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北斗三号的这些关键元器件,你都知道吗?

2018-02-12 19:30 来源:科普中国-军事科技前沿 

  编者按:

  北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。目前,我国正在实施北斗三号系统建设,计划到2020年前后,完成30余颗卫星发射组网,为全球用户提供服务。

  在北斗系统建设过程中,我国实现了核心关键技术的全面突破,涌现出大批优秀科研攻关团队和个人。即日起,《军事科技前沿》将持续聚焦北斗系统建设,解读其中的核心装备、关键元器件等重要技术突破,以及在这背后默默付出的科技工作者和他们所展现出的科学精神。

  出品:科普中国

  作者:赵清建

  监制:光明网科普事业部

  2月12日,我国采取一箭双星方式,在西昌卫星发射中心成功发射了北斗三号工程第五、六颗组网卫星。其中,高精度星载铷原子钟、声表面波滤波器、连接器、继电器、锌银蓄电池组、紧固件等多项关键产品的研制生产任务和软件测评保障任务室由中国航天科工集团有限公司承担的。那么,这些关键产品起到了哪些作用呢?

北斗三号的这些关键元器件,你都知道吗?

2月12日,北斗三号工程第五、六颗组网卫星在西昌发射。梁珂岩摄

  星载原子钟决定导航精度

  原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备,作为导航卫星的心脏,高性能的星载原子钟对导航精度具有决定性作用。在北斗三号第五、六颗组网卫星上,均装载了一台高精度铷原子钟,其技术指标达到国际先进水平。

  相比北斗一期、二期工程中单纯采用铷原子钟。本次发射的北斗三号导航卫星上装载有新一代高精度铷原子钟,相比前代产品其体积更小,重量更轻,技术性能大幅提升。在北斗三号第三、第四颗组网卫星上,已经应用的中国航天科工集团有限公司研制的氢原子钟在重要技术指标,如频率稳定度、频率准确度及日漂移率等方面具有明显优势。星载氢钟的应用可使北斗导航系统具备更高的定位精度、全球覆盖及较长的自主导航能力,显著降低北斗导航系统全球应用时的校时压力。

  声表面波滤波器保障天地通信

  北斗工程需要大量电连接器、继电器、锌银蓄电池组等多项关键产品。这些多型、数以万计的电连接器、继电器等电子元器件,能够顺畅、准确地传递各种信号指令。在本次发射任务中共配套了10种型号、10台锌银蓄电池组,需要性能稳定,质量可靠,才能完成飞行试验前的总检查以及飞行试验的供电任务。

  同时,这两颗卫星上均装载了我国独立研制的声表面波滤波器,其主要用于滤除通信中的各种干扰信号,确保卫星与地面中心保持顺畅的通信。在太空这样及其复杂和严酷的环境中,高可靠高性能的声表面波器件对卫星通信的精度起到了决定性作用。航天精工数以万计的高性能紧固件在任务中连结机构、紧扣系统,以其可靠的质量和技术保障能力,将各零(部)件连接成一个有机的整体,练就一身“钢筋铁骨”,经受住了强剧震、超高低温、高应力、强腐蚀等极端恶劣环境的考验。

  软件测评让隐患无“藏身之地”

  自2012年以来,航天科工三院304所北斗软件评测团队先后参与导航任务处理机、数据处理终端等多个分系统的质量保证工作,承担了多项FPGA或软件的第三方测试任务,先后发现了300余处问题和隐患,其中包括影响导航任务通信、数据采集、姿态计算等方面的50余处重要问题,为确保第二代北斗卫星导航系统的安全稳定运行发挥了积极作用。

  面对周期紧、技术新、算法复杂等困难,三院304所北斗软件评测团队将十余年来积累的飞航软件评测验证技术经验推广至北斗二代项目任务,针对导航的核心部件——导航任务处理机开展软件可靠性安全性分析与验证,应用自主研发的半实物可靠性验证平台,构建了175种导航处理机故障集,开辟了多层面分析、多技术融合、故障注入仿真的可靠性验证新模式,有效保障任务进行,有关成果已列入北斗系列卫星成果的整星预案中,为北斗后续软件的可靠性安全性保障提供有力支撑。

  此外,航天科工近年来在北斗应用领域开展了积极探索和尝试。本次北斗三号工程第三次组网卫星的成功发射,使北斗三号定位系统较北斗二号定位精度实现了大幅跨越,测速和授时精度也同步提高一个量级。这将有益于探空仪提升测风精度和缩短探测速度,更好开展气象数据服务。

  随着2018年北斗全球组网任务的逐步推进,北斗导航系统将为“一带一路”沿线国家和地区提供基本服务。

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[责任编辑:肖春芳]

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