科学家精神之“创新敢为天下先”。

首先讲一下我们在北斗三号研制中的技术突破与创新。

作为一个导航系统，时频，也就是钟，是一个制高点技术。卫星导航之所以成立，是因为我们可以把时间测得准了，谁的钟座好，谁就能把导航系统做得更好。当时我们买的是铷钟，其实我们自己也做出来了。但铷钟并不是最好的，氢钟比铷钟更好。通过努力，上海天文台的林传富等科学家把世界上第一台双频氢原子钟做出来了。我们发明了钟的无缝切换技术——让氢钟和铷钟同时工作，如果氢钟坏了，可以无缝切换到铷钟，这个切换可以做到20×20的负12次方秒，用户连感觉都没有。正是因为用了这些技术，我们独立掌握了时频技术，而且我们卫星的时频精度在这个制高点上比美国人高了近一个量级。

第二项技术就是全球首创的Ka相控阵星间链路技术。导航卫星和其他卫星不一样，只要不“伺候”它，它的测距精度、时间精度可能一下子就下来了，所以它需要几乎实时的测运控。我们国土资源有限，很多卫星我们见不到，精度就无从保证，我们只能通过星间链路技术，通过能见到的星来和见不到的星进行通话和传输，实际上就是通过KA相控阵这项技术把北斗的30颗星相对建立了一个微信群，实现了“一星通，星星通”，基于国内测站实现全球星座的运营。

现在说起来容易，当时做这项技术的时候很多人是反对的，理由是这项技术美国人都没实现，咱们不可能成。实际上，正是因为这项全世界谁都没有做过的创新技术，我们实现了卫星在7万公里的距离测距精度可以达到1厘米。什么概念呢？差不多绕地球两圈的距离，测距精度可以到1厘米。我们不但实现了“一星通，星星通”，同时卫星定轨的精度，也就是导航的核心指标URE（用户测距误差），比美国人也高了接近一个量级。

第三项技术是导航卫星专用平台，这是一项卡脖子技术。当时整个北斗三号有160多项关键技术，专项卫星平台也就50多项，我们突破了一系列技术，建造了中科院专用导航卫星平台，实现了我们平台的高可靠、长寿命、小型化。另外，导航信号从天上拨发下来，信号实际上是很弱的，必须通过大功率放大来解决，北斗二号和之前的是以买行波管为主，价格高，交付的进度也不一定保证。我当时一拍桌子，我说咱们自己来做。中科院的电子所攻关，这项技术我们也掌握了。

但是行波管是唯一的方法吗？实际上，当时氮化镓的高效固放技术在地面已经用了，我们能不能把它搬到天上去？固放的线性比行波管好6dB，6dB就是4倍，杂散好的15-20dB，20dB就是100倍。我们这项技术在2015年3月30日打的首发星就用了。从这个角度看，作为导航系统，这项技术现在也还是独家的。

还有一个就是关键器部件。我们要把天上的30颗星建一个微信群，这30颗星怎么运营，怎么对话？传统上我们使用欧洲的CPU，我当时找到了龙芯中科做了十几年的龙芯CPU，此前它没上过天，我说我来用。最后在2015年3月30日打的首发星就上去了。实际上在天上现在运行效果比较好。另外，因为在粒子打到计算机上的时候，0会打成1，1会打成0，假设打到制控系统，卫星就会翻掉。我们统计了一下，欧洲的芯片大概一周会打翻一次，我们采用各种冗余的手段可以让它不产生灾难后果。而龙芯怎么样呢？我们第一颗星已经7年了，第二颗星已经6年了，单粒子翻转是0。从这个角度来讲，国产的器件不等于不好，而且比欧洲的还要好。

我们就通过龙芯+Flash架构，和FPGA+Flash架构，彻底改变了星上电组学系统的状态。以前我们的卫星打到天上去，如果想要有什么改进或者有什么错误要修正，也改不了。这项技术其实说起来容易，但当时很多人跟我说：林总，咱们现在创新已经不少了，还是稳当点吧。这项技术连美国都没做，咱不可能做。当时我一家一家谈，从早晨8点多一直到晚上接近12点，差不多用一周时间，最后把大家说通了。我说咱们第一次搞北斗，万一到天上有什么毛病，没有任何办法。咱们这么做，至少有吃“后悔药”的机会，程序可以重构，功能可以再建。当时大家都认为，这么一个大工程我们不能惹祸。但是如果不做，就永远只能跟在别人后面一点一点走。我们大胆地用了，在天上的效果非常好。

除了CPU，包括FPGA、DCDC、微波器件，全部国产化，彻底扭转了卫星关键器部件依赖进口，受制于人的局面。

内容来源于复旦管院

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