北斗三号系统中的青岛科技力量：装上“聪明大脑”拖拉机实现无人驾驶

半岛记者 王丽平

6月23日9时43分，我国在西昌卫星基地成功发射北斗三号系统“收官之星”，这是标志着我国北斗三号系统完成全球组网的里程碑事件。在北斗三号庞大的系统中，青岛的科技元素起到了重要作用，青岛中电科22所为北斗三号顺利发射保驾护航、青岛市光电工程技术研究院研制的太阳帆板监视相机和太阳敏感器等，都体现了青岛强大的科技力量。

青岛市光电工程技术研究院。

研发篇>>>

用耐辐射材料填补国内空白

“航天微小型相机是“北斗”导航卫星上我们自主研发的产品，在国内尚属首个，其光学设计和电路设计都是我们自主研发完成的。为国际上首次在中高轨开展图像监视，实现了对中高轨卫星活动部件的运动过程进行可视化监控，创新性地开辟了中高轨卫星在轨状态可视化监测的新途径，填补了该领域的空白。”青岛市光电工程技术研究院集成检测中心主任王滕告诉记者。

青岛市光电工程技术研究院。

王滕自2016年年初开始着手航天微小型相机的研制，他介绍，航天微小型相机安装于航天器平台上，大小有拳头那么大，用于对卫星、飞船等航天器的健康状况进行诊断，进行实时监测，提高航天器的安全性与可靠性，所以，其精密性要求极高，整个原器件采用的都是筛选过的电子航空航天原材料。

航天微小型相机。

“由于该设备是搭载在卫星上，裸露在外面，所以整个设备都进行了耐辐射处理，这也是最大的技术难点。”王滕说，同样大小的材料，一个铝块如果价值10元，那该设备的一块原材料则价值4000多元。除了耐辐射，航天微小型相机还有能耐受-30℃到60℃的温度。

经过前期设计、评测、检测、生产等各种工序，在2016年年底，第一台航天微小型相机研发生产成功，2018年搭载了由青岛市光电工程技术研究院研制的太阳帆板监视相机的北斗卫星导航系统第二十六、二十七颗导航卫星发射成功，拍摄图像顺利传回了地面卫星测控站。这也意味着，由青岛光电院研制的太阳帆板监视相机圆满完成了对组网卫星太阳帆板运行过程的可视化监测。而在此之前，中高轨卫星发射后的在轨工作状态一般依靠分析遥测数据来判断。利用该监视相机，能够直观获取卫星上关键部件的影像资料，为地面掌握卫星在轨状态提供了有力保障。

太阳帆板展开后，卫星传回的太阳帆板监视相机拍摄画面。

王滕介绍，目前为止，航天微小型相机已交付及成功发射14颗，全部工作正常。

指甲大小探测器检测卫星姿态

除了航天微小型相机，青岛市光电工程技术研究院研制的太阳敏感器也是北斗卫星系统的一个组成部分，它是卫星姿态确定系统的一个重要测量部件，具有体积小、质量小、功耗低、结构简单等特点。

“太阳敏感器只有一元钱硬币那么大，但它却发挥着重要作用。”青岛市光电工程技术研究院集成检测中心主任王滕告诉记者，卫星在太空中接受太阳的照射，太阳敏感器中间有一个只有小指甲大小的探测器，能接受太阳的信号，探测器就像一个相机，太阳照射到探测器会产生电子电流，“照相机”会呈现电子流的强弱，从而形成一幅有不同电子流的图像，并将这些信息实时传回，地面会通过区分太阳信号的强弱，来确定卫星的朝向和倾斜度，调整卫星的姿态。

微纳太阳敏感器。

王滕介绍，目前该敏感器已交付及成功发射18颗，全部工作正常。

青岛中电科22所为北斗三号穿上“护体铠甲”

本次任务中，驻青岛中国电子科技集团公司第二十二研究所承担了北斗某干扰检测项目和某信号质量监测项目两个工程项目。这两个项目可对卫星传输到地面的各类型信号及其所处电磁环境进行检测分析和综合评估，识别威胁北斗系统安全保障的各类影响因素，并对其进行快速实时分析和异常处理。

通过这两个项目的建设,无论北斗系统受到多么细微的异常影响都将使其无所遁形，相当于为北斗各类型电磁信号和电磁环境安上了一对“火眼金睛”、穿上了一层“护体铠甲”，可以更全面、完善地为北斗系统的安全运行保驾护航。

应用篇>>>

科考船与基地之间的生命线

北斗导航系统目前已大面积应用于海上、野外安全保障。青岛海洋地质研究所在野外考察和海上科考中就一直应用这个系统。

“这相当于我们的安全保障，我们从2013年开始配备北斗终端，主要用于海上和陆域野外地质调查的安全装备保障，可在海上、偏远山区等无手机信号地区保持与基地的实时联系。”青岛海洋地质研究所相关负责人王恒然介绍，依托中国地质调查局安全生产管理保障系统平台，可实现实时定位，信息通信，报送平安，一键报警，记录野外调查人员、车辆、船舶行动轨迹等。

个人北斗终端一代机、二代机。

“我们的考察船一出海就有可能长达几个月，到了海上手机就完全没有了信号，就是通过北斗终端，让后台的我们知道科考船的位置、路径等等，通过系统，科考船可以每天报平安。它就像是科考船与基地之间联系的生命线一般。”王恒然说，野外调查期间，将个人、车载、船载北斗终端在中国地质调查局安全生产管理保障系统与相应野外调查组绑定，节能实现作业人员、车辆、船舶实时定位与信息通信，极大提高了野外调查安全保障能力。

据介绍，目前青岛海洋地质研究所共有个人北斗终端61台，车载北斗终端18台，船载北斗终端19台。目前，青岛海洋地质研究所北斗终端配备与使用已完全覆盖野外调查工作组，野外工作组北斗终端配备率与使用率均达到100%。

北斗导航系统助力智能农业

北斗导航系统除了在航海上发挥着重要作用，在农业上更能显其神威。

6月22日，在平度张戈庄镇，一垄垄笔直、匀称的大葱垄随着拖拉机的前行整齐排开不断延伸。虽然烈日当头，但坐在驾驶室里的张东豹却气定神闲，拖拉机的方向盘自动调整方向，如同长了眼睛，能自己看路、自己行走，而且行走路线异常笔直，引得一群种地“老把式”们啧啧称奇。

安有北斗导航系统的拖拉机解放了农民的双手。

原来，张东豹驾驶的这台拖拉机有一个“智慧大脑”，安装了北斗导航农机自动驾驶系统，可以利用北斗系统提供的高精度定位信息，按照预定路径实现自动行进、自动对行等精准作业。整个过程，驾驶员主要在拐弯的时候做一下辅助。

种了10多年地的张东豹告诉记者，他从没有想过还能有这样一套神奇的系统，让农民不用经验就能把地种好，“以前种地、起垄，都是靠经验，有了经验，才能把垄起直，做到深浅一致，但有了这套系统，农民只要事先在电脑上设置出行距、路线，坐在拖拉机的驾驶室里，拖拉机就能自行前行，并能做到行距均匀、走线笔直、深度一致。

安装有北斗系统的拖拉机起了垄间距匀称、线路笔直。

“最主要的是能提高工作效率，以前一小时能干九亩地，安装了北斗导航系统后，现在1小时能干十八九亩地，效率整整提高了一倍，并且夜间作业也毫不妨碍。”张东豹说。

平度田庄镇西寨农机专业合作社书记侯松山介绍，从去年夏天他们开始引进这种智能装备，目前他们合作社共有10台安装了北斗导航系统的拖拉机，如今，这种拖拉机逐渐成为春种夏收的主角，颠覆了人们对传统农业生产的印象，农民双手得以解放，农业正向着智能化、精准化加速迈进。

“闷铁疙瘩”装上“聪明大脑”，三夏生产北斗导航显身手

半岛记者 王好

2020年6月23日，北斗全球组网最后一颗卫星发射成功，至此北斗3全球星座部署将全面完成，这也预示着下游应用市场即将进入高速发展期。

同一天，莱西市郝家寄马埠村青岛春晓家庭农场场主王春晓看着自家刚刚使用北斗导航无人驾驶播种机完成播种的100亩玉米感慨，“种地用上北斗导航，种的又直又快，100亩地不到一天功夫搞定”。而在以前，他家100亩地的播种作业需要两三个农机手忙活至少两天，期间一旦下雨贻误农时，很可能前功尽弃。

如今正值“三夏”生产关键时期，在青岛的田间地头，通过北斗导航定位，小麦收获机、小麦秸秆打捆机、秸秆粉碎还田机、玉米播种机等传统农机纷纷变身无人驾驶“神器”，在让农民种地更轻松的同时，实现农业生产节本增效。此外，农业用北斗终端（含渔船用） 作为青岛市2018-2020年农机购置补贴机具，还可享受相应补贴。北斗导航加持下，加快由全程机械化向智能化发展的青岛农业生产新场景正在加速落地。

无人驾驶播种机下地效率倍增

6月23日，一场夏雨普降岛城，对于王春晓来说，无人驾驶播种机帮他抢到了降雨前完成播种的宝贵农时，这是一场及时雨，如今他只等雨后加速玉米出苗成长。

“今年我把农场交给农业社会化服务公司托管，整地、起垄、夏种全都用上了无人驾驶农机，活儿干得很漂亮！”谈起刚刚完成的无人驾驶播种机玉米播种作业，王晓春不由得赞叹起来，“100亩地只干了11个小时，效率高不说，播种的每一行都笔直笔直的，看着真是舒坦。”他告诉记者，以前使用农机手人工驾驶播种机，每天作业12个小时，这已经是身体可耐受的极限工时，即便如此也至少要两天才能完成。如果增加人手，则意味着成本开支加大。

无人驾驶玉米精量播种机作业演示现场。

此外，由于作业周期长，期间容易受到天气因素干扰贻误农时，“今年夏种青岛多雨，像我这100亩地，如果还像以前那样人工驾驶农机作业两天，中间万一遇到下雨可就麻烦大了，不仅要停机器，已经播种的也可能要返种，直接影响后续农作物生产。”人工驾驶受个人驾驶技术以及身体状态影响大，导致作业误差大，因为达不到作业标准而返种的情况常常发生。

北斗定位让“铁疙瘩”变聪明

“我们的农机搭载了北斗农机自动驾驶系统，属于农业用北斗终端，作业误差精度可以控制在±2.5厘米以内。”为王春晓的种植基地提供托管服务的青岛茂盛农机有限公司技术负责人杜庆伟告诉记者，北斗导航系统定位如同千里眼一样，为农机自动驾驶提供精准路径，在它的帮助下，以前农田里的“铁疙瘩”变得“更聪明”，农机作业效率和质量都得到极大提升。如果换成人工驾驶，即便不考虑驾驶员疲劳等因素，误差精度在10厘米以内也已经算是比较理想的状态了。

“改善耕地利用率5%-10%，提高作业效率及质量30%-50%，降低劳动强度60%，增加机组经济收入20%以上。”杜庆伟用一组公司实操作业中总结的统计数字，向记者说明搭载了北斗自动导航驾驶系统农机的“厉害”。在他看来，无人驾驶农机可以24小时标准化作业，这对于农业生产来说是一种“颠覆性”的改变，可以让农户、农机手、农业社会化服务组织实现多赢。

农机补贴助力 智慧农机青岛遍地开花

事实上，搭载了农业用北斗终端的农机设施已经在青岛今年“三夏”生产中大显身手。日前在平度市田庄镇西寨村的麦田里举行的全市“三夏”生产暨智慧农机作业现场会上，小麦收获机、小麦秸秆打捆机、秸秆粉碎还田机、深松机、玉米播种机、植保机（自走式高地隙喷药机、植保无人机）、除草机等纷纷亮相。据青岛市农业农村局相关负责人介绍，今年重点示范推广了麦田信息感知、麦作处方设计、作业路径规划、智能导航、远程监测等“互联网+”农机作业技术集成，试点建设小麦种植无人农场示范基地，初步实现了小麦播种、施肥、灌溉、植保、收获全环节智慧作业，加快由全程机械化向智能化发展。

与此同时，农业用北斗终端（含渔船用）已经列入青岛市2018-2020年农机购置补贴机具，购置该品目下的相关农机可以获得相应补贴额度。根据山东青岛农机购置补贴情况公开信息显示，农业用北斗终端（含渔船用）品目下的相关农机具单台补贴额最高达到14770元。另据青岛市农业农村局副局长张永昌介绍，对于购买补贴机具可享受的补贴限额，目前政策规定个人年度内享受补贴最高限额为50万元，农业生产经营组织年度内补贴最高限额为200万元。