中科院上海天文台为北斗二号卫星系统“保驾护航”

■我们的记者，肖鹏记者黄鑫

北斗二号卫星导航系统是我国自主开发的卫星导航系统，在国际卫星导航领域取得了许多创新。作为一个重要的研究单位，中国科学院上海天文台通过自主创新，在一些关键技术上取得了突破，为北斗二号卫星项目的成功做出了重要贡献。

在2016年全国科技奖励大会上，“北斗二号”卫星项目获得了2016年国家科技进步奖特等奖。上海天文台作为获奖单位排名第九，而三位科学研究人员是大奖的个人获奖者。这些是荣誉背后的“闪光点”。

努力克服困难，收获创新的丰硕成果

中国曾计划投资2.7亿元人民币用于欧洲的“伽利略”全球卫星导航计划。然而，在2007年，欧洲以安全和知识产权为由故意冷落了我们。因此，党*和国务院决定独立开发我们自己的卫星导航系统。中国的卫星导航系统(北斗卫星导航系统)是国家重大科技项目之一。它也是中国最大、技术难度最大、集成度最高的空间应用系统。上海天文台承担北斗一、二代设备的研发工作已近十年。它是中国科学院承担任务最多的单位之一。天文地球动力学研究中心副主任胡在接受《中国科学日报》采访时表示，上海天文台北斗团队在参与系统开发过程中，克服了技术难度大、进度紧等诸多困难，充分发挥了长期积累的学科优势和相关领域人才优势，积极承担并成功完成了一系列系统开发任务。同时，该团队还成功开展了北斗卫星的星地激光时差测量，获得了高精度测量数据，并成功完成了北斗导航卫星激光时差测量仪的研制项目。

信息处理系统是北斗二号卫星地面运输与控制系统主控站的下属系统之一。它在统一的时间和空间基准中提供卫星轨道位置和卫星时钟时间，并通过导航信息将其广播给北斗用户。它被称为北斗导航系统的“大脑”。“大脑”是否足够聪明决定了整个系统能否达到预期目标。在系统设计、开发、测试和调试过程中，上海天文台不断克服技术困难，成功研制出“超级大脑”。

为了保证导航卫星时空信息的准确性和稳定性，上海天文台的研究人员依靠他们在天体测量和天体力学、精密时频标准等优势学科的长期科研积累。从“零”到“是”，再到方案设计，再到计算公式，他们都经过反复的计算和测试，最终解决了计算机软硬件集成进行排序、编辑、计算、存储和发送大量数据、统一调度和信息处理框架稳定运行等关键技术问题。

特别是根据北斗二号卫星导航系统不同于美国的全球定位系统的技术特点，突破了高低轨混合星座、区域地面站分布、有限卫星观测弧等不利条件下的精密定轨和预测技术。为北斗二号卫星导航系统的高精度导航、定位和授时服务提供可靠保障。

精确的时频测量和高精度的时间同步技术是北斗二号卫星导航系统建设的关键，也是北斗二号卫星导航系统的“心脏”。北斗时间的建立和维护已达到国际先进水平，其中上海天文台做出了重要贡献。上海天文台承担了地面北斗二号卫星导航系统的建设和地面主动高精度准时氢脉泽的研制，为重要的地面监测站提供了高精度时间基准。科学研究人员一直坚持不懈地奋斗和创新。在时频系统方面，他们设计了符合中国现有技术和核心设备水平的技术方案。它们突破了时频信号净化、长距离低损耗传输等关键技术，为北斗二号卫星导航系统的长期可靠运行“保驾护航”。

研究员张忠平告诉《中国科学报》记者，卫星激光测距技术是天文学研究中的一项地球观测技术。上海天文台研制的大口径激光测距子系统突破了同步轨道卫星白天激光观测等多项关键技术，以厘米级精度测量地面站与导航卫星之间的距离，为导航卫星精确定轨和轨道验证提供了不可或缺的高精度测距数据。同时，星载激光时差测量仪首次实现了星载原子钟的高精度星地时间同步和性能评估，为北斗二号卫星导航系统关键性能指标的精度评估提供了唯一的外部参考。

一点一点积累科研成果的梦想

上海天文台为北斗二号卫星项目的顺利进行做出了贡献。上海天文台在参与研究和发展方面不断展示自己的价值和技术优势。2013年，上海天文台被授予“北斗先进集体”荣誉称号。同年，上海天文台获得多项军事科技进步奖一等奖和二等奖。在2016年国家科学技术进步奖特别奖表彰中，上海天文台是中国科学院排名第一的单位...

许多人不知道上海天文台自20世纪90年代以来承担了大量北斗一号的核心研发工作。在叶淑华院士的领导下，在长期科研积累的基础上，他承担了地面应用系统时间序列子系统的研发工作。由于项目组的努力，分时系统克服了各种困难，实现了从科学研究到工程的艰难转变。该子系统采用新技术和新方法，运行稳定可靠，为上海天文台参与卫星导航工程任务奠定了坚实基础。

已故激光测距小组组长、上海天文台前副主任杨付民是北斗老一代的杰出代表。经过北斗二号卫星多年的运行，他研制的北斗卫星激光反射器已达到国际领先水平。这套激光反射镜在2009年被国际激光测距组织确认为“最佳设计”，引起了美国航天局、欧洲航天局和俄罗斯航天局同行的注意。北斗卫星激光反射器已经商业化，其技术也已应用于中国的其他卫星空间任务。

杨付民把他所有的努力都投入到了工作中。不管是夏天、夏天还是冬天，他都在前线战斗，带领团队克服困难，用实际行动激励和感染身边的每一位科研工作者。“生活和斗争没有尽头”，这是杨付民的真实写照。他的事迹激励代表团中的每一个人牢记自己的责任和使命，积极参与后续开发，为北斗卫星导航系统项目做出更大贡献。

在北斗二号卫星导航系统的联合调整过程中，北斗团队成员常年出差，这使得他们的家人很难兼顾两种职业。然而，通过项目的锻炼，团队中的许多成员成为了北斗团队的骨干，将他们的个人梦想融入了“中国梦”。

展望未来铸造新辉煌

在接下来的北斗新一代导航测试卫星中，为了进一步提高星载原子钟的性能，在中国科学院重大任务局定向项目的支持下，上海天文台经过多年的原理探索和工程改造，完成了我国首颗星载氢脉泽的研制，并于2015年9月发射了新一代北斗导航测试卫星，成为我国星载频率标准领域的新里程碑。随后，在2016年初，由上海天文台研制的第二颗氢脉泽运载新一代北斗导航卫星再次成功发射，在两次战争中取得两次胜利。这是上海天文台首次将电极微波腔技术和双频电路技术应用于星载氢脉泽的研制，满足北斗全球卫星导航系统对原子钟高精度服务的核心要求。

上海天文台台长洪小玉表示，上海天文台北斗团队将带着光荣的使命，继续坚持不懈地努力，把国家战略责任作为自己的责任。进一步推进信息处理系统、时频系统、激光测距子系统、高精度星载原子钟有效载荷等方面的工程建设任务，克服技术难点，为北斗全球卫星导航系统建设做出自己的贡献。

《中国科学日报》(第六版，2017年3月6日)