سیستم موقعیت یاب چینی beidou را کامل بشناسید

سیستم موقعیت‌یابی بیدو (BeiDou Navigation Satellite System یا BDS) یک سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی است که توسط اداره ملی فضایی چین (CNSA) توسعه‌یافته و با GPS آمریکا، GLONASS روسیه و Galileo اروپا رقابت می‌کند. این سیستم با استفاده از شبکه‌ای از ماهواره‌ها خدمات موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌سنجی (PNT) را ارائه می‌دهد. سامانه ناوبری بیدو ، قابلیت‌های منحصربه‌فردی مانند پیام‌رسانی کوتاه دارد و این باعث برتری آن نسبت به جی پی اس آمریکا می‌شود.

پروژه بایدو در سال 2000 کلید خورد. در ابتدا، تمرکز آن بر ارائه خدمات منطقه‌ای در آسیا – اقیانوسیه بود. این سیستم موقعیت‌یابی در سه‌فاز توسعه پیدا کرد و در حال حاضر شامل 30 ماهواره فعال (به‌طورکلی بیش از 45 ماهواره) است.  تعداد دستگاه‌های پشتیبانی شده توسط بیدو از دو میلیارد گذشته و تأثیر اقتصادی آن در سال ۲۰۲۳ به بیش از ۵۳۰ میلیارد یوان رسیده است. کشورهایی مثل عربستان سعودی، پاکستان، روسیه و در برخی موارد ایران از این سیستم موقعیت یابی استفاده می‌کنند و در این زمینه با چین قراردادهایی دارند.

در حال حاضر خبرهایی مبنی بر تصمیم ایران برای جایگزینی جی پی اس آمریکا با سیستم ناوبری چین یعنی بیدو وجود دارد. این موضوع باعث شد تا تصمیم بگیریم در این مقاله از فانوسان اطلس شما را با سامانه ناوبری بایدو بیشتر آشنا کنیم.

سیستم ناوبری چین یا بیدو چیست؟

سیستم موقعیت‌یابی بیدو (BeiDou Navigation Satellite System یا BDS) یک سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی است که توسط اداره ملی فضایی چین (CNSA) توسعه‌یافته و از سال ۲۰۲۰ به طور کامل عملیاتی شده است. این سیستم مشابه GPS آمریکا، GLONASS روسیه و Galileo اروپا است و خدمات موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌سنجی (PNT) را ارائه می‌دهد.

این سیستم ناوبری در سه مرحله توسعه‌یافته است:

• بیدو-۱ (۲۰۰۰-۲۰۱۲): سیستم منطقه‌ای آزمایشی با سه ماهواره فعال و یک پشتیبان.
• بیدو-۲ (۲۰۰۷-۲۰۱۲): سیستم منطقه‌ای با ۱۶ ماهواره، پوشش آسیا – پاسیفیک.
• بیدو-۳ (۲۰۱۵-۲۰۲۰): سیستم جهانی با ۳۰ ماهواره، پوشش کامل جهانی از سال ۲۰۲۰.

تا سال ۲۰۲۴، تعداد ماهواره‌های عملیاتی به ۴۵ رسیده است (۱۵ بیدو-۲ و ۳۰ بیدو-۳) که شامل پرتاب‌های جدید در سپتامبر ۲۰۲۴ (ماهواره‌های ۵۹ و ۶۰) می‌شود.

بایدو از ترکیبی از ماهواره‌ها در مدارهای زمین‌ثابت (GEO)، مدارهای شیب‌دار زمین‌ثابت (IGSO) و مدارهای میانی زمین (MEO) استفاده می‌کند. این ترکیب باعث بهبود پوشش و دقت می‌شود. بایدو خدمات خود را در سه سطح به کاربران ارائه می‌دهد. خدمات عمومی شامل موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌سنجی بادقت چند متر، کاربردهای نظامی و تجاری که نسبت به کاربرد عمومی خدمات دقیق‌تری ارائه می‌دهد.

بازار لوازم جانبی خودرو: قیمت شارژر وایرلس خودرو

کاربردهای سامانه ناوبری چین

سامانه ناوبری بیدو در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد:

• کشاورزی هوشمند: سیستم موقعیت یاب چینی beidou در مزارع هوشمند چین برای کاشت خودکار، سم‌پاشی دقیق و مدیریت منابع آب استفاده می‌شود. با استفاده از دقت سانتی‌متری سیستم ناوبری چین ، بهره‌وری کشاورزی تا ۲۰٪ افزایش پیدا کرده است.

• مدیریت منابع آب: این سیستم ناوبری در نظارت هیدرولوژیکی مانند پایش سطح رودخانه‌ها و مخازن، به کار گرفته شده است. این سیستم در چین برای پیش‌بینی سیل و مدیریت منابع آب در مناطق مستعد بلایای طبیعی استفاده می‌شود. دقت سانتی‌متری سامانه ناوبری بیدو، امکان مدیریت دقیق‌تر منابع را فراهم می‌کند که در مقایسه با GPS که دقت عمومی آن حدود ۳ متر است، مزیت قابل‌توجهی محسوب می‌شود.
• مهمات هدایت‌شونده دقیق: این سیستم ناوبری در موشک‌ها و پهپادهای ارتش چین و متحدانش (مانند پاکستان) برای هدف‌گیری بادقت بالا استفاده می‌شود.
• جنگ الکترونیک: بیدو با سیگنال‌های مقاوم در برابر جامینگ و اسپوفینگ، در جنگ‌های مدرن مزیت رقابتی ایجاد می‌کند.
• جستجو و نجات (SAR): سیستم ناوبری چین با پشتیبانی از عملیات جستجو و نجات جهانی، امکان ارسال سیگنال‌های اضطراری با تأخیر کمتر از ۱۲ ثانیه و نرخ موفقیت ۹۶.۸۲٪ را فراهم می‌کند.
• مأموریت‌های فضایی: سیستم ناوبری چین در مأموریت‌هایی مانند Einstein Probe و ماهواره SVOM (مشترک با فرانسه) برای انتقال داده‌های جهانی با سرعت بالا استفاده شده است.
• رانندگی خودکار: سامانه ناوبری بیدو در خودروهای خودران چینی، مانند محصولات شرکت بی وای دی و NIO، برای ناوبری بادقت بالا استفاده می‌شود. در سال ۲۰۲۴، این سیستم ناوبری در بیش از ۱ میلیون خودروی خودران در چین ادغام شد.

نقشه‌برداری جغرافیایی ، اینترنت وسایل نقلیه (IoV)، کاربرد دربرای تماس ماهواره‌ای و ارسال پیام‌های دوطرفه، نظارت بر جنگل‌ها و پیشگیری از آتش‌سوزی.

نحوه کار سامانه ناوبری بیدو (BeiDou Navigation Satellite System)

برای بررسی نحوه کار سیستم موقعیت یابی بیدو چین ابتدا باید با بخش‌های مختلف آن آشنا شویم. این سیستم موقعیت یابی از سه بخش اصلی تشکیل شده است که با همکاری یکدیگر خدمات را ارائه می‌دهند:

بخش فضایی بیدو (Space Segment)

بخش فضایی شامل شبکه‌ای از ماهواره‌ها است که سیگنال‌های ناوبری را به زمین ارسال می‌کنند. تا سال ۲۰۲۵، بیدو از ۴۵ ماهواره عملیاتی تشکیل شده است (۱۵ ماهواره از بیدو-۲ و ۳۰ ماهواره از بیدو-۳). این ماهواره‌ها در سه نوع مدار قرار دارند:

• مدار ژئوایستا (GEO): ماهواره‌ها در ارتفاع حدود ۳۵,۷۸۶ کیلومتری قرار دارند و نسبت به زمین ثابت هستند. این ماهواره‌ها برای پوشش منطقه‌ای و خدمات پیام‌رسانی کوتاه استفاده می‌شوند.
• مدار ژئوسنکرون مایل (IGSO): ماهواره‌ها در مدارهایی با زاویه ۵۵ درجه نسبت به صفحه استوا قرار دارند و برای پوشش مناطق خاص (مانند آسیا -اقیانوسیه) مناسب هستند.
• مدار متوسط زمین (MEO): ماهواره‌ها در ارتفاع حدود ۲۱,۵۰۰ کیلومتری قرار دارند و برای پوشش جهانی استفاده می‌شوند. این ماهواره‌ها مشابه ماهواره‌های GPS هستند.

هر ماهواره مجهز به ساعت‌های اتمی بادقت بالا (مانند ساعت‌های روبیدیوم یا هیدروژن) است که برای زمان‌سنجی دقیق ضروری هستند.

بخش کنترل زمینی (Ground Segment)

بخش کنترل زمینی شامل شبکه‌ای از ایستگاه‌های نظارتی و کنترلی است که عملکرد ماهواره‌ها را مدیریت می‌کنند:

• ایستگاه کنترل اصلی (MCS): در پکن واقع شده و عملیات کلی سیستم را هماهنگ می‌کند.
• ایستگاه‌های نظارتی: بیش از ۳۰ ایستگاه در سراسر جهان (از جمله در چین، آفریقا، و آسیای جنوب شرقی) برای ردیابی سیگنال‌های ماهواره‌ای و محاسبه افمریس (داده‌های مداری) استفاده می‌شوند.
• ایستگاه‌های آپلینک: برای ارسال دستورات و به‌روزرسانی‌ها به ماهواره‌ها.
• ایستگاه‌های تقویت زمینی: برای ارائه خدمات نقطه‌یابی دقیق (PPP) و تقویت مبتنی بر ماهواره (SBAS).

این ایستگاه‌ها داده‌های مداری و زمانی را به ماهواره‌ها ارسال می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که سیگنال‌ها دقیق باقی می‌مانند.

بازار لوازم جانبی خودرو: قیمت دوربین ثبت وقایع خودرو

بخش کاربری (User Segment)

بخش کاربری شامل دستگاه‌هایی است که سیگنال‌های بیدو را دریافت و پردازش می‌کنند. گوشی‌های هوشمند (مانند هواوی، شیائومی، و اپل)، گیرنده‌های ناوبری در خودروها، کشتی‌ها، و هواپیماها، تجهیزات نظامی مانند موشک‌ها و پهپادها، حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی از جمله این دستگاه‌ها هستند.

نحوه کار ماهواره‌های بیدو

ماهواره‌های سامانه ناوبری بیدو با ارسال سیگنال‌های رادیویی به گیرنده‌های زمینی، امکان تعیین موقعیت، سرعت و زمان را فراهم می‌کنند. فرایند کار به‌صورت زیر است:

1. ارسال سیگنال‌ها: ماهواره‌های این سیستم ناوبری سیگنال‌های رادیویی را در باندهای فرکانسی مختلف (مانند B1I، B1C، B2a، B2b، و B3I) ارسال می‌کنند. این سیگنال‌ها شامل داده‌های مداری، اطلاعات کلی درباره موقعیت تقریبی همه ماهواره‌های شبکه، اطلاعات زمانی دقیق بر اساس ساعت‌های اتمی، پیام‌های تصحیح برای بهبود دقت، مانند تصحیحات یونوسفری و خطاهای مداری است. بیدو از چندین فرکانس (مانند ۱۵۷۵.۴۲ مگاهرتز برای B1C و ۱۱۷۶.۴۵ مگاهرتز برای B2a) استفاده می‌کند که امکان حذف خطاهای یونوسفری و چندمسیره (Multipath) را فراهم می‌کند. برخی ماهواره‌های GEO و IGSO پیام‌های متنی کوتاه (تا ۱۲۰ کاراکتر) را بین کاربران و ایستگاه‌های زمینی منتقل می‌کنند.
2. دریافت سیگنال توسط گیرنده: گیرنده‌های سامانه ناوبری بیدو(مانند گوشی‌های هوشمند یا تجهیزات نظامی) سیگنال‌ها را از حداقل ۴ ماهواره دریافت می‌کنند.
3. محاسبه موقعیت، سرعت و زمان: با استفاده از اطلاعات، گیرنده موقعیت دقیق خود را محاسبه می‌کند. دقت عمومی سامانه ناوبری بیدو ۳.۶ متر در سطح جهانی و ۲.۶ متر در آسیا – اقیانوسیه است؛ درحالی‌که خدمات نظامی دقت ۱۰ سانتی‌متری ارائه می‌دهند. سیگنال‌های بیدو شامل اطلاعات زمانی دقیقی هستند که برای هماهنگی شبکه‌های مخابراتی، تراکنش‌های مالی، و زیرساخت‌های حیاتی استفاده می‌شوند. گیرنده با استفاده از اثر داپلر (تغییر فرکانس سیگنال به دلیل حرکت) سرعت خود را محاسبه می‌کند.

بازار لوازم جانبی خودرو: قیمت جی پی اس ماشین

آیا ایران بایدو را جایگزین جی پی اس خواهد کرد؟

سیستم ناوبری ماهواره‌ای بایدو با بیش از 30 ماهواره فعال، پوشش قوی‌تری در منطقه آسیا – اقیانوسیه ارائه می‌دهد که می‌تواند برای ایران مفید باشد. اختلالات اخیر در GPS که به گفته مقامات ایرانی ناشی از تصمیمات سیاسی آمریکا یا پارازیت‌های داخلی برای مقابله با تهدیدات است، نیاز به یک سیستم جایگزین را تقویت کرده است.

کنترل GPS توسط وزارت دفاع آمریکا باعث نگرانی ایران درباره وابستگی به این سیستم شده است. بایدو به‌عنوان سیستمی مستقل از آمریکا، گزینه‌ای جذاب برای افزایش استقلال در ناوبری است. در حال حاضر، استفاده از بایدو در ایران محدود است و GPS همچنان سیستم اصلی ناوبری محسوب می‌شود. برنامه مهاجرت به بایدو در مرحله تدوین است و به‌صورت تدریجی اجرا خواهد شد. این برنامه شامل استفاده در بخش‌هایی مانند حمل‌ونقل، کشاورزی و اینترنت اشیا می‌شود.

مزایای سامانه موقعیت‌یابی بایدو (BeiDou) نسبت به جی‌پی‌اس (GPS)

بایدو به دلیل ویژگی‌های خاص خود در برخی جنبه‌ها مزایایی نسبت به جی‌پی‌اس دارد:

• پوشش جهانی و منطقه‌ای قوی‌تر در آسیا – اقیانوسیه
• خدمات اضافی پیام‌رسانی و ارتباط دوطرفه
• دقت بالاتر در برخی کاربردها
• استقلال از کنترل خارجی
• ادغام با فناوری‌های محلی و خدمات دیجیتال
• پشتیبانی از طیف گسترده‌تر فرکانس‌ها

محدودیت‌های بایدو (BeiDou) نسبت به جی‌پی‌اس (GPS)

باوجود تمام برتری‌ها محدودیت‌هایی نیز وجود دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

وابستگی به سخت‌افزار سازگار: برای استفاده از بایدو، دستگاه‌ها باید از چیپست‌هایی پشتیبانی کنند که با این سیستم سازگار باشند؛ درحالی‌که جی‌پی‌اس به دلیل قدمت و گسترش جهانی، در اکثر دستگاه‌ها پشتیبانی می‌شود.

پوشش جهانی: اگرچه بایدو اکنون پوشش جهانی دارد؛ اما همچنان در برخی مناطق خارج از آسیا ممکن است به‌اندازه جی‌پی‌اس بهینه نباشد.

نگرانی‌های حریم خصوصی: به دلیل کنترل بایدو توسط دولت چین، برخی کاربران ممکن است نگران نظارت یا دسترسی به داده‌های موقعیتی خود باشند.

سخن پایانی:

ماهواره‌های بیدو با استفاده از شبکه‌ای از ماهواره‌های GEO، IGSO و MEO، سیگنال‌های چندفرکانسی، ساعت‌های اتمی، و لینک‌های بین‌ماهواره‌ای، خدمات دقیق و قابل‌اعتمادی را ارائه می‌دهند. این سیستم با ترکیب فناوری‌های پیشرفته و قابلیت‌های منحصربه‌فرد مانند پیام‌رسانی کوتاه، نه تنها نیازهای داخلی چین را برآورده می‌کند؛ بلکه در کشورهای مختلف به‌عنوان ابزاری برای ناوبری و دیپلماسی فناوری استفاده می‌شود. با برنامه‌های آینده برای توسعه نسل بعدی تا سال ۲۰۳۵، بیدو همچنان به‌عنوان یکی از پیشروترین سیستم‌های GNSS جهان باقی خواهد ماند.