国防科大卫星导航研发团队:“北斗”耀苍穹

2015-06-23 09:28 院校科研   

导读目前,北斗卫星导航系统的用户已遍布中国的高山海岛、边防哨所,其独特的短信收发功能多次挽救了在地震、泥石流等灾难中迷失的人们,目前市场上也已经销售安装“北斗”车载导航仪。  

2012年12月28日,党中央、国务院和中央军委给国防科大发来贺电,祝贺北斗二号卫星导航系统开通服务,对参与系统研制建设的同志们致以崇高敬意和亲切慰问。

国防科大电子科学与工程学院的专家们奏响了一曲自力更生、攻坚克难的“踏天”凯歌。12月29日,记者走近这个卫星导航研发团队。

创新方案令院士惊喜

当时间回溯到1995年,现代科技日新月异,美国1994年就已经部署完成了由24颗卫星组成的“GPS”全球卫星定位系统。这时候的中国科学家们依旧在苦苦探索卫星定位的核心技术,渴望建立属于自己国家的“GPS”,他们给这个系统取了一个具有中国特色的名字“北斗”,寓意着如同北斗星一般指引方向。

虽然中国科学家早在1985年就开始探索研究卫星定位技术,中国的卫星发射也一直保持很高的成功率,可是10年的时间过去了,依然不能突破关键的信号传输和接收技术,这就好像卫星能够把欧洲杯足球赛发射到地面,可中国却没有能力建立卫星接收系统,收不到信号,“北斗”面临夭折的危险。

1995年6月,一个面容和蔼的中年男人带着3个娃娃脸的小伙子,敲开了北斗卫星定位系统总设计师陈芳允院士的家门,他们向陈院士展示了充满创新的方案——全数字化快速捕获信号与传输技术。

陈院士惊喜地看着这个不可思议的方案,激动地问:“太棒了,‘北斗’有救啦!你们是什么人?”

中年人说:“我是国防科大电子技术系的庄钊文,这3个是我的学生。”

那一年,担任国防科大电子技术系总工程师的庄钊文教授37岁,他的博士生们平均年龄才28岁。

签订科研合同,拿到了主管部门给的5万元研究经费,从北京抱回一台当时很先进的台式计算机,庄钊文教授带领3个博士生开始了艰苦的探索和研究。

1998年5月的一天,在北京的星地对接现场,研制设备接受检验,显示器上的信号捕获和处理数据显示,参试系统正在以接近理论极限的数据运行。所有人都不敢相信,从理论、关键技术攻关到样机研制、工程实现和定型、外场实验和正样生产,他们只用了3年时间就完美收官。

一机在手就知道“你在哪儿”

2001年11月,中国成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有卫星导航定位系统的国家。但是,走向应用的过程中,再次遇到难题。当时的北斗用户机个头很大,使用的时候要用背包背在身上。

已担任国防科大电子科学与工程学院院长的庄钊文教授带领更多的年轻专家组成坚强的战斗队,再次主动请缨。

立项中标后仅仅两年多的时间,一系列的奇思妙想全部变为现实。2004年6月,课题组推出了达到世界先进水平的用户终端——手持式用户机,一举解决了设备小型化等一系列关键技术难题,成为我国第一款通过装备定型的小型化手持式北斗用户机,并迅速装备到了部队。

它的意义在于,无论是在抢险救灾的第一线,还是在千里边疆的巡逻线,无论是翱翔万里高空的飞行器,还是驰骋在汹涌波涛中的舰艇,只要打开集卫星定位、短信报文、精度授时于一体的用户机,就能完全解决“我在哪儿”的定位问题和“你在哪儿”的感知问题,还能高效快捷地实现“我”和“你”之间的信息传递。

2008年5月12日,震惊世界的汶川大地震彻底摧毁了通往震中灾区的道路和一切移动、固定通信线路,乡镇变成“孤岛”,灾区苦等救援!灾情究竟如何,外界一无所知。5月17日,中国卫星导航应用管理中心收到前方发回的信息:“北川余震不断,海子水位不断上升。”原来这是解放军某部携带“北斗一号” 用户机徒步进入震中灾区发回的短信。通过北斗系统,救灾官兵不仅向上级报告了灾情,还成功帮助受灾群众联系上了亲友。

“就好像把大象装进冰箱”

2007年,我国一颗北斗卫星在试运行的过程中,发现在某些方向受到强烈信号的干扰,导致信号传输中断。专家们分析原因,认为复杂电磁环境是“罪魁祸首”。

如何让日解决抗干扰的难题呢?我国专家召开会议讨论,得出了两种解决方案:一是“躲”,二是“抗”。

“躲”,是说改变通信信号的频率,避开形成干扰的信号频率,躲到一个不常用的信号频段,这样做技术要求不高,但要向国际无线电联合会重新申请频段。

“抗”,是说通过增加抗干扰设备,打造电磁盾牌,保护卫星不受任何信号的干扰。这样做投资少、安全性高、解决问题彻底,但要实现难度非常大。

就在专家们犹豫不决的时候,已担任国防科大副校长的庄钊文教授,指派王飞雪教授立刻飞往北京,向专家们坚定地提出采用抗干扰的方案。

从北京领受任务后,国防科大的专家们在长沙开始了研究工作。经过3个月的艰苦努力,终于突破一系列难题,拿出了成熟的解决方案。当记者询问他们究竟有多难的时候,欧钢教授风趣地回答说:“就好像把大象装进冰箱。”不管是卫星还是无人机,体积大小总是有限,而一般的抗干扰设备体积都十分巨大,需要的功耗也较大。难题是如何把一个大型设备安装在比自己体积小几十倍甚至几百倍的装备上?国防科大的专家依靠多年来在电磁对抗领域的积累,发挥聪明才智,终于完美地解决了这个问题。

2008年5月,他们的抗干扰设备在北京通过专家组鉴定,完美地解决了抗干扰的世界难题。

目前,北斗卫星导航系统的用户已遍布中国的高山海岛、边防哨所,其独特的短信收发功能多次挽救了在地震、泥石流等灾难中迷失的人们,目前市场上也已经销售安装“北斗”车载导航仪

北斗卫星导航系统的发展,正是我国近20年来科学发展取得的辉煌成就之一,“北斗”已经不仅仅是天上的那个星座,它成了中国人手里紧握的导航之星,它为中国人指明方向。

标签:  北斗卫星[4]    导航系统[3]    车载导航仪[1]
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