北斗三號(hào)系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床亮相 北斗系統(tǒng)研制建設(shè)也有了“工業(yè)母機(jī)”

工業(yè)母機(jī)，制造機(jī)器的機(jī)器。對(duì)高端制造業(yè)來(lái)說(shuō)，工業(yè)母機(jī)的重要性不言而喻。連日來(lái)，這個(gè)概念在資本市場(chǎng)上掀起一波熱潮。

如今，我國(guó)北斗系統(tǒng)研制建設(shè)也有了“工業(yè)母機(jī)”。

9月16日，由國(guó)防科技大學(xué)北斗團(tuán)隊(duì)主持研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗三號(hào)系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床，在當(dāng)天開(kāi)幕的首屆北斗規(guī)模應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)上正式亮相。該試驗(yàn)床由北斗數(shù)字孿生軟件系統(tǒng)與信號(hào)傳播環(huán)境模擬硬件系統(tǒng)組成，是北斗試驗(yàn)驗(yàn)證核心系統(tǒng)。

值得關(guān)注的是，由于在北斗三號(hào)試驗(yàn)驗(yàn)證中發(fā)揮的重要作用，該系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床被稱為確保我國(guó)北斗三號(hào)研制建設(shè)順利高效的衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的“工業(yè)母機(jī)”。

第三代導(dǎo)航系統(tǒng)必須要有系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床

北斗三號(hào)系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床具備系統(tǒng)方案驗(yàn)證與優(yōu)化、衛(wèi)星/地面站入網(wǎng)測(cè)試、衛(wèi)星在軌試驗(yàn)與參數(shù)優(yōu)化等能力，能降低系統(tǒng)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)規(guī)模應(yīng)用性能。

2020年7月31日，北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通。這套系統(tǒng)級(jí)實(shí)驗(yàn)床的投入使用，為北斗三號(hào)提前半年完成全球組網(wǎng)建設(shè)、建成即服務(wù)、服務(wù)即見(jiàn)效發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

“系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床就好比是一個(gè)大型模擬系統(tǒng)。在試驗(yàn)床上，我們可以將北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完整地‘映射’出來(lái)。”該項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人劉文祥研究員介紹。

資料顯示，我國(guó)的北斗三號(hào)和美國(guó)正在進(jìn)行現(xiàn)代化升級(jí)的GPSⅢ系統(tǒng)同屬第三代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜度和技術(shù)耦聯(lián)性相比第二代發(fā)生了質(zhì)的改變。如果沒(méi)有系統(tǒng)級(jí)的試驗(yàn)平臺(tái)作為保障和支撐，第三代系統(tǒng)的研制過(guò)程會(huì)出現(xiàn)很多技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

因此，美國(guó)GPS系統(tǒng)與歐洲伽利略系統(tǒng)很早就開(kāi)始了這方面的技術(shù)探索和研制。但由于系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床牽涉到多個(gè)學(xué)科，技術(shù)挑戰(zhàn)性很大，研制難度相當(dāng)高。

“這就好比，以前我們做研究可能一臺(tái)微機(jī)就足夠了，但隨著系統(tǒng)復(fù)雜度的提升，我們就需要超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行輔助。”劉文祥說(shuō)，“因此，北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始論證之初，建設(shè)北斗試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)、攻克系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床核心技術(shù)，就被提上了日程。”

“搞這類高難度科研，就是打大仗、打硬仗”

系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床的研制曾有兩種技術(shù)思路：一種是完全利用硬件設(shè)備搭建出北斗三號(hào)系統(tǒng)中的衛(wèi)星和地面站，在地面完整地模擬北斗三號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行。這種思路的缺點(diǎn)是不夠靈活，而且成本巨大，幾乎接近重新研制一套北斗系統(tǒng)。另一種技術(shù)思路就是軟硬協(xié)同，利用系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)大多數(shù)功能，這種思路優(yōu)點(diǎn)是靈活、成本較低，但技術(shù)難度也更大。

北斗團(tuán)隊(duì)選擇了難度更大的后者。他們說(shuō)：“軍人天生為打仗。搞這類高難度科研，就是打大仗、打硬仗。”

在國(guó)家科技重大專項(xiàng)支持下，他們突破了全系統(tǒng)高逼真高加速比仿真、傳播環(huán)境信道高精度模擬等核心關(guān)鍵技術(shù)，攻克了數(shù)字孿生軟件系統(tǒng)與硬件信道模擬系統(tǒng)精準(zhǔn)協(xié)同運(yùn)行的難題，研制成功了國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域首個(gè)系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床，為北斗系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與成功建設(shè)提供了核心能力平臺(tái)支撐，顯著降低了北斗三號(hào)工程技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與建設(shè)成本，大大縮短工程建設(shè)周期。

記者了解到，該系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)床目前已成功應(yīng)用并廣泛支撐了北斗三號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制建設(shè)、在軌聯(lián)試的各階段試驗(yàn)任務(wù)。未來(lái)，這項(xiàng)成果還將在國(guó)家綜合PNT(導(dǎo)航、定位、授時(shí))體系、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等方面進(jìn)一步擴(kuò)展，全面促進(jìn)行業(yè)領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用。(張強(qiáng))

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