【中国新闻网】成功研制12星和星载关键系统 中科院助力北斗全球组网 2020-06-23 21:07

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和做出了不可替代的重要贡献。/ 更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  成功研制和发射12颗北斗导航卫星,为北斗系统提供从原材料、元器件、核心部组件到卫星,从星上到地面的全链条解决方案,星载氢原子钟和铷原子钟构建强壮的卫星时频系统,龙芯专用芯片得到广泛应用……来自中国科学院的消息说,作为国家战略科技力量,该院为北斗全球卫星导航系统建设全力提供科技支撑。

  据中科院微小卫星创新研究院介绍,中科院北斗导航卫星研制团队自2011年起,先后完成12颗北斗导航卫星的研制和发射,为北斗导航系统2018年建成基本系统、提供全球服务,2020年完成完整系统建设、全球组网提供有力支撑,也为中国北斗全球卫星导航系统建设提供出全新的解决方案。

  一是打造“中国科学院导航卫星专用平台”,有效增强北斗导航卫星的适应能力和可扩展能力;提出独创的“功能链”设计理念,最大限度完成北斗导航卫星内部各项资源优化整合,并提高功能密度,大幅降低成本。

  二是突破全球系统组网卫星的核心关键技术,包括突破基于相控阵的Ka星间链路技术,实现“一星通、星星通”,解决制约北斗全球组网的瓶颈问题;突破高精度时频无缝切换技术,为实现北斗卫星导航全球系统信号高连续性奠定基础;首次在导航卫星上采用大功率氮化镓固态放大器,有效提升信号质量;突破卫星自主诊断恢复技术,在完全没有地面干预情况下,卫星可进行自主健康诊断、故障隔离和恢复,大大提高卫星可用性。

  三是全面推进自主可控,采用国产龙芯+FLASH的架构,填补国产航天处理器空白,同时实现微波等核心器件全部国产化,带动从材料、器件、部组件、单机到系统整个产业链发展,使核心器部件自主可控。

  中科院北斗导航卫星研制团队表示,后续将继续开展导航信号动态功率管理与增强科研攻关,并进一步提升用户体验,为丰富导航理论和推动导航技术进步持续贡献力量。

  为满足北斗系统工程建设需求,中科院精密测量科学与技术创新研究院梅刚华研究员团队历时20余年科技攻关,突破星载铷原子钟精度、小型化、寿命、可靠性和卫星环境适应性强五大关键技术,研制出三代星载铷原子钟,使中国星载铷钟技术实现从无到有、由有到精的跨越,为北斗系统工程建设做出重大贡献。

  目前,全部35颗北斗三号卫星都装载梅刚华团队研制的星载铷原子钟,其中第三代星载铷钟精度优于每天0.5纳秒,可满足北斗分米级导航定位需求。

  北斗三号卫星还使用中科院上海天文台研制的星载被动氢原子钟。上海天文台的星载氢原子钟研究始于2002年,2015年完成飞行试验,随后陆续装备北斗三号全球系统组网卫星。氢原子钟不仅具有时间测量精度高的优点,还有助于提升卫星的自主运行能力。

  上海天文台的信息处理系统和激光测距技术也在北斗三号系统中得到应用,前者为北斗系统提供“最强大脑”,能实时修正误差;后者被誉为一把独立的“量天尺”,可精密测定卫星轨道,这两项技术为保障北斗三号全球系统的定位和授时精度发挥重要作用。

  龙芯中科技术有限公司介绍说,龙芯专用中央处理器(CPU)芯片从2006年开始研制,2015年3月底随中国新一代北斗导航卫星首发星升空,截至目前,龙芯芯片已在轨稳定运行5年。

  国产龙芯专用处理器芯片的特点和优势主要包括:一是自主可控,从微结构到指令集,从操作系统内核到应用程序优化,完全自主可控。

  三是价格优势,龙芯中科的专用处理器芯片价格是国外同等性能产品的四分之一,实现国产专用处理器高性能、高可靠和低价格的完美结合。

  四是全面服务,龙芯芯片可为北斗导航卫星设计单位提供各项服务,如提供采用龙芯专用处理器板卡设计以及硬件驱动、提供图形化的开发系统和开发板、提供实时操作系统级的适配和调试服务、提供替代国外进口的全面解决方案等。

  龙芯中科称,国产龙芯专用处理器芯片的应用,对实现中国航天处理器系统方案整体部件的全国产化、助力中国航天器国产化的跨越式发展有重要意义。

  北斗系统建设,中科院多个科研机构积极参与。中科院国家授时中心承担信号、轨道、时间测试评估和新技术试验、系统时间溯源、时间频率体系及原子钟研制等多项关键技术攻关任务,其设计并建成全球首个以40米天线为核心的北斗性能评估系统,建成“北斗‘一带一路’高精度位置与时间服务中心”,将北斗定位精度从米级提高到厘米级。

  在中科院国家空间科学中心,中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室负责导航数据处理终端、自主运行单元和载荷计算机模块的研制工作,已为北斗组网卫星研制5台/套导航终端、10台/套自主运行单元、8套载荷计算机模块;中科院空间环境态势感知重点实验室负责空间环境探测设备的研制工作,北斗组网卫星共搭载3套空间环境探测载荷,实时监测其区域空间环境变化并积累丰富的空间环境数据。

  成功研制和发射12颗北斗导航卫星,为北斗系统提供从原材料、元器件、核心部组件到卫星,从星上到地面的全链条解决方案,星载氢原子钟和铷原子钟构建强壮的卫星时频系统,龙芯专用芯片得到广泛应用……来自中国科学院的消息说,作为国家战略科技力量,该院为北斗全球卫星导航系统建设全力提供科技支撑。

  据中科院微小卫星创新研究院介绍,中科院北斗导航卫星研制团队自2011年起,先后完成12颗北斗导航卫星的研制和发射,为北斗导航系统2018年建成基本系统、提供全球服务,2020年完成完整系统建设、全球组网提供有力支撑,也为中国北斗全球卫星导航系统建设提供出全新的解决方案。

  一是打造“中国科学院导航卫星专用平台”,有效增强北斗导航卫星的适应能力和可扩展能力;提出独创的“功能链”设计理念,最大限度完成北斗导航卫星内部各项资源优化整合,并提高功能密度,大幅降低成本。

  二是突破全球系统组网卫星的核心关键技术,包括突破基于相控阵的Ka星间链路技术,实现“一星通、星星通”,解决制约北斗全球组网的瓶颈问题;突破高精度时频无缝切换技术,为实现北斗卫星导航全球系统信号高连续性奠定基础;首次在导航卫星上采用大功率氮化镓固态放大器,有效提升信号质量;突破卫星自主诊断恢复技术,在完全没有地面干预情况下,卫星可进行自主健康诊断、故障隔离和恢复,大大提高卫星可用性。

  三是全面推进自主可控,采用国产龙芯+FLASH的架构,填补国产航天处理器空白,同时实现微波等核心器件全部国产化,带动从材料、器件、部组件、单机到系统整个产业链发展,使核心器部件自主可控。

  中科院北斗导航卫星研制团队表示,后续将继续开展导航信号动态功率管理与增强科研攻关,并进一步提升用户体验,为丰富导航理论和推动导航技术进步持续贡献力量。

  为满足北斗系统工程建设需求,中科院精密测量科学与技术创新研究院梅刚华研究员团队历时20余年科技攻关,突破星载铷原子钟精度、小型化、寿命、可靠性和卫星环境适应性强五大关键技术,研制出三代星载铷原子钟,使中国星载铷钟技术实现从无到有、由有到精的跨越,为北斗系统工程建设做出重大贡献。

  目前,全部35颗北斗三号卫星都装载梅刚华团队研制的星载铷原子钟,其中第三代星载铷钟精度优于每天0.5纳秒,可满足北斗分米级导航定位需求。

  北斗三号卫星还使用中科院上海天文台研制的星载被动氢原子钟。上海天文台的星载氢原子钟研究始于2002年,2015年完成飞行试验,随后陆续装备北斗三号全球系统组网卫星。氢原子钟不仅具有时间测量精度高的优点,还有助于提升卫星的自主运行能力。

  上海天文台的信息处理系统和激光测距技术也在北斗三号系统中得到应用,前者为北斗系统提供“最强大脑”,能实时修正误差;后者被誉为一把独立的“量天尺”,可精密测定卫星轨道,这两项技术为保障北斗三号全球系统的定位和授时精度发挥重要作用。

  龙芯中科技术有限公司介绍说,龙芯专用中央处理器(CPU)芯片从2006年开始研制,2015年3月底随中国新一代北斗导航卫星首发星升空,截至目前,龙芯芯片已在轨稳定运行5年。

  国产龙芯专用处理器芯片的特点和优势主要包括:一是自主可控,从微结构到指令集,从操作系统内核到应用程序优化,完全自主可控。

  三是价格优势,龙芯中科的专用处理器芯片价格是国外同等性能产品的四分之一,实现国产专用处理器高性能、高可靠和低价格的完美结合。

  四是全面服务,龙芯芯片可为北斗导航卫星设计单位提供各项服务,如提供采用龙芯专用处理器板卡设计以及硬件驱动、提供图形化的开发系统和开发板、提供实时操作系统级的适配和调试服务、提供替代国外进口的全面解决方案等。

  龙芯中科称,国产龙芯专用处理器芯片的应用,对实现中国航天处理器系统方案整体部件的全国产化、助力中国航天器国产化的跨越式发展有重要意义。

  北斗系统建设,中科院多个科研机构积极参与。中科院国家授时中心承担信号、轨道、时间测试评估和新技术试验、系统时间溯源、时间频率体系及原子钟研制等多项关键技术攻关任务,其设计并建成全球首个以40米天线为核心的北斗性能评估系统,建成“北斗‘一带一路’高精度位置与时间服务中心”,将北斗定位精度从米级提高到厘米级。

  在中科院国家空间科学中心,中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室负责导航数据处理终端、自主运行单元和载荷计算机模块的研制工作,已为北斗组网卫星研制5台/套导航终端、10台/套自主运行单元、8套载荷计算机模块;中科院空间环境态势感知重点实验室负责空间环境探测设备的研制工作,北斗组网卫星共搭载3套空间环境探测载荷,实时监测其区域空间环境变化并积累丰富的空间环境数据。