Was wird Beidou nach der Vernetzung tun? Das PNT-System bringt Sie in den Himmel, auf die Erde und ins Meer

Teil 1

Reicht Beidou nicht aus? Was ist PNT?

Am 31. Juli 2020 wurde das globale Navigationssatellitensystem BeiDou (BD-3) offiziell gestartet. Damit hat mein Land eine Raum-Zeit-Referenzanlage mit vollständig autonomen und steuerbaren Fähigkeiten aufgebaut.

Obwohl das Beidou-Satellitennavigationssystem wie andere Satellitennavigationssysteme (wie das US-GPS) leistungsstark ist, weist es unvermeidlicherweise auch Probleme auf, wie beispielsweise eine schwache Landeleistung des Funksignals und Ungeeignetheit für Innen- und Unterwasserräume . Dies kann den Bedarf verschiedener Benutzer an Raum-Zeit-Informationen nicht vollständig decken und keine umfassende Abdeckung von Raum-Zeit-Informationsdiensten gewährleisten. Daher entstand das Konzept des PNT-Systems (Navigation, Positionierung und Zeitmessung).

PNT ist die Abkürzung für Positionierungs-, Navigations- und Zeitmesssystem. Es handelt sich um ein riesiges Systemprojekt, das die Integration von Land, Meer, Luft und Weltraum umfasst. Sein Hauptbestandteil ist das globale Satellitennavigationssystem. Das PNT-System stellt zudem eine weitere Verbesserung und Vertiefung des globalen Satellitennavigationssystems dar.

PNT ist ein Systemtechnikprojekt, das mehrere technische Mittel integriert. Das Konzept wurde erstmals im Jahr 2004 in dem von den USA veröffentlichten Bericht „National Space-based Positioning, Navigation and Timing Policy“ vorgeschlagen. Der Bericht beschreibt detailliert die Bedeutung von Raum-Zeit-Referenzdiensten, analysiert die bestehenden Probleme von GPS und erhebt PNT in den Status einer nationalen Strategie. Mittlerweile hat das PNT-Konzept in offiziellen US-Kreisen das GPS ersetzt.

Laut einschlägigen Berichten beschleunigt mein Land außerdem den Aufbau eines landesweiten umfassenden PNT-Systems mit dem Beidou-System als Kern. Das Ziel unseres Landes ist die Bereitstellung einer sicheren, zuverlässigen, leistungsstärkeren, allgegenwärtigen und omnipräsenten Raum-Zeit-Infrastruktur. Der Aufbau des PNT-Systems kann die Kapazitäten des Landes im Bereich der Raum-Zeit-Informationsdienste deutlich verbessern, den Nutzern weltweit bessere Dienste bieten und wirklich „Chinas Beidou, das Beidou der Welt“ verwirklichen.

Abbildung 1. Design der US-amerikanischen PNT-Architektur

(Bildquelle: US-PNT-Entwicklungsbericht)

Abbildung 2 Umfang der US-amerikanischen PNT-Architektur

(Bildquelle: vom Autor selbst erstellt)

Teil 2

360°-Schutz des PNT-Systems

Seit seiner Einführung stellt das Satellitennavigationssystem Beidou der Öffentlichkeit fast täglich Raum-Zeit-Informationsdienste zur Verfügung. Tatsächlich sind menschliche Produktion und Leben fast täglich mit Informationen über Zeit und Raum verbunden. Relevante Forschungsstatistiken zeigen, dass fast 80 % der menschlichen Informationsinteraktion mit PNT (Navigation, Positionierung und Timing) zusammenhängen.

Beispielsweise ist die Navigationsfunktion einiger Karten-Apps, die wir in unserem täglichen Leben verwenden, ein Dienst, der vom Satellitennavigationssystem (Beidou oder GPS) bereitgestellt wird. WeChat nutzt den Positionierungsdienst des Satellitennavigationssystems, um die Standortfreigabe zu ermöglichen. Leihfahrräder nutzen zum Andocken auch die Ortungsdienstfunktion; Die Energiewirtschaft und die Finanzbranche erfordern die Synchronisierung der gesamten Netzwerksystemzeit und verwenden die präzise Zeitfunktion von Beidou.

Neben dem täglichen Leben mit Brennholz, Reis, Öl und Salz hat die Menschheit nie aufgehört, sich den Sternen und dem Meer zuzuwenden. In Zukunft könnten menschliche Aktivitäten nicht mehr auf das Land beschränkt sein. Die blaue Tiefsee und der weite Weltraum werden Ziele menschlicher Erforschung sein. Gleichzeitig steigen mit der Diversifizierung der Anwendungen auch die Anforderungen der Benutzer an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Raum-Zeit-Informationen in verschiedenen komplexen Umgebungen, und die Mängel des Satellitennavigationssystems treten allmählich zutage. Für Aufgaben, die das Satellitennavigationssystem nicht erfüllen kann, ist eine intensive Erkundung erforderlich. Dies ist auch der Ausgangspunkt der PNT-Systemforschung.

Das größte Merkmal des PNT-Systems ist seine nahtlose horizontale Abdeckung von Innenbereichen, seine vertikale Ausdehnung auf Unterwasser- und Weltraumbereiche sowie seine Fähigkeit, hochpräzise, ​​kontinuierliche und stabile Raum-Zeit-Informationsdienste in komplexen Umgebungen bereitzustellen.

Das PNT-System integriert weltraumgestützte, luftgestützte, landgestützte und andere Arten von Navigationsressourcen, um ein hochpräzises, einheitliches Raum-Zeit-Servicesystem zu bilden, das das gesamte Land, die Luft, den Weltraum, das Unterwasser sowie Innen- und Außenbereiche abdeckt. Das PNT-System stützt sich zur Unterstützung auf eine Vielzahl von Informationstechnologien. Es handelt sich um eine nationale Informationsinfrastruktur, die für die Festlegung, Aufrechterhaltung und Übermittlung des nationalen Raum-Zeit-Benchmarks verantwortlich ist. Senden und Erfassen von Raum-Zeit-Informationen; und Bereitstellung von Positionierungs-, Navigations- und Zeitdiensten. Es ist auch ein wichtiges nationales Instrument!

Abbildung 3 Schematische Darstellung der gesamten PNT-Architektur

(Bildquelle: vom Autor selbst erstellt)

Teil 3

Die Zukunft ist da. Es ist kein Traum mehr, den Himmel, die Erde und das Meer zu erkunden.

Heute hat China mit dem bemannten Weltraumflug von Shenzhou, der Monderkundung von Chang'e und dem Tiefseetauchen von Jiaolong brillante Erfolge erzielt. Ob wir nun in den Himmel oder ins Meer vordringen, unser Land hofft, bei der Erforschung des Unbekannten tiefer, weiter und stetiger vorzudringen. Wenn wir das Ziel kennen, können wir nicht nur besser verstehen, woher wir gekommen sind, sondern PNT kann uns auch auf dem Weg dorthin leiten.

mein Land hat begonnen, das strategische Konzept für den Aufbau eines nationalen umfassenden PNT-Systems der nächsten Generation vorzuschlagen und hat die Demonstrationsarbeiten für das nationale umfassende PNT-System durchgeführt.

Welche Schlüsseltechnologien sind also im PNT-System involviert?

Zunächst einmal ist das Satellitennavigationssystem Beidou als vom Land unabhängig aufgebautes globales System zweifellos der Eckpfeiler und das Herzstück des PNT-Systems meines Landes. Gleichzeitig ist es auch notwendig, Navigationstechnologien für den Weltraum zu entwickeln, wie etwa Pulsarnavigation, Technologien zur Verbesserung von Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen, Indoor-Positionierungstechnologien und boden-/luftgestützte Verbesserungstechnologien. Der Unterwasserteil erfordert außerdem die Unterstützung von Sonar, Schwerkraftanpassung, Trägheitsnavigation und anderen Technologien. Mithilfe der oben genannten Technologien ist es möglich, Navigations-, Positionierungs- und Zeitdienste aufzubauen, die durch Kombinations-, Fusions- und Netzwerkmethoden den Anforderungen des Bodens, unter Wasser und sogar des Weltraums gerecht werden.

Abbildung 4 Beidou-Satellitennavigationssystem

(Bildquelle: Offizielle Website des Beidou-Satellitennavigationssystems)

Heute hat das Beidou-System meines Landes das Problem der Navigations- und Positionierungsdienste im Freien gelöst. In Zukunft wird der Aufbau eines umfassenden PNT-Systems Navigations- und Positionierungsdienste im Innen- und Außenbereich nahtlos abdecken und den integrierten Raum-Zeit-Informationsdienst für Land, See, Luft und Land tatsächlich realisieren. Ob in den Himmel oder aufs Meer, PNT begleitet Sie.

Quellen:

[1]Xie Jun, Liu Qingjun, Bian Lang. Entwicklungskonzept eines nationalen integrierten Positionierungs-, Navigations- und Zeitgebungssystems (PNT) basierend auf dem BeiDou-System[J]. Weltraumelektronik-Technologie, 2017, 14(5):6.

[2] Yang Yuanxi. Integriertes PNT-System und seine Schlüsseltechnologien[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2016(5):6.

[3] Auf der Suche nach dem ultimativen Interview mit Ran Chengqi, stellvertretender Chefdesigner der Beidou-Satellitennavigationssystemtechnik, China Discipline Inspection and Supervision News 2020.8.1

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Chen Weiyi

Hersteller: China Science Expo

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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