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国防科技大学|盘点北斗三号服务全球背后的国防科大元素

国防科技大学|盘点北斗三号服务全球背后的国防科大元素
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团队合影 。
红网时刻采访人员 陈宗昊 通讯员 胡达平 汤超 岑宣宇 长沙报道
“今后无论你走到哪里 ， 北斗将始终伴你左右 。 ”2020年7月31日 ， 面向全天时、全天候、高精度全球定位授时服务的北斗三号全球定位系统全面建成 。 这也标志着北斗系统“三步走”发展战略全部完成 ， 我国正式从航天大国迈向航天强国 。
从1994年启动北斗一号系统工程建设到今年北斗三号开通全球系统服务 ， 已是整整26年 。 在“北斗”问天的艰苦征程上 ， 国防科技大学北斗团队自1995年组建以来完整经历北斗系统建设全过程 ， 加强核心关键技术攻关 ， 先后突破了以“快速捕获与信号接收、卫星抗干扰、系统高精度测量、系统体系级仿真评估、分布式地面运控架构”为代表的一系列关键技术 ， 发展成为北斗系统技术创新引领者 ， 是北斗系统建设中不可或缺的创新团队 ， 为我国北斗系统从无到有、从追赶到并跑甚至局部领跑做出了卓越贡献 。
北斗精神 ， 一路践行
从几个人的“手工作坊式课题组”到200多人的卫星导航技术国家级专家组组长单位；从最初北斗一号的两颗、三颗、四颗卫星 ， 到北斗三号覆盖全球；从当年被欧美技术封锁 ， 到今天核心部件100%实现国产化 。 25年来国防科大北斗团队一直在北斗建设的道路上一路前行 ， 他们秉持“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神为国家托举国之重器 。
突如其来的新冠肺炎疫情 ， 给人们的工作生活带来了巨大冲击 。 “绝不让阵地失守 ， 绝不让问题发生在自己身上 。 ”团队坚持一手抓疫情防控阻击战 ， 一手抓北斗系统建设攻坚战 ， 努力实现疫情防控和北斗系统建设两个万无一失 ， 两个全面胜利 。 为保障系统按节点顺利开通 ， 国防科技大学北斗团队冲锋在前 。
从2月11日起 ， 12名团队科研人员分批逆行前往当时疫情较为复杂的北京 ， 先后在当地隔离点、机房等进行集中隔离 。 在某隔离点尚未装修好、吃住条件差的情况下 ， 他们依然冒着没有暖气的寒冷天气 ， 即使吃泡面睡板房也要坚持熬夜工作抢进度 ， 线上线下同步、创造条件开展工作 ， 紧前推进系统联试任务 。
隔离期间 ， 科研人员既要克服自身工作生活困难 ， 还要克服内心情感等困难等现实问题 。 他们主动书写请战书誓保系统关键节点 ， 坚持高标准、严要求完成系统联试任务 ， 坚守北京联调现场直至系统开通服务 ， 一切为了系统进度和质量 。 就这样连续奋战三个多月 ， 终于按计划完成了85项集成联试和故障模拟测试工作 ， 形成了3100多页测试报告 ， 使系统状态逐步稳定 ， 保住了北斗三号地面运控系统开通前试运行的关键节点 ， 为北斗三号全球系统开通服务打下了坚实基础 。
北斗建设 ， 永无止境
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系统调试 。
北斗三号全球系统全面建成并投入服务 ， 不是问天征程的结束 ， 而是北斗走向星辰大海的开始 。
“北斗”的用途远不止如今的车辆导航、手机定位、电子地图 。 由于智能产业与时空信息密切相关 ， 能提供位置和时间信息的卫星导航技术必将被用于智能网络、智能传感、智能交通、智能通信、智能物流、智能社区、智能电网等所有智能产业中 ， 并形成各种前所未有的新型商业模式 。
空气中 ， 行踪不定的污染物被纳入环境监测信息系统 ， 从此将逃不过北斗的“慧眼”；田地间 ， 通过北斗系统与农业器械的配合 ， 可实时掌握耕种深度、行距等信息 ， 令作业效率提高50% ， 产量提高5%-8%；还有国境线上 ， 山高、林密、谷深的恶劣环境导致通讯设施无法全部覆盖 ， 而边防官兵们凭借北斗系统 ， 依然可以及时、稳定地传递信息 。
“北斗的应用 ， 只受到想象力的限制 。 ”北斗人自信且自豪的话语 ， 更昭示着一个更加智能、更加便捷、更加美好的未来 。
国防科大北斗团队来不及停歇 ， 便将踏上了新的征程 ， 积极参与国家综合时空体系建设论证 ， 向着用科技创新推动北斗成为世界最先进的卫星导航系统的远大目标迈进 。
延伸阅读：
盘点北斗组网中的科大元素
国防科大北斗团队是北斗三号系统工程建设的核心主力 ， 承担北斗三号系统工程建设任务具有“三全”特点：一是全体制 ， 所有的信号体制、系统体制；二是全系统 ， 从卫星到地面运控及应用、测试、试验验证全覆盖；三是全链路 ， 所有的信号链路、应用链路全覆盖 。 今天 ， 我们来盘点一下 ， 北斗三号系统中那些来自国防科大的具有代表性的创新贡献 。
1、RDSS信号收发系统
RDSS是北斗导航系统所独有的功能 ， GPS所不具备的发短信能力 ， 这项能力使卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间 ， 可以直接通过卫星“对话” ， 即信号双向传递 ， 而GPS只有单向传递 。 北斗三号主控站RDSS信号收发系统就是决定北斗短信能力的核心系统 。
国防科大北斗团队是北斗三号地面运控系统中RDSS信号收发系统的独家建设者 ， 在北斗三号建设期间 ， 团队全面优化升级了信号体制 ， 使终端发射功率降为原来的二分之一 ， 系统容量提升10倍 ， 采用基于光交换的集中-分布式架构、设备集群化备份和全数字分配技术 ， 解决了大容量短突发的信号捕获接收问题 ， 成功研制出北斗三号RDSS信号短报文系统 。
2、主控站时频统一系统
时频统一系统 ， 顾名思义与统一时间有关 ， 有了它 ， “聊天群”里的卫星们就能互相“对表”了 。 在航天活动中 ， 各地面站所获取、记录的测量数据和事件都必须有严格统一的精确时间标准才能对它们进行分析和处理 。 因此时频统一系统是卫星导航系统运行的基础 ， 是北斗三号主控站的核心支撑系统 。
国防科大北斗团队基于国产原子钟突破了综合原子时关键技术 ， 将北斗时频率准确度、天稳定度提高了一个数量级 。 并提出全光时频传递技术 ， 相位一致性相比北斗二号提升了5倍 ， 它会让北斗系统跳动的脉搏更加准确 ， 从而让我们获得更加准确的位置信息 。
3、地面运控系统注入站
地面运控系统能让工作人员在地上 ， 对天上的卫星星座进行监视、控制和数据综合处理 ， 重要性不言而喻 。 注入站则负责定期给卫星发送控制指令 ， 校正卫星的各类参数误差 。 当卫星在空中飞到一定时间 ， 需要地面利用注入站对其进行位置和方向的校准 ， 以保证卫星的正常飞行 。
4、仿真测试系统
卫星导航仿真测试系统是指利用计算机技术对卫星导航系统建设、运行、维护和使用等进行仿真试验、测试评估以及试验验证等相关的技术和方法 。 利用现代计算机技术建立真实反映卫星导航系统工作原理及运行机制的系统模型 ， 开展对卫星导航系统的主要功能、指标体系和核心算法进行试验和评估 ， 是开展卫星导航系统建设论证和支持卫星导航产业化应用的重要基础工作之一 ， 主要涉及卫星导航系统性能指标测试与评估体系、地面运控系统仿真测试与评估模型体系和用户终端设备仿真测试与计量检测体系三个方面工作 。
【国防科技大学|盘点北斗三号服务全球背后的国防科大元素】国防科大北斗团队创新提出了大规模超实时系统仿真运行架构 ， 攻克了软硬件协同仿真试验技术 ， 解决了卫星导航全节点多层行为建模技术难题 ， 实现了多场景与多维度指标一体化的试验评估技术 ， 成功研制多套系统仿真评估软件 ， 为北斗系统卫星发射、系统运行、广泛应用提供了强有力验证支撑 。


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