自主创新确保北斗系统稳定运行

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宁夏吴中市利通区金鸡镇塔湾村村民使用北斗导航在田里播种蔬菜。新华社

"它建在空中，在地面上使用效果很好."北斗卫星导航系统作为国家重要的信息基础设施，自2012年底正式投入使用以来，一直运行稳定。北斗系统已经进入全球联网的新阶段，其应用产业发展迅速，成为国家名片。

根据计划，预计北斗三号基础系统将于2018年底建成，为“一带一路”的参与国提供服务；到2020年，一个世界级的北斗三号系统将建成，以提供全球服务。目前，北斗三号系统已经成功发射了8颗全球联网卫星，建成了最简单的系统。它继承了北斗的特点，是世界级的，增加了星间链接、全球搜救等新功能，广播导航信号性能更好。

日前，记者走进北斗发展的几个一线团队，近距离了解北斗在中国的亮点和魅力。

自主创新成就北斗

北斗卫星导航系统是中国自主研发和运营的卫星导航系统，其目标是为全球用户提供定位、导航和授时服务。

在茫茫大海中航行的船只需要航标灯的指引。卫星以0/的速度飞行，太阳和地球是它的信号灯。卫星飞行姿态的确立依赖于对太阳和地球的观测。测量精度越高，卫星飞行姿态越稳定，导航精度越高。中国科学院上海技术物理研究所开发的“三只眼”通过观察太阳和地球为导航卫星提供导航。

专家说，“三只眼”是两只“太阳眼”——模拟太阳传感器、数字太阳传感器和一只“地球眼”——红外地球传感器。“太阳眼”负责测量太阳的位置，而“地球眼”测量地球的位置。

“三只眼”北斗卫星的优异性能与“视力”密切相关。在卫星轨道初始阶段，模拟太阳敏感器捕获太阳，然后通过数字太阳敏感器和红外地球敏感器的相互作用，更精确地确定卫星的三轴姿态。

研究人员解决了北斗卫星数字太阳传感器和红外地球传感器的关键技术问题。数字太阳敏感器的关键技术突破实现了关键部件的独立控制；经过关键技术的突破，红外地球传感器具有测量精度高、可靠性高、使用寿命长、不易受太阳等天体干扰等优点。

星间通信是北斗导航系统从地区向世界过渡的关键技术，是提高系统全球服务能力的核心技术手段，是北斗全球导航卫星系统的重要标志和技术制高点。

中国电力股份有限公司29个研究所的研究人员提出了自己的北斗全球联网星间链路解决方案，并率先采用毫米波技术系统和生产流程，开发出具有国际领先水平的星间链路产品，为实现北斗导航卫星全球联网发挥了关键作用，推动了北斗全球系统的跨领域发展。

卫星电源子系统也是卫星的关键子系统之一，被称为卫星的“生命线”。在北斗三号网络卫星的研制过程中，中国电力科学研究院18承担了电力子系统的研制工作。据该所专家介绍，以中轨卫星为例，配置了双太阳翼、双蓄电池、均衡器和功率控制器。其中，太阳能电池阵列是卫星的唯一能源，蓄电池是卫星的储能装置。北斗三号首次批量使用转换效率达到世界先进水平的三结GaAs太阳能电池，可以完全匹配太阳能电池板的尺寸，大大提高卫星“吸收”太阳能的效率。

在储能方面，锂离子电池组在北斗三号卫星上的成功应用也开创了锂离子电池组在高轨应用的新局面，满足了北斗卫星储能电源的高能量密度需求，使卫星上各种仪器设备的有效载荷更加“动态”。北斗卫星使用的锂离子电池达到了国际先进水平。

北斗的高精度应用将像水、电和天然气一样容易获得，并将按需使用

500万运营车辆上线，打造全球最大的全球卫星导航系统车辆联网平台；北斗已经安装在全国4万多艘渔船上，帮助了1万多名渔民...基于高精度服务，北斗已经应用于精密农业、危险房屋监控、无人驾驶等领域。目前，北斗已经广泛应用于公安、交通、渔业、电力、林业、减灾等行业。据统计，中国航天科技三院航天科技股份有限公司开发的各类北斗终端和操作平台，已为全国22个省市的35万多辆客货汽车和远洋渔船提供服务。

采用北斗定位导航、传感、网络、计算、控制、智能等先进技术。，道路和基础设施被完全感知，从而构建了以车辆为节点和网络的车辆联网系统。它可以实时监控和存储车辆的行驶轨迹、速度、时间、里程等状态信息，采集、统计和分析车辆的油耗、油耗数据、驾驶员行为数据、轮胎状况等。，改变司机的不良驾驶习惯，优化运输过程的管理。

特别值得一提的是，北斗车载联网技术还可以利用北斗系统在全球四大卫星导航系统中独特的短信功能，为车辆提供北斗短信通信服务。没有公共通信网络的覆盖，北斗车载联网的基本定位、数据采集和数据传输功能可以稳定运行，并能为用户提供远程调度指挥功能和北斗应急通信链路。特别是当移动通信中断或电源中断或移动通信无法覆盖北斗终端时，可以使用短信进行通信。

天空中有几颗北斗七星，地面上有一个地基网。中国兵器工业集团建设北斗地面增强系统，建设面向公众和行业用户的高精度定位运营服务平台，建设独立可控的北斗地面增强“国家网”，实现精度优于标准的北斗高精度应用服务。

据专家介绍，国家北斗地面增强系统的北斗参考站接收北斗导航卫星信号，经传输、处理和校正后，通过卫星、数字广播、移动通信等方式进行实时广播。，实现实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级高精度定位服务。例如，智能手机中的北斗具有高精度，可用于汽车驾驶和定位导航；车道级导航可用于大型卡车管理和汽车导航；更高精度毫米级的应用可用于建筑物变形监测和地质灾害监测，包括泥石流和滑坡。

未来，北斗的高精度应用将成为一种公共服务产品，可以像水、电、气一样使用。

当我看到“祖国，有我在这里”，我觉得一切都特别有意义

每当有北斗任务圆满成功的消息传来，中国航天科工集团第304研究所北斗任务软件评估团队总是异常兴奋。该团队平均年龄为28岁，是北斗系统的软件“物理考官”，在“啄木鸟”的推动下，始终保持良好的软件质量。

面对北斗卫星开发困难、发射周期紧、技术新、算法复杂等问题，项目组经常关闭测试，集中加班，发现问题和隐患300多个，其中影响导航任务通信、数据采集和姿态计算的问题50多个。

“自从我加入这项任务，我开始每天头脑风暴，把软件的每一个功能和性能都印在脑海里，坚持‘不要轻视问题，不要放过问题’的原则，一行行地检查代码中可能存在的漏洞。同时，我个人也感受到了软件测试的价值和乐趣。”李丽华曾多次带领团队对北斗导航、量子卫星和暗物质卫星进行软件评估。

参与北斗地面系统开发的中国电力部20个团队的平均年龄小于35岁。无论是在实验室、计算机房还是在野外，总会有队员带着黄沙从西北走向美丽的东南海岸。当团队在高原上建造空间站时，海拔超过4500米，氧气含量严重不足。寒风如刀，许多人头痛欲裂，恶心呕吐。然而，每当他们经过高原监测站，看到石碑上写着“祖国，我在这里”的字样，他们就觉得自己所做的一切都特别有意义。

来源：搜狐微门户