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第一财经|专访北斗三号系统卫星总设计师：我们如何保障卫星的持续先进性？

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北斗三号全球卫星导航已经正式向全球开通全系统服务 。 按照我国导航战略需求 ， 2035年还将建设更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时系统 。
中科院微小卫星创新研究院副院长、北斗三号系统卫星总设计师林宝军8月3日接受第一财经采访人员电话采访时表示：“下一代北斗卫星不仅要满足用户的简单需求 ， 还要创造需求和引领需求 。 未来北斗将不仅能为地球提供导航 ， 还能面向深空 ， 支持天文导航 。 ”
林宝军称 ， 北斗工程设计之初打破了新技术不超过30%的惯例 ， 新技术占比超过70% ， 从而保障长寿命卫星的持续先进性 。
第一财经|专访北斗三号系统卫星总设计师：我们如何保障卫星的持续先进性？
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“长板理论”保障卫星的持续先进性
林宝军对第一财经采访人员表示 ， 导航系统全产业链是一个2万亿元人民币规模的市场 ， 去年北斗市场的产值已经达到3000多亿元人民币 。 随着北斗用户规模进一步上升 ， 未来成本降低是必然趋势 。
他还称 ， 我国的北斗产业链已经从材料、芯片到终端单机 ， 都实现了技术的自主可控 。 “我们用的龙芯CPU以及北斗的操作系统 ， 都是核心技术自主可控的 。 ”林宝军告诉第一财经采访人员 ， “北斗的核心器部件已经实现了完全的国产化 。 ”
位于上海张江的中科院微小卫星创新研究院 ， 是北斗卫星团队中的主力军 。 35颗包括试验卫星在内的北斗三号卫星中 ， 有12颗是上海研制和发射 ， 实现了众多关键技术的突破与创新 。 林宝军介绍称 ， 北斗导航系统的定位精度指标在国际四大导航系统中处于领先 ， 北斗系统时频精度更优、信号质量更好、用户体验更佳 。
林宝军还介绍 ， “星间链路”使得卫星观测的PDOP值提高了10倍至30倍 ， 测控覆盖从30%提高到100% ， 导航能力再上台阶 ， 北斗三号实现了相当于美国GPS2到GPS3的跨越 。
林宝军告诉第一财经采访人员 ， 技术攻关常常需要十年磨一剑 ， 而卫星的寿命一般在10年至12年 ， 这意味着到了卫星的“寿命末期”很难保持技术上的先进性 。 为了突破这一天花板 ， 中科院北斗导航卫星研制团队采用不寻常的“长板理论”——硬件指标按最长的板来设计卫星 ， 对导航卫星的配置进行前瞻性规划 ， 研制中做好保底准备 ， 守住工程建设底线 ， 并不断用技术创新和软件升级来补齐短板 。
“如何保障卫星的持续先进性 ， 是工程初期困扰我们很长时间的一个命题 。 ”林宝军说道 ， “为了解决这一难题 ， 研发人员打破了以往新技术不超过30%的惯例 ， 在配置上尽量进行前瞻性的规划 ， 新技术占比甚至超过70% 。 ”
以地面覆盖为例 ， 研发人员提出了“相控阵”这种国际上从未使用过的星间链路方案 ， 实现了“一星通、星星通” 。
“如今新技术不断涌现、系统更新周期很快的情况下 ， 这种做法更有利于提高系统的性能 。 ”林宝军说道 ， “在产品的研制过程中 ， 我们采用符合客观规律的创新技术 ， 再加上成熟的工艺、充分的地面试验 ， 实现产品的快速定型 。 ”
“卫星进入太空之后虽然无法变动硬件 ， 但是我们把软件做到天上后 ， 也能通过天地间的通道 ， 对软件进行重构和在轨赋能 ， 来持续改进产品性能 ， 就像手机App软件能升级更新一样 。 ”他对第一财经采访人员说道 。
不过他表示 ， 卫星发射到天上后 ， 一般不需要经常更新软件 。 “理论上软件虽然都会有错误 ， 但是这种错误发生的频率不会很高 ， 可能几年出现一次 。 ”林宝军对第一财经采访人员表示 ， “另外卫星导航信号可能随着技术的发展变得更好 ， 定位的精度更高 ， 这些都能通过天上在轨的计算机加以修改和重构信号体制 ， 让卫星在天上‘有错能改’、‘自我修复’、‘刷新功能’ 。 ”


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