Einleitung

Sie haben vielleicht schon von Beidou gehört, der chinesischen Navigationskonstellation und Rivalen des amerikanischen GPS, des russischen Glonass und des europäischen Galileo. 2020 markierte mit dem Abschluss der Aufstellung der Konstellation am 23. Juni 2020 an Bord einer Long March 3B-Rakete einen wichtigen Meilenstein für Beidou. Dieser ausführliche Artikel befasst sich mit der Entwicklung von Beidou in den letzten 20 Jahren und seiner strategischen Bedeutung für China.

Historische Perspektive

Die Idee einer unabhängigen GNSS-Konstellation ist nicht spezifisch für China und wurde in vielen anderen Industrieländern verfolgt. Der Hauptgrund dafür ist die zunehmend strategische Rolle, die GPS, die erste derartige Navigationskonstellation, seit seinem Debüt in den 1990er Jahren gespielt hat. GNSS-Dienste haben hochgradig nützliche militärische Anwendungen, die von der Lenkung von Flugkörpern bis zur Navigation für militärische Flugzeuge, Schiffe und Fahrzeuge reichen. Im Fall Chinas gab es laut chinesischen Medienerzählungen in den 1990er Jahren mehrere „Weckrufe“:

• Der Yinhe-Vorfall im Jahr 1993: in dem die USA ein chinesisches Frachtschiff („Yinhe Hao“) verdächtigten, Chemiewaffen für den Iran transportiert zu haben, und das chinesische Schiff auf verschiedene Weise in internationalen Gewässern stranden ließen, einschließlich der Unterbrechung der GPS-Signale. [1]
• Die dritte Krise in der Taiwanstraße im Jahr 1996: Im Vorfeld der Präsidentschaftswahlen in Taiwan 1996 wurde dem damaligen Präsidentschaftskandidaten Lee Teng-hui von Peking eine auf Unabhängigkeit ausgerichtete Politik zugeschrieben, die darauf reagierte, indem sie eine Reihe von Raketen in der Nähe der nordtaiwanischen Gewässer abfeuerte, als Zeichen der Unzufriedenheit. Verschiedene Berichte über dieses Ereignis zeigen, dass diese Raketen das Ziel aufgrund der Unterbrechung der GPS-Signale durch die USA nicht erreichten. Die USA hatten ihre Militärpräsenz als Reaktion auf die zunehmenden militärischen Aktivitäten in der Meerenge erhöht. [2]

Darüber hinaus machten die wachsende Konfrontation zwischen den USA und China sowie die territorialen Ansprüche des Südchinesischen Meeres den Start einer indigenen GNSS-Konstellation für China umso relevanter.

Auch zivile Anwendungen boomen seit den 2000er Jahren: Navigation in Pkw, Ortungsdienste in Smartphones, professionelle Anwendungen in Branchen wie Fischerei, Katastrophenhilfe, Bergbau, Eisenbahn, Banken usw. Mit dem Anbruch des KI-Zeitalters werden neue Anwendungen machen präzises PNT (Positioning, Navigation and Timing) noch wichtiger: autonomes Fahren, urbane Luftmobilität, Präzisionslandwirtschaft, Smart City usw. Auch kritische Infrastrukturen wie 4G/5G-Netze setzen auf PNT. All diese Gründe haben eine unabhängige GNSS-Konstellation für China sehr attraktiv gemacht.

„Beidou“ ist eigentlich der chinesische Name für das Sternbild Big Dipper, das historisch gesehen ein wichtiger Bezugspunkt für die Navigation in China war. Das Beidou-Projekt umfasst einen 3-Stufen-Entwicklungsplan, der den Aufbau von 3 Generationen von Navigationssystemen vorsieht: Beidou-1, Beidou-2 und Beidou-3.

1. Beidou-1 (2000-2012): Die ursprüngliche Beidou-Konstellation bestand aus einem Triplett geostationärer Satelliten, die aktive PNT . bereitstellen sollten Dienstleistungen und deckt ausschließlich das Gebiet Chinas ab. Es wurde zwischen 2000 und 2003 eingesetzt und 2012 außer Dienst gestellt.
2. Beidou-2 (2004-): Die folgende Beidou-Konstellation wurde zwischen 2004 und 2012 entwickelt und war eine fortschrittlichere Navigationskonstellation, die darauf abzielte, den asiatisch-pazifischen Raum zu bedienen. Interessanterweise unterscheidet es sich von anderen GNSS-Konstellationen durch die Kombination von MEO-Satelliten mit GEO- und IGSO-Satelliten (jeweils 4, 5 und 5 Satelliten). GPS, GLONASS und Galileo hingegen sind reine MEO-Konstellationen. PNT-Dienste ab Beidou-2 waren hauptsächlich passiv.
3. Beidou-3 (2013-): Die neueste und fortschrittlichste Iteration begann 2013 mit ihrer Entwicklung und behält eine ähnliche hybride Konstellationsarchitektur mit 24 MEO-Satelliten, 3 GEO-Satelliten und 3 IGSO-Satelliten bei. Während die MEO-Satelliten die weltweite Abdeckung bieten, zielen die GEO- und IGSO-Satelliten darauf ab, Leistung und Dienste für China und die asiatisch-pazifischen Länder zu verbessern, und sind strategisch über dieser Region platziert (siehe Abb. 3). Die Konstellation wurde am 23. Juni 2020 mit dem Start des ultimativen GEO-Satelliten abgeschlossen. Die 3 GEO-Satelliten sind bei 80E, 110.5E bzw. 140E positioniert, während sich die IGSO-Satelliten in einer um 55 Grad geneigten Orbitalebene befinden. Die 24 MEO-Satelliten sind gleichmäßig auf 3 Orbitalebenen verteilt.
   Beidou-3 umfasst auch ein Bodensegment, das aus einer Reihe von Bodenstationen besteht, sowie Verbindungen zwischen den Satelliten, die Satellitentelemetrie und -steuerung ermöglichen, ohne über ein globales Netzwerk von Bodenstationen zu verfügen.

Während China bereits Anfang der 1er Jahre mit seinem ersten (bescheidenen) Beidou-2000 GNSS-System experimentierte, hatte es auch zunächst erwogen, mit der Europäischen Union für eine globale Abdeckungskonstellation zusammenzuarbeiten: Galileo. China hat sich bereits 2003 mit 200 Millionen Euro an der EU-geführten GNSS-Konstellation beteiligt und wird damit zum größten außereuropäischen Partner des Projekts. Aber die Vorsicht einiger EU-Mitglieder aufgrund der militärischen Anwendungen von GNSS, die Frustration Chinas, als „sekundärer“ Partner behandelt zu werden, und die Auswirkungen des ursprünglichen öffentlich-privaten Finanzplans von Galileo im Jahr 2006 haben China definitiv an den Rand gedrängt, das beschlossen hat, seine eigenen Weg mit Beidou-2 und letztendlich der Konstellation Beidou-3 [4][5][6]. Im Nachhinein mag dies das Beste gewesen sein, da beide Mächte zunehmend darauf bedacht sind, die Oberhand über kritische Infrastrukturen zu behalten, zu denen GNSS-Satellitenkonstellationen zweifellos gehören.

Funktionen und Dienste von Beidou 3

Wie von einer GNSS-Konstellation zu erwarten, bietet Beidou-3 globale Positions-, Navigations- und Timing-Dienste (PNT) mit einer Genauigkeit, die mit GPS und Galileo vergleichbar ist. Es bietet auch SAR-Dienste, die von 6 MEO-Satelliten ermöglicht werden und den internationalen SAR-Standards entsprechen. Interessanterweise bietet Beidou auch eine Messaging-Funktion, die über die Region China/Asien-Pazifik hinaus auf 40 chinesische Zeichen beschränkt ist.

In China und im asiatisch-pazifischen Raum werden die Funktionalitäten von Beidou-3 stark erweitert, was die zusätzliche regionale Funktion von Beidou unterstreicht. Dank der Abdeckung der 1000 GEO-Satelliten in der Region werden die Zeichenbeschränkungen für Nachrichten auf 3 chinesische Zeichen erhöht. Diese GEO-Satelliten bieten auch SBAS*-Dienste, genannt BDSBAS, eine satellitengestützte GNSS-Erweiterungstechnologie, die die Signalintegrität und -genauigkeit verbessert. SBAS-Dienste sind insbesondere für die Zivilluftfahrt nützlich, die genauere PNT-Informationen erfordert. SBAS ist nur in China und Umgebung verfügbar. China entwickelt auch GBAS**-Dienste, genannt BDGBAS, die in ähnlicher Weise eine GNSS-Erweiterung basierend auf einem Netzwerk lokaler Bodenstationen bereitstellen, die Korrektursignale berechnen und senden. Während das Weltraumsegment der Beidou-3-Konstellation (d. h. die Satelliten) im Juni 2020 fertiggestellt wurde, befinden sich diese komplexeren GNSS-Erweiterungsdienste noch in der Einführungsphase und sollten basierend auf verschiedenen Berichten des chinesischen Satellitennavigationsbüros ( CSNO) [2025][7].

*SBAS: Satellitenbasiertes Erweiterungssystem
**GBAS: Bodengestütztes Augmentationssystem

Beidou-3 Navigationsdienste können auch mit einer Reihe anderer verbesserter Präzisionstechnologien wie RTK (Real Time Kinematics) und PPP (Precise Point Positioning) verwendet werden, die in Anwendungen wie Vermessung, Bau, UAV-Navigation oder Bergbau Verwendung finden. Eine Übersicht über diese Technologien findet sich in [9].

Warum ist Beidou wichtig für China?

Wie bereits erwähnt, ist Beidou strategisch für das chinesische Militär und war die Hauptmotivation für die Einrichtung einer separaten Navigationskonstellation. Abgesehen von militärischen Erwägungen gibt es auch die Abhängigkeit moderner kritischer Infrastrukturen von Satellitennavigation (Banken, Telekommunikation, …) und die wirtschaftlichen Vorteile des Aufbaus einer eigenen GNSS-Industrie. Laut dem GNSS-Bericht 2019 von RTI [9] haben zivile GPS-Anwendungen, -Produkte und -Dienste zwischen den 1.4er Jahren und 1980 einen kombinierten wirtschaftlichen Nutzen von 2017 Billionen USD erbracht. Darüber hinaus wurden etwa 90% dieses wirtschaftlichen Nutzens allein in den letzten 10 Jahren erzielt Hervorhebung des exponentiellen Potenzials von GNSS-Anwendungen in Kombination mit neuen Technologien.

Es besteht heute allgemein Einigkeit darüber, dass die Verwendung von GPS immer noch gegenüber der Verwendung von GLONASS, Galileo und Beidou dominiert. Die USA sind auch das führende Land in Bezug auf die Umsatzgenerierung in der GNSS-Branche, die 28 2019 % des weltweiten Umsatzes ausmachten (gefolgt von Europa mit 27 %, Japan mit 20 % und China mit 10 %) [10]. Dies ist wahrscheinlich auf die Präsenz wichtiger US-Unternehmen in vor- und nachgelagerten Industrien (Komponenten, Antennen, Chips, Integratoren, Internetunternehmen, …) zurückzuführen.

Bemerkenswert für Beidou ist, dass der asiatisch-pazifische Raum (einschließlich des indischen Subkontinents) 53.2% der weltweiten installierten GNSS-Basis und etwa 1/3 des Umsatzes im Jahr 2019 ausmacht. Und vielleicht am interessantesten ist, dass das GNSS-Gerät pro Kopf bei 0.8 . liegt in der Region (gegenüber 1.4 bzw. 2.0 in Europa und den USA), was das Wachstumspotenzial für die GNSS-Branche in dieser Region hervorhebt [10].

Welchen Marktanteil kann Beidou in Zukunft erobern?

Die Wertschöpfungskette von Beidou lässt sich ebenso wie GPS in die 3 Segmente unterteilen: die Raumsegment, der Bodensegmentund der Benutzersegment. Alle drei Segmente werden durch eine beeindruckende Anzahl spezialisierter Unternehmen ermöglicht (Abb. 6). Während die Segmente Weltraum und Boden im Wesentlichen aus staatlichen Konglomeraten (insbesondere Akademien und Instituten von CASC und CETC) bestehen, repräsentiert das Nutzersegment eine Mischung aus staatlichen und kommerziellen Unternehmen. Dies ist ein Klassiker in der Raumfahrtindustrie in China, wo als kritisch eingestufte Infrastruktur für kommerzielle Unternehmen geschlossen ist, während die nachgelagerte Wertschöpfungskette viel weniger reguliert ist.

Laut dem Weißbuch der chinesischen Satellitennavigations- und Ortungsdienste-Industrie 2020 betrug „der Gesamtleistungswert von Chinas GNSS- und standortbezogenen Diensten“ im Jahr 2019 345 Milliarden CNY (ca. 49 Milliarden USD), ein Anstieg von 14,4% gegenüber2018% 11 [80]. Dem gleichen Bericht zufolge lag die Repräsentativität der Beidou-Konstellation im Gesamtproduktionswert 2019 bei etwa XNUMX %. Dieser Wert ist beeindruckend, insbesondere für eine Konstellation, die lokal erst seit etwa einem Jahrzehnt in Betrieb ist. Diese Zahlen werden wahrscheinlich dadurch verstärkt, dass Beidou-Raum- und Bodensegmente berücksichtigt werden (dies wäre beispielsweise für GPS nicht der Fall).

Das Nutzersegment ist wahrscheinlich das interessanteste und mit Abstand das am schnellsten wachsende Segment mit der größten Vielfalt an Unternehmen, darunter sowohl staatliche als auch private Unternehmen. Das Nutzersegment lässt sich weiter in den Upstream-, Middle- und Downstream-Block unterteilen:

• Stromaufwärts: Unternehmen, die insbesondere Chips, Antennen, elektronische Platinen und andere Hardware- oder Softwaremodule herstellen.
• Strommitte: Integratoren und Terminalhersteller.
• Unterhalb: Unternehmen, die GNSS-basierte Dienste betreiben und für den Endnutzer bereitstellen.

Das Whitepaper 2020 bietet auch interessante Einblicke in die Bedeutung der einzelnen Branchen. Während Upstream- und Midstream-Unternehmen 75 wertmäßig 2015 % des Nutzersegments ausmachten, ist dieser Wert im Jahr 56 auf 2019 % geschrumpft, wobei Downstream-Unternehmen ein schnelles Wachstum verzeichnen und 44 % erreichen (siehe Abb. 7).

Einer der wichtigsten Vorteile Chinas für die zukünftige Einführung von Beidou wird die starke Position sein, die viele chinesische Unternehmen bei aufkommenden, von Navigationsgeräten abhängigen Anwendungen wie autonomem Fahren (Baidu Apollo, Pony.ai, Xpeng), urbaner Luftmobilität (Ehang) einnehmen. , 5G (Huawei, ZTE), Smart Cities (Alibaba), industrielle UAVs (DJI), maritime (COSCO, CIMC), die Liste geht weiter. Dies stellt einen bedeutenden Vektor zur Förderung von Beidou-basierten Lösungen im Ausland dar.

Auch in den vorgelagerten Teilen des Navigationssystems gibt es in China eine interessante Anzahl von Startups. Unternehmen wie Weilai Daohang und Geespace bauen GNSS-verbessernde Satellitenkonstellationen unter Berücksichtigung der hohen Genauigkeitsanforderungen des autonomen Fahrens. Besonders interessant ist der Fall Geespace, dessen Muttergesellschaft Geely ist, einer der größten einheimischen Automobilhersteller Chinas.

Die chinesische Regierung hat auch eine zentrale Rolle bei der Unterstützung der Entwicklung der einheimischen Navigationskette gespielt. Dies gilt insbesondere für das Upstream-Segment, wo chinesische Beamte deutlich gemacht haben, dass sie die Verwendung von selbst hergestellten Chips fördern wollen [12] und möchten, dass die Kerninfrastruktur des Navigationssystems jede Abhängigkeit von ausländischen Anbietern vermeidet. Dies wurde regelmäßig betont, ein solches Beispiel ist die Neujahrsgala 2021, bei der Xie Jun, Chefdesigner von Beidou-3, der Öffentlichkeit bekannt gab, dass Beidou das Kunststück 100% Made in China (百分之百国产化) erreicht hat. Die chinesischen Behörden haben auch regelmäßig Weißbücher und Berichte verfasst, die die Entwicklung der chinesischen Navigationsbranche genau dokumentieren, Stärken und Schwächen identifizieren, Lösungen und Bereiche mit unerschlossenem Wachstum aufzeigen. Seit 2015 werden auch Beidou-Navi-Standards (北斗卫星导航标准体系) veröffentlicht, um eine breite Akzeptanz im Ausland zu erreichen [13][14].

Lokale Regierungen haben auch durch die Schaffung von Industrieparks in Beidou unterstützt, die inländischen Start-ups Einrichtungen und Investitionen zur Verfügung stellten. Eine solche Initiative ist die Beidou Innovation Base in Peking, die 2020 ins Leben gerufen wurde und darauf abzielt, „Produktentwicklung, Industrieinkubation, internationale Zusammenarbeit, Branchenaustausch und Anwendungserfahrung“ zu fördern [15][16]. Auswärtige politische Strategien wie die BRI (Belt and Road Initiative) werden wahrscheinlich auch in China entwickelte und hergestellte Navigationslösungen fördern.

Letztendlich hat China einen letzten Vorteil. Als globales Kraftpaket für die Elektronikfertigung ist es aufgrund des schieren Produktionsvolumens und seines umfassenden Wissens in der Herstellungskostenkontrolle in der Lage, die Preise zu senken. Es bleibt jedoch abzuwarten, inwieweit chinesische Unternehmen in der Lage sind, erhebliche Marktanteile von derzeit etablierten internationalen Wettbewerbern auf ausländischen Märkten zu gewinnen.

Bibliographie

[1] Keine chemischen Waffen an Bord eines China-Schiffs, The New York Times, 6. September 1993
[2] Unvergessliche Demütigung' führte zur Entwicklung eines GPS-Äquivalents, South China Morning Post, 13. November 2009
[3] 一文带你了解中国北斗卫星导航系统产业市场发展现状分析 产业链下游增长迅速，前瞻经济学人，Juni 2020
[4]11个项目签署合同并开始实施, gov.cn, 13. April 2006
[5] Chinese Square Off mit Europa im Weltraum, The New York Times, 23. März 2009
[6] , , 3. Januar 2008
[7] Update zum Beidou Navigationssatellitensystem, Dr. Jun Shen, September 2016
[8] Update zum Beidou Navigationssatellitensystem, Peng Jia, Dezember 2019
[9] GNSS-Erweiterung, ESA Navipedia
[9] Economic Benefits of the Global Positioning System (GPS), RTI International, Juni 2019
[10] GSA GNSS Market Report, Ausgabe 6, European Global Navigation Satellite Systems Agency, 2019
[11] Chinas Satellitennavigations- und Ortungsdienstleistungsbranche 2020 Whitepaper, 2020, China GNSS and LBS Association
[12] China liefert Ende 2020 den neuesten BeiDou-Positionierungschip, CGTN, September 2020
[13] Peking eröffnet Innovationsbasis für die Beidou-Industrie, Xinhua News, August 2020
[14] Peking veröffentlicht 3-Jahres-Plan zur Unterstützung von Industrien im Zusammenhang mit dem BeiDou-GPS-Satelliten, China.org.cn, März 2020
[15] Des utilisations commerciales de la constellation Beidou (1/2), East Is Red, 9. August 2020
[16] (1.0版), , Januar 2015
[17] 置完成10亿元A轮融资 公司估值超130亿元, , 19. Oktober 2019

Quelle: https://china-aerospace.blog/2021/07/23/china-investing-massively-in-the-beidou-heres-why/