他們撐起北斗的時空基準

獨立擁有全球衛星導航系統的國家

二十余年間

從技術攻關到組網

中國科學院在北斗系統精準定位的核心——

時空基準的建立、保持和傳遞技術中

作出了突出貢獻

2007年

上海微小衛星工程中心

（中國科學院微小衛星創新研究院

〈以下簡稱衛星創新院〉前身）

向中國科學院請纓參與北斗系統攻關研究

2009年，北斗三號工程實施方案獲批

中國科學院任命

時任載人航天工程應用系統副總設計師林寶軍

為衛星總設計師

林寶軍給自己確立的目標是

要做出能經受住歷史考驗

與大國氣度相當的大國重器

為了給衛星“瘦身”

林寶軍將原來十幾個分系統合并成

電子學、控制、結構、載荷四大功能鏈

簡化了系統結構

同時提升了整體可靠性

同時，在“后墻”不倒的前提下

團隊選用成熟的元器件和工藝路線

確保創新技術落地

使衛星整體技術領先

2015年3月30日

北斗三號全球系統首發試驗星成功升空入軌

這也是中國科學院抓總研制的

第一顆北斗導航衛星

這顆試驗星的新技術超過70%

運行良好

▲北斗三號全球系統首發試驗星。衛星創新院供圖

全球衛星導航系統

包含導航、定位、授時三大功能

時間基準技術水平直接決定導航定位精度

其中原子鐘被稱為導航衛星的“心臟”

目前實現導航衛星應用的

有銣原子鐘（以下簡稱銣鐘）、

銫原子鐘和氫原子鐘（以下簡稱氫鐘）

中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

研究員梅剛華帶領團隊

從1997年開始便扎進了星載銣鐘的研究

使我國星載原子鐘實現從無到有的跨越

第一代星載銣鐘滿足了北斗二號工程建設需求

2016年，甚高精度銣原子鐘成功通過驗收

無論是短穩還是長穩均超過了GPS的銣原子鐘

▲銣鐘數據監測室工作現場。精密測量院供圖

星載氫原子鐘

具備頻率穩定性好、漂移率小的特點

保證精度的同時還能提高衛星的自主運行能力

衛星創新院團隊決定采用

“氫鐘+銣鐘+鐘組無縫切換的時頻技術”設計

確保當某個原子鐘出現異常時

導航系統運行不會中斷

衛星時頻系統交給了兩個年輕人

如今的衛星創新院研究員、

北斗三號衛星總設計師張軍

以及中國科學院上海天文臺

（以下簡稱上海天文臺）

正高級工程師帥濤

他們與時任中國科學院國家授時中心

（以下簡稱授時中心）

時間頻率測量與控制研究室主任李孝輝等共同攻關

在學科交叉中探索出了一套

擁有自主知識產權的

數字化星載原子時頻解決方案

實現了主備原子鐘切換時

輸出信號的相位誤差不到五百億分之一秒

滿足了“無縫切換”的要求

▲北斗三號導航衛星桌面聯試現場。衛星創新院供圖

上海天文臺是國內首家開展氫鐘研制的單位

到北斗三號工程實施時

已開發出第四代地面氫鐘

在研究員林傳富的帶領下

上海天文臺首次

將電極式微波腔技術、雙頻電路技術

應用于星載氫鐘的研制

2015年9月

首臺雙頻被動式氫鐘搭載試驗衛星進入太空

在軌數據表明

核心指標優于伽利略系統的星載氫鐘

▲上海天文臺星載氫鐘團隊。上海天文臺供圖

2015年，授時中心建成了

第一顆北斗導航衛星的地面支持系統

以及我國第一套全面的、實時連續運行的

全球衛星導航系統時間、

信號授時和軌道性能評估系統

在提高北斗系統時間的

準確性、穩定性和自主性方面

發揮了重要作用

衛星激光測距系統好比一把“量天尺”

可用于標校北斗的定位、導航等指標精度

2019年

可移動式激光測距系統研制完成并通過驗收

其中最大的挑戰是“一鍵式”

只要按下控制鍵

移動站就能從密閉的長方體

變為可供人進入并操作的平臺

上海天文臺正高級工程師張忠萍

帶領團隊完成了挑戰

最遠測距可達38800公里

最佳測距誤差在亞厘米級

▲激光測距信號接收系統安裝調試。上海天文臺供圖

要服務用戶導航、定位、授時

必須首先計算出衛星的位置和時間等信息

確定北斗系統的時空基準

這項任務由北斗衛星工程

地面運控系統主控站下屬的信息系統實現

信息處理系統被喻為

北斗導航系統的“大腦”

上海天文臺的信息處理系統團隊

提出了系列新技術

在地面觀測網僅有GPS系統1/50的情況下

達到了國際先進的性能指標

在北斗三號的空間基準建立維護工作中

實現了與最新版國際地球參考框架ITRF對齊

作為“國家隊”

中國科學院主動參與北斗建設

每位參與的科研人員

都以昂揚的斗志投入北斗工程的建設

他們正在進一步發揚北斗精神

為實現“2035年前建成

更加泛在、更加融合、更加智能的

國家綜合定位導航授時體系”

目標而不懈努力