很多人日常导航搜位置,用北斗搜精准到米的时候,根本想不到十几年前这项国之重器,差一点折在看不见摸不着的电磁干扰里。当时北斗二号首颗卫星刚上天没多久,每次飞到指定空域就被强干扰围堵,地面指令传不上去,卫星信号发不下来,整个北斗后续几十颗星的发射计划直接卡壳。谁也没料到,国防科技大学王飞雪团队接下这个烫手山芋,只用70天就把卫星抗干扰能力拉满1000倍。
北斗的发展路子,从上世纪90年代就定好了三步走的节奏。第一步搞北斗一号先让国内能用自己的导航信号,第二步做北斗二号覆盖整个亚太地区,第三步推北斗三号实现全球服务。2000年到2003年,三颗北斗一号卫星先后升空,国内区域定位的基础框架很快就搭了起来。不过早期北斗一号用的是有源定位逻辑,用户得先主动给卫星发信号才能拿到位置,用起来局限性不小。
2004年北斗二号工程正式立项,摆在所有人面前的第一道关卡就是稀缺的频率资源。国际电信联盟有明确规则,导航频段先申报先得,申报完还得在规定期限内把卫星打上天播通信号,过期直接作废。我国当时抢到的宝贵频率,有效期就卡在2007年4月17日。常规造一颗卫星从研发到发射要花五年,留给北斗二号首星的满打满算也就三年多时间。
研发团队拼尽全力赶进度,2007年4月14日,长征三号甲火箭顺利把首星送进预定轨道。之后三天所有人连轴转调试参数,赶在2007年4月17日的期限前成功播发信号,把攥得手心出汗的频率资源稳稳拿在了手里。大伙本来以为最难的坎已经迈过去了,谁能想到更凶险的考验还在后面等着。2007年底这颗卫星每次飞经特定空域,就会被来路不明的强电磁信号直接淹没,星地通信彻底断联。
当时留给整个行业的解决窗口只有三个月,不然后续卫星发射全部得暂停。国内数十位专家凑在北京碰思路,捋到最后只剩两个可行选项。一个是躲,直接给卫星换别的通信频段,绕开干扰源就行,技术门槛低还有国外现成经验可以抄作业。另一个是硬刚,给在轨的卫星加抗干扰buff,哪怕身处在强干扰里也能稳稳压住信号。
当时大部分人都倾向于选躲的方案,毕竟省事风险小,没人想给已经打上天的卫星做无中生有的升级。王飞雪直接站出来反对这个思路,他算过账,一旦改频之前所有投入直接打了水漂,这次躲开了下次再遇到新干扰,难道还要接着往后退。好不容易抢下来的频率主动权,怎么能随随便便交到别人手里。他直接带着团队把这个没人敢接的硬活揽了下来。
这个任务的难度说出来都没人信,卫星都已经在天上飘着,硬件根本不可能运回地面改。所有优化调整都得在现有条件下抠细节,留给团队的满打满算也不到三个月时间。大伙直接把实验室当家住,连轴转蹲在工位上分析干扰信号的特征规律,一个方案推翻了就重新写,测试数据不对就反复调参数。整整熬了70天,他们直接拿出了能把卫星抗干扰能力提升1000倍的完整方案,直接把这个号称世界难题的技术关口给捅破了。
断联的星地通信很快就恢复正常,北斗二号的组网进度直接重新接上。2009年北斗二号第二颗星顺利发射,之后几年北斗卫星按节奏一颗颗往天上送,2012年底北斗二号正式给亚太地区提供服务,三步走的第二步稳稳落地。当初要是图省事选了改频的路,北斗后续几十年的发展都要被别人捏着命脉,每次遇到干扰就得让步,根本没机会发展到现在的规模。
王飞雪的团队这么多年一直泡在卫星导航信号处理和接收技术的研究里,圈内人都把他们做的技术比作北斗的神经系统。卫星信号能不能抓得准,干扰来的时候能不能稳得住,全靠这套底层技术托底。从北斗一号到北斗二号再到北斗三号,团队全程跟着迭代升级,抗干扰技术也一代比一代能打。2020年北斗三号最后一颗组网卫星成功发射,当年7月正式宣布面向全球用户提供服务,耗时26年的北斗三步走规划,终于圆满落了地。
现在的北斗早就不是只用来导航的工具,各种民生场景里都能看到它的身影。带北斗卫星消息功能的手机早就普及,没人的深山、没信号的沙漠里,用户照样能靠着北斗发短消息报平安。交通运输、农业种地、电力调度、应急救援这些行业早就把北斗当刚需用,2024年国内卫星导航相关产业的总体产值达到5758亿元。按照规划2035年之前,我国还会建成以北斗为核心的更泛在更融合的综合时空体系,给各行各业提供更靠谱的时空服务。
解放军报 北斗抗干扰攻关纪实
中国卫星导航定位协会 2024年中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书
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