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-聚焦|为“北斗”上天铺就科技路 - 发布 2020-09-18 - 浏览 595

聚焦|为“北斗”上天铺就科技路

近日,“中国卫星导航系统重大专项”成果入选中科院“率先行动”计划59项重大科技成果及标志性进展。

北斗导航卫星效果图 中科院微小卫星创新研究院供图

作为国家战略科技力量,中科院微小卫星创新研究院、精密测量科学与技术创新研究院、上海天文台、国家授时中心、国家空间科学中心等多家科研院所联合攻关,成功研制和发射12颗北斗导航卫星,为北斗系统提供从原材料、元器件、核心部组件到卫星,从星上到地面的全链条解决方案。


林宝军介绍,科研人员通过自主创新实现多项高科技,突破全球系统组网卫星的核心关键技术,首创导航星座星间链路技术,实现了“一星通、星星通”,卫星观测PDOP(位置精度强弱度)值提高10~30倍,在7万公里的距离,100毫秒可以实现卫星捕获和测距,卫星双向测距精度高达1厘米;


全面推进自主可控,采用了国产龙芯+FLASH的架构,填补了国产航天处理器空白,同时实现了微波等核心器件全部国产化,带动材料、器件、部组件、单机到系统整个产业链发展,使核心器部件自主可控……我们这支团队81个人,平均年龄31岁,干成了前人花20年才能干完的一件事情。林宝军相信,未来一定能够将北斗做成跟GPS旗鼓相当的导航系统。


最强“大脑”和“心脏”

在诸多自主创新技术中,最为基础和核心的技术是全球卫星导航系统时空基准技术,也就是卫星系统的“大脑”和“心脏”。由中科院上海天文台研发的信息处理系统部分基础模块就像北斗的“最强大脑”,能实时修正误差、多备份,以保持高可靠度,确保北斗空间信号精度与GPS相当。


星载原子钟为卫星系统提供高稳定的时间频率基准信号,因其必须不间断且稳定,如同脉搏和心跳,被称为导航卫星的“心脏”。


“长板”创新拓展未来需求

在林宝军看来,中科院北斗导航卫星研制团队的前沿科技创新来源于理念上的变革。

“通常,大家都习惯于‘短板理论’,希望通过弥补技术短板来实现性能提升,‘短板理论’最经济。”他告诉《中国科学报》。


因此,一般卫星上使用新技术的比例不到30%。但是,在北斗三号系统的研制中,中科院科研团队创造性地采取“长板理论”的策略,旨在最大限度拓展未来成长性需求。林宝军认为,这给北斗三号系统的设计带来了颠覆性改变。


氢原子钟可在20皮秒内与铷原子钟“无缝切换”,实现自主连续提供信号。“这就意味着,如果开车时导航信号中断,可以在用户察觉不到的情况下切换到备份信号。”林宝军说。基于“长板理论”,科研团队相信,新技术只要靠谱,不用十年,就能创造巨大的应用空间。


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