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作者：NI公司 引言：低軌衛星發(fā)展已全面進(jìn)入競爭提速期，空間軌道和頻段這一不可再生的戰略資源將日益緊缺，全球都在加速爭取有限的資源。2020年，中國已將衛星互聯(lián)網(wǎng)納入新基建范疇，商業(yè)航天公司也紛紛開(kāi)展自己的太空計劃。2022年3月5日，中國商業(yè)航天公司銀河航天02批批產(chǎn)衛星、中國首次批量研制的6顆低軌寬帶通信衛星在西昌衛星發(fā)射中心成功發(fā)射，并實(shí)現了國內首例V頻段低軌衛星測控數傳，這次成功發(fā)射對于推動(dòng)中國商業(yè)低軌衛星通信遙感一體化技術(shù)發(fā)展具有積極意義。本次任務(wù)中，由NI聯(lián)合上海眾執芯信息科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“眾執芯”）提供的測控數傳軟硬件一體化解決方案有效保障了銀河航天的V頻段測控數傳任務(wù)。 
銀河航天信關(guān)站 “傳統上，衛星測控與通信業(yè)務(wù)是獨立實(shí)施的。通常，采用X頻段支持商業(yè)衛星的測控，在開(kāi)展通信業(yè)務(wù)時(shí)需要有一個(gè)X頻段測控站提供服務(wù)，無(wú)論在運營(yíng)成本或實(shí)時(shí)性方面都不是最佳的工作模式�！� 銀河航天測運控負責人李晶表示：“隨業(yè)務(wù)通道開(kāi)展測控工作是航天測控領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一，既有利于為通信業(yè)務(wù)提供實(shí)時(shí)的測控支持、又降低了系統運行成本。銀河航天02批衛星測控通信系統成功地突破了大頻偏、高動(dòng)態(tài)同步解調技術(shù)，首次實(shí)現了V頻段隨路測控數傳功能，建設了國內首個(gè)V頻段隨路測控數傳系統，開(kāi)創(chuàng )了低軌寬帶衛星星座的運行管理新模式�！� 衛星在軌測試的突圍嘗試：NI通用化儀器 低軌衛星產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，但測試也愈發(fā)具有挑戰性，例如，數字孿生在低軌衛星通信領(lǐng)域的應用、衛星批產(chǎn)自動(dòng)化測試、從研制到在軌運行的完整生命周期的測試等始終是行業(yè)痛點(diǎn)。 正如NI亞太區商業(yè)航天負責人劉金龍所說(shuō)：“低軌衛星通信星座的發(fā)展也在改變衛星的在軌測控與運行，新型低軌衛星集成了諸多的前沿技術(shù)，如通信基帶處理技術(shù)、數字波束形成(DBF)等，使得衛星在軌的可重配置能力大大增強，要求在有限的星地連接時(shí)間內，更自動(dòng)、更靈活的進(jìn)行在軌的測試、控制與數據傳輸。通用設備平臺將發(fā)揮其靈活、開(kāi)放的優(yōu)勢，助力衛星技術(shù)的迭代創(chuàng )新，并加速測控與在軌運行融合的探索�！� NI創(chuàng )新性地將通用化儀器設備用于在軌射頻測試，這是對硬件、軟件帶來(lái)極大的挑戰，但同時(shí)是未來(lái)實(shí)現設備“測運維一體化”、“一卡多用”的重要嘗試。
NI衛星在軌測控與高速數傳解決方案 NI衛星在軌測控與高速數傳系統亮點(diǎn)： 為抑制大多普勒偏差，NI工程師改進(jìn)頻偏捕獲算法成功在數兆赫茲偏差范圍內鎖定射頻信號。 為克服低軌高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，依靠NI信號處理板卡強大運算能力，采用粗搜細捕，環(huán)路跟蹤等多種算法并舉，使得NI 在軌測控設備在靈敏度、通信時(shí)長(cháng)等指標好過(guò)預期。 通用軟件無(wú)線(xiàn)電設備，結合先進(jìn)信號處理，真正實(shí)現“一卡多用”，提高設備利用率。 創(chuàng )新性無(wú)人值守站控平臺的“軟”壁壘 此次任務(wù)中，由NI和眾執芯共同提供的測控數傳軟硬件一體化解決方案，同時(shí)實(shí)現了桌面測試和在軌測試雙項測試目標。在雙方合作開(kāi)發(fā)的無(wú)人值守站控平臺的支持下，測控數傳基帶能夠與銀河測運控遠端平臺進(jìn)行無(wú)縫的遙測、遙控數據交互、遠程對測控數傳基帶進(jìn)行狀態(tài)監視和參數配置，有效保障了任務(wù)的圓滿(mǎn)成功。該無(wú)人值守站控平臺包括眾執芯的一套站控軟件、銀河航天遠端控制單元、NI測控與數傳基帶系統。 在該無(wú)人值守站控平臺中，眾執芯的站控軟件作為核心的一環(huán)，具有諸多亮點(diǎn)： 基于自研開(kāi)發(fā)框架，可有效應對建站初期不斷變化的復雜需求，具備可擴展性、可伸縮性等優(yōu)點(diǎn) 與NI測控與數傳基帶系統高效匹配與融合，增強站內系統的運行效率與性能 具備一套開(kāi)放式通用化接口，可快速對接銀河航天遠端控制單元 7*24小時(shí)無(wú)人值守自動(dòng)運行狀態(tài)下，完成各分系統狀態(tài)、數據信息及工作參數的監視，完成對分系統的工作參數及設備配置的遠控功能，可視化地完成遠控單元下發(fā)任務(wù)的計劃沖突檢驗，制定、分配和實(shí)施工作。 眾執芯總經(jīng)理兼衛星融合通信事業(yè)部負責人王浩文表示：“此次發(fā)射任務(wù)的保障過(guò)程中，眾執芯與NI工程師優(yōu)化改進(jìn)了遙測鏈路、數傳鏈路等信號同步算法，以應對高動(dòng)態(tài)、大多普勒頻偏的挑戰，配合銀河航天完成在軌測試任務(wù)。這是首次采用通用軟件無(wú)線(xiàn)電設備，結合先進(jìn)的信號處理算法，實(shí)現“一卡多用”。隨著(zhù)此次任務(wù)的成功，我們也開(kāi)啟了地面測試到在軌測試的新征程，是邁向裝備“測運維一體化”的堅強一步�！�
衛星在軌測控與高速數傳地面站無(wú)人值守平臺 作為商業(yè)航天領(lǐng)域的佼佼者，銀河航天在低成本通信載荷、衛星平臺、地面通信系統以及衛星測試驗證等方面構建了核心能力。早在2020 年1 月16 日，銀河航天就成功發(fā)射首發(fā)星，該衛星是中國通信能力最強的低軌寬帶通信衛星。銀河航天已經(jīng)展開(kāi)了一系列關(guān)鍵技術(shù)驗證、完成國內首次低軌寬帶通信衛星的小規模量產(chǎn)，積累了大量的測試數據與經(jīng)驗，為后續更多低軌衛星測試打下了良好的基礎。 與傳統高軌同步軌道衛星相比，低軌衛星建設成本更低，且有傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應用場(chǎng)景豐富的優(yōu)勢。地球近地軌道可容納約6萬(wàn)顆衛星，預計到2029年，地球近地軌道將部署總計約57000顆低軌衛星。低軌衛星產(chǎn)業(yè)已成為全球競爭的新藍海，中國低軌衛星產(chǎn)業(yè)厚積薄發(fā)。 低軌星座通信系統設計、衛星研制核心能力、低成本衛星量產(chǎn)能力是當前中國商業(yè)航天公司需要構建的核心技術(shù)壁壘。NI在航空航天行業(yè)深耕超過(guò)40年，與眾多科研機構及商業(yè)航天公司均有合作。未來(lái)，NI與合作伙伴將在從低軌星座通信體制研發(fā)、衛星設計研制、地面測試與在軌測運控管理、以及地面終端在各行業(yè)的應用的商業(yè)閉環(huán)中發(fā)揮積極作用。 |
