上海天文臺承擔北斗二號衛星工程多項重要任務榮獲國家科技進步特等獎

發布時間:2017-02-16 來源:

北斗二號衛星導航系統是我國獨立開發的衛星導航系統,實現了國際衛星導航領域多個首創,創新成果豐富。上海天文臺作為重要參研單位,通過自主創新,完成了多項關鍵技術的突破,為北斗二號衛星工程的圓滿成功做出了重要貢獻。 

2016國家科學技術獎勵大會上,北斗二號衛星工程榮獲2016年度國家科技進步特等獎。擔任部分系統研制任務的上海天文臺作為獲獎單位排名第九,三位科研人員為特等獎獲獎人員,這些都是榮譽背后的“閃光點”。 

攻堅克難收獲創新碩果 

信息處理系統是北斗二號衛星工程地面運控系統主控站下屬的系統之一,提供在統一時間、空間基準中的衛星軌道位置和衛星鐘時間,并通過導航電文播發給北斗用戶,被喻為北斗導航系統的“大腦”。“大腦”是否足夠聰明決定了整個系統能否達到預期目標。上海天文臺在系統的設計、開發、測試、聯調過程中,不斷攻克技術難關,成功研制出了“最強大腦”。 

為了保證導航衛星時空信息的精確性和穩定性,上海天文臺科研人員依托于在天體測量與天體力學、精密時間頻率標準等優勢學科的長期科研積累,從“零”到“有”,大到方案設計,小到計算公式,都一再反復推算和檢驗,最終解決了大運算量數據整理、編輯、計算、存儲、發送的計算機軟硬件集成,統一調度穩定運行等信息處理構架等關鍵技術難題。 

特別是針對北斗二號衛星導航系統不同于美國GPS系統的技術特征,突破了低-高軌混合星座、區域地面布站、衛星觀測弧段受限等不利條件下的精密軌道確定和預報技術,為北斗二號衛星導航系統的高精度導航定位授時服務提供了可靠的保障。 

精確的時間頻率測量和高精度時間同步技術是北斗二號衛星導航系統建設的關鍵,是北斗二號衛星導航系統的“心臟”。北斗時的建立和維持,達到了國際先進水平,這其中就有上海天文臺的重要貢獻。上海天文臺承擔了北斗二號衛星導航系統的地面時間頻率系統建設以及地面主動型高精度守時氫原子鐘的研制任務,為重要地面監測站提供高精度的時間基準。科研人員頑強拼搏、勇于創新,在時間頻率系統中,設計出符合我國現有技術和核心設備水平的技術方案,突破了時間頻率信號凈化及長距離低損傳輸等關鍵技術,為北斗二號衛星導航系統的長時間可靠運行“保駕護航”。 

衛星激光測距技術是天文學研究中的一種對地觀測技術。上海天文臺研制的大口徑激光測距分系統突破了同步軌道衛星白天激光觀測等多項關鍵技術,以厘米級精度測定地面站和導航衛星的距離,為導航衛星精密定軌、軌道檢核提供了不可或缺的高精度測距數據。同時,配合星載激光時差測量儀,首次實現了高精度星地時間同步和星載原子鐘的性能評估,為北斗二號衛星導航系統的關鍵性能指標的精度評定提供了唯一的外部基準。 

點滴累積成就科研夢想 

北斗二號衛星工程的順利進行,上海天文臺功不可沒。作為中科院在北斗工程建設中承擔任務最多的單位,上海天文臺不斷在參與研發過程中體現出自身價值和技術優勢:2013年,上海天文臺榮獲“北斗先進集體”榮譽稱號;同年,上海天文臺獲得多項軍隊科技進步一等獎和二等獎;在2016年國家科技進步特等獎表彰中,上海天文臺是中科院排名最靠前的單位…… 

許多人并不知道,上海天文臺從上世紀九十年代就開始承擔了北斗一號大量核心研發工作。在葉叔華院士的帶領下,以長期的科研積累為基礎,承擔了地面應用系統—時統分系統的研制任務。在項目組的努力下,時統分系統克服種種困難,實現了從科研到工程化的艱難轉型。該分系統采用新技術、新方法,運行穩定可靠,為上海天文臺參加衛星導航工程任務奠定了堅實的基礎。 

激光測距團組已故負責人、上海天文臺原副臺長楊福民研究員是北斗團隊老一輩的突出代表。由他主持研制的北斗衛星激光反射器,經過北斗二號衛星多年的運行證明,其性能已達到國際領先水平。這套激光反射器在2009年被國際激光測距組織確認為目前“最佳設計”,引起美國宇航局、歐洲航天局、俄羅斯航天局同行的關注,實現了北斗衛星激光反射器產品化,其技術也已應用于我國其他衛星航天任務。 

楊福民研究員身為副臺長,卻始終奮斗在第一線,帶領團組攻堅克難,以實際行動鼓舞和感染著身邊的每一位科研工作者。 

在北斗二號衛星導航系統聯調期間,北斗團隊成員常年出差在外,家庭事業難兩全。但通過項目的鍛煉,團隊中許多成員已成為北斗團隊的中堅力量,將個人夢想變融入“中國夢”中。 

展望未來再鑄新輝煌 

在后續的北斗新一代導航試驗衛星中,為了進一步提高星載原子鐘的性能,在中科院重任局方向性項目的支持下,上海天文臺經過多年的原理探索和工程化改造,完成了我國首臺星載氫原子鐘研制任務,并于20159月搭載新一代北斗導航試驗衛星升空,成為我國星載頻標領域新的里程碑。隨后,2016年初,上海天文臺研制的第二臺氫原子鐘搭載新一代北斗導航衛星再次順利升空,實現了研制任務的兩戰兩捷。這是上海天文臺首次將電極式微波腔技術、雙頻電路技術應用于星載氫原子鐘的研制,滿足了北斗全球衛星導航系統高精度服務對原子鐘的核心指標要求。 

展望未來,北斗三號衛星工程了提出了“2020年形成全球服務能力”的目標。作為關鍵系統的研制單位,上海天文臺將繼續以國家戰略重任為己任,深入推進信息處理系統、時間頻率系統、激光測距分系統,高精度星載原子鐘載荷等各方面的工程建設任務,攻克技術難關,為北斗全球衛星導航系統的建設作出自己的貢獻! 

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