中國北斗走出了一條自主創新、追求卓越的發展道路

來源:華西都市報 2020-08-01 13:06中投網 A-A+

  北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式7月31日上午在北京舉行。中國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統,開啟了高質量服務全球、造福人類的嶄新篇章。

  關鍵核心技術是花錢買不來的,即使買來了也是不可靠的,引進仿制的路子也走不遠,中國北斗面對缺乏頻率資源、沒有自己的原子鐘和芯片等難關,走出了一條自主創新、追求卓越的發展道路。

  集智會戰

  攻克無“鐘”之困

  星載原子鐘是導航衛星的“心臟”,是衛星導航領域“皇冠上的明珠”,其性能對系統定位和授時精度具有決定性作用。

  建設之初,國內星載原子鐘技術比較薄弱。當時,全世界只有少數國家有能力研制高性能星載原子鐘,進口存在諸多困難和不確定性。

  為盡早“讓中國的北斗用上最好的鐘”,工程總體組織相關科研單位和企業,成立3支研發隊伍同步進行攻堅。不到兩年時間,3支隊伍全都取得成功,自主研發出達到國際先進水平的原子鐘。

  很快北斗衛星上便批量搭載全國產化星載原子鐘,并實現“雙鐘”相互備份,衛星可靠性和在軌壽命大幅提升。

  負重登攀

  消除缺“芯”之憂

  缺少“中國芯”,一直是困擾我國高科技領域的一塊“心病”。對于北斗系統工程建設和應用來說,擁有國產芯片,對于確保安全性、穩定性、可靠性至關重要。

  通過深入動員,工程上下形成寧可國產化產品“指標低點,價格高點,也要大膽使用”的堅定共識;工程總體研究制定行動規劃,將自主可控要求落實到關鍵技術攻關、產品研發、競爭采購等各環節;建立由專項管理辦公室牽頭,多部門參加的自主可控協調小組,大力推廣使用自主芯片、模塊、軟件產品,通過邊建邊用、反復迭代,有效提高產品質量水平。

  如今,國產北斗芯片工藝由0.35微米提升到28納米,已在物聯網和消費電子領域廣泛應用。支持北斗三號新信號的22納米工藝射頻基帶一體化導航定位芯片,體積更小、功耗更低、精度更高,已具備批量生產能力。截至2019年底,國產導航型芯片出貨量已超1億片,北斗導航型芯片、模塊高精度板卡和天線已輸出到120余個國家和地區。

  獨辟蹊徑

  破解布“站”之難

  按照傳統全球衛星導航系統的建設和運行模式,需要在全球范圍內建立眾多地面站。為解決北斗系統國內建站實現全球運行和服務的難題,北斗系統首創Ka頻段星間鏈路,創造性地提出高效解決方案。

  為解決境外衛星的數據傳輸通道問題,工程專門組織研究團隊攻克了星間鏈路關鍵技術,采取星間、星地測量和傳輸功能一體化設計,成功實現衛星與衛星、衛星與地面站的聯絡互通。

  通過星間鏈路,所有在軌北斗衛星連成一張大網,實現北斗“兄弟”手拉手、心相通,相互間可以“通話”、測距,能自動“保持隊形”,這不僅減小地面站規模、減輕地面管理維護壓力,而且還使衛星定位精度大幅提高。憑借這一“絕活”,工程實現了僅依靠國內布站情況下對全球星座的運行控制,以及全球服務能力與世界一流系統的比肩。

  北斗系統建成三步走

  2000年

  建成北斗一號試驗系統,使我國成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

  2012年

  建成北斗二號區域系統,為亞太地區提供服務。

  2020年

  建成北斗三號全球系統,實現了中國人孜孜以求的“全球夢”。

  未來目標

  2035年左右,我國將建成以北斗系統為基礎,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。

  北斗系統優勢

  高精度定位

  在全球范圍內優于10米在亞太地區優于5米

  高精度授時

  通過衛星收到的時間誤差不超過億分之一秒

  獨有短報文功能

  通過衛星“發短信”

  同類系統

  美國

  GPS系統全面投用27年

  俄羅斯

  格洛納斯衛星導航系統全面投用7年

  歐洲

  伽利略衛星導航系統預計今年全面投用

  2035年左右建成國家綜合定位導航授時體系

  同樣是建設全球衛星導航系統,美、俄和歐盟選擇搞“一步建全球”。我國起步晚、底子薄,明智選擇分步走,先解決有無、滿足急需,切實做到“把每個銅板都用在刀刃上”。

  1983年,“863計劃”倡導者之一陳芳允院士,創造性地提出“雙星定位”構想。這一方案,能以最小星座、最少投入、最短周期實現“從無到有”。

  后來,北斗系統首任工程總設計師孫家棟院士,進一步組織研究提出“三步走”發展戰略,決定先建試驗系統,然后再建區域系統,最后建成全球系統。

  2000年建成北斗一號試驗系統,使我國成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。2012年建成北斗二號區域系統,為亞太地區提供服務。2020年建成北斗三號全球系統,實現了中國人孜孜以求的“全球夢”。

  2035年左右,我國將建成以北斗系統為基礎,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。

 

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