Mate40成麒麟绝唱光刻机进厂即遭抵押北斗指路能否解除芯痛( 二 ) _Mate40成麒麟绝唱光刻机进厂即

不过就在2004年到2007年北斗二号最为关键三年中，我们也遇到了卡脖子的技术，这就是高精度原子钟。这项技术原本欧洲计划提供给我们的，最终却并未成行。不过实现了原子钟之后，北斗也成为了一个完完全全的自主制造的项目。

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原子钟-全球卫星定位系统的核心
全球卫星定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的技术。早期，人造地球卫星仅仅作为一种空间的观测目标，这种对卫星的几何观测能够解决用常规大地测量难以实现的远距离陆地海岛联测定位的问题。但是这种方法费时费力，不仅定位精度低，而且不能测得点位的地心坐标。
而现代全球定位的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当然由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。用户设备部分按照定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。完成精确定位。
可以看出，这一切的关键都在于卫星信号传播到用户所经历的时间的精确度，因此制造一个精确的原子钟是全球定位系统的核心技术所在，不过正如前文所讲，这项技术欧美没有向我们开放，我们只能在三年内自行研制出来一台原子钟，这个难度可想而知，不过从最终的结果来看，我们还是做到了。

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2年干出来的原子钟
人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但是在完全依靠时间精度来进行距离定位的全球卫星定位领域这个精度就远远达不到要求了。从日轨到机械钟再到更为精确的石英钟、电子表，人类对于精确时间的追求可以说是贯穿于整个人类历史的。
而其中最为精确的原子钟的历史，可以回溯到一百年前的上世纪30年代，美国哥伦比亚大学实验室的拉比，在研究原子及其原子核的基本性质时获得了一定突破，在拉比设想的时钟里，处于某一特定的超精细态的一束原子穿过一个振动电磁场，场的振动频率与原子超精细跃迁频率越接近，原子从电磁场吸收的能量就会越多，并因此而经历从原先的超精细态到另一态的跃迁。反馈回路可调节振动场的频率，直到所有原子均能跃迁。原子钟就是利用振动场的频率作为节拍器来产生时间脉冲，为此拉比获得了1944年的诺贝尔奖，后来拉比的学生拉姆齐还因大幅提高了原子钟的精度，也斩获了1989年的诺贝尔奖。不过原子钟又是一个横跨量子物理、电子电路、物理光学、几何光学等多个领域的结合体，比如这个NIST F-1原子钟，它由170个元器件组成，其中包括透镜，反射镜和激光器。位于中部的管子高1.70米，铯原子在其中上下移动，发出极为规则的时间“信号” 。