中國北鬥被某國電磁幹擾,他僅用70天破解,助力北鬥導航建成

2020-12-24 胖福的小木屋

從20世紀70年代開始,美國陸、海、空三軍聯合研製了新一代全球定位系統,這就是大家熟知的GPS。

在GPS發展到一定階段的時候,中國科學家認為我們也要建造屬於自己的導航系統,但是這個想法遭到了一些人的反對,他們認為GPS已是一種成熟技術可「拿」來使用,我國資金有限,無須另行建設。

當時中國空間技術專家,神舟飛船總設計師戚發軔、兩彈一星元勳陳芳允、孫家棟等都堅決要造。譚述森院士當時負責跟蹤GPS的進展,在對GPS的研究中,譚述森院士發現,這一系統雖然對世界開放民用導航信號,但卻存在諸多不確定性。如果過度依賴GPS會給國防安全埋下不小的隱患。而且,核心技術用錢買不來,引進仿製也走不遠,中國必須獨立發展衛星導航系統。

1983年,兩彈一星元勳陳芳允院士首次提出一種不同於GPS技術路線的雙星定位理論,即:把地心視為一顆虛擬衛星、再發射兩顆地球同步衛星構成星座,實現對區域內地面目標的快速定位。用以解決在資金困難時期構建衛星導航系統的難題,然而因為一些科學家的反對,這個設想還是擱置了一段時間。

1989年,我國利用通信衛星開展雙星定位演示驗證實驗,證明了北鬥衛星導航實驗系統技術體系的正確性和可行性。

隨後1991年,海灣戰爭爆發,GPS對空中平臺導航、武器發射瞄準、精確制導、打擊目標定位等重要作戰環節都起到了難以替代的關鍵作用,這個時候大家才發現,中國需要有自己的導航系統,1994年,我國啟動北鬥衛星導航試驗系統建設。

然而北鬥工程的核心技術問題——信號「快捕精跟」(快速捕捉精確跟蹤的縮寫)卻遲遲無法解決,當時還在攻讀博士研究生的王飛雪因為偶然的機會參加了北鬥工程建設「諸葛亮會」,在得知「快捕精跟」問題沒有解決,王飛雪主動和自己的導師請纓,和自己的同學組建團隊,攻克這一難題。

王飛雪經過研究,將新興的計算機技術引入衛星信號處理領域,提出全數位訊號處理技術這一嶄新的技術路線,堪稱世界首創。

但是一些科學家並不放心,這些學生提出的技術方案,他們提出要風險同擔,研製單位先撥60萬,另外60萬由國防科技大學墊付,待設備研製成功後,使用單位再支付。換句話說,如果攻關失敗,那麼這60萬就算他們交學費了,在當時60萬可不是一筆小數目,而且王飛雪等人還只是學生,然而國防科技大學還是同意給王飛雪等人撥款,正式成立了北鬥團隊。

1998年,王飛雪團隊成功研製出北鬥一號全數字快捕和信號接收系統,經過測試得到的第一批「快捕精跟」數據,效果遠遠超出了大家的期望值。北鬥「快捕精跟」技術設備,更是先後獲全軍科技進步一等獎、國家科技進步二等獎。

這一年,王飛雪才27歲,還是一名學生,就攻克了一項世界難題,而且還是全球首創。1998年,王飛雪博士畢業,他的同學也想出國留學,紛紛勸他一起去國外深造,以後還能把家人接出去,定居國外,而王飛雪拒絕了這樣的提議,選擇留在國防科技大學任教,從事衛星導航定位技術工程研究。

當時中國的北鬥導航啟動的是「三步走」發展戰略,先區域後全球,先後建成北鬥一號、北鬥二號、北鬥三號系統。

2000年, 中國發射了兩顆靜止軌道衛星北鬥一號,完成了北鬥衛星導航試驗系統,2004年中國開始了北鬥二號的建設,2006年,國家準備對北鬥一號導航系統體制進行升級。當時北鬥一號已成功運行多年,系統運行穩定正常,大家一致主張繼續沿用原來的技術指標和基本參數。但王飛雪認為,如果僅僅是單純的硬體更新,系統性能效果提升不會有質的飛躍。王飛雪和團隊大膽提出了一套最新的編碼理論改造應用方案。

2007年,北鬥首星發射,然而剛剛發射,就遭遇了某國的電磁幹擾,如果無法解決,將會影響接下來的北鬥建設任務。

王飛雪再次主動請纓,說三個月攻克難題,而王飛雪僅用了70天完成了抗幹擾衛星載荷(是指太空飛行器上裝載的為直接實現太空飛行器在軌運行要完成的特定任務的儀器、設備、人員、試驗生物及試件等)。經測試,他們研製的抗幹擾衛星載荷,性能指標比原來大幅提高,在某區域衛星信號有效接收率從不足50%,躍升為接收率100%!抗幹擾能力整整提高了1000倍!

2015年3月,我國北鬥全球系統首顆試驗衛星成功發射。在軌測試表明,王飛雪和團隊承擔研製的星載設備,在高精度、抗幹擾、抗輻照等技術性能上再次獲得重大突破。他曾表示要掌握國際話語權,必須要靠實力

王飛雪提出的編碼理論改造應用方案也應用到北鬥二號上,帶動了整個北鬥短消息服務系統效能的躍升:所有的終端設備功耗降低一半,抗幹擾性能提升一倍,各項參數達到最優值。

王飛雪和團隊先後破解了體制、編碼等一系列核心難題,還先後攻克了衛星導航領域的數十項關鍵技術,不僅研製出第一臺手持式北鬥用戶機,攻克了北鬥導航定位系統核心信號,承擔了北鬥系統某核心模塊95%的研製任務,研製出60套關鍵衛星載荷……

王飛雪可以說為中國北鬥導航建設立下了汗馬功勞。2020年左右,我國將建成覆蓋全球的北鬥衛星導航系統。中國北鬥導航和GPS相比,還具有位置報告和短報文通信功能,這樣使用北鬥系統不僅可以知道對方的位置,還能通過70個漢字的短報文進行聯繫,就像發簡訊一樣

「一般人說研發之苦,莫過於十年磨一劍。但對於北鬥這樣的大國重器來說,25年來我們一直在努力磨好這柄利劍。這條路,沒人知道哪裡是盡頭,但我們必須走下去,如果說是使命感,這就是我們的使命感——為建設世界上最好的衛星導航系統奮鬥終生。」

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