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航天九院讓“北斗”星光閃耀
發布時間: 2020-07-01 17:03:25

????探索浩瀚宇宙,發展航天事業,建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢。隨著北斗全球系統星座部署完成,我國自主建設、獨立運行的北斗衛星導航系統成為名副其實的“國家名片”。在北斗衛星導航系統建設過程中,從工程建設到穩定運行,從推廣應用到國際合作,航天科技集團九院全方位深度參與,研制生產的航天電子技術和產品讓“北斗”這張國家名片星光閃耀。

????北斗系統的全方位“建設者”
????作為航天科技集團所屬大型科研生產聯合體,九院參與了北斗系統中衛星、運載火箭、運控、測控、應用、發射場和星間鏈路全部七大子系統的建設工作,為工程建設提供了數以萬計的高質量高可靠的電子信息系統設備和元器件產品。
????在衛星系統中,九院771所突破多項關鍵技術研制的星載計算機,能夠對衛星上各功能模塊進行高效可靠的管理和控制,監視整星狀態,協調整星工作。作為整星核心設備,星載計算機可靠度在壽命末期仍能達到0.989。九院13所時代光電公司為北斗三號配套的光纖陀螺組件用于衛星偏航姿態角的連續測量,發揮著導航控制的關鍵作用,并實現在軌零故障。九院704所研制的北斗三號關鍵載荷導航信號生成器和上行注入處理機、技術水平全國領先的激光星間鏈路終端、鏈路跳擴頻碼設備等重要載荷,是北斗衛星系統的重要組成部分,產品穩定可靠、指標優越,有效支撐了北斗衛星系統的全球組網和健康運行。
????跟隨北斗系統的建設進程,704所全面參與了北斗地面運控系統一類和二類監測站、高精度監測接收機的研制與裝備。作為地面運控系統最核心的設備之一,監測接收機的性能指標將直接影響整個北斗導航系統的最終精度,其重要程度不言而喻。北斗地面運控系統的主控站、注入站和各類監測站均配備了704所研制的監測接收機,用以實現對導航衛星的精密定軌和星座狀態的監測,是北斗二號導航系統精密定軌業務的主要數據源,為系統提供持續穩定可靠的服務,在北斗二號衛星工程的建設實施中發揮不可替代的作用。
????在北斗三號系統建設中,704所在國內多個研制單位中,再次以比測第一、競標第一、份額第一的好成績,續寫著新時代的輝煌與榮譽。704所研制的北斗三號監測接收機以其龐大的規模、復雜的計算以及高集成小型化設計、達到國際水平的性能指標,成為引領國內監測接收機的標桿,它以一雙“千里眼”穿越星海“找”到衛星位置;以一對“順風耳”透過太空“聽”懂衛星語言;以一顆“玲瓏心”細心“查”看衛星健康狀態;它是北斗導航衛星的“看護者”,為北斗衛星精密定軌、時間同步和高精度數據監測提供了最有力的支撐。
????九院772所是北斗三號元器件自主可控的核心單位,研制的宇航集成電路產品在北斗三號衛星平臺、有效載荷等方面得到大批量應用,單星裝機使用超過1500只,為工程建設提供了技術水平最高、產品種類最全、使用數量最大、重要程度最高的集成電路產品,為系統的長期穩定在軌運行與服務提供堅實保障。
????在運載火箭系統中,托舉北斗衛星升空的長三甲系列運載火箭上,771所研制的火箭“大腦”——箭載計算機以100%的成功率為北斗的完美升空保駕護航。13所及所屬激光導航公司研制生產的速率陀螺組合、激光慣組,用于火箭制導與姿態控制。作為火箭控制系統的核心設備,兩種設備成功執行北斗工程任務38發/次,是確保火箭將北斗衛星精準送入預定軌道的關鍵。704所為火箭系統研制了80%以上的測量和通信產品。
????值得一提的是,2015年3月30日,新一代北斗導航衛星發射任務取得圓滿成功。此次發射首次在運載火箭上增加了被稱為“太空擺渡車”的遠征一號上面級。作為一級獨立的飛行器,上面級可以將一個或多個航天器直接送入不同的軌道。13所激光導航公司研制生產的激光慣組作為上面級唯一的慣性測量裝置,全程為控制系統提供高精度姿態和速度信息,為衛星精確入軌提供有力保障,是我國高精度、高可靠激光慣性測量裝置首次成功應用,填補了國內空白,達到國際先進水平。此外,704所研制的多系統四分集衛星導航接收機具備多種定位模式,為運載火箭高動態、全天候、實時外彈道測量及飛行組合制導提供重要保障,實現了北斗二號衛星引導北斗三號衛星精確入軌。
????作為“衛星導航應用國家工程研究中心”掛靠單位,704所是我國重要的國家級衛星導航設備供應商、國內唯一具備導航全產業鏈研制生產能力的單位,也是國內唯一全面參加北斗衛星導航全部七大子系統建設的單位。除為火箭、衛星和地面運控系統配套關鍵產品之外,704所的北斗應用終端產品涵蓋RDSS與RNSS的各類OEM板卡、模塊、單機及系統級產品,全面服務國防建設和行業高端應用;在發射場系統中負責建設的固定測控地面站,對衛星發射及在軌運行期間的遙測、遙控等測控任務發揮著重要作用……由于在北斗導航系統建設中的巨大貢獻,704所也因此成為北斗二號衛星工程國家科學技術進步獎特等獎獲獎單位之一。
????在北斗衛星導航系統工程建設十余載的發展歷程中,從539廠的應答機、固放、雙工器到773所的微波開關,從7107廠的二浮陀螺儀到825廠、693廠的電連接器及289廠的換流轉接器,再到165廠的電磁繼電器、200廠的箭上電纜網……“北斗”熠熠閃光的背后,總能找到九院各單位建設者的身影。

????北斗系統穩定運行的“守護者”
????在確保北斗系統連續穩定運行的過程中,九院同樣發揮著重要作用。其中,704所全程參與了北斗導航地面測控網的建設過程,承擔了衛星遙測接收系統、固定式/移動式統一測控系統、船載統一測控系統等核心裝備綜合測控基帶分系統的研制任務。
????早在2007年11月和2008年10月,704所便兩次派出員工參加中國第24、25次南極考察隊,并在南極大陸建立起中國第一個北斗衛星觀測站。由該所研制的觀測站核心設備——監測接收機和高精度天線經受住極地惡劣環境考驗,獲取了北斗二號衛星導航系統第一顆中圓地球軌道(MEO)試驗衛星在極地地區的寶貴原始測量數據,增加了觀測弧段,極大地提高了衛星定軌精度,為北斗MEO衛星定軌和性能評估積累了寶貴數據和經驗。2010年,704所的監測接收機和雙模用戶機再次被選為指定北斗定位設備,參加北斗二號衛星導航系統定位授時性能評估試驗(遠洋),裝備于雪龍號極地科考船,完成從南極到北極的全球跨越。
????704所參與研制裝備的北斗二號一類監測站和北斗三號二類監測站,主要通過對衛星信號的收發與高精度測量,實現在軌衛星全弧段高精度軌道、鐘差測定和電離層改正,實現星地一體化系統管理與控制,為系統的安全穩定運行提供保障。此外,該所研制的北斗三號監測接收機,需具備同時接收多個系統衛星的20多種信號,近千個獨立接收通道,堪稱世界上最復雜的衛星導航信號接收設備。目前704所已完成120多臺設備的交付,并在30余個各類監測站中提供高精度數據支持和業務處理等服務,是配套數量最多的研制單位,為北斗三號運控系統的穩定運行做出了巨大貢獻。
????2011年,九院與中國衛星導航系統管理辦公室聯合成立九院衛星導航系統工程中心暨“中國衛星導航系統管理辦公室測試評估研究中心”(以下簡稱衛導中心)。9年來,作為北斗系統測試評估總體單位,衛導中心主要開展北斗衛星發射前的地面測試對接工作及發射后的在軌評估工作。地面測試對接工作依托北斗地面試驗驗證系統,在衛星發射前,利用模擬環境對衛星外部接口及相關指標進行全面對接驗證,確保各項功能、性能全面滿足要求,所有北斗衛星在出廠前都需要經過衛導中心的地面測試后才能出廠放行。衛星發射入軌后,依托地面跟蹤站回傳數據,對在軌衛星的運行狀態和服務性能進行全面評估,為衛星是否具備入網服務條件提供重要數據支撐。
????為了保障北斗三號系統的穩定運行,衛導中心在衛星正式入網運行后還有一項重要工作:開展常規化監測評估,并從用戶角度及時、科學評價北斗三號系統及單星各項指標。同時,在北斗三號系統運行服務工作中,承擔系統基本服務性能測試、iGMAS站址考察、APS?CO監測評估系統跟蹤站建設等重要任務。
????2018年11月19日,九院測試人員沿著我國西北地區“一帶一路”沿線開展北斗三號動態服務性能測試。從烏魯木齊至霍爾果斯全程約700公里,在低溫嚴寒、能見度低、路況較差情況下,測試團隊克服種種困難,完成測試任務,為北斗三號基本系統正式開通運行提供了寶貴的數據資源。在蒙古國烏蘭固木,開展iGMAS跟蹤站站址考察的兩名隊員克服零下20攝氏度的嚴寒進行室外作業,在積雪嚴重覆蓋地區徒步考察站址,搭建儀器,開展測試。在孟加拉國,工作人員向孟方技術人員就跟蹤站安裝調試、數據接收測試等內容進行詳細講解,確保該站點設備穩定運行,數據安全可靠。
????從跨省越界到遠赴南極,為了系統的穩定運行,九院一支支北斗團隊辛勤耕耘、不懈奮斗,讓北斗衛星導航系統運行穩定、服務性能不斷提升。

????北斗服務社會、走向世界的“推動者”
????在加速北斗應用,促進北斗走向世界的過程中,九院的衛星導航系統級技術產品也在蓬勃發展。早在2003年,九院704所就成功研制了北斗/GPS/格洛納斯三系統接收機,實現了北斗系統與其他導航系統的組合定位。
????目前,704所衛星導航接收機種類繁多,并擁有具有自主知識產權的導航射頻芯片和基帶芯片,在高精度、抗干擾等方面技術國內領先。此外,在空間應用領域,由704所研制的基于北斗導航信號處理技術的星載高精度導航定軌接收機已在多個星載型號中得到應用,目前已形成基于北斗導航系統的單星定軌授時、組網星座星間測量以及高軌高靈敏度信號處理的系列化產品體系,為北斗系統在衛星和深空探測等空間領域的應用發揮了重要推動作用。704所衛星導航接收機產品也已形成系列化,年產量達數千臺(套),并廣泛應用于航天航空各領域。
????2013年,中央電視臺《我們與藏羚羊》欄目選擇九院772所自主研制的北斗導航定位項圈,應用于藏羚羊科考項目,跟蹤研究藏羚羊的遷徙規律。近年來,北斗導航定位項圈陸續用于內蒙古“數字牧場”、人工繁殖大熊貓野化放歸等項目,將北斗的應用拓展到多個領域。隨著北斗三號全球組網成功和北斗全球化發展,九院多家廠所的北斗衛星導航產品還將逐步擴展應用到物流運輸、精細農業、旅游探險、環境監測、城市管理、應急救援等經濟社會各個領域,實現北斗產業多元化發展,創造北斗全球應用價值。
????在推動北斗走向世界的過程中,九院衛導中心建設的信息服務平臺作為我國北斗系統官方發布渠道,在用戶和系統管理部門間架設了信息交互的橋梁,向全球用戶提供北斗運行狀態和服務性能信息。
????近些年,中俄衛星導航合作得到兩國政府高度重視。2017年10月13日,中俄衛星導航重大戰略合作項目委員會第四次會議在俄羅斯圣彼得堡成功舉行,九院衛導中心作為中俄監測評估工作組中方組長單位全程參與會議。會議期間,九院與俄羅斯有關研究院共同簽署了“關于開展衛星導航系統監測評估聯合服務的聲明”,雙方承諾將在中俄項委會的框架下,持續開展衛星導航系統性能監測評估合作,向全球北斗、格洛納斯用戶提供信息服務。
????為加深中阿北斗衛星導航技術的合作與交流,2019年4月,在第二屆中阿北斗合作論壇期間,九院與阿拉伯信息通信技術組織聯合開展了北斗系統測試體驗活動,在突尼斯、埃及、蘇丹等阿拉伯國家開展了靜態、動態測試評價工作,并形成了《中阿聯合北斗測試評價結果》成果文件。此次活動使阿拉伯國家用戶了解北斗系統在阿拉伯國家的服務情況,加深了中阿北斗衛星導航技術的合作與交流。
????在推動與中亞地區衛星導航合作方面,九院同樣作出了積極貢獻。2019年10月,首屆中國—中亞北斗合作論壇在廣西南寧成功舉辦,九院衛導中心與烏茲別克斯坦塔什干信息技術大學代表,簽署《北斗/GNSS監測評估合作協議》,該成果納入《第七屆中國—中亞合作論壇(南寧)宣言》。雙方同意通過在烏建立靜態監測站、開展北斗/GNSS動態測試等活動,將監測評估技術和衛星導航技術更好更快地引入烏茲別克斯坦。并以此為契機,雙方共同商討中國—中亞多邊領域衛星導航合作的廣闊前景。
????北斗星光閃耀,九院功不可沒。回顧北斗導航系統工程建設的發展歷程,處處有九院大力發展航天電子技術,支撐國家重大工程建設的奮斗足跡。九院將以北斗系統全球組網成功為新的起點,用更多更好的北斗應用技術和產品讓北斗星光在全世界更加耀眼。
????展望未來,九院將繼續堅持創新驅動發展戰略,以改革創新的毅力和勇氣,攀登航天電子技術新高峰,切實踐行好用航天科技報效偉大祖國、用航天科技創造美好生活的初心使命。

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