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跨越发展 | 北斗筑梦星河

时间:2020年07月29日 信息来源:本站原创 点击:1210 字体:

继7月27日参与央视财经频道《经济半小时》栏目专题报道《北斗问苍穹》后,7月28日,航天科技集团五院(以下简称五院)北斗团队又接受该栏目专题报道《北斗筑梦星河》的采访,讲述了北斗导航应用吸引国内外众多用户和北斗导航卫星核心部件100%国产化的艰辛历程。

 

北斗应用范围广,

更强性能吸引国内外用户


7月13日,首都国际机场开始了一场期待已久的机上试验,要在飞机上装好北斗定位与追踪设备,然后接通北斗卫星,模拟在飞机飞行过程中,假如使用北斗进行飞机定位,飞机与北斗设备之间是否会产生电磁干扰。

 

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▲飞机上检测设备显示已经搜索到12颗北斗导航卫星


不到40秒的时间,检测设备显示已经搜索到12颗北斗导航卫星。在测试了六大项60多个频率之后,北斗追踪监视终端与其他机载电子设备都可以同时正常运行。五院航天恒星科技有限公司导航事业部技术研发室主任李东俊一直绷紧的神经终于放松了下来。从事北斗卫星导航应用技术研发已经14年,李东俊盼着能早日把北斗应用到民航运输的导航定位中。他表示,能够把民航的北斗应用产品攻关了,意味着北斗应用产业的能力上了一个大台阶。

 

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▲五院航天恒星科技有限公司导航事业部技术研发室主任李东俊


由于我国的民航飞机大多来自于欧美国家,因此中国民航领域使用北斗定位与追踪设备会有很多技术不兼容,通过科研人员的努力,这些难题正在慢慢被破解。今年年底,要完成民航局改装20架国航飞机的示范项目。中国民用航空局出台文件指出,到2023年底,全部民航运输飞机将具备基于北斗的定位与追踪能力,实现航班全球追踪自主可控、北斗定位与追踪设备研制自主可控;到2035年,将更进一步实现中国民航运输飞机使用北斗进行自主导航。

 

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▲五院航天恒星科技有限公司导航事业部业务运营高级经理孟斌

 

不仅要把北斗导航的新功能用在飞机上,北斗应用还有很多新功能待开发。负责北斗应用推广的五院航天恒星科技有限公司导航事业部业务运营高级经理孟斌展示了北斗卫星导航系统广域精密定位功能、容量更大的短报文服务、用户体验更好的北斗终端产品。

 

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▲大屏上实时展示示范区北斗卫星导航系统的使用情况

 

在中国林科院资源信息研究所的大屏上,实时展示了广西、新疆、湖北三个示范区北斗卫星导航系统的使用情况。北斗导航系统具有短报文功能,在导航卫星向地面发射导航信号的同时,可以与地面进行双向短报文通信。林科院的管理人员可以实时掌握各地方上报的信息,在未来利用北斗还可以实现林区面积测算、木材量估算、森林巡护、森林防火、测定地区界线等更精确的位置服务。

 

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▲北斗船载终端设备

 

随着北斗卫星导航系统的发展,北斗正在以飞快的速度,被世界各地的用户所接受。缅甸渔业部于2019年购买了1000台北斗船载终端设备,除了基础导航功能,他们最满意的就是渔船位置信息和轨迹服务。目前,他们非常期待北斗的短报文服务。


短报文功能,是北斗应用终端的独家秘籍。当中国以及周边的海域没有基站和手机信号时,短报文可以实现渔船与渔船之间、渔船与指挥中心之间,1200个汉字内的实时交互。目前我国7万多艘渔船,以及执法船全部配备北斗应用终端。

 

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▲五院航天恒星科技有限公司国际业务处欧亚区市场经理孙勇

6月以来,随着北斗三号最后一颗组网星发射成功,五院航天恒星科技有限公司国际业务处欧亚区市场经理孙勇和同事们越来越忙,客户们的咨询越来越多,要求也越来越具体。


自主可控天地宽,

北斗卫星的生命线与最强大脑


据统计,目前全球范围内已经有137个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。北斗卫星导航系统未来的国际应用空间将会不断扩展。北斗卫星导航系统是中国向全球提供的重大公共服务基础设施,它之所以能够不断迭代升级,应用多样化,源于中国的研制人员把核心元器件和关键技术牢牢地掌握在了自己手里。那么核心器件国产化100%的北斗卫星导航系统,究竟是怎么出炉的呢?

在五院502所的实验室里,当年参与北斗一号的高星老人手里拿的是太阳帆板驱动机构SADA。SADA如同人体上的肩关节,可以带动太阳帆板向着太阳的方向转动,从而源源不断地获取能源,并将能量传递到卫星内部。在整个卫星上SADA看似不起眼,却被誉为“卫星的生命线”。

 

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▲五院502所北斗第一代太阳帆板驱动机构专业主任设计师高星


在北斗一号研制的起步阶段,我国的技术储备还很不完备,太阳帆板的驱动结构只能依靠国外进口。为了将“生命线”牢牢把握在自己手中。高星带着团队拉开了国产化的序幕。20世纪90年代,一边是国外的技术封锁,另一边国内部件厂家的产品和技术尚不成熟,高星他们在摸索中起步。经过多年潜心研究,终于研制出国产首个长寿命、高轨道太阳帆板驱动机构的初样产品。

 

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▲当年的手稿


然而在测试阶段,却发现了一个棘手的问题,驱动机构的转动部分与固定部分温差将近60摄氏度。产品是否能经受住如此大的温差考验,高星心里也没底。怎么才能克服巨大的温差完成试验?不仅在二十多年前是一个难题,放在今天,也依然是个不小的挑战。为了验证自己设计生产的产品,究竟能否经得住60摄氏度的温差,高星着手自己设计了试验设备,展开了国内首次温度梯度试验。试验设备完全手工画制,零件大概就有上百个,高星还珍藏着当年厚厚的一摞手稿。这次试验,持续了整整三个昼夜。反复试验中,他们终于成功了。
 

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▲五院502所高级产品主任设计师于国庆

 

在五院502所机电产品研制中心,现今仍然存放着这些序列号不同的太阳帆板驱动机构,从北斗一号到北斗三号,SADA这个不可替代关键构件,一直在不断进行迭代更新。在过去的岁月里,科研人员们在太阳帆板驱动机构上,完成了大大小小上百项关键技术突破。高级产品主任设计师于国庆表示,北斗之所以越来越好,是因为他们一直都是站在前人的肩膀上前行。如今国产太阳帆板驱动机构已有四大系列、20多种产品,300多台国产产品在太空中提供服务。30多年的时间里,从北斗一号到北斗三号,55颗卫星环绕全球,苍穹之中那张熠熠生辉的星网,凝聚了几代人从青丝到白发的艰辛。


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▲太阳帆板驱动机构


北斗三号卫星拥有的精确定轨、自主生存、自主控制的本领,得益于它有一个聪明的大脑。五院502所的星载计算机及电子产品研制中心,就是“最强大脑”诞生的地方。

 

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▲502所的星载计算机及电子产品研制中心


五院502所产品总工程师华更新介绍到,如果把卫星比作人体,过去我国的卫星大多拥有两个大脑,其中一个主管思考、视觉和四肢运动等功能,另一个负责卫星的生理调节及与外界的交流。而北斗三号全新的“综合电子系统”可以实现“一脑两用”,一套系统就可以实现过去两个卫星“大脑”的功能,承担了控制与数据管理的功能。

 

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▲北斗卫星的“最强大脑”


全新的“最强大脑”体积只有原来的六分之一,但功能却比原来的更强大。这样的突破前所未有,而其中的关键就是他们通过两年时间的煎熬,研制出了拥有纯正中国血统的四核芯片,才创造性地将原来二十多台计算机、几千条信息合理有效地分布到四台计算机上。而功能强大的四核芯片,当时国际上都很少见。

 

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▲带有四核芯片的处理器板


这块看似轻薄的芯片,不仅集成了几百万门电路,更凝结了华更新和团队的心血。从北斗一号研制时,必须依靠进口核心元器件,到如今芯片、核心部件完全国产化。在今天,中国的科研人员们,迈着自信而坚定的步伐,继续探索遥远太空的更多奥秘。

 

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▲五院502所产品总工程师华更新


北斗三号工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军表示,北斗作为国家的一个重大工程,它不光完成了型号任务交给它的使命,同时它对整个国家科技水平工业基础的进步也具有示范、带动和推进的作用,两者是相辅相成的共同进步。

 

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▲北斗三号工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军

 

从北斗一号、北斗二号,再到北斗三号,中国实现了在卫星导航领域的跨越式发展。核心部件百分之百国产化,让我们牢牢掌握了话语权,也使得它的应用前景更加广阔。但这个“百分之百”的背后,科研人员们却付出了千倍万倍的努力,经历了无数次的峰回路转、绝境逢生。古往今来,北斗七星始终指引着北极星的方向,在未来,北斗卫星导航系统也将指引着我们,迈向更美好的远方。



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