“北斗”闪耀苍穹,哪些大学是主力军?

来源:软科 智慧海洋圈子订阅号   发布时间:2020-08-03 09:42:38 
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7月31日上午,北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行。就在一个月前,6月23日上午,第55颗北斗导航卫星,也是北斗全球卫星导航系统的最后一颗组网卫星发射升空。今天,中国向全世界郑重宣告,中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统全面建成。

抚今追昔,这份“成绩单”来之不易。从北斗一号工程立项开始,26载风雨兼程,几代北斗人接续奋斗、数十万建设者聚力托举,在强国复兴的伟大征程中,一次又一次刷新“中国速度”、展现“中国精度”、彰显“中国气度”。这份荣耀的“成绩单”背后,凝聚了中国科研单位、高校和无数航天人的努力和心血,他们在北斗26年的建设中攻克了一个又一个的科研难关,为北斗建设的稳步推进作出了极大贡献。

在此,我们对为北斗系统做出贡献的所有科研机构、高校、科学家、逐梦苍穹的科技工作者们致敬!并在文本节选几所高校和高校人物,为大家讲述中国高校和北斗的故事。

国防科技大学——建设北斗的排头兵

在北斗建设的长征路上,国防科技大学作为建设北斗的排头兵,为我国建设一流的北斗导航系统做出了重大贡献。

国防科技大学北斗团队自1995年组建以来,完整经历北斗一号、二号、三号系统建设全过程,伴随北斗系统发展而逐步成长壮大。国防科技大学北斗团队在北斗建设的道路上,加强核心关键技术攻关,忠诚履行“用科技创新推动北斗成为世界最先进的卫星导航系统”的团队使命,先后突破了以“快速捕获与信号接收、卫星抗干扰、系统高精度测量、系统体系级仿真评估、分布式地面运控架构”为代表的一系列关键技术,发展成为北斗系统技术创新引领者,是北斗系统建设中不可或缺的创新团队,为我国北斗系统从无到有、从追赶到并跑甚至局部领跑做出了卓越贡献。


部分团队成员

北京理工大学——北理技术助力“北斗短信”

在覆盖全球的北斗系统中,“发短信”可谓是“独家秘笈”,这一北斗系统独有的短报文通信功能,有着北京理工大学科技支持。

北京理工大学安建平教授团队,从2013年开始探索,北斗全球短报文MEO星上处理关键技术,经过艰苦攻关,率先通过仿真试验和原理样机实测数据,给出了短报文星上处理机的性能、复杂度、功耗和抗干扰能力包络相关结果,为用户单位和工程总体提供了至关重要的参考依据,加快了北斗三号短报文通信服务的立项进程。


北理工通信与网络实验室由安建平教授担任学术带头人,长期从事空天信息网络方向的研究工作

在北斗三号工程实施阶段,北京理工大学团队作为核心单位之一,承担了MEO报文通信接收处理机的研制工作,先后突破了多项关键技术,在极低信噪比、极高多普勒和极短时间窗口等多重约束下,实现了入站短报文的快速同步和可靠接收。至2020年3月,已有8台北京理工大学参与研制的北斗MEO卫星报文通信接收机通过了在轨测试,目前均正常工作,效果良好。

从2005年起,北京理工大学雷达技术研究所一直在为北斗卫星导航默默付出。2010年,团队完成了我国首批北斗二代基带处理芯片的流片,实现了我国北斗二代系统“中国芯”的重大突破,打破了国外垄断;2012年,团队完成了我国第一部北斗二代手持基本型终端系统,实现批量装备;2013年,团队研发的北斗双模用户机,在芦山地震救灾中得以应用。

2015年3月30日,我国成功发射首颗新一代北斗导航卫星。这是我国首次采用远征一号上面级将中高轨航天器直接送入预定轨道。北理工与航天科技集团联合研制的测控数传一体化应答机,首次用于远征一号上面级,圆满完成了此次发射的运载与卫星一体化测控数传任务。

北京航空航天大学——北航贡献助“北斗”闪耀苍穹

北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式现场,也有北航人的身影!

北斗三号卫星总指挥迟军是北航航空科学与工程学院结构强度专业1986级本科校友。


北斗三号卫星总指挥迟军,是北航人投身北斗建设的杰出代表。

1994年,北斗卫星导航系统启动建设,双星定位区域组网覆盖全球,三代北斗人接续奋斗,建成了中国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高、与百姓生活关联最紧密的巨型复杂航天系统,这一过程中,空天报国的北航,不仅为北斗系统输送了诸多人才,校内多个科研团队也付出了许多智慧与汗水。一系列北航科研成果,有力支持北斗系统的研制与应用,在服务国计民生的过程中发挥着重要作用。(点此了解北斗中的北航贡献)

哈尔滨工业大学——哈工大校友“北斗之父”孙家栋

在“北斗组网”这一重要的历史时刻,这一位年过90的老人必然会出现在大家的视野中。他就是首任北斗卫星导航系统总设计师、被称为“北斗之父”的哈工大杰出校友孙家栋院士。


卫星导航是孙家栋近十年的主攻领域之一,在担任北斗卫星导航工程总设计师的18年中,他在西昌发射现场组织指挥了14次北斗卫星发射。短短十余年,中国的北斗导航系统实现从无到有并投入产业化。

1994年,孙家栋获聘第一任北斗卫星导航系统总设计师,他带领其团队完成了我国北斗一号、北斗二号建设任务以及北斗三号立项与论证,探索走出了一条符合我国国情的卫星导航发展道路,为北斗三号系统实现跨越发展奠定了坚实基础。

武汉大学——提升北斗‘视力’”,北斗系统的建设中,武大技术团队功不可没

中国北斗卫星导航系统专家委员会委员、中国工程院院士、武汉大学教授刘经南,是先后服务三代北斗系统的“布星者”之一,也是北斗三号系统卫星轨道精密定轨的重要参与者,他被称为“GPS应用在中国的开拓者”。1997年,香港回归,深港两地的划界,经中英双方划界专家多次争议后决定,采用刘经南负责实施的深圳城市GPS框架网坐标作为划界依据。


刘经南

当要发展我们自己的定位系统时,刘经南当仁不让地被邀加入了国家队,并提出了分布式广域差分系统技术,建立了中国自主的广域高精度卫星导航技术,通过北斗地基增强系统,实现了厘米级的实时定位精度。

武大刘经南团队研制的下一代高精度北斗定位导航授时芯片。其团队承担的“地基增强系统”建设,不断让北斗提升“视力”,通过地基增强和天基增强,可以实现时间精度为1个纳秒或者优于1个纳秒,实时位置可以精准到1个厘米,特定领域精度可以做到1个毫米。

南京航空航天大学——南航校友和师生持续贡献着南航力量和智慧

在北斗系统全球组网中,南航校友和师生持续贡献着南航力量和智慧

北斗三号卫星系统总设计师、南航86级校友陈忠贵,北斗三号卫星副总指挥、南航90级校友王东,还有一大批校友投身北斗卫星导航系统的研制当中。

北斗三号卫星系统总设计师、南航86级校友陈忠贵,见证了我国北斗卫星导航系统从无到有,从弱到强,从区域到全球的跨越发展与辉煌成就。


陈忠贵

1995年,随着北斗二号卫星导航系统的论证,他被调入到通信导航总体室,并开始了导航卫星的研制工作。

2007年4月14日,北斗二号卫星导航系统建设计划中的第一颗组网卫星发射成功。按照国际电联的相关规定,北斗二号导航系统必须在七年之内完成卫星导航信号在轨向地面发播,否则就取消导航频率的优先使用权,需要重新申请频率和开展相关国际协调,实际上就是失去了我国发展全球卫星导航系统的最佳机会。

面对紧迫的研制任务,时任卫星副总设计师的陈忠贵带领党员突击队,改进集成测试验证方法,一周“5+2”、每天“白+黑”,奋战8个月,最终在国际电联规定日期前成功完成了卫星的发射和信号开通。

北斗作为一项国家工程,需要的是团队协作、接力传承。作为一名拥有30年党龄的老党员,他还积极担任新党员的督导师,做好青年后备人才的帮传带。“罗马不是一天建成的,他必须得一步一步的站在前人的肩膀上往前发展”,陈忠贵始终坚持“以老带新,积淀传承”的团队建设理念,也是北斗导航系统接力传承、不断创新超越的重要因素。

西北工业大学——北斗出天外,一举定苍穹!西工大力量从不缺席!

在这条“问天之路”“圆梦之路”,西工大人走了二十余年。多个学院的研究团队及相关领域校友扎实积累、接续奋斗,承担科研项目百余项,突破了一批关键技术,取得了多项原创性科学成果。

扫描天线伺服驱动电机:作为卫星天线驱动控制系统中的核心部件,天线驱动电机至关重要,对卫星的导航通讯起着关键作用。西工大自动化学院刘景林教授团队主持完成了北斗导航卫星扫描天线伺服驱动电机科研攻关。此次发射的北斗导航卫星天线扫描机构,正是由西北工业大学研发的6台高性能步进电机进行伺服驱动,确保了卫星的导航及通讯功能。

通信导航一体化终端设计:西北工业大学电子信息学院廉保旺教授团队砥砺奋进20余载,与相关院所企业开展长期科研合作,在“卫星通信导航一体化终端设计”“低轨卫星星座组网技术与增强导航”“5G+北斗多源融合定位”方面承担基础研究、研制项目近百项,形成雄厚的理论及技术积累。团队研制的高精度导航定位设备、高精度导航搜救设备已被广泛应用于北斗卫星导航、低轨卫星通信互联、通导一体化等领域,为实现全天候、全球化、低时延、高可靠的空间信息互联、目标定位与跟踪、打造天基传感器监测网络提供重要的理论基础和技术支撑。

干扰检测、定位与抑制系统:西北工业大学电子信息学院王伶教授团队,针对卫星导航干扰源检测与定位、干扰抑制等方面问题,依托承担的北斗重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金等30余项项目,经过10余年的基础理论和核心技术攻关,掌握了自主可控的高精度多目标稳健测向、稳相数字波束低失真干扰抑制等核心关键技术,研制出高可靠、高性能、小型化的干扰检测、定位与抑制系统。该系统已被应用于无人机、重点基础设施防护等,满足了对卫星信号“收得多”,对干扰“消得净、测得准”的核心需求,可有效保障北斗卫星导航接收机终端的授时、定位精度。

山东大学——北斗三号高精度成果取得创新性进展

“省域北斗三号高精度位置综合服务平台关键技术及应用"项目由山东大学、山东科技大学及2个企业共同完成。

项目开展主要针对我国高精度卫星导航定位领域,长期受制于国外的现状,面向我国北斗新时空+智慧应用国际化发展战略需求和发展趋势,结合北斗卫星导航系统发展进程和我国北斗产业发展现状,突破移动目标实时车道级连续导航、高时频动态、智能分析融合、秒级传输通信等产业化瓶颈,解决高精度卫星导航定位关键软硬件国产化、平台运营服务标准化、多卫星系统融合、大规模基准站数据自动化处理等难题课题组成员单位进行了较长期合作。

中国科学院——在北斗三号全球卫星导航系统研制建设中发挥重要作用

作为国家战略科技力量,中国科学院始终秉承“中国的北斗,世界的北斗,一流的北斗”建设理念,发挥多学科综合优势,全方位参与了北斗三号全球卫星导航系统研制建设。

中科院是导航卫星研制的主力军。中科院微小卫星创新研究院抓总研制了北斗三号10颗全球组网MEO(中圆地球轨道)卫星和2颗试验卫星。采用全新的中科院导航卫星专用平台,实现了小型化、轻量化和高载荷比;提出“功能链”设计理念,从设计源头提高了系统的可靠性;突破了相控阵Ka星间链路、星载高精度时频无缝切换、卫星在轨自主诊断恢复、抗辐照龙芯CPU、在轨软件赋能等一大批新技术,为实现全球系统星间组网通信、导航信号连续、卫星性能持续提升和在轨稳定运行奠定了坚实基础。

中科院是关键核心技术攻关的突击队。作为与GPS、格罗纳斯、伽利略并肩的全球四大导航系统之一,北斗三号在研制建设过程中突破了一系列关键核心技术,中科院充当了突击队的角色。中科院精密测量科学与技术创新研究院、上海天文台、空天信息创新研究院等单位研制的甚高精度星载铷原子钟,天稳精度居国际领先水平;被动型星载氢原子钟天稳定度和漂移率达到国际先进水平;空间行波管放大器满足高效率、高可靠、长寿命的要求,实现了进口替代。此外,中科院相关单位研制的卫星自主运行单元、星敏感器、红外地球敏感器、星间激光通信终端、介质陶瓷、铠装加热器、双金属合金催化剂等关键单机和器部件等,均已应用于北斗三号卫星,解决了系统研制急需,为北斗三号卫星系统关键技术100%自主可控做出了重要贡献。

中科院是地面信息处理的方面军。地面信息处理是北斗系统实现导航、通信、授时功能信息解算的关键环节,中科院上海天文台承担地面运控系统信息处理、时间统一和卫星激光测距等任务,研制了主动型氢原子钟,突破了混合星座高精度轨道与钟差测定与预报、星地星间链路联合精密定轨与时间处理、全球电离层模型处理等多项关键技术,实现了高实时性导航电文产品的自动化生成。

今天,人民日报发表微博“致敬‘北斗布星人’”。二十余年,从无到有,北斗三号全球卫星导航系统正式开通。几代人不断求索的梦,冲向那片壮丽的星空!一起转发,致敬中国航天人!


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