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连接天地 指控全局——北京航天飞行控制中心卫通站创新研发工作系统

时间:2017年04月27日 信息来源:北京航天飞行控制中心 点击: 【字体:


海风椰林,蓝海碧浪。

世界的目光都聚焦文昌发射场——2017年4月20日19时41分,长征七号遥二运载火箭托举着天舟一号货运飞船呼啸而起,又一座里程碑将树立在我国迈向航天强国的征途上。

火箭喷射的烈焰划过天空,在距离发射场两千七百多公里的京郊沙河,紧张、激动、期待混合成一股强大的力量,笼罩在北京航天飞行控制中心卫通站参试人员的心上。

这里是我国试验任务卫通网的枢纽和数据通信咽喉要道,主要担负载人航天、深空探测等重大科研试验任务的卫星通信保障。

耳边不断响起各测站相继报告的声音,从远方传来的首区图像显示,发射进行顺利。机房里,徐俊颖目不转睛地盯着大屏中央的频谱采集图像,这套由她主持研发的多通道宽带实时频谱采集系统牵动着所有人的心。

该系统采用分布式网络系统,可实时采集频谱图像,检查载波的各项特征,确保通信链路的稳定畅通。在前不久的信息通信系统指挥管理手段观摩评比活动中,该系统从43个参评项目中脱颖而出,荣获执勤维护管理类一等奖。

上千次磨砺锻造,近二十年的成就辉煌。上世纪九十年代末,为了接收卫星传输的各种通信信号,该站购买了第一台扫频调谐式频谱仪。这是全站唯一一台能够直观地表现微波状态的“宝贝”。频谱仪虽然非常精密,但上百万的昂贵价格带来不小的现实压力。作为卫星通信地球站,该站共有八副天线,每次任务需要管控六至八个转发器、几十条通信线路,要完成所有的试验任务,仅靠一台频谱仪是远远不够的。

项目刚起步时,正值神舟一号飞船任务准备阶段,这是我国载人航天的开门之战,这不仅是一次航天发射,更是一次举国关注、举世瞩目的政治任务!现有设备已经不能满足业务需要怎么办?经费压力太大怎么办?故障无法及时发现并处置怎么办?……一系列的问题摆在大家面前。头脑风暴后,大家想,为什么我们不自己开发一个既能解放人力、又能满足试验任务的软件系统呢?

站党委一致决定,我们要开发一套卫通人自己的系统,研发小组立即成立!

万事开头难,贵在肯攀登。“开发一套频谱软件系统的想法,在九十年代的中国算是突破,因此大家的概念并不明晰,只知道自己需要什么类型的,却不知道能做成什么样的”,项目组负责人徐俊颖介绍到。他们基于频谱仪硬件,利用多个接口卡与仪器连接,把检查频谱的过程从人工完成转变为电脑控制,将频谱仪的屏幕延伸至电脑的显示屏,实现了数字化的升级,这就是频谱采集的雏形,一代频谱采集系统的产生。但这并不能解决同时监视多个转发器的情况,因此在一代系统投入使用后,项目组连续集智攻关,瞄准多路同时监视的需求,充分论证频谱采集软硬件结合的实现方式,抛开了对频谱仪的依赖,设计了更直观、更简洁、更人性化的操作界面,也就是第二代频谱采集系统由此诞生。

项目研发开了个好头,却还在路上。2008年后,随着试验任务数据速率增快,载波带宽变宽,每年站里承担的任务比之前增加了十几倍。如果仍采用扫频式的频谱生成方法,在完成带宽扫描的十几分钟里,可能恶意信号已经产生了干扰,考虑到卫星转发器的开放特点,后果简直不堪设想!“现在是一个高速的时代,数字化程度更深,不仅是航天科技,就连老百姓的生活也开始飞速发展”,徐俊颖亲历了前两代系统的改造,她清楚地意识到,改变迫在眉睫。

由徐俊颖牵头,关于研发实时频谱采集系统的报告马上就形成了。站党委讨论决定,这个事不仅要干,而且一定要干好!

技术本身要实现革新,站里十几人的力量略显单薄,这时候他们便想到了研发模式的突破——与其他公司进行项目融合。2014年,项目组通过调研确定了与实力雄厚的西安某科技公司进行合作。前景虽然充满光明,但前进的道路并不平坦。西安方面认为,我国国内现有的一些系统已经在多处进行运用,收到的反馈都不错,建议在此基础上稍作调整即可;卫通站方面有着多年执行科研试验任务的经验,并且在软件上有一二代作为基础,希望能在第三代实现飞跃式的优化。一方从开发难度出发,另一方从实际应用需求出发,两方的分歧着实相持了许久。同事们都笑称,徐俊颖有三“chang”,“常”要“长”时间打“长”途,只要是西安打过来的电话,准是找她的!

“工作首先要有工作的标准,”在与公司的沟通中,徐俊颖从不轻易做出让步,“我们是朝着能够适应未来多任务并行,甚至是长时间多任务并行的情况改造的,无论如何都得攻克这个难题,取得最大效益。”经过反复的修改和完善,第三代频谱采集系统,即多通道宽带实时频谱采集系统,达采集速度得到了大幅度提升,在全带宽范围内,只要出现干扰信号,哪怕只有0.1秒,都能够被及时察觉,极大地提高了准确研判、有效处置的效率。

通过实时频谱采集系统,天地通信的高速通道有了更强的保障。卫星与地面通信的过程就如拨打电话,如果话音出现不连续,首先得判断是拨打、接听哪一端出现的问题,当频谱出现异常,通过判断载波的各项特征正常,就可以准确的判定通信链路的安全畅通。自2013年12月投入应用以来,通过该系统及时发现并定位了包括“某转发器功率饱和”“某地面站产生干扰”等多个问题,在天宫二号与神舟十一号载人飞行任务中,卫通站及时发现中星六号等卫星的上百次不明载波干扰,成功对合法载波、非法载波进行区分。在故障告警方面,该系统也走在前列。

国内领先,应用广阔。近二十年的不懈努力,依托科研试验任务平台,卫通站坚持理论创新、科技创新、实践创新,发扬爱国创先、爱岗创新的卫通精神,不怕困难、连续攻关,取得了丰硕的研究成果。荣获表彰后,飞控中心李剑主任对成果表示肯定:“卫通站研发的频谱采集系统获得一等奖,是多年来持续坚持攻关的结果,也是站领导坚持创新理念的结果”。

从无人飞船到载人飞船,从无人交会对接到空间实验室,从“嫦娥”奔月到轻落广寒,建站30余年,卫通站先后突破了卫星频率资源指配管理等20余项关键技术,40余项科技成果获部委级以上表彰。

人类遨游寰宇不息,科技创新的脚步不止。

回望机房,正在执行天舟一号飞行任务的他们,正二十四小时值班监视,确保卫星链路稳定畅通,确保祖国妈妈能够保护那飞上太空的孩子,顺利回到祖国的怀抱。

面向无垠的宇宙,卫通人永远在路上。


(作者:杨冰,韦琳可)
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