中国北斗走出了一条自主创新、追求卓越的发展道路

来源:华西都市报 2020-08-01 13:06中投网 A-A+

  北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式7月31日上午在北京举行。中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,开启了高质量服务全球、造福人类的崭新篇章。

  关键核心技术是花钱买不来的,即使买来了也是不可靠的,引进仿制的路子也走不远,中国北斗面对缺乏频率资源、没有自己的原子钟和芯片等难关,走出了一条自主创新、追求卓越的发展道路。

  集智会战

  攻克无“钟”之困

  星载原子钟是导航卫星的“心脏”,是卫星导航领域“皇冠上的明珠”,其性能对系统定位和授时精度具有决定性作用。

  建设之初,国内星载原子钟技术比较薄弱。当时,全世界只有少数国家有能力研制高性能星载原子钟,进口存在诸多困难和不确定性。

  为尽早“让中国的北斗用上最好的钟”,工程总体组织相关科研单位和企业,成立3支研发队伍同步进行攻坚。不到两年时间,3支队伍全都取得成功,自主研发出达到国际先进水平的原子钟。

  很快北斗卫星上便批量搭载全国产化星载原子钟,并实现“双钟”相互备份,卫星可靠性和在轨寿命大幅提升。

  负重登攀

  消除缺“芯”之忧

  缺少“中国芯”,一直是困扰我国高科技领域的一块“心病”。对于北斗系统工程建设和应用来说,拥有国产芯片,对于确保安全性、稳定性、可靠性至关重要。

  通过深入动员,工程上下形成宁可国产化产品“指标低点,价格高点,也要大胆使用”的坚定共识;工程总体研究制定行动规划,将自主可控要求落实到关键技术攻关、产品研发、竞争采购等各环节;建立由专项管理办公室牵头,多部门参加的自主可控协调小组,大力推广使用自主芯片、模块、软件产品,通过边建边用、反复迭代,有效提高产品质量水平。

  如今,国产北斗芯片工艺由0.35微米提升到28纳米,已在物联网和消费电子领域广泛应用。支持北斗三号新信号的22纳米工艺射频基带一体化导航定位芯片,体积更小、功耗更低、精度更高,已具备批量生产能力。截至2019年底,国产导航型芯片出货量已超1亿片,北斗导航型芯片、模块高精度板卡和天线已输出到120余个国家和地区。

  独辟蹊径

  破解布“站”之难

  按照传统全球卫星导航系统的建设和运行模式,需要在全球范围内建立众多地面站。为解决北斗系统国内建站实现全球运行和服务的难题,北斗系统首创Ka频段星间链路,创造性地提出高效解决方案。

  为解决境外卫星的数据传输通道问题,工程专门组织研究团队攻克了星间链路关键技术,采取星间、星地测量和传输功能一体化设计,成功实现卫星与卫星、卫星与地面站的联络互通。

  通过星间链路,所有在轨北斗卫星连成一张大网,实现北斗“兄弟”手拉手、心相通,相互间可以“通话”、测距,能自动“保持队形”,这不仅减小地面站规模、减轻地面管理维护压力,而且还使卫星定位精度大幅提高。凭借这一“绝活”,工程实现了仅依靠国内布站情况下对全球星座的运行控制,以及全球服务能力与世界一流系统的比肩。

  北斗系统建成三步走

  2000年

  建成北斗一号试验系统,使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

  2012年

  建成北斗二号区域系统,为亚太地区提供服务。

  2020年

  建成北斗三号全球系统,实现了中国人孜孜以求的“全球梦”。

  未来目标

  2035年左右,我国将建成以北斗系统为基础,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。

  北斗系统优势

  高精度定位

  在全球范围内优于10米在亚太地区优于5米

  高精度授时

  通过卫星收到的时间误差不超过亿分之一秒

  独有短报文功能

  通过卫星“发短信”

  同类系统

  美国

  GPS系统全面投用27年

  俄罗斯

  格洛纳斯卫星导航系统全面投用7年

  欧洲

  伽利略卫星导航系统预计今年全面投用

  2035年左右建成国家综合定位导航授时体系

  同样是建设全球卫星导航系统,美、俄和欧盟选择搞“一步建全球”。我国起步晚、底子薄,明智选择分步走,先解决有无、满足急需,切实做到“把每个铜板都用在刀刃上”。

  1983年,“863计划”倡导者之一陈芳允院士,创造性地提出“双星定位”构想。这一方案,能以最小星座、最少投入、最短周期实现“从无到有”。

  后来,北斗系统首任工程总设计师孙家栋院士,进一步组织研究提出“三步走”发展战略,决定先建试验系统,然后再建区域系统,最后建成全球系统。

  2000年建成北斗一号试验系统,使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年建成北斗二号区域系统,为亚太地区提供服务。2020年建成北斗三号全球系统,实现了中国人孜孜以求的“全球梦”。

  2035年左右,我国将建成以北斗系统为基础,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。

 

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