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航天九院助力“北斗”星光闪耀

时间:2020-06-24  来源:未知  作者:信息中心

随着北斗全球系统星座部署完成,我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统成为名副其实的“国家名片”。

在北斗卫星导航系统建设过程中,从工程建设到稳定运行,从推广应用到国际合作,航天科技集团九院全方位深度参与,研制生产的航天电子技术和产品让“北斗”这张国家名片星光闪耀。

参与北斗系统的全方位建设

作为航天科技集团所属大型科研生产联合体,九院参与了北斗系统中卫星、运载火箭、运控、测控、应用、发射场和星间链路全部七大子系统的建设工作,为工程建设提供了数以万计的高质量高可靠的电子信息系统设备和元器件产品。

在卫星系统中,九院771所突破多项关键技术研制的星载计算机,能够对卫星上各功能模块进行高效可靠的管理和控制,监视整星状态,协调整星工作。作为整星核心设备,星载计算机可靠度在寿命末期仍能达到0.989。

九院13所时代光电公司为北斗三号配套的光纤陀螺组件用于卫星偏航姿态角的连续测量,发挥着导航控制的关键作用,并实现在轨零故障。九院704所研制的北斗三号关键载荷导航信号生成器和上行注入处理机、技术水平全国领先的激光星间链路终端、链路跳扩频码设备等重要载荷,是北斗卫星系统的重要组成部分,产品稳定可靠、指标优越,有效支撑了北斗卫星系统的全球组网和健康运行。

跟随北斗系统的建设进程,704所全面参与了北斗地面运控系统一类和二类监测站、高精度监测接收机的研制与装备。北斗地面运控系统的主控站、注入站和各类监测站均配备了704所研制的监测接收机,用以实现对导航卫星的精密定轨和星座状态的监测,是北斗二号导航系统精密定轨业务的主要数据源,为系统提供持续稳定可靠的服务,在北斗二号卫星工程的建设实施中发挥不可替代的作用。

在北斗三号系统建设中,704所研制的北斗三号监测接收机以其庞大的规模、复杂的计算以及高集成小型化设计,能以一双“千里眼”穿越星海“找”到卫星位置;以一对“顺风耳”透过太空“听”懂卫星语言;以一颗“玲珑心”细心“查”看卫星健康状态;它是北斗导航卫星的“看护者”,为北斗卫星精密定轨、时间同步和高精度数据监测提供了最有力的支撑。

九院772所是北斗三号元器件自主可控的核心单位,研制的宇航集成电路产品在北斗三号卫星平台、有效载荷等方面得到大批量应用,单星装机使用超过1500只,为工程建设提供了技术水平最高、产品种类最全、使用数量最大、重要程度最高的集成电路产品,为系统的长期稳定在轨运行与服务提供坚实保障。

在运载火箭系统中,托举北斗卫星升空的长三甲系列运载火箭上,771所研制的火箭“大脑”——箭载计算机以100%的成功率为北斗的完美升空保驾护航。13所及所属激光导航公司研制生产的速率陀螺组合、激光惯组,用于火箭制导与姿态控制。作为火箭控制系统的核心设备,两种设备成功执行北斗工程任务38发/次,是确保火箭将北斗卫星精准送入预定轨道的关键。704所为火箭系统研制了80%以上的测量和通信产品。

值得一提的是,2015年3月30日,新一代北斗导航卫星发射任务取得圆满成功。此次发射首次在运载火箭上增加了被称为“太空摆渡车”的远征一号上面级。作为一级独立的飞行器,上面级可以将一个或多个航天器直接送入不同的轨道。13所激光导航公司研制生产的激光惯组作为上面级唯一的惯性测量装置,全程为控制系统提供高精度姿态和速度信息,为卫星精确入轨提供有力保障,是我国高精度、高可靠激光惯性测量装置首次成功应用,填补了国内空白,达到国际先进水平。此外,704所研制的多系统四分集卫星导航接收机具备多种定位模式,为运载火箭高动态、全天候、实时外弹道测量及飞行组合制导提供重要保障,实现了北斗二号卫星引导北斗三号卫星精确入轨。

在北斗卫星导航系统工程建设十余载的发展历程中,从539厂的应答机、固放、双工器到773所的微波开关,从7107厂的二浮陀螺仪到825厂、693厂的电连接器及289厂的换流转接器,再到165厂的电磁继电器、200厂的箭上电缆网……“北斗”熠熠闪光的背后,总能找到九院各单位建设者的身影。

北斗系统稳定运行的“守护者”

在确保北斗系统连续稳定运行的过程中,九院同样发挥着重要作用。其中,704所全程参与了北斗导航地面测控网的建设过程,承担了卫星遥测接收系统、固定式/移动式统一测控系统、船载统一测控系统等核心装备综合测控基带分系统的研制任务。

早在2007年11月和2008年10月,704所便两次派出员工参加中国第24、25次南极考察队,并在南极大陆建立起中国第一个北斗卫星观测站。由该所研制的观测站核心设备——监测接收机和高精度天线经受住极地恶劣环境考验,获取了北斗二号卫星导航系统第一颗中圆地球轨道(MEO)试验卫星在极地地区的宝贵原始测量数据,增加了观测弧段,极大地提高了卫星定轨精度,为北斗MEO卫星定轨和性能评估积累了宝贵数据和经验。

2010年,704所的监测接收机和双模用户机再次被选为指定北斗定位设备,参加北斗二号卫星导航系统定位授时性能评估试验(远洋),装备于雪龙号极地科考船,完成从南极到北极的全球跨越。

704所参与研制装备的北斗二号一类监测站和北斗三号二类监测站,主要通过对卫星信号的收发与高精度测量,实现在轨卫星全弧段高精度轨道、钟差测定和电离层改正,实现星地一体化系统管理与控制,为系统的安全稳定运行提供保障。

2011年,九院与中国卫星导航系统管理办公室联合成立九院卫星导航系统工程中心暨“中国卫星导航系统管理办公室测试评估研究中心”(以下简称卫导中心)。9年来,作为北斗系统测试评估总体单位,卫导中心主要开展北斗卫星发射前的地面测试对接工作及发射后的在轨评估工作。地面测试对接工作依托北斗地面试验验证系统,在卫星发射前,利用模拟环境对卫星外部接口及相关指标进行全面对接验证,确保各项功能、性能全面满足要求,所有北斗卫星在出厂前都需要经过卫导中心的地面测试后才能出厂放行。卫星发射入轨后,依托地面跟踪站回传数据,对在轨卫星的运行状态和服务性能进行全面评估,为卫星是否具备入网服务条件提供重要数据支撑。

为了保障北斗三号系统的稳定运行,卫导中心在卫星正式入网运行后还有一项重要工作:开展常规化监测评估,并从用户角度及时、科学评价北斗三号系统及单星各项指标。同时,在北斗三号系统运行服务工作中,承担系统基本服务性能测试、iGMAS站址考察、APSCO监测评估系统跟踪站建设等重要任务。

2018年11月19日,九院测试人员沿着我国西北地区“一带一路”沿线开展北斗三号动态服务性能测试。从乌鲁木齐至霍尔果斯全程约700公里,在低温严寒、能见度低、路况较差情况下,测试团队克服种种困难,完成测试任务,为北斗三号基本系统正式开通运行提供了宝贵的数据资源。在蒙古国乌兰固木,开展iGMAS跟踪站站址考察的两名队员克服零下20摄氏度的严寒进行室外作业,在积雪严重覆盖地区徒步考察站址,搭建仪器,开展测试。在孟加拉国,工作人员向孟方技术人员就跟踪站安装调试、数据接收测试等内容进行详细讲解,确保该站点设备稳定运行,数据安全可靠。

从跨省越界到远赴南极,为了系统的稳定运行,九院一支支北斗团队辛勤耕耘、不懈奋斗,让北斗卫星导航系统运行稳定、服务性能不断提升。(姚利明)




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