Aufbau und Prinzip des Beidou-Satellitennavigationssystems

Das BeiDou-Navigationssatellitensystem (abgekürzt BDS oder Beidou-System) ist ein von China unabhängig entwickeltes globales Satellitennavigationssystem. Es ist zudem nach GPS und GLONASS das dritte ausgereifte Satellitennavigationssystem. Das Beidou-Navigationssatellitensystem (BDS), das GPS der USA, GLONASS Russlands und Galieo der Europäischen Union sind vom Komitee der Vereinten Nationen für Satellitennavigation anerkannte Lieferanten. Das Beidou-Navigationssystem für Landmaschinen integriert Schlüsseltechnologien wie Satellitenortung, Trägheitsnavigation, mechanische Steuerung und Mensch-Maschine-Interaktion. Es nutzt Landmaschinen als Träger, um das automatische Lenksystem von Landmaschinen präzise zu steuern und so sicherzustellen, dass die Fahrzeuge den vorgegebenen Routen strikt folgen und die Betriebsanforderungen landwirtschaftlicher Szenarien erfüllen.

Das globale Navigationssatellitensystem besteht aus drei Teilen: dem Bodenkontrollbereich, dem Bereich für die Weltraumsatellitenkonstellation und der Bodenbenutzerausrüstung (Terminalbereich). Nur wenn die drei oben genannten Teile koordiniert und zusammenarbeiten, können die Positionierungsarbeiten abgeschlossen werden.

1. Bodenkontrollabschnitt

Der Bodenkontrollbereich besteht aus der Hauptkontrollstation, der Überwachungsstation, der Bodenantenne und anderen Kommunikationshilfssystemen.

Hauptkontrollstation: Sie ist für die Gesamtsteuerung des Bodenüberwachungssystems verantwortlich, sammelt und verarbeitet die Trackingdaten der Überwachungsstation, berechnet die Satellitenumlaufbahn und die Uhrenparameter, schreibt sie in das feste Format des Systems und übermittelt sie an das Bodenstartzentrum, das sie dann an die Satelliten überträgt.  Darüber hinaus muss die Hauptkontrollstation auch die Ephemeriden jedes Satelliten in Echtzeit ändern und die Uhrenwerte korrigieren.  Darüber hinaus ist die Hauptkontrollstation auch für die Verwaltung und Koordination der Arbeit des gesamten Bodenkontrollsystems verantwortlich.

Überwachungsstationen: Jedes Beidou-System ist mit einer unterschiedlichen Anzahl von Überwachungsstationen ausgestattet, die jeweils mit einem präzisen Atomzeitstandard und einem Empfänger ausgestattet sind, der in der Lage ist, die Pseudoreichweite aller sichtbaren Satelliten kontinuierlich zu messen, um die Downlink-Navigationssignale aller Navigationssatelliten in Echtzeit zu beobachten. Nachdem die Überwachungsstation die anhand ionosphärischer und meteorologischer Parameter gemessene Pseudoreichweite korrigiert hat, generiert sie in einem bestimmten Zeitintervall Daten und sendet diese an die Hauptkontrollstation.

Bodenantenne: Eine Bodenantenne ist mit Geräten ausgestattet, die Befehle und Daten an Satelliten senden und Satellitentelemetriedaten und Entfernungsdaten empfangen.

Andere Kommunikationshilfssysteme: hauptsächlich für die Datenübertragung zuständig

2. Abschnitt zur Weltraumsatellitenkonstellation

Die Weltraumsatelliten des Beidou-Systems operieren in der Regel in einer Höhe von etwa 20.000 Kilometern über dem Boden. Es wird eine Konstellation aus 24 bis 30 Satelliten gebildet, die je nach struktureller Auslegung auf 3 oder 6 Umlaufbahnen verteilt ist, wobei die Winkel zwischen benachbarten Umlaufbahnen gleich sind. Um den kontinuierlichen Betrieb des Systems zu gewährleisten, wird in der Regel auf jeder Umlaufbahn ein Ersatzsatellit eingesetzt. Fällt ein Satellit aus, kann er sofort ersetzt werden. Diese Satelliten senden ständig Navigationssignale zur Erde und liefern so hochpräzise Positionsdaten für das automatisierte Lenksystem von Landmaschinen.

3. Bodenbenutzerausrüstung

Der Teil der Benutzerausrüstung ist der Navigationssignalempfänger. Seine Hauptfunktion besteht darin, Satelliten zu erfassen und ihre Aktivitäten zu verfolgen. Nachdem der Empfänger das verfolgte Satellitensignal erfasst hat, kann er die Pseudodistanz von der Empfangsantenne zum Satelliten und die Änderungsrate der Distanz messen und die Satellitenorbitparameter und andere Daten demodulieren. Basierend auf diesen Daten kann der Mikroprozessorcomputer im Empfänger Positionsberechnungen gemäß der Positionslösungsmethode durchführen und Längengrad, Breitengrad, Höhe, Geschwindigkeit, Zeit und andere Informationen zum geografischen Standort des Benutzers berechnen.

Das Beidou-Satellitennavigationssystem bietet durch den koordinierten Einsatz von Bodenkontrolle, Weltraumkonstellationen und Benutzergeräten hochpräzise Positionierungsdienste für Benutzer weltweit. Im Bereich der Präzisionslandwirtschaft hat das automatische Lenksystem von Landmaschinen, das auf Kernkomponenten wie einem automatischen Lenkmotor beruht, einen unbemannten und präzisen Betrieb von Landmaschinen ermöglicht.

Jinan Keya konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung automatischer Lenksysteme und bietet grundlegende technische Unterstützung für die Intelligenz landwirtschaftlicher Maschinen. Das System kann gleichzeitig Signale von GPS-, Galileo-, Beidou- und GLONASS-Satelliten empfangen. Es nutzt Trägheitsnavigation, automatische Steuerung, elektrische Lenkung und andere Technologien, sodass landwirtschaftliche Maschinen automatisch mit einer Abweichung von nur ±2,5 cm entlang der vorgegebenen Route fahren können. Dies verbessert die Effizienz landwirtschaftlicher Betriebe erheblich und reduziert die Arbeitsbelastung der Bediener.

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