세계의 GNSS 개발경쟁5

1. 북두(Beidou)/콤파스(Compass)

중국판 GPS도 빠르게 구축되고 있다. 중국은 2000년부터 베이더우 시스템을 만들기 시작해 이미 지구 전역은 아니지만 4개의 정지궤도위성으로 중국 영토를 커버하는 1차 시스템(Beidou-1)을 가동 중이다. 이는 군사용으로만 사용된다. 이를 확장하여 글로벌 규모로 항법 서비스를 확장하려고 베이더우-2(Beidou-2) 시스템을 가동 중이다. 베이더우는 세계 네 번째로 추진되는 중국판 GPS로 2015년 7월 26일 쓰촨성(四川省) 남서부에 있는 시창(西昌) 위성발사센터에서 18번째, 19번째 위성 2기를 동시에 올렸다. 이로써 중국은 위성 네트워크를 구축한 뒤 아시아·태평양 지역을 커버하고, 그 후로도 계속 위성을 쏘아 올려 2020년까지 정지궤도에 5개의 위성과 정지궤도와 지구 저궤도 사이에 30개 등 총 35개의 위성을 배치해 지구 전역의 위치 정보를 서비스할 방침이다. 10ｍ 오차 범위에서 현재의 위치를 알려주고, 초당 0.2ｍ 이내의 정확도로 속도를 통보한다.

 

미국에 의존하지 않는 중국판 GPS를 만들려는 중국의 목적은 항공모함의 건조와 운용 때문이다. 항공모함과 미사일 구축함, 그리고 함재기와의 밀접한 데이터 연결은 독자적인 GPS 없이는 무용지물과 같다. 따라서 유사시 미국이 GPS를 조절하면 중국의 항공모함 운용은 큰 혼란에 빠지게 된다.

 

 

2. 북두 위성

중국의 북두(北斗)(Beidou)/콤파스의 계획과 시스템의 내용은 국가적인 성격도 있어, 정보가 매우 한정되어 있다. 전세계 시스템을 콤파스 항법위성시스템(Compass Navigation Satellite System : CNSS)이라 부르고 있다. 중국어 발표 중에 “북두 1호”라는 내용이 보이나, 이것은 제1호 위성이라는 의미만이 아니라, 계획의 제1단계로서, 2007년부터 시험 운용 중인 정지위성 3기의 시스템을 가리키고 있는 듯하다. 2000년 이후, 3기의 시험용 정지위성(Beidou Navigation Test System, BNTS)을 발사하여 시험 운용 중이다. 즉,

- Beidou-1 2000/10/30발사 140°E

- Beidou-1B 2000/12/20발사 80°E

- Beidou-1C 2003/5/24발사 110.5°E 이다, Beidou-1C는 예비기이다.

이 위성 배치와 기수로는 독립된 측위계로서 기능하지 못한다. 최소한 현재는 SBAS로서 기능하고 있지 않겠냐고 생각하나, 특별한 정보가 얻어져 있지는 않다. 최종 배치의 정지위성 5기로 증강하는 계획은 “북두 2호”라 부르는 듯하다. 2007년 4월 14일에 콤파스계획 전체에 관여하는 중궤도주회위성이 고도 약 21,550km에 발사되어, 시험 전파를 발사하였다. 시스템의 전면 완성 시기는 명시되어 있지 않으나, 2008년까지 중국과 주변국에서의 지역 측위계로서 이용이 가능하다고 한다. 전면 완성되면 세계 최대의 측위위성계로 된다.

 

3. 북두위성의 측위 신호

위성 신호에는 일반 개방 Open Service 신호와 아마 군용으로 짐작되는 Authorized Service의 2가지가 있고, 일반 신호에서는 측위정밀도(단독 측위) 10m, 속도 정밀도 0.2m/s, 시각 정밀도 50ns의 성능을 가지고 있다. 단 중국의 발표에 있어 이 Open은 “중국 인민에 대하여”로 되어 있으므로, 다른 국가에서도 무료로 이용할 수 있는가는 약간 불투명하다. 또 하나의 특징은 이 위성계에 40~60 문자(한자인지 영숫자 인지는 불분면)의 단문 데이터 중계 기능이 있다는 것이다. 단, 이것은 정지위성(북두 시스템)만의 기능일지도 모른다. 동일 종류의 데이터 중계 기능은 다른 위성, 예를 들어 앞선 항의 Argos나 DORIS 및 일본의 기상위성 등에도 있다. 이 기능이 일반 이용으로 개방될 것인가는 불분명하다.

 

측위 전파의 주파수, 신호 형식 등도 중국 측의 자료 취득이 곤란하나, 프랑스의 과학자(CNES : Centred’Narionale Etudes Spaciale)가 수신 및 분석한 결과, 3파를 발신하고 있다는 것이 확인되었다.

이들은,

- B1 ~1561.5MHz, 1Mbps부호 BPSK

- B3 ~1268.52MHz, 5Mbps부호 BPSK

- B2 ~1207.14MHz, 1Mbps와 5Mbps의 2가지 부호이며,

- B1 : 갈릴레오 L1의 낮은 측의 끝(E2)(GPS L1의 끝에 미세하게 걸친다)

- B2 : 갈릴레오 E6의 일부

- B3 : 갈릴레오 E5b, 글로나스 L3와 거의 동일 주파수역

과 같은 상황에 있다. 그리고, 여기에 기재한 주파수 기호 “B”는 문헌에 따르면, “C”로 되어 있고, 숫자고 다른 것이 있다. 중국 당국의 공식적인가 아닌가는 불분명하다.

 

이들 주파수는 현재 및 근대화 GPS의 그들과는 거의 겹치지 않는다.

 

측위 신호는 BPSK(Bi-Phase Shift Keying)라는 형태로 변조되어 있다. 이 주파수나 신호 형식이 최종적인가 아닌가는 불투명하다. 시스템 개발의 도중에 변경될 수도 있다. 측위 신호에 대하여 갈릴레오나 글로나스와 협의하여, 국제적으로 인증되어 있는가도 불분명하다.