历时26年!中国终於有了自己的全球导航系统

2020-06-23
来源:中新社

  【香港商報網訊】北京時間6月23日9時43分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射北斗系統第55顆導航衛星暨北斗三號最後一顆全球組網衛星。至此,北斗三號全球衛星導航系統星座部署全面完成,比原計劃提前半年。

  隨著北斗全球組網收官衛星23日成功發射,「中國的北斗」全面開啟「世界的北斗」征程。

  成功研製和發射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,星載氫原子鍾和銣原子鍾構建強壯的衛星時頻系統,龍芯專用芯片得到廣泛應用……來自中國科學院的消息說,作為國家戰略科技力量,該院為北斗全球衛星導航系統建設全力提供科技支撐。

  實現眾多關鍵技術突破與創新

  據中科院微小衛星創新研究院介紹,中科院北斗導航衛星研製團隊自2011年起,先後完成12顆北斗導航衛星的研製和發射,為北斗導航系統2018年建成基本系統、提供全球服務,2020年完成完整系統建設、全球組網提供有力支撐,也為中國北斗全球衛星導航系統建設提供出全新的解決方案。

  截至目前,中科院北斗導航衛星研製團隊已實現眾多關鍵技術突破與創新:

  一是打造「中國科學院導航衛星專用平台」,有效增強北斗導航衛星的適應能力和可擴展能力;提出獨創的「功能鏈」設計理念,最大限度完成北斗導航衛星內部各項資源優化整合。

  二是突破全球系統組網衛星核心關鍵技術,包括突破基於相控陣的Ka星間鏈路技術,實現「一星通、星星通」,解決制約北斗全球組網的瓶頸問題;突破高精度時頻無縫切換技術,為實現北斗衛星導航全球系統信號高連續性奠定基礎;首次在導航衛星上采用大功率氮化鎵固態放大器,有效提升信號質量;突破衛星自主診斷恢複技術,在完全沒有地面干預情況下,衛星可進行自主健康診斷、故障隔離和恢複,大大提高衛星可用性。

  三是全面推進自主可控,採用國產龍芯+FLASH的架構,填補國產航天處理器空白,同時實現微波等核心器件全部國產化,帶動從材料、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。

  中科院北斗導航衛星研製團隊表示,後續將繼續開展導航信號動態功率管理與增強科研攻關,並進一步提升用戶體驗,為豐富導航理論和推動導航技術進步持續貢獻力量。

  星載原子鍾打造北斗導航「心脏」

  星載原子鍾被稱為導航衛星的「心脏」,原子鍾精度決定衛星導航系統的定位和授時精度。

  為滿足北斗工程建設需求,中科院精密測量科學與技術創新研究院梅剛華研究員團隊歷時20餘年科技攻關,突破星載銣原子鍾精度、小型化、壽命、可靠性和衛星環境適應性強五大關鍵技術,研製出三代星載銣原子鍾,使中國星載銣鍾技術實現從無到有、由有到精的跨越。目前,全部35顆北斗三號衛星都裝載梅剛華團隊研製的星載銣原子鍾,其中第三代星載銣鍾精度優於每天0.5納秒,可滿足北斗分米級導航定位需求。

  北斗三號衛星還使用中科院上海天文台研製的星載被動氫原子鍾,氫原子鍾不僅具有時間測量精度高的優點,還有助於提升衛星的自主運行能力。

  中科院上海天文台的信息處理系統和激光測距技術也應用於北斗三號系統,為保障北斗三號全球系統的定位和授時精度發揮重要作用:前者為北斗系統提供「最強大腦」,能實時修正誤差;後者被譽為一把獨立的「量天尺」,可精密測定衛星軌道。

  龍芯芯片已在軌穩定運行5年

  龍芯中科技術有限公司介紹說,龍芯專用中央處理器(CPU)芯片從2006年開始研製,2015年3月底隨中國新一代北斗導航衛星首發星升空,截至目前,國產龍芯專用處理器芯片已在軌穩定運行5年,其特點和優勢主要包括:

  一是自主可控,從微結構到指令集,從操作系統內核到應用程序優化,完全自主可控。

  二是性能優勢,其性能指標全面達到國外進口專用處理器芯片水平,部分指標已實現超越。

  三是價格優勢,龍芯中科的專用處理器芯片價格是國外同等性能產品的四分之一,實現國產專用處理器高性能、高可靠和低價格的完美結合。

  四是全面服務,龍芯芯片可為北斗導航衛星設計單位提供各項服務,如提供實時操作系統級的適配和調試服務、提供替代國外進口的全面解決方案等。

  龍芯中科稱,國產龍芯專用處理器芯片的應用,對實現中國航天處理器系統方案整體部件的全國產化、助力中國航天器國產化的跨越式發展有重要意義。

  多個科研機構積極參與北斗建設

  北斗系統建設,中科院多個科研機構積極參與。中科院國家授時中心承擔信號、軌道、時間測試評估和新技術試驗、系統時間溯源、時間頻率體系及原子鍾研製等多項關鍵技術攻關任務,設計並建成全球首個以40米天線為核心的北斗性能評估系統,還建成「北斗『一帶一路』高精度位置與時間服務中心」。

  在中科院國家空間科學中心,中科院複雜航天系統電子信息技術重點實驗室負責導航數據處理終端、自主運行單元和載荷計算機模塊的研製工作,已為北斗組網衛星研製5台/套導航終端、10台/套自主運行單元、8套載荷計算機模塊;中科院空間環境態勢感知重點實驗室負責空間環境探測設備的研製工作,北斗組網衛星共搭載3套空間環境探測載荷,實時監測其區域空間環境變化並積累豐富的空間環境數據。(完)

[责任编辑:朱剑明]
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