航天九院助力“北斗”星光閃耀智慧科技

    來源:  2020-06-24 10:05:45

   隨著北斗全球系統星座部署完成,我國自主建設、獨立運行的北斗衛星導航系統成為名副其實的“國家名片”。

   在北斗衛星導航系統建設過程中,從工程建設到穩定運行,從推廣應用到國際合作,航天科技集團九院全方位深度參與,研制生產的航天電子技術和產品讓“北斗”這張國家名片星光閃耀。

   參與北斗系統的全方位建設

   作為航天科技集團所屬大型科研生產聯合體,九院參與了北斗系統中衛星、運載火箭、運控、測控、應用、發射場和星間鏈路全部七大子系統的建設工作,為工程建設提供了數以萬計的高質量高可靠的電子信息系統設備和元器件產品。

   在衛星系統中,九院771所突破多項關鍵技術研制的星載計算機,能夠對衛星上各功能模塊進行高效可靠的管理和控制,監視整星狀態,協調整星工作。作為整星核心設備,星載計算機可靠度在壽命末期仍能達到0。989。

   九院13所時代光電公司為北斗三號配套的光纖陀螺組件用于衛星偏航姿態角的連續測量,發揮著導航控制的關鍵作用,并實現在軌零故障。九院704所研制的北斗三號關鍵載荷導航信號生成器和上行注入處理機、技術水平全國領先的激光星間鏈路終端、鏈路跳擴頻碼設備等重要載荷,是北斗衛星系統的重要組成部分,產品穩定可靠、指標優越,有效支撐了北斗衛星系統的全球組網和健康運行。

   跟隨北斗系統的建設進程,704所全面參與了北斗地面運控系統一類和二類監測站、高精度監測接收機的研制與裝備。北斗地面運控系統的主控站、注入站和各類監測站均配備了704所研制的監測接收機,用以實現對導航衛星的精密定軌和星座狀態的監測,是北斗二號導航系統精密定軌業務的主要數據源,為系統提供持續穩定可靠的服務,在北斗二號衛星工程的建設實施中發揮不可替代的作用。

   在北斗三號系統建設中,704所研制的北斗三號監測接收機以其龐大的規模、復雜的計算以及高集成小型化設計,能以一雙“千里眼”穿越星!罢摇钡叫l星位置;以一對“順風耳”透過太空“聽”懂衛星語言;以一顆“玲瓏心”細心“查”看衛星健康狀態;它是北斗導航衛星的“看護者”,為北斗衛星精密定軌、時間同步和高精度數據監測提供了最有力的支撐。

   九院772所是北斗三號元器件自主可控的核心單位,研制的宇航集成電路產品在北斗三號衛星平臺、有效載荷等方面得到大批量應用,單星裝機使用超過1500只,為工程建設提供了技術水平最高、產品種類最全、使用數量最大、重要程度最高的集成電路產品,為系統的長期穩定在軌運行與服務提供堅實保障。

   在運載火箭系統中,托舉北斗衛星升空的長三甲系列運載火箭上,771所研制的火箭“大腦”——箭載計算機以100%的成功率為北斗的完美升空保駕護航。13所及所屬激光導航公司研制生產的速率陀螺組合、激光慣組,用于火箭制導與姿態控制。作為火箭控制系統的核心設備,兩種設備成功執行北斗工程任務38發/次,是確;鸺龑⒈倍沸l星精準送入預定軌道的關鍵。704所為火箭系統研制了80%以上的測量和通信產品。

   值得一提的是,2015年3月30日,新一代北斗導航衛星發射任務取得圓滿成功。此次發射首次在運載火箭上增加了被稱為“太空擺渡車”的遠征一號上面級。作為一級獨立的飛行器,上面級可以將一個或多個航天器直接送入不同的軌道。13所激光導航公司研制生產的激光慣組作為上面級唯一的慣性測量裝置,全程為控制系統提供高精度姿態和速度信息,為衛星精確入軌提供有力保障,是我國高精度、高可靠激光慣性測量裝置首次成功應用,填補了國內空白,達到國際先進水平。此外,704所研制的多系統四分集衛星導航接收機具備多種定位模式,為運載火箭高動態、全天候、實時外彈道測量及飛行組合制導提供重要保障,實現了北斗二號衛星引導北斗三號衛星精確入軌。

   在北斗衛星導航系統工程建設十余載的發展歷程中,從539廠的應答機、固放、雙工器到773所的微波開關,從7107廠的二浮陀螺儀到825廠、693廠的電連接器及289廠的換流轉接器,再到165廠的電磁繼電器、200廠的箭上電纜網……“北斗”熠熠閃光的背后,總能找到九院各單位建設者的身影。

   北斗系統穩定運行的“守護者”

   在確保北斗系統連續穩定運行的過程中,九院同樣發揮著重要作用。其中,704所全程參與了北斗導航地面測控網的建設過程,承擔了衛星遙測接收系統、固定式/移動式統一測控系統、船載統一測控系統等核心裝備綜合測控基帶分系統的研制任務。

   早在2007年11月和2008年10月,704所便兩次派出員工參加中國第24、25次南極考察隊,并在南極大陸建立起中國第一個北斗衛星觀測站。由該所研制的觀測站核心設備——監測接收機和高精度天線經受住極地惡劣環境考驗,獲取了北斗二號衛星導航系統第一顆中圓地球軌道(MEO)試驗衛星在極地地區的寶貴原始測量數據,增加了觀測弧段,極大地提高了衛星定軌精度,為北斗MEO衛星定軌和性能評估積累了寶貴數據和經驗。

   2010年,704所的監測接收機和雙模用戶機再次被選為指定北斗定位設備,參加北斗二號衛星導航系統定位授時性能評估試驗(遠洋),裝備于雪龍號極地科考船,完成從南極到北極的全球跨越。

   704所參與研制裝備的北斗二號一類監測站和北斗三號二類監測站,主要通過對衛星信號的收發與高精度測量,實現在軌衛星全弧段高精度軌道、鐘差測定和電離層改正,實現星地一體化系統管理與控制,為系統的安全穩定運行提供保障。

   2011年,九院與中國衛星導航系統管理辦公室聯合成立九院衛星導航系統工程中心暨“中國衛星導航系統管理辦公室測試評估研究中心”(以下簡稱衛導中心)。9年來,作為北斗系統測試評估總體單位,衛導中心主要開展北斗衛星發射前的地面測試對接工作及發射后的在軌評估工作。地面測試對接工作依托北斗地面試驗驗證系統,在衛星發射前,利用模擬環境對衛星外部接口及相關指標進行全面對接驗證,確保各項功能、性能全面滿足要求,所有北斗衛星在出廠前都需要經過衛導中心的地面測試后才能出廠放行。衛星發射入軌后,依托地面跟蹤站回傳數據,對在軌衛星的運行狀態和服務性能進行全面評估,為衛星是否具備入網服務條件提供重要數據支撐。

   為了保障北斗三號系統的穩定運行,衛導中心在衛星正式入網運行后還有一項重要工作:開展常規化監測評估,并從用戶角度及時、科學評價北斗三號系統及單星各項指標。同時,在北斗三號系統運行服務工作中,承擔系統基本服務性能測試、iGMAS站址考察、APSCO監測評估系統跟蹤站建設等重要任務。

   2018年11月19日,九院測試人員沿著我國西北地區“一帶一路”沿線開展北斗三號動態服務性能測試。從烏魯木齊至霍爾果斯全程約700公里,在低溫嚴寒、能見度低、路況較差情況下,測試團隊克服種種困難,完成測試任務,為北斗三號基本系統正式開通運行提供了寶貴的數據資源。在蒙古國烏蘭固木,開展iGMAS跟蹤站站址考察的兩名隊員克服零下20攝氏度的嚴寒進行室外作業,在積雪嚴重覆蓋地區徒步考察站址,搭建儀器,開展測試。在孟加拉國,工作人員向孟方技術人員就跟蹤站安裝調試、數據接收測試等內容進行詳細講解,確保該站點設備穩定運行,數據安全可靠。

   從跨省越界到遠赴南極,為了系統的穩定運行,九院一支支北斗團隊辛勤耕耘、不懈奮斗,讓北斗衛星導航系統運行穩定、服務性能不斷提升。(姚利明)

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