、独自の国産衛星ナビゲーションシステムの開発に弾みをつけ、1994年に正式に開始されました。[25]
中国国家宇宙局によると、2010年時点でのシステム開発は3段階で行われる予定である。[26]
- 2000年～2003年: 3つの衛星からなる実験的な北斗航法システム
- 2012年までに、中国および近隣地域をカバーする地域北斗ナビゲーションシステム
- 2020年までに：グローバル北斗ナビゲーションシステム
最初の衛星である北斗1Aは2000年10月30日に打ち上げられ、続いて北斗1Bが2000年12月20日に打ち上げられた。3番目の衛星である北斗1C（バックアップ衛星）は2003年5月25日に軌道に乗った。[27]北斗1Cの打ち上げ成功は、北斗1ナビゲーションシステムの確立も意味した。
2006年11月2日、中国は2008年から北斗が精度10メートル、タイミング0.2マイクロ秒、速度0.2メートル/秒のオープンサービスを提供すると発表した。[28]
2007年2月、北斗1号システムの4番目で最後の衛星である北斗1D（バックアップ衛星として北斗2Aと呼ばれることもある）が打ち上げられた。 [29]この衛星は制御システムの故障に見舞われたが、その後完全に復旧したと報告されている。[30] [31]
2007年4月、北斗2号の最初の衛星であるコンパスM1（北斗2号衛星群の周波数を検証するため）が軌道に乗せられました。北斗2号衛星群の2番目の衛星であるコンパスG2は、2009年4月15日に打ち上げられました。[32]
2010年1月15日には北斗衛星測位システムの公式ウェブサイトが開設され[33]、同システムの3番目の衛星（コンパスG1 ）は2010年1月17日に長征3Cロケットによって軌道に乗せられた[33] 。
2010年6月2日、4番目の衛星が軌道上に打ち上げられた。[34]
5番目の軌道衛星は2010年8月1日に西昌衛星発射センターからLM-3Iロケットによって宇宙に打ち上げられた。[35]
3ヵ月後の2010年11月1日、6番目の衛星がLM-3Cによって軌道に乗せられた。[36]
もう一つの衛星、北斗2号/コンパスIGSO-5（第5傾斜静止軌道）衛星は、2011年12月1日（UTC）に長征3号Aによって西昌衛星発射センターから打ち上げられた。 [37]
ガリレオシステムへの中国の関与
2003年9月、中国は欧州のガリレオ測位システムプロジェクトに参加する意向を示し、今後数年間でガリレオに2億3000万ユーロ（2億9600万米ドル、1億6000万ポンド）を投資する予定だった。[38]当時、中国の「北斗」ナビゲーションシステムは中国の軍隊のみが使用すると考えられていた。[28]
2004年10月、中国は「ガリレオ共同事業体」（GJU）と「中国国家リモートセンシングセンター」（NRSCC）の間でガリレオ計画の協力に関する協定に署名し、正式にガリレオ計画に参加した。[39]ガリレオ計画に関する中欧協力協定に基づき、ガリレオ計画における中国の関与の主契約者である中国ガリレオ工業（CGI）[40]が2004年12月に設立された。 [41] 2006年4月までに、中国とEUの間でガリレオの枠組み内で11の協力プロジェクトが締結された。[42]
フェーズIII
- 2014年11月、北斗は国際海事機関（IMO）海上安全委員会の第94回会合で世界無線航行システム（WWRNS）に加盟し、 [43]北斗航行衛星システム（BDS）の「航行安全通達」が承認された。[44] [45]
- 2015年3月30日北京時間21時52分、長征3Cロケットによって新世代北斗衛星（全体では17番目）が軌道に乗せられた。[46] [47]
- 2019年4月20日、北斗衛星の打ち上げに成功した。打ち上げは北京時間22時41分に行われ、米軍の追跡データによると、長征3号Bは北斗ナビゲーションペイロードを、赤道に対して28.5度の傾斜角を持つ高度220キロメートルから35,787キロメートルの楕円形のトランスファー軌道に投入した。[48]
- 2020年6月23日、最後の北斗衛星の打ち上げに成功し、北斗ファミリーの55番目の衛星が打ち上げられた。北斗航法衛星システムの第3世代は、タイミングとナビゲーションのための世界的なカバレッジを提供し、ロシアのGLONASS、欧州のガリレオ測位システム、米国のGPSに代わるシステムを提供している。[49]
中国国外での使用
2018年、パキスタン軍は軍事目的で北斗へのアクセスを許可された。[50] 2019年、サウジアラビア国防省は北斗の軍事利用に関する協定に署名した。[50] 2020年、アルゼンチンは中国と北斗の使用に関する協力協定を締結した。[51] 2021年、第1回中国・アフリカ北斗システム協力フォーラムが北京で開催された。[51] 2022年、ウラジミール・プーチンは北斗とGLONASSの相互運用性に関する協定に署名した。[50] [52]
GPS と BeiDou の機能
GPS政策に関して米国政府に独立した指導を行っている国家宇宙測位・航法・タイミング（PNT）諮問委員会は、2022年11月16日〜17日に開催された第27回会議の要約報告書を発表した。会議では、「GPSの能力は現在、中国の北斗システムによって大幅に上回られている」と強調された。[53]
北斗3号
北斗システムの第3段階（BDS-3）には、3つの静止軌道衛星、3つのIGSO衛星、および24のMEO衛星が含まれており、新しい信号周波数B1C/B1I/B1A（1575.42 MHz）、B2a/B2b（1191.79 MHz）、B3I/B3Q/B3A（1268.52 MHz）、およびBsテスト周波数（2492.02 MHz）が導入 されています。新しいオープン信号に関するインターフェース制御文書は2017年から2018年に公開されました。[54]
2020年6月23日、最後の衛星が西昌衛星発射センターで正常に打ち上げられ、BDS-3衛星群の展開が完全に完了しました。[55] [56] BDS-3衛星には、SBAS（B1C、B2a、B1A - GEO衛星）、精密ポイント測位（B2b - GEO衛星）、[57]および捜索救助トランスポンダー（6 MEOSAR ）機能も含まれています。[58]
E2 および E5B の「I」信号の特性は、GPS の民間コード (L1-CA および L2C) とほぼ同様ですが、コンパス信号はやや強力です。このページで使用されているコンパス信号の表記は、周波数帯域の命名に従っており、この主題に関するアメリカの文献で使用されている表記と一致していますが、中国で使用されている表記は異なるようです。[引用が必要]
また、北斗1号での同様の実験に続いて、2492.028MHzで「Bs」と呼ばれる実験的なSバンド放送も行われてきました。 [54] [60]
先人たち
北斗1号
北斗1号は実験的な地域航法システムで、4つの衛星（3つの実用衛星と1つのバックアップ衛星）で構成されていた。衛星自体は中国のDFH-3静止通信衛星をベースにしており、打ち上げ重量はそれぞれ1,000kgであった。[61]
中軌道衛星を使用するアメリカのGPS、ロシアのGLONASS、ヨーロッパのガリレオシステムとは異なり、北斗1号は静止軌道の衛星を使用しました。つまり、このシステムは大規模な衛星群を必要としませんが、衛星が見える地球上の領域にカバレッジが制限されます。[27]サービス可能なエリアは、東経70°から東経140°、北緯5°から北緯55°です。システムの周波数は2,491.75MHzです。[30]
完了
最初の衛星である北斗1Aは2000年10月31日に打ち上げられた。2番目の衛星である北斗1Bは2000年12月21日に打ち上げられた。この衛星群の最後の運用衛星である北斗1Cは2003年5月25日に打ち上げられた。[27]
位置計算
2007年、国営新華社通信は北斗システムの解像度は0.5メートルと高いと報じた。[62]既存のユーザー端末では、校正精度は20メートル（校正なしで100メートル）であると思われる。[63]
ターミナル
2008年、北斗1号地上端末は約2万元 （ 2,929米ドル）で、当時のGPS端末のほぼ10倍の価格でした。[64]端末の価格が高いのは輸入マイクロチップのコストによるものだと説明されました。[65] 2009年11月に深センで開催された中国ハイテクフェアELEXCONでは、3,000元で販売された北斗端末 が発表されました。[66]
アプリケーション
- 2008年の四川大地震の後、1000台以上の北斗1号端末が使用され、被災地からの情報が提供された。[67]
- 2009年10月現在、雲南省の中国国境警備隊は全員、北斗1号を装備している。[68]
ナビゲーションシステムの主任設計者である孫家東氏は2010年に「多くの組織がしばらくの間当社のシステムを使用しており、非常に好評です」と述べています。[69]
廃止
北斗1号は、北斗2号システムが運用を開始した後、2012年末に廃止されました。
北斗2号
北斗2号（旧称COMPASS）[70]は、旧北斗1号の延長ではなく、完全に取って代わるものである。この新しいシステムは、北斗1号との下位互換性を保つための静止軌道衛星5基と、地球を完全にカバーする非静止軌道衛星30基（中軌道27基、傾斜静止軌道3基）[71]を含む35基の衛星群である。
測距信号はCDMA原理に基づいており、ガリレオや近代化されたGPSに典型的な複雑な構造を持っています。他の全地球航法衛星システム（GNSS）と同様に、測位サービスにはオープン（公共）と制限付き（軍事）の2つのレベルがあります。公共サービスは、一般ユーザーが世界中で利用できます。現在計画されているすべてのGNSSが展開されると、マルチコンステレーション受信機のユーザーは合計100を超える衛星の恩恵を受けることになり、測位のあらゆる側面、特にいわゆる都市の谷間での信号の可用性が大幅に向上します。[72] COMPASSナビゲーションシステムのゼネラルデザイナーは孫家東で、彼はその前身であるオリジナルの北斗ナビゲーションシステムの総デザイナーでもあります。[要出典]すべての北斗衛星には、衛星レーザー測距[73]と軌道品質の検証のためのレーザー反射鏡アレイが装備されています。 [74] [75]
正確さ
提供されるサービスには、民間人向けの無料サービスと中国政府および軍向けのライセンスサービスの2つのレベルがあります。[34] [76] [77]無料の民間サービスは、10メートルの位置追跡精度を持ち、10ナノ秒の精度で時計を同期し、0.2メートル/秒以内の速度を測定します。制限付きの軍事サービスは10センチメートルの位置精度を持ち、[78]通信に使用でき、システムの状態に関する情報をユーザーに提供します。[要出典] 2019年、国際GNSSサービスは、実験製品で北斗衛星の正確な軌道の提供を開始しました。[73]
現在までに、兵役は人民解放軍とパキスタン軍にのみ認められている。[79] [80] [81]
周波数
COMPASS の周波数は、E1、E2、E5B、E6 の 4 つのバンドに割り当てられており、これらはガリレオと重複している。重複しているという事実は、受信機の設計の観点からは都合が良いかもしれないが、一方で、システム干渉の問題、特にガリレオの公的に規制されたサービスに割り当てられている E1 および E2 バンド内での問題を引き起こす。[82]ただし、国際電気通信連合(ITU) のポリシーでは、特定の周波数で最初に放送を開始した国がその周波数の優先権を持ち、その後のユーザーはその周波数を使用する前に許可を得る必要があり、そうでない場合は、放送が元の国の放送に干渉しないようにする必要があります。2009 年の時点では、中国の COMPASS 衛星がヨーロッパのガリレオ衛星よりも先に E1、E2、E5B、E6 バンドで送信を開始し、これらの周波数範囲に対する主要な権利を持っているように見えました。[83]
コンパスM1
Compass-M1 は、信号のテストと検証、および周波数申請のために 2007 年 4 月 14 日に打ち上げられた実験衛星です。Compass-M1 の Compass での役割は、 Galileo システムでのGIOVE衛星の役割に似ています。Compass-M1 の軌道はほぼ円形で、高度は 21,150 km、傾斜角は 55.5° です。[引用が必要]
送信信号の調査は、2007年4月14日のコンパスM1の打ち上げ直後に開始された。その後まもなく、2007年6月にCNESのエンジニアが信号のスペクトルと構造を報告した。[84] 1か月後、スタンフォード大学の研究者が「I」信号成分の完全なデコードを報告した。[85] [86]このコードの知識により、セプテントリオのエンジニアグループはCOMPASS受信機を構築し[87]、E2とE5Bの「I」信号の追跡とマルチパス特性を報告することができた。[88]
手術
2011年12月、このシステムは試験的に運用を開始した。[89] 2011年12月27日から、中国および近隣地域にナビゲーション、位置、タイミングデータの無料提供を開始した。この試験運用中、コンパスは25メートル以内の測位精度を提供し、衛星の打ち上げが増えるにつれて精度が向上した。システムの正式運用開始時には、一般ユーザーに10メートル単位の精度の位置情報を提供し、毎秒0.2メートル以内の速度を測定し、0.02マイクロ秒の精度でクロック同期用の信号を提供することを約束した。[90]
北斗2号システムは2012年12月にアジア太平洋地域向けのサービスを開始した。[16]この時点で、システムは東経55度から東経180度、南緯55度から北緯55度までの位置データを提供することができた。[91]
新世代の北斗衛星はショートメッセージサービスをサポートしています。[47]
完了
2011年12月、新華社は「北斗システムの基本構造はすでに確立されており、エンジニアは現在、包括的なシステムテストと評価を行っている。当局によると、このシステムは年末までに中国および近隣地域で測位、ナビゲーション、時刻のテストランサービスを提供する予定だ」と報じた。[92]同月、このシステムは中国地域で運用を開始した。[15]グローバルナビゲーションシステムは2020年までに完成する予定である。[93]
2012年12月現在、北斗2号の衛星は16機打ち上げられ、そのうち14機が運用されている。2017年12月現在、中国のスマートフォン1億5000万台（市場の20％）が北斗に対応している。[94]
星座
地域的な北斗1号システムは2012年末に廃止された。[要出典]
第 2 世代システムの最初の衛星である Compass-M1 は 2007 年に打ち上げられました。その後、2009 年から 2011 年にかけてさらに 9 つの衛星が打ち上げられ、機能的な地域カバレッジが実現しました。このフェーズでは合計 16 の衛星が打ち上げられました。[要出典]
2015年、同システムは新世代衛星の初打ち上げ[47]と新システム内での17番目の衛星の打ち上げにより、地球規模のカバーに向けた移行を開始した。2015年7月25日、18番目と19番目の衛星が西昌衛星発射センターから正常に打ち上げられ、中国が長征3号B /第1次長期 滞在ロケットで一度に2つの衛星を打ち上げたのはこれが初めてとなった。長期滞在1号は独立した上段ロケットで、1機以上の宇宙船を異なる軌道に打ち上げることができる。2015年9月29日、20番目の衛星が打ち上げられ、システム内で初めて水素メーザーを搭載した。 [95]
2016年には、21号、22号、23号の衛星が西昌衛星発射センターから打ち上げられ、[96]最後の2機はそれぞれ8月5日と11月30日に運用を開始した。[97] [98]
軌道周期：12時間53分（7恒星日で13回転するごとに、衛星は同じ場所の上空を通過する）。[99]
北斗3号のアニメーション
地球 ・ I1 · I2 · I3 · G1 · G2 · G3
禁止事項
2018年、台湾の国家通信委員会は、承認なしに台湾で北斗製品を使用することは違法となると発表した。[100]
参照
参考文献
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2018年以来、NCCは北斗衛星測位システムの製品を承認なしで使用することを禁止し、違法に輸入、使用、販売していることが判明した者からそのような機器を没収するよう関連機関に要請している。
外部リンク
- 公式サイト
