“工业母机”！北斗三 系统级试验床亮相背后的故事

北斗系统研制建设有了“工业母机”

——北斗三 系统级试验床亮相背后的故事

工业母机，制造机器的机器。对高端制造业来说，工业母机的重要性不言而喻。连日来，这个概念在资本市场上掀起一波热潮。

如今，我国北斗系统研制建设也有了“工业母机”。

9月16日，由国防科技大学北斗团队主持研制、具有完全自主知识产权的北斗三 系统级试验床，在当天开幕的首届北斗规模应用国际峰会上正式亮相。该试验床由北斗数字孪生软件系统与信 传播环境模拟硬件系统组成，是北斗试验验证核心系统。

值得关注的是，由于在北斗三 试验验证中发挥的重要作用，该系统级试验床被称为确保我国北斗三 研制建设顺利高效的卫星导航领域的“工业母机”。

第三代导航系统必须要有系统级试验床

北斗三 系统级试验床具备系统方案验证与优化、卫星/地面站入 测试、卫星在轨试验与参数优化等能力，能降低系统技术风险，提高系统规模应用性能。

2020年7月31日，北斗三 卫星导航系统正式开通。这套系统级实验床的投入使用，为北斗三 提前半年完成全球组 建设、建成即服务、服务即见效发挥了关键作用。

“系统级试验床就好比是一个大型模拟系统。在试验床上，我们可以将北斗三 卫星导航系统完整地‘映射’出来。”该项目技术负责人刘文祥研究员介绍。

资料显示，我国的北斗三 和美国正在进行现代化升级的GPS Ⅲ系统同属第三代卫星导航系统，系统复杂度和技术耦联性相比第二代发生了质的改变。如果没有系统级的试验平台作为保障和支撑，第三代系统的研制过程会出现很多技术风险。

因此，美国GPS系统与欧洲伽利略系统很早就开始了这方面的技术探索和研制。但由于系统级试验床牵涉到多个学科，技术挑战性很大，研制难度相当高。

“这就好比，以前我们做研究可能一台微机就足够了，但随着系统复杂度的提升，我们就需要超级计算机来进行辅助。”刘文祥说，“因此，北斗三 卫星导航系统开始论证之初，建设北斗试验验证系统、攻克系统级试验床核心技术，就被提上了日程。”

“搞这类高难度科研，就是打大仗、打硬仗”

系统级试验床的研制曾有两种技术思路：一种是完全利用硬件设备搭建出北斗三 系统中的卫星和地面站，在地面完整地模拟北斗三 系统运行。这种思路的缺点是不够灵活，而且成本巨大，几乎接近重新研制一套北斗系统。另一种技术思路就是软硬协同，利用系统仿真实现大多数功能，这种思路优点是灵活、成本较低，但技术难度也更大。

北斗团队选择了难度更大的后者。他们说：“军人天生为打仗。搞这类高难度科研，就是打大仗、打硬仗。”

在国家科技重大专项支持下，他们突破了全系统高逼真高加速比仿真、传播环境信道高精度模拟等核心关键技术，攻克了数字孪生软件系统与硬件信道模拟系统精准协同运行的难题，研制成功了国际卫星导航领域首个系统级试验床，为北斗系统优化设计与成功建设提供了核心能力平台支撑，显著降低了北斗三 工程技术风险与建设成本，大大缩短工程建设周期。