中國北斗彰顯創新力量

　　來源：中國航天報 日期：2012/10/26

　　——北斗導航衛星總設計師謝軍談導航衛星技術創新

　　“上世紀六七十年代我們必須有原子彈，現在我們必須有原子鐘。”用這樣一種表述來形容我國北斗衛星導航系統建設的戰略意義，一點都不為過。北斗區域衛星導航系統建設任務於2004年正式立項以來，成功完成了2007年飛行試驗星的發射，經歷了2010年～2012年區域導航系統密集發射組網階段，並向着北斗全球衛星導航系統建設、應用的終極目標發起衝擊。

　　經歷了多年預研和工程立項實施階段的艱辛歷程，北斗導航衛星總設計師謝軍說，通過反思、梳理，不難發現，北斗導航衛星工程在技術創新方面作出了突破性貢獻，“即使在現在看來，很多關鍵技術的‘含金量’仍然很高，重要性也非常大。”

　　繼承與創新齊頭並進

　　北斗導航衛星基於東三平台開發設計，但並沒有完全照搬過來，而是在集成東三平台穩定性能的基礎上，在供配電能力、熱控指標、衛星姿態精度、自主管理、S頻段測控體制等諸多方面進行了創新更改，提升了整星平台水平。

　　原東三平台太陽電池採用的是硅電池，發電效率較低，而北斗導航衛星中的GEO衛星(地球同步軌道衛星)由於有效載荷功率需求的增加，對衛星的供電要求更高。為此，衛星研製團隊在東三平台太陽翼結構不變的約束條件下，採用砷化鉀與硅電池結合使用、保證合理可靠的串並聯和布片設計等措施，破解了供電需求增加的難題。

　　對東三平台控制系統的優化設計也是一項重大改進。對GEO衛星來講，姿態精度要求較高，以求儘量減少衛星位保和軌控次數;對IGSO衛星(傾斜地球同步軌道衛星)和MEO衛星(中圓軌道衛星)來說，又要採取偏航控制，使得衛星帆板與太陽之間的夾角相對固定在一個比較小的角度範圍內。經過大量的試驗驗證和物理仿真，北斗導航衛星平台控制系統滿足了高標準、嚴要求的指標。第一顆試驗星飛行數據傳輸下來之後，專家盯着衛星姿態曲線嘖嘖感嘆：“這曲線跟教科書上畫得似的，非常完滿!”

　　平台“保溫房”的設計，將星上裝載的高精度銣原子鐘牢牢地保護了起來。由於太空環境溫差很大，而銣原子鐘又極其重要，要求溫度變化在1度以內。為此，研製團隊採用專門的小艙熱控設計，為銣原子鐘蓋了個小巧的“保溫房”，利用自動閉環控制技術，實現了溫度變化控制在0.6度範圍內，這為銣原子鐘輸出信號的穩定性和準確性提供了保障，也從根本上決定了北斗導航衛星的定位精度。

　　S波段擴頻體制的啟用也是北斗導航衛星首創，其試驗驗證開創了星地間新的測控方式，推動了S波段擴頻測控體制在後續其他航天器測控系統的推廣使用。

　　同時，針對IGSO和MEO衛星部分時段在國內不可見的特點，研製團隊設計了對蓄電池和熱控加熱器等的自主控制功能;針對導航衛星在某些特定時間和區域要實現波束增強的要求，研製團隊實現了多系統信息數據的融合處理，並達到在軌導航信號波束功率增強和可控的要求。

　　自主創新的力量

　　謝軍說，導航衛星的有效載荷是實現衛星導航功能和確保服務性能參數的直接設備，其技術水平和質量可靠性直接影響着系統的服務精度水平。

　　為了確保接收處理和發射信號之間的時間頻率關係，北斗導航衛星採用統一頻率源技術，通過一組時頻設備實現多個頻率信號之間的相關性。謝軍打了個比方，如果都按照一塊表的時間來安排工作就簡單了，但如果有多塊表，首先要解決的就是對表的問題。從這個意義上講，統一頻率源這一設計思想的實現，從源頭上確保了導航的穩定性。

　　國產星載銣原子鐘是研製難度最大的產品之一，甚至被謝軍稱為“可歌可泣”的產品。在美國設置各種封鎖、歐洲瘋狂抬高價格的艱難環境中，就有人提出，為什麼不能自己做國產原子鐘?但畢竟從來沒做過，而且銣原子鐘技術難度非比尋常，立項之初也只有美國和歐洲掌握了此項技術。經過艱難攻關，國產銣原子鐘問世，並解決了壽命評估、長期穩定度測試等問題。由方案討論之初的“3+1”(星上裝載3台國外引進的銣原子鐘和1台國產銣原子鐘)，到工程實施前期時的“2+2”(國外引進的銣原子鐘和國產銣原子鐘平分秋色)，再到最後3顆區域系統組網衛星全部裝載四台國產銣原子鐘，可以說實現了質的突破。“時至今日，經過大量衛星在軌運行狀態的檢驗測試，可以說，國產的原子鐘比歐洲引進的還要好。”謝軍自豪地說。

　　原子鐘是採用了時域與頻域聯合抗干擾技術，利用精密快速捕獲跟蹤算法和線性範圍大、時延影響小的低信號放大技術，實現了上行注入信號的抗干擾接收，保證了北斗導航衛星在國際電聯規定的頻率範圍內與航空導航、航空預警雷達、移動通信等的協調工作。

　　同時，北斗導航衛星為了使用戶機達到較好的接收效果，在星上採用了大量大功率工作設備。但這些設備在密集使用條件下，尤其是在空間環境下，很容易產生微放電等現象，可能帶來致命的後果。對此，研製團隊通過微波通道產品的微放電抑制技術、無源互調抑制技術，保證了多通道信號在大功率連續工作狀態下的性能，確保了信號時延的穩定性。

　　北斗導航衛星的平面陣面天線技術也是一大突破。通過這個天線，可以實現星載區域導航信號波束形成和區域波束功率增強能力，也就是具備在特定時間對特定區域進行加強服務的能力，保證了星座系統中每顆衛星服務區域的匹配。

　　北斗導航衛星的技術創新和突破還有很多，它可謂是中國航天科技集團公司着力提高自主創新能力、搶占世界航天科技領域戰略制高點的一個生動範例。一次次成功之後，航天人從光環中走出，從未滿足、從未止步，不斷投入新的任務之中，在太空中探索着新的坐標，描繪着航天自主創新更宏偉的藍圖。(劉斐)

　　http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n214/c298025/content.html

　　2000年5月，美國空軍宣布啟動新一代GPS系統計劃——GPS 3，由美國宇航公司負責系統頂層與星間鏈路分析論證，洛克西德>馬丁、光普宇宙和波音公司共同負責系統設計與實現。該計劃分為四個階段實施：2000N2005年為系統概念研究和可行性論證階段;2006N2008年為關鍵技術攻關與仿真試驗階段;2009-2012年為工程研製階段;2013年以後進人GPS 3衛星發射部署和試驗驗證階段。

　　目前已完成GPS 3系統的結構與需求定義、需求分析研究、操作概念模式研究以及通信網絡與星間鏈路論證等，並開發了一套性能強大的集成GPS仿真系統-(I GPSS)軟件，進行星座設計與系統性能分析。GPS 3將採用3個或6個軌道平面，軌道傾角為55。軌道高度暫定為20196km，27顆ME0衛星與4顆或9顆GE03星配置的星座設計方案，確保由GPS 2到GPS 3星座的平穩過渡。

　　2、GPS 3衛星的技術特徵

　　(2)高功率的點波束髮射天線。在強幹擾的敵對環境條件下，GPS 3衛星可啟用點波束髮射天線，同時增強2個指定區域的信號功率，保證軍用接收機能夠接收導航信號，且導航定位精度不受影響。利用點波束天線使衛星信號功率增強27dB，而軍用接收機天線和信號處理模塊可以獲得11dB增益，因此系統具有38dB的抗干擾能力，滿足美國軍用導航戰的需求。

　　服役年限123月最後登錄2013-3-16註冊時間2003-2-7發消息 2樓

　　發表於 2012-10-27 01:33 |只看該作者

　　北斗二代導航衛星載銣鍾電性件通過有效載荷總體驗收

　　51GPS世界新聞 時間：2012-10-8 點擊率：360

　　新聞摘要：記者了解，由中國航天科工集團公司二院203所研製的兩台北斗二代二期導航衛星高精度星載銣鍾電性件，日前通過有效載荷總體驗收，這是該所交付的首批新一代高精度星載銣原子鐘產品。

　　【51GPS世界網訊】記者了解，由中國航天科工集團公司二院203所研製的兩台北斗二代二期導航衛星高精度星載銣鍾電性件，日前通過有效載荷總體驗收，這是該所交付的首批新一代高精度星載銣原子鐘產品。

　　星載銣鍾是北斗二代衛星的核心部件，關繫到整個衛星系統導航定位的精度。高精度星載銣鍾是203所專為北斗二代二期工程設計的新一代星載銣原子鐘，性能指標相對於前期北斗二代一期衛星搭載的產品大大提高。其中，星載銣鍾長期頻率穩定度指標提高5倍以上，使北斗定位更加精準;產品體積重量降低30%以上，減輕了衛星負荷;產品壽命從8年提高到12年以上。高精度星載銣鍾性能目前已達到國內一流、國際先進水平。

　　據悉，203所從北斗二代系統開始建設時就是星載銣鍾供應商，在過去幾年中已為北斗總體提供了超過10台正樣產品，並創下全部產品無故障的紀錄。