间架起天路在斗极星群

发布于 2025-07-04 09:09:10 阅读 88133

　　近来，天路国防科技大学空间仪器团队霸占星间链路光频梳精细丈量难题，斗极光频梳精细丈量的星群测距精度优于1.6纳米，到达现在揭露陈述的间架最高水平，可为下一代斗极卫星导航系统星间链路超精细丈量供给要害技能支撑。天路

　　该团队曾掌管完结斗极三号全球卫星导航系统(以下简称“斗极三号”)星间链路的斗极证明和研发。到3月30日，星群星间链路已在轨安稳运转十年，间架有力支撑了斗极三号的天路全球服务。

　　“星间链路是斗极卫星和卫星之间的丈量通讯链路，比如是星群在卫星星群之间架起的‘天路’，就如同让卫星彼此‘加老友’，间架直接‘发消息’ ，天路实时同享方位，斗极完结自主运转。星群”斗极三号星间链路发明人、团队带头人杨俊对科技日报记者表明，这使得斗极三号仅在国内布置地上站，就能完结全球规模的服务掩盖。

　　打破卫星间厘米级测距。

　　按“三步走”发展战略，斗极系统建造的第三步便是构建全球化的斗极三号系统。许多人忧虑：前两步还算好走，第三步很难走。

　　这是由于，我国很难在全球布设地上站。卫星在境外上空将处于失管失控状况，巨大的境外区域观测空白对全球精度有着颠覆性影响。这成为斗极系统由区域系统迈向全球系统面对的最大技能妨碍。

　　打破妨碍的要害便是霸占星间链路技能。尽管美国GPS等卫星导航系统也曾测验使用星间链路技能，但那仅仅建造一些“羊肠小道” ，仅可作为骨干道的有利旁支。斗极的星间链路需求建造“高速公路”，成为衔接卫星的中心骨干。

　　2010年，空间仪器团队正式领受了斗极星间链路这一国际难题的攻关使命。彼时，他们已经在卫星测控和卫星导航范畴深耕多年，并在2007年首要展开了星间链路证明和要害技能攻关作业。

　　从理论到实践，有许多难关，星间测距仪便是许多难关中首要需求霸占的技能。“这就如同是造一把卫星之间的‘尺子’ ，在秒级时刻内，对相隔数万公里的卫星进行厘米级测距。”团队成员郭熙业说。

　　太空辐射、温差巨大等极点条件，仅仅是攻关中的“开胃菜”。更艰巨的使命是星间测距仪要在超远距离、极大动态、超高精度等严苛要求下，在极短时刻内快速安稳地捕获弱小的星间信号并完结精准丈量。仔细研讨后，郭熙业斗胆推翻原有寻求极致速度的方案，决议以“时刻换空间”，恰当延伸预处理时刻，以紧缩捕获规模，进步处理功率。他还提出了精确指向、快速捕获、精细丈量等多要素一体化算法，数十毫秒即可完结星间信号捕获。新方案使得资源利用率得到极大进步，不只灵敏度进步了30倍，测距精度随之进步至厘米级。

　　完结全星座高精度定轨。

　　建造星间链路，还需求将一切卫星都“管”起来，即依靠星间链路完结整个星座的精细定轨。毫无意外，这也是一个史无前例的难题，没有成功经验可供参考，前路迷雾重重。

　　怎么破除迷雾？不能仅仅瞎闯乱试，有必要要有一套科学的办法。

　　杨俊介绍：“星间链路如同一个大型空间仪器，需求一套空间协同丈量理论和方案。”从实质上说，他们要处理的是一个多点的、远距离、大动态、高精度的丈量通讯问题。

　　“咱们可以让一颗卫星一起与多颗卫星彼此丈量，经过几许拓扑束缚来核算卫星方位。”团队成员陈建云解说道，这就相当于单星具有十几条丈量基线，经过构成多面体的几许束缚，核算出卫星的精确方位，处理议轨问题。

　　他进一步解说：“‘一起’，仅仅一个相对概念，只需咱们足够快，从系统层面看便是一起的，类似于核算机的并行处理。” 。

　　终究，该团队提出了“并发空分时分”空间协同丈量理论和工程办法。这是一种经过时刻维度(时分)和空间维度(空分)的协同编列，完结多节点、多使命并行丈量的导航卫星系统优化理论。该理论不只可进步观测几许强度，并且处理了星座状况变迁和扩展使用的网络弹性，极大进步星间链路的装备灵活性和扩展才能。这既满意了定轨需求的单星十几条丈量链路需求，又处理了载荷的体积、分量、功耗等卫星承载难题。

　　创始星间链路地上系统。

　　经过星间链路，斗极系统可以在国家境内对整个星座进行操控办理，完结一站式对一切的卫星进行精细定轨和时刻校正。

　　首发卫星是星间链路方案及技能攻关效果的试金石，它的在轨验证是头等大事。首发卫星发射前一年，团队紧锣密鼓地开端星间链路载荷在轨地上支持系统攻关作业。

　　“首要要完结地上系统与星间链路的完美对接，保证信息传输的高效与安稳。”郭熙业提出，“让首发卫星和地上系统一起指向对方完结对接是很困难的，能否坚持卫星固定指向，而让地上系统指向卫星？就比如牵线搭桥，针和线都在动是很难穿的，但针固定不动就简单许多！” 。

　　受此启示，立异性的“直捕方案”逐渐细化构成。

　　“杂乱的太空环境下，有必要要让地上系统精确捕捉到卫星的细小改变，并及时做出调整。”拿手硬件规划的团队成员孟志军主张，“可以在地上系统中加装星间链路的‘体检设备’，最好可以将信号悉数收集下来，不漏掉任何细小改变。”终究，团队决议将集信号收集、数据剖析、状况确诊等多功能于一体的星间链路地上检测设备装进地上系统。

　　这群星夜兼程的年轻人提早半年让地上系统就位。2015年3月30日，搭载星间链路载荷的斗极三号首颗卫星成功发射。2024年6月，该团队凭仗这项开创性效果取得2023年度国家技能发明奖二等奖。

　　研讨还在进一步推动。该团队泄漏：“星间链路光频梳精细丈量难题的霸占，仅仅下一代斗极卫星导航系统星间链路技能晋级攻关中的一小步。除了超精细丈量，咱们还方案让星间链路在完结网络继续演进的一起，发明混合链路新机制，并方案打破智能组网技能，赋能未来愈加泛在、愈加交融、愈加智能的归纳时空系统。”。