中国北斗导航系统突破技术封锁实现自主可控 青年科学家70天攻克抗干扰难题

问题——首星“上天”后链路不稳,系统险些“失声”。 北斗二号首颗卫星入轨后,地面向卫星发送指令的链路出现间歇中断,卫星对指令的接收与回传不够稳定,部分时段接收成功率偏低。对处于工程起步期的卫星导航系统来说,测控与指令链路就是“生命线”。如果问题长期存在,不仅会拖慢单星在轨测试,还可能打乱后续星座组网的节奏、抬高成本,甚至影响我国对国际频率与轨位资源的持续占用以及有关申报安排。 原因——外部强干扰与技术封锁交织,叠加频率资源“窗口期”压力。 技术团队排除常规硬件故障、地面站设备问题以及轨道姿态因素后发现,异常难以用单一器件失效解释,其特征更接近强噪声覆盖、伪码叠加等专业干扰方式。此外,卫星导航频率资源受国际规则约束,存在“先用先占、逾期可能失效”的现实压力。上世纪90年代,我国曾在远洋航运中遭遇定位信号受制于人的风险事件,推动国家加快自主卫星导航体系建设。北斗二号首星入轨既是技术跨越,也是与时间赛跑:必须尽快形成稳定可用的信号体制与链路能力,才能支撑后续发射与国际协调。外部强干扰叠加关键技术受限,使问题更难通过常规“加功率、加天线”等办法在短期内解决。 影响——不仅是工程进度,更关乎关键基础设施安全与国家战略主动权。 卫星导航系统具有明显的基础设施属性,服务交通运输、减灾救援、电力通信、海洋渔业、精准农业等领域。一旦在关键节点受阻,将直接影响经济运行效率与应急能力。从更长周期看,导航授时是现代信息体系的重要底座;如果核心能力容易被外部干扰“掐断”,我国在重大工程、产业升级与安全保障上的自主性与韧性都会受到削弱。首星阶段暴露的问题提示工程建设必须同时提升“可用性”和“抗毁性”,确保系统在复杂电磁环境下仍能稳定运行。 对策——集中攻关、软件化重构接收能力,以“辨识”对抗“覆盖”。 面对紧迫的时间窗口,科研团队以集中攻关方式推进突破。国防科技大学青年教授王飞雪牵头提出不同于传统“硬抗”的思路:在不明显增加星上硬件负担的前提下,强化接收机的信号处理与识别能力,通过算法与体系结构优化提升对有效信号的捕获与跟踪,使其能在强噪声背景下分辨并锁定目标信号。团队在较短周期内反复推演与试验,多次调整方案和参数配置,最终形成可工程化落地的改进方案并完成测试。结果显示,指令链路接收成功率明显提高,抗干扰能力实现数量级增强,达到并明显优于既定指标,为后续在轨验证与组网运行扫清关键障碍。 前景——由“能用”走向“好用、可靠用”,安全韧性建设仍需持续加码。 此后,北斗工程持续提速,从区域服务逐步迈向全球覆盖。2020年北斗三号全球卫星导航系统建成开通,标志着我国建成完整的全球卫星导航体系,成为少数具备该能力的国家之一。目前,北斗已在精密测绘、智能交通、港口调度、海上作业、应急通信等领域形成规模化应用,并持续向高精度、低时延、更强鲁棒性方向演进。面向未来,随着低空经济、智能网联、无人系统等新业态发展,导航授时的抗干扰与抗欺骗需求将更加突出。业内人士认为,应深入加强基础理论、芯片器件、软件算法与系统工程的协同创新,完善电磁环境监测与风险预警体系,推动关键技术标准化与产业化,提升复杂环境下的持续服务能力与国际合作话语权。

卫星导航的竞争,表面是技术指标之争,本质是国家基础能力与安全韧性的较量。北斗在关键节点顶住外部干扰、以创新路径实现突破,说明重大工程的关键支撑不在“可买的设备”,而在“买不来的能力”:坚持自主可控,敢啃硬骨头,能在复杂条件下完成系统级创新。把关键技术牢牢掌握在自己手中,关键时刻才能靠得住、用得上、稳得住。