6月23日上午，北斗三號最后一顆全球組網星成功發射。

從2009年啟動，到今天第30顆星上天，北斗三號系統的建成，標志著我國自上世紀八十年代開始探索的適合國情的衛星導航系統發展“三步走”發展戰略，畫上圓滿句號。

24顆中圓地球軌道、3顆地球靜止軌道、3顆傾斜地球同步軌道，閃耀在蒼穹的北斗衛星，幾乎每一顆都凝聚有一份來自上海科研人員的心血與貢獻。

位于浦東張江的中國科學院北斗導航衛星研制團隊先后完成了北斗三號系統中12顆衛星的研制和發射，為北斗導航系統2018年建成基本系統、提供全球服務，2020年完成完整系統建設，也為中國北斗全球衛星導航系統建設提供出全新的解決方案。

今年，這支隊伍成立剛過十年，團隊成員平均年齡不過三十多歲，可謂是航天領域的一支新兵。而正是這支“后生可畏”的力量，將更多的創新靈感注入了穩字當先的衛星研發中。在北斗三號的研發過程中，他們完成了數以百計的關鍵技術攻關上星應用。

在航天領域有條不成文的規定，每顆星上使用的新技術一般不超過三成，可這個團隊在首發試驗星上就使用了近八成的新技術。

以創新驅動發展，大膽嘗試衛星設計思想、管理形式的整體變革，這支年輕的團隊采用框架面板結構、單獨星敏感器定姿、高功能密度綜合電子架構等技術，打造了“中科院導航衛星專用平臺”，有效增強了衛星的適應能力和可擴展能力。

他們提出了獨創的“功能鏈”設計理念，最大限度對衛星內部資源實現了優化整合，將原先用于控制的20多臺計算機改用一臺高性能計算機替代，在提高功能密度的同時，大幅降低成本。

更值得一提的是，他們在星間鏈路技術上取得突破，實現了“一星通，星星通”，讓衛星能夠“天上對話”，解決了制約北斗全球組網的瓶頸問題。

繼首發試驗星之后，該團隊在后續北斗三號全球組網星的研制中，還突破了衛星自主診斷恢復技術，讓衛星具有了“自診斷、自恢復”能力。在完全沒有地面干預的情況下，衛星可以進行自主健康診斷、故障隔離和恢復，大大提高了衛星的可用性。

此外，北斗三號還首次采用基于大功率氮化鎵的固態放大器，有效提高信號質量；突破了高精度時頻無縫切換技術，為實現全球系統信號的高連續性奠定了基礎；采用國產龍芯+FLASH的架構，填補了國產航天處理器的空白，并實現核心器件全部國產化，帶動了整個產業鏈的發展。

目送最后一顆北斗三號全球組網衛星成功發射入軌的同時，這支團隊已開始新的征途。根據我國導航戰略需求，2035年還將建設更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導航授時系統。他們將為下一代導航衛星繼續奮戰。

打造北斗強勁“心臟”

600萬年才誤差1秒

時間和空間位置信息，都是一個國家重要的戰略資源。獲取衛星的位置信息和星上精準的時間信息，是導航衛星最核心的兩大參數——十億分之一秒（1納秒）的時差，就會導致0.3米的距離誤差。

要實現分米級、厘米級的導航定位精度，北斗衛星必須有一顆強勁而靠譜的“心臟”——星載原子鐘，同時還要有一個敏銳清醒的“大腦”——信息處理系統。

2002年，中國科學院上海天文臺在多年研制地面主動型氫原子鐘的基礎上，啟動了被動型星載氫原子鐘的研究。2015年，由他們完成的我國首臺星載氫原子鐘，隨新一代北斗導航衛星升空。

五年來，跟隨北斗衛星上天的氫鐘性能不斷提升，且已完全實現元器件、原材料、核心技術的自主可控。這次，上海天文臺提供的一臺氫鐘跟隨“收官星”上天，其精度已達到每天誤差小于1納秒，這相當于600萬年才誤差一秒，是目前天上性能最好的原子鐘之一。

就在北斗收官之際，上海天文臺的科研人員已研制出更加輕巧的北斗“心臟”：成功將氫鐘從23公斤減重到13公斤，年底將有3臺交付用戶，用于明年北斗補網衛星。

有了強勁“心臟”，還要有敏銳“大腦”。上海天文臺為北斗研發了能夠實時修正誤差、多備份的“最強大腦”，以達到“快、準、穩”的定位要求。

為了做出“最強大腦”，中科院上海天文臺信息處理系統技術負責人胡小工帶領團隊經歷了“從科學家到工程師”的痛苦轉型。

要把牛頓、愛因斯坦留下的，用來計算自然天體的公式，用到在軌衛星這種人造天體的軌道計算上，他們遇到了太多意想不到情況。最終，他們克服種種不利條件，在全球首次提出并實現了“區域監測網+星間鏈路”的星地星間聯合精密定軌技術，并特別設計了算法，最終實現了北斗三號的精密定位性能指標。

為進一步演算北斗精度，上海天文臺還研制了一把特制的激光“量天尺”——國內首套可移動式全天時衛星激光測距系統，最遠測距可達38800千米，成功應用于北斗衛星厘米級精度激光測距。這些都為我國北斗衛星導航實現全球服務做出了不可替代的關鍵性貢獻。

地基增強

讓定位服務像互聯網一樣便捷

如果說，微小星研究院和上海天文臺都在為北斗導航系統的組網而攻堅不輟，那么千尋位置這家上海高科技企業，則是通過云計算、大數據處理，利用自己精通擅長的算法，讓“北斗信號”變成使用移動互聯網一樣的便捷服務體驗。

厘米級定位、毫米級感知、納秒級授時，是千尋位置在過去五年里，為全球衛星導航領域所構建的全新系統所達到的效果。截至2019年，這套系統的高精度服務，已可覆蓋除無人區外的國內大部分地區。

“北斗完成全球組網，我們年內就會同步提供全球增強服務，全鏈路支持北斗三號[敏感詞]信號。”千尋位置首席執行官陳金培表示，目前公司兩款核心產品均已支持[敏感詞]信號。

2019年11月開始，千尋位置就把北斗衛星地基增強站內的核心設備，替換成為自主研發的“潛龍”時空服務器，提升對北斗三號在內的所有衛星導航公開服務信號的處理能力，替換工作已近尾聲。

隨著北斗全球組網星的成功發射，陳金培相信，一個更加廣闊的市場即將浮現，“未來三年，北斗加速定位將服務超過10億用戶”。

過去五年，千尋位置與全球主流芯片廠商、行業伙伴攜手合作，已經在自動駕駛、行業升級、測量測繪、智能城市、公共服務等領域，將北斗高精度定位技術與5G、人工智能結合，推動北斗應用落地。根據預計，今年內搭載北斗高精度定位技術的自動駕駛汽車，將有六款車型正式量產并上市。

北斗導航打開的天地極其遼闊。2019年，千尋位置發起“北斗智造者”大賽，開放相關技術平臺，讓各類創新企業和個人共同參與高精度定位能力的應用開發。結果，參賽者中95后占了四成，七成參賽者不超過35歲。

6月23日是北斗系統全球組網收官之日，更是北斗導航應用新紀元的起航之日。

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