6月23日,我国在西昌卫星基地成功发射北斗三号系统“收官之星”,这标志着北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。在北斗三号的庞大系统中,青岛科技元素起到重要作用,青岛中电科22所为北斗三号顺利发射保驾护航、青岛市光电工程技术研究院研制的太阳帆板监视相机和太阳敏感器等,都体现了青岛强大的科技力量。
>>>航天微小型相机
卫星怎么跑都能看得清
“北斗导航卫星上的‘航天微小型相机’是我们的产品,在国内尚属首个,其光学设计和电路设计都是我们自主研发完成的。为全球首次在中高轨开展图像监视,实现对中高轨卫星活动部件的运动过程进行可视化监控,创新性地开辟中高轨卫星在轨状态可视化监测的新途径,填补该领域空白。”青岛市光电工程技术研究院集成检测中心主任王滕告诉记者。
2016年年初开始,王滕着手航天微小型相机研制。据他介绍,航天微小型相机安装于航天器平台上,大小有成年人拳头那么大,用于对卫星、飞船等航天器实时监测并诊断健康状况,提高航天器的安全性与可靠性。所以,航天微小型相机精密性要求极高,所有原器件采用的都是筛选过的电子航空航天原材料。
“由于航天微小型相机裸露在卫星表面,所以整个设备都进行了耐辐射处理,这也是最大的技术难点。”王滕告诉记者,同样大小的材料,一块铝如果价值10元,那该设备一块原材料则价值4000多元,是一种难加工的贵金属。除了耐辐射,航天微小型相机还能耐受-30℃～60℃的温度。
经过前期设计、评测、检测、生产等各种工序,2016年年底,第一台航天微小型相机研发生产成功,2018年搭载由青岛市光电工程技术研究院研制的太阳帆板监视相机的北斗卫星导航系统第二十六、二十七颗导航卫星发射成功,拍摄图像顺利传回了地面卫星测控站。这也意味着,由青岛光电院研制的太阳帆板监视相机圆满完成对组网卫星太阳帆板运行过程的可视化监测。
此前,中高轨卫星发射后在轨工作状态,一般依靠分析遥测数据来判断。如今,利用航天微小型相机,能够直观获取卫星上关键部件的影像资料,为地面掌握卫星在轨状态提供有力保障。
据王滕介绍,目前航天微小型相机已交付及成功发射14颗,全部工作正常。
>>>太阳敏感器
“小不点”传感卫星身姿
除了航天微小型相机,青岛市光电工程技术研究院研制的太阳敏感器也是北斗卫星系统的一个组成部分,它是卫星姿态确定系统的一个重要测量部件,具有体积小、质量小、功耗低、结构简单等特点。
“太阳敏感器只有一元钱硬币那么大,但它发挥着重要作用。”青岛市光电工程技术研究院集成检测中心主任王滕告诉记者,卫星在太空中接受太阳的照射,太阳敏感器中间有一个只有小指甲大小的探测器,能接受太阳的信号。探测器就像一个照相机,太阳照射到探测器会产生电子电流,“照相机”会呈现电子流的强弱,从而形成一幅有不同电子流的图像,并将这些信息实时传回,地面会通过区分太阳信号的强弱,来确定卫星的朝向和倾斜度,调整卫星姿态。
据王滕介绍,目前太阳敏感器已交付并随北斗卫星成功发射18颗,全部工作正常。
>>>干扰检测和信号质量监测
“火眼金睛”观细微异常
北斗三号任务中,驻青岛的中国电子科技集团公司第二十二研究所承担北斗某干扰检测项目和某信号质量监测项目两个工程项目。这两个项目可对卫星传输到地面的各类型信号及其所处电磁环境进行检测分析和综合评估,识别威胁北斗系统安全保障的各类影响因素,并对其进行快速实时分析和异常处理。
通过这两个项目的建设,无论北斗系统受到多么细微的异常影响都将使其无所遁形,相当于为北斗各类型电磁信号和电磁环境安上了一对“火眼金睛”、穿上了一层“护体铠甲”,可以更全面、完善地为北斗系统的安全运行保驾护航。
北斗全球组网相伴就在身边
6月23日,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。这一由我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,将为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
据北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风透露:“在中国入网的智能手机里面,已经有70%以上的手机提供了北斗服务。”如果仔细留意,其实不难发现,天上的北斗不仅与手机相连,我们日常生活很多地方都有它相伴。
在电子商务领域,国内多家电子商务企业的物流货车及配送员,应用北斗车载终端和手环,实现了车、人、货信息的实时调度；在智能穿戴领域,多款支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备,以及学生卡、老人卡等特殊人群关爱产品不断涌现,得到广泛应用。
经过多年发展,北斗已形成完整产业链,北斗基础产品已实现自主可控,国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破,性能指标与国际同类产品相当。多款北斗芯片实现规模化应用,工艺水平达到22纳米。截至2019年底,国产北斗导航型芯片、模块等基础产品销量已突破1亿片,国产高精度板卡和天线销量分别占国内市场30%和90%的份额。
小到一顶安全帽,大到交通运输、农林牧渔……北斗系统提供服务以来,已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,产生了显著的经济效益和社会效益。
在福建厦门220kv李林变电站建设现场,工作人员戴的安全帽和以往不同,帽檐下方多了许多小按钮,这是集成了北斗高精度授时定位模组的安全帽。工作人员介绍,安全帽还集成包括一键拍照实时上传功能,可让后台安全监督人员第一时间了解现场施工情况,还有紧急状态自动报警、一键求救、照明等许多实用的安全功能。
此外,我国电网设备分布广泛,许多电力设施都在无通信公网地区,电网公司一线员工在这些地区进行电网建设或者巡检作业时,往往缺乏有效的通信手段与后方人员取得联系。有了北斗卫星系统,电网公司的员工在无通信公网地区作业时,只需要携带一个小小的“短报文通信终端”,通过蓝牙与手机相连后,就可以让普通的手机具备发送北斗短报文的能力,将现场情况和位置信息发到后方人员的手机里。
在交通运输方面,北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。截至2019年底,国内超过650万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆,36个中心城市约8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施已应用北斗系统。
在农林渔业方面,基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业,服务农机设备超过5万台,精细农业产量提高5%,农机油耗节约10%。
从“梦想在望”变成“梦想在握”,今日之北斗已完成“三步走”的战略。到2035年,以北斗系统为核心,我国还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。
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