北斗系统开发建设的“工业机床”

工业机床、制造机器的机器。对于高端制造业来说，工业机床的重要性不言而喻。这几天，这个概念在资本市场掀起了一波热潮。

如今，中国的北斗系统开发建设也有了“工业母机”。

9月16日，由国防科技大学北斗团队研发、拥有完全自主知识产权的北斗三号系统级试验台在当日开幕的首届北斗规模化应用国际峰会上正式亮相。该试验台由北斗数字孪生软件系统和信号传播环境仿真硬件系统组成，是北斗测试验证的核心系统。

值得注意的是，由于其在北斗三号试验验证中的重要作用，该系统级试验台在卫星导航领域被称为“工业母机”，保障了我国北斗三号的顺利高效发展建设。

第三代导航系统必须有一个系统级的试验台。

北斗三号系统级试验台具备系统方案验证优化、卫星/地面站接入测试、卫星在轨测试、参数优化等能力，可降低系统技术风险，提升系统规模应用性能。

2020年7月31日，北斗三号卫星导航系统正式开通。该系统级实验床的试运行，为北斗三号提前半年完成全球组网建设起到了关键作用，建成即服务，服务有效。

“系统级试验台就像一个大型仿真系统。在测试台上，我们可以完整地‘测绘’北斗三号卫星导航系统。”项目技术负责人刘文祥研究员介绍。

资料显示，我国北斗三号和美国正在进行现代化升级的GPS-系统属于第三代卫星导航系统，系统复杂度和技术耦合度较第二代发生了质的变化。如果没有系统级的测试平台作为保障和支撑，第三代系统的开发过程中会有很多技术风险。

因此，美国的全球定位系统和欧洲的伽利略系统很早就开始探索和发展这项技术。然而，由于系统级测试平台涉及多个学科，因此在技术上具有挑战性，并且难以开发。

“这就像，在过去，我们做研究的时候，也许一台微型计算机就足够了，但随着系统复杂性的增加，我们需要超级计算机的帮助。”刘文祥说，“因此，在北斗三号卫星导航系统论证之初，就把建设北斗试验验证系统、攻克系统级试验台核心技术提上日程。”

“搞这么难的科研，就是打大仗、打硬仗。”

在系统试验台的研制过程中，出现了两种技术思路：一种是完全利用硬件设备搭建北斗三号系统的卫星和地面站，完全在地面模拟北斗三号系统的运行。这种思路的缺点是不够灵活，成本巨大，几乎接近于重新开发一个北斗系统。另一个技术思路是软硬协同，利用系统仿真实现大部分功能。这种思路的优点是灵活，成本较低，但技术难度较大。

北斗团队选择了难度较大的一个。他们说：“士兵生来就是为了战斗的。搞这么难的科研，就是打大仗、打硬仗。”

他们在国家重大科技项目的支持下，突破了全系统高保真仿真、通信环境信道高精度仿真等核心关键技术，攻克了数字孪生软件系统与硬件信道仿真系统精确协同运行的难题。他们成功研制了国际卫星导航领域首个系统级试验台，为北斗系统的优化设计和成功建设提供了核心能力平台支撑，显著降低了北斗三号工程的技术风险和建设成本，大大缩短了工程建设周期。