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-聚焦|為“北斗”上天鋪就科技路 - 發布 2020-09-18 - 瀏覽 274

聚焦|為“北斗”上天鋪就科技路

近日,“中國衛星導航系統重大專項”成果入選中科院“率先行動”計劃59項重大科技成果及標志性進展。

北斗導航衛星效果圖 中科院微小衛星創新研究院供圖

作為國家戰略科技力量,中科院微小衛星創新研究院、精密測量科學與技術創新研究院、上海天文臺、國家授時中心、國家空間科學中心等多家科研院所聯合攻關,成功研制和發射12顆北斗導航衛星,為北斗系統提供從原材料、元器件、核心部組件到衛星,從星上到地面的全鏈條解決方案。


林寶軍介紹,科研人員通過自主創新實現多項高科技,突破全球系統組網衛星的核心關鍵技術,首創導航星座星間鏈路技術,實現了“一星通、星星通”,衛星觀測PDOP(位置精度強弱度)值提高10~30倍,在7萬公里的距離,100毫秒可以實現衛星捕獲和測距,衛星雙向測距精度高達1厘米;


全面推進自主可控,采用了國產龍芯+FLASH的架構,填補了國產航天處理器空白,同時實現了微波等核心器件全部國產化,帶動材料、器件、部組件、單機到系統整個產業鏈發展,使核心器部件自主可控……我們這支團隊81個人,平均年齡31歲,干成了前人花20年才能干完的一件事情。林寶軍相信,未來一定能夠將北斗做成跟GPS旗鼓相當的導航系統。


最強“大腦”和“心臟”

在諸多自主創新技術中,最為基礎和核心的技術是全球衛星導航系統時空基準技術,也就是衛星系統的“大腦”和“心臟”。由中科院上海天文臺研發的信息處理系統部分基礎模塊就像北斗的“最強大腦”,能實時修正誤差、多備份,以保持高可靠度,確保北斗空間信號精度與GPS相當。


星載原子鐘為衛星系統提供高穩定的時間頻率基準信號,因其必須不間斷且穩定,如同脈搏和心跳,被稱為導航衛星的“心臟”。


“長板”創新拓展未來需求

在林寶軍看來,中科院北斗導航衛星研制團隊的前沿科技創新來源于理念上的變革。

“通常,大家都習慣于‘短板理論’,希望通過彌補技術短板來實現性能提升,‘短板理論’最經濟。”他告訴《中國科學報》。


因此,一般衛星上使用新技術的比例不到30%。但是,在北斗三號系統的研制中,中科院科研團隊創造性地采取“長板理論”的策略,旨在最大限度拓展未來成長性需求。林寶軍認為,這給北斗三號系統的設計帶來了顛覆性改變。


氫原子鐘可在20皮秒內與銣原子鐘“無縫切換”,實現自主連續提供信號。“這就意味著,如果開車時導航信號中斷,可以在用戶察覺不到的情況下切換到備份信號。”林寶軍說。基于“長板理論”,科研團隊相信,新技術只要靠譜,不用十年,就能創造巨大的應用空間。


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