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北斗全球系統組網完成,國防科大團隊攻克多項核心關鍵技術

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6月23日上午9時43分,我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五十五顆導航衛星,暨北斗三號最后一顆全球組網衛星,至此北斗三號全球衛星導航系統星座部署比原計劃提前半年全面完成。

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作為中國衛星導航重大專項導航技術專家組組長單位,國防科技大學北斗團隊攻克了一個又一個的科研難關。在北斗導航“收官之星”發射的日子,讓我們和國防科技大學電子科學學院導航與時空技術工程研究中心副主任倪少杰一起,走進國防科大北斗人“激情燃燒”的攻關故事。

國防科技大學北斗團隊自1995年組建以來完整經歷北斗一號、二號、三號系統建設全過程,發展成為北斗系統工程建設主力、各階段技術創新引領者,為我國北斗系統從無到有、從追趕到并跑甚至領跑做出了卓越貢獻。

從上世紀80年代提出設想,到1994年北斗一號建設正式啟動,幾代北斗人經過30多年的實踐探索,走過了北斗系統建設“三步走”的發展歷程。


第一步   建設北斗一號系統,實現衛星導航從無到有

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在北斗一號工程建設中,電子科學學院北斗團隊突破制約系統建設達10年之久的重大瓶頸技術,成功研制北斗一號全數字快捕與信號接收系統,主要解決了低載噪比、短突發、大動態、多信號隨機入站信號的快速捕獲和信號接收問題,使學院成功進入衛星導航領域,實現從無到有的突破。


第二步  建設北斗二號系統,從有源定位到無源定位,區域導航服務亞太。

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北斗團隊在北斗二號工程建設中攻克了一系列核心關鍵技術,其中最具代表的是攻克了信號體制難題和突破系統建設中“衛星抗干擾”和“系統高精度測量”兩大難題,成功研制衛星關鍵載荷和地面運控系統主體設備,有力護衛系統安全和支撐系統建設。

在北斗二號中,當首顆試驗星發射升空經過某區域時,遭受到大功率電磁干擾,衛星發生間歇性失聯。而這時,距離下顆衛星發射計劃僅有3個月時間。如果這個問題不解決,不但下一顆衛星不能按期發射,后續組網的十多顆衛星也將無限期推遲。消息傳到學校北斗團隊,成員們再次臨危受命并立下軍令狀:保證三個月內完成任務,只會提前,絕不拖后!

決心雖然堅定,但面臨的挑戰非常嚴峻:衛星要求的抗干擾能力很強,但安裝抗干擾設備的空間很小,而且功耗要低,一些專家把這個難題比喻為“把大象裝進冰箱”。為盡早完成任務,整個團隊白天黑夜連軸轉,玩命一般與時間賽跑,只用70天就兌現承諾,為北斗衛星鑄造出神奇盾牌,將抗干擾能力提升了1000倍,把別人發射的“暗箭”一一化為無形。


第三步  建設北斗三號系統,架設“星間鏈路”,實現全球組網。這次發射的是第55顆北斗導航衛星,也是第30顆北斗三號衛星。

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北斗團隊承擔北斗三號系統工程建設任務具有“三全”特點,全體制,所有的信號體制、系統體制及安全體制;全系統,從衛星到地面運控及應用、測試、試驗驗證全覆蓋;全鏈路,所有的信號鏈路、應用鏈路全覆蓋,實現了北斗系統全體制、全系統、全鏈路的技術覆蓋。同時,還首創環境段模擬分系統、全球仿真軟件、復雜電磁環境模擬分系統等三個系統。

北斗三號時期,團隊為北斗系統配套了更加先進的計時系統,它比我們平時用的手表要準確很多,幾百萬年才差一秒。它會讓北斗系統跳動的脈搏更加準確,從而讓我們獲得更加準確的位置信息。

在今年新冠疫情發生以來,學校北斗團隊面對全球組網進度壓力,以全軍備戰標兵單位姿態,沖鋒在前,不畏艱險,從2月11日起就分批長期出差,在全國各地開展科研工作,科研人員每人都寫了請戰書,戰疫到底,誓保2020年北斗三號系統全面建成并開通服務。

北斗三號系統建成后,在我國及周邊地區服務精度超越GPS,并且北斗系統具有GPS沒有的短報文通信功能,北斗系統“全球夢”將如期實現。

北斗不遠,就在你我身邊。它已經成功在2008年汶川地震、2019年大閱兵、2020年疫情防控等國家重大事件和手機導航、共享單車、打車軟件等日常生活設施中得到廣泛應用。當前“北斗+5G+智能”技術正在開啟萬物互聯新時代,將實現導航通信一體化,讓你可以不必自己親自開車就能穿梭在城市各個角落,當你拉開窗簾無人機就能把貨物送到你家里,如此等等。

行而不輟、未來可期。我國下一代衛星導航系統發展藍圖已經繪就,2035年前我們還將建設更加完善的可以在宇宙深空、海洋水下提供服務的智能時空系統,為人類探索更加廣闊的未知世界保駕護航。


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