↑↑↑Запуск «Последней звезды Бэйдоу» прошёл успешно! «Созвездие Бэйдоу» сияет мудростью Шанхая.

Утром 23 июня был успешно запущен последний спутник глобальной сети Beidou-3.

С момента запуска в 2009 году и до сегодняшнего запуска 30-го спутника завершение создания системы «Бэйдоу-3» знаменует собой успешное завершение «трехэтапной» стратегии развития спутниковых навигационных систем, адаптированных к национальным условиям, которую наша страна разрабатывает с 1980-х годов.

На средней околоземной орбите находятся 24 спутника Beidou, 3 — на геостационарной орбите и 3 — на наклонной геосинхронной орбите. Практически каждый спутник Beidou, сияющий в небе, олицетворяет собой упорный труд и вклад научных исследователей из Шанхая.

«Одна звезда связана, все звезды связаны»

Пусть и спутники «общаются с небом».

Группа разработчиков навигационной спутниковой системы Beidou Китайской академии наук в Чжанцзяне, Пудун, завершила разработку и запуск 12 спутников в системе Beidou-3. В 2018 году будет создана базовая система для навигационной системы Beidou, которая будет предоставлять глобальные услуги. Полное строительство системы будет завершено в 2020 году, что также обеспечит новое решение для создания глобальной спутниковой навигационной системы Beidou в Китае.

В этом году команда отметила десятилетие со дня своего основания. Средний возраст членов команды составляет чуть более 30 лет. Можно сказать, что это новый состав в аэрокосмической отрасли. Именно эта «внушительная» сила придает команде стабильное и ведущее положение в области исследований и разработок спутников. В процессе разработки Beidou-3 они завершили сотни ключевых научно-исследовательских проектов в области спутниковых технологий.

▲Исследователи проводят высокоточные измерения на спутнике Beidou-3 (Фото предоставлено Институтом инноваций в области микроспутников Китайской академии наук)

В аэрокосмической отрасли существует неписаное правило, согласно которому доля новых технологий, используемых на каждой экспериментальной звезде, обычно не превышает 30%, но эта команда использовала почти 80% новых технологий на первой экспериментальной звезде.

Движимая новаторством, эта молодая команда смело пытается совершить революцию в идеях проектирования спутников и формах управления ими в целом. Используя такие технологии, как каркасно-панельная структура, независимое позиционирование звездных датчиков и высокофункциональная интегрированная электронная архитектура, эта молодая команда создает «Специализированную платформу для навигационных спутников Китайской академии наук», которая эффективно повышает адаптивность и масштабируемость спутников.

Они предложили оригинальную концепцию проектирования «функциональной цепочки» для оптимизации и максимальной интеграции внутренних ресурсов спутника. Более 20 компьютеров, первоначально использовавшихся для управления, были заменены одним высокопроизводительным компьютером, что значительно снизило затраты и повысило функциональную плотность.

Стоит также отметить, чтоОни совершили прорыв в технологии межспутниковой связи, добившись "связи между звездами на уровне одной звезды", что позволило спутникам "общаться друг с другом в небе" и устранило узкое место, ограничивавшее глобальную сеть Beidou.

▲На стартовой площадке проходит заключительная сборка спутника Beidou-3 (Фото предоставлено Институтом инноваций в области микроспутников Китайской академии наук)

После создания первого тестового спутника команда также добилась прорывов в технологии автономной диагностики и восстановления спутников в ходе последующей разработки глобального сетевого спутника Beidou-3, что позволило спутнику обладать возможностями «самодиагностики и самовосстановления». Спутники могут выполнять автономную диагностику состояния, локализацию неисправностей и восстановление без какого-либо вмешательства наземных служб, что значительно повышает доступность спутников.

Кроме того, в Beidou-3 впервые был использован мощный твердотельный усилитель на основе нитрида галлия, что позволило эффективно улучшить качество сигнала; была пройдена высокоточная технология непрерывного переключения во времени и частоте, заложившая основу для достижения высокой непрерывности сигналов всей системы; в ней применена отечественная архитектура Loongson + FLASH, заполнившая пробел в отечественных аэрокосмических процессорах и обеспечившая локализацию всех основных устройств, что способствовало развитию всей производственной цепочки.

Наблюдая за успешным запуском последнего глобального сетевого спутника Beidou-3 на орбиту, эта команда начала новый этап. В соответствии со стратегическими потребностями моей страны в области навигации, к 2035 году будет создана более распространенная, более интегрированная и более интеллектуальная система позиционирования, навигации и синхронизации. Они продолжат борьбу за следующее поколение навигационных спутников.

Создайте сильное «сердце» Бэйдоу

Для достижения погрешности в 1 секунду требуется 6 миллионов лет.

Информация о времени и пространственном местоположении является важным стратегическим ресурсом для страны. Получение информации о местоположении спутника и точной информации о времени на спутнике — два основных параметра навигационных спутников: разница во времени в одну миллиардную долю секунды (1 наносекунда) приведет к погрешности в определении расстояния в 0.3 метра.

Для достижения точности навигации и позиционирования на уровне дециметров и сантиметров спутники Beidou должны обладать мощным и надежным «сердцем» — космическими атомными часами, и острым и ясным «мозгом» — системой обработки информации.

В 2002 году Шанхайская обсерватория Китайской академии наук начала исследования пассивных космических водородных атомных часов, опираясь на многолетнюю разработку наземных активных водородных атомных часов. В 2015 году первые в моей стране космические водородные атомные часы, разработанные ими, были запущены вместе с навигационными спутниками нового поколения Beidou.

▲Прототип космической водородной атомной часовой станции «Бэйдоу-3» (фото предоставлено Шанхайской обсерваторией)

За последние пять лет характеристики водородных часов, которые сопровождали спутники Beidou в космосе, постоянно улучшались, а компоненты, сырье и основные технологии полностью контролировались независимо друг от друга.На этот раз водородные часы, предоставленные Шанхайской обсерваторией, следовали за «Последней звездой» в космос. Их точность достигла погрешности менее 1 наносекунды в сутки, что эквивалентно погрешности в одну секунду за 6 миллионов лет. В настоящее время это одни из самых эффективных атомных часов на небе.

В преддверии завершения работы системы Beidou научные исследователи Шанхайской обсерватории разработали облегченную «основу» Beidou: им удалось уменьшить вес водородных часов с 23 килограммов до 13 килограммов. Три таких устройства будут поставлены пользователям к концу года для использования на спутниках сети Beidou в следующем году.

▲Научные исследователи из Шанхайской обсерватории тестируют разрабатываемые водородные часы (Фото предоставлено Шанхайской обсерваторией)

Помимо сильного «сердца», необходим и острый «мозг». Шанхайская обсерватория разработала для системы Beidou «самый мощный мозг», способный исправлять ошибки в реальном времени и имеющий множество резервных систем для обеспечения «быстрого, точного и стабильного» позиционирования.

Для создания «самого мощного мозга» Ху Сяогон, технический директор системы обработки информации Шанхайской обсерватории Китайской академии наук, руководил командой, которая прошла через болезненную трансформацию «из ученых в инженеров».

При попытке применить формулы Ньютона и Эйнштейна для расчета орбит естественных небесных тел к расчетам орбит искусственных небесных тел, таких как орбитальные спутники, они столкнулись со слишком многими неожиданными ситуациями.Они преодолели различные неблагоприятные условия и впервые в мире предложили и внедрили технологию точного определения орбиты с использованием «региональной сети мониторинга + межспутниковой связи» — системы «спутник-земля-спутник». Они также разработали специальный алгоритм и в итоге достигли показателей точности позиционирования спутника Beidou-3.

Для дальнейшего повышения точности системы Beidou Шанхайская обсерватория разработала специальную лазерную «линейку для измерения расстояния до неба» — первую в Китае передвижную круглосуточную систему лазерной локации спутников с максимальной дальностью действия 38 800 километров, которая успешно используется для локации спутников Beidou с точностью до сантиметра. Эти разработки внесли незаменимый и ключевой вклад в реализацию глобальных услуг, предоставляемых нашей страной в области спутниковой навигации Beidou.

Армирование фундамента

Сделайте службы определения местоположения такими же удобными, как и Интернет.

Если научно-исследовательский институт MicroStar и Шанхайская обсерватория усердно работают над созданием навигационной системы Beidou, то шанхайская высокотехнологичная компания Qianxun Position использует облачные вычисления, обработку больших данных и собственные высокоэффективные алгоритмы, чтобы превратить «сигналы Beidou» в удобный сервис, подобный мобильному интернету.

Точность позиционирования на уровне сантиметров, точность измерения на уровне миллиметров и точность определения времени на уровне наносекунд — вот результаты, достигнутые новой системой, разработанной компанией Qianxun Positioning для глобальной спутниковой навигации за последние пять лет.По состоянию на 2019 год высокоточные услуги этой системы могут охватывать большую часть территории страны, за исключением необитаемых районов.

▲На демонстрационном изображении работы дрона для защиты сельскохозяйственных растений, выполненной с помощью системы позиционирования Qianxun Position. Точность позиционирования достигает сантиметрового уровня, что позволяет эффективно сократить количество распыляемых пестицидов (изображение предоставлено компанией Qianxun Position).

«Beidou завершила создание своей глобальной сети. В течение этого года мы одновременно будем предоставлять расширенные глобальные услуги, и вся сеть будет поддерживать новейшие сигналы Beidou-3», — заявил Чэнь Цзиньпэй, генеральный директор Qianxun Position. Он отметил, что оба основных продукта компании в настоящее время поддерживают новейшие сигналы.

Начиная с ноября 2019 года, компания Qianxun Position заменила основное оборудование наземной станции обработки сигналов спутника Beidou на разработанный ею пространственно-временной сервер «Qianlong» для повышения возможностей обработки всех сигналов общедоступных навигационных спутников, включая Beidou-3. Работы по замене близки к завершению.

Чэнь Цзиньпэй считает, что после успешного запуска спутника глобальной сети Beidou вскоре появится более широкий рынок. «В ближайшие три года Beidou ускорит свое укрепление и будет обслуживать более 1 миллиарда пользователей».

За последние пять лет компания Qianxun Positioning в тесном сотрудничестве с ведущими мировыми производителями микросхем и отраслевыми партнерами объединила высокоточную технологию позиционирования Beidou с технологиями 5G и искусственным интеллектом в таких областях, как автономное вождение, модернизация промышленности, геодезия и картография, умные города и государственные услуги, способствуя внедрению приложений Beidou. Ожидается, что в этом году будет официально запущено в серийное производство и представлено шесть моделей автономных транспортных средств, оснащенных высокоточной технологией позиционирования Beidou.

▲Изображение, демонстрирующее работу системы позиционирования Qianxun. В будущем каждое транспортное средство будет иметь точную временную и пространственную маркировку для более эффективного взаимодействия транспортного средства с дорогой (изображение предоставлено системой позиционирования Qianxun).

Система навигации Beidou открыла невероятно широкий мир. В 2019 году компания Qianxun Positioning запустила конкурс «Beidou Intelligent Maker», открыв соответствующие технологические платформы и позволив различным инновационным компаниям и частным лицам участвовать в разработке приложений для высокоточной навигации. В результате 40% участников родились после 1995 года, а 70% были моложе 35 лет.

23 июня — последний день работы глобальной сети Beidou, а также день начала новой эры навигационных приложений Beidou.

Данная статья воспроизведена из "Сюй Циминь Шанхайская наука и технологии«В целях защиты прав интеллектуальной собственности, пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае обнаружения каких-либо нарушений, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации».