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在最近的全国科技奖励大会上,“北斗二号”卫星项目获得了国家科技进步奖特等奖。在这个项目中,一位“医生”做出了巨大的贡献。

它有一对“千里眼”,可以通过星海“观察”到北斗二号卫星的轨道,并能准确地找到卫星的位置。它有一对“耳朵”,可以“听”到卫星的“语言”,将卫星信号转换成数据,监测和判断卫星的信号质量和星历信息;它有一颗“精致的心”,通过仔细的“调查”来判断卫星是否健康。

除了高超的医疗技术,它还配备了精心建造的“医院”监测站,确保向“诊断中心”准确有效地传输诊断结果。

它是北斗二号卫星导航系统建设的核心支撑单位之一——中国电子科技集团有限公司20号(以下简称中国电子20号部)为北斗二号卫星项目量身定制的地面监控接收机,被业界称为“卫星医生”。

中国制造零的突破

“卫星医生”具有高超的医术,其来历也不简单。众所周知,只有“健康的”卫星才能参与定位服务。地面监控接收机主要用于准确地“发现”卫星,理解卫星的“语言”,以及专业地判断卫星是否“健康”。

这种“诊断和治疗”的过程听起来很简单,但根据一位技术专家的说法,“虽然地面监测接收器体积很小,只有计算机机箱那么大,但它的功能很独特,基本上涵盖了地面系统的技术难点。”

作为北斗二号的“眼睛”,地面监控接收机必须先于所有系统顺利开发,以保证整个工程中空等地面系统的顺利运行。一般来说,卫星越多,定位精度越高。北斗二号由许多卫星组成。系统的定位服务性能必须是最精确的,这要求地面监测接收机具有极高的测量和定位精度。

然而,受大规模集成电路设计和制造工艺水平的限制,以及国外核心技术的封锁,高精度测量需要从零开始,宽带抗多径天线技术需要突破,高性能抗干扰技术从未涉及……实现“地面监控接收机”零定位的突破太难太难。

“脑洞”孕育优秀的医疗技能

尽管有许多困难,中国的20个电气科学研究所已经突破了他们的思维,创造性地提出了“分布式”设计概念。研究小组首先对所有技术难点进行分类,形成五个关键技术难点。他们组成不同技术领域的研究团队,开展子平台技术研究。他们在一个平台上实现了五个技术难点的突破和零,最终实现了整机的技术集成。

在技术集成的过程中,技术人员又遇到了困难。在单个平台上,不必考虑平台的大小和对硬件资源的占用,但在整机集成时,需要考虑在有限的空内实现多平台协同工作。突破子平台的技术难点非常困难,项目任务进度节点迫在眉睫。我们如何解决整机集成的问题?

最后,研究团队借鉴了galaxy III高性能计算机的设计方法,通过在整个机器平台上“动手”,实现了集成的目标。仅用一年时间,就完成了30多项大型联合调试测试和100多项大小测试课题,全部满足测试大纲的要求,整机设备的定位率高达90%以上,为北斗系统的精密定轨和完整性监控发挥了重要的支撑作用。北斗系统成功实现全国产化“试水”,填补了国内空白的性能空白,达到国际领先水平,被业界誉为“国内高性能卫星信号接收设备的制高点”。

北斗二号的“卫星医生”

最勤奋的卫星“医院”

地面监测接收器必须配备监测站——卫星“医院”,用于数据采集和处理。这些数据不仅是卫星数据,还包括监测站相应区域的气候、温度、湿度、气压等信息。

“我们的监测站就像一个‘中枢神经’,吸收地面监测接收器中的所有信息,发送出去,接收外部反馈信息,然后告诉地面监测接收器哪个卫星是‘健康的’。”中国20座核电站的负责人助理、监测站总监督任表示。

为了保证北斗二号的可靠性,卫星“医院”的数据采集和传输必须保证一年365天不间断。为了确保北斗二号系统的准确性,其数据采集也必须具有尽可能广泛的覆盖面。在建设监测站时需要考虑这些因素。

从沿海到高原,从西藏的无人区到新疆的边境,一支只有九人的施工队伍在六年时间里跨越了整个中国进行了现场布置。面对高温、高湿、高冷、缺氧的环境,系统设计中应考虑设备的冗余备份,以保证数据的连续性和稳定性。北斗系统要求数据处理时间不超过0.4秒,而以前的软件处理时间不足以满足标准要求。然而,中国电力第二十研究所的科研人员创造性地开发了数据硬件处理设备,通过硬件传输和信息处理保证了数据的实时处理。

北斗二号的“卫星医生”

根据国务院发布的《中国北斗卫星导航系统白皮书》,中国将在2020年左右建成35个卫星发射网络,为全球用户提供服务。目前,中国电力部已派出22名卫星“医生”,并建立了22个监测站,以保护广袤土地上“星星”的健康,为北斗卫星导航系统的全球布局提供了坚实的工程和技术支持。

来源:联合新闻网

标题:北斗二号的“卫星医生”

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