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小团队操作大星座,Planet如何实现?

时间:2017年09月11日 信息来源:本站原创 点击: 【字体:

 

一提起卫星控制,许多人心中可能立刻会想起美国宇航局的任务控制管理的画面:为数众多的工作人员坐在控制台的旁边,每天24小时一周7天,专心监控航天器的健康状况。

Planet公司的星座有接近200个地球成像卫星,大多数是"鸽群”立方体卫星,其中每一个卫星做的事情都有些许不同。这个公司并没有一个巨大的控制中心或者一个大团队来持续观察卫星星座。

“我们在三藩市有一个小的操作团队:实际上只有3个卫星操作员,其中包括我自己,” 8月9日,在一个小型卫星会议的演讲上,领导着"鸽群”运行的Deanna Doan说,“所以这一周,几乎只有2个人,因为我在这里。”

因为着重强调航天器的自动化控制,Planet能够用一个很小的团队运行星座。“从一开始,我们就专注于自动化,”她说,“我们一开始就牢记要运行上百颗卫星的星座,我们需要适当的规模化,唯一的方法就是使一切工作自动化。”

为了实现自动化,公司保持卫星的操作尽量简单。当每一颗卫星白天飞过陆地上方时,会拍摄图像。当它经过某个地面站覆盖的范围上方时,将下传这些图像。剩下的时间,航天器处于闲置的状态,给电池充电,运用大气阻力去维持和其他航天器在星座中的相对的距离,按照既定的配置运行。

在公司成立的早期,Planet就曾重点强调过一个概念,叫做“灵活的航天”,这将电子行业的快速技术更新流程引入到空间领域。这种方法也同样运用于卫星运行,公司经常更新软件,将从早期的卫星上获得的经验运用到最新的卫星上去。

在发射一系列新卫星的时候,这些工作就要经受试验,“我们从来没有过24小时连续运行,包括调试。”Doan这么说。在那段时间里,公司确实会使用更多的操作人员,集结在柏林的5人小组运行Planet在2015年收购的RapidEye卫星。“我们利用时区差异来达到每天基本15小时的操作时长。”

Flock 3p是公司最大的独立卫星群,一共88颗卫星搭载印度PSLV火箭在2月发射。在发射的2小时后,她说,公司已与全部88颗卫星取得初步联系,使用一个叫做Megahealth的软件包可以快速收集每颗卫星上的基本信息。

Planet接下来对3颗卫星执行了被称作canaries的端对端指控,试验将它们加入星座的流程。在这之后,公司对剩下的卫星进行操作,平均每周对8颗卫星执行调度命令。

在没有人工干预的情况下,这88颗卫星中超过半数完成了包括消旋和相机校正的指令。而剩下的卫星,有些需要重启卫星的电脑,另外一些需要操作员的人工介入。

“这是我们第一次使用端对端自动指令操控卫星群”她说。“总体来说,操作员的工作量在事实上比以前减少了至少4倍。”

另一个Planet进行自动化操作的例子,涉及收集这些卫星产生的图像。“我们的地面站每天接收超过1000多次X频段的数据传输,而且只会继续增多。”Planet的射频和通信主管Kiruthika Devaraj在这次会议的另一个报告中说。

这样的星座规模必须实现自动化。“我们无法靠人力盯着信息传输,然后指出哪一次传送失败了或者哪里出错了。”她这么说。“所以我们花了大量的时间,使地面站自动地进行数据传输的性能监控。”

这个自动系统查看卫星下传的数据,并把它们同根据这次传输的特征给出的期望值进行比较。如果一次数据传输不超过期望值的80%预期的数据,那么它被认为是失败的。当这种情况发生,另一个系统会检查数据和航天器遥测信号,并根据以往的经验,分类可能出现的错误。

这个系统每天从整个星座接收到超过5TB的数据,每个卫星的传输速度最高可达200Mbit/s。数据速率的提高已经在计划中。她说:“我们认为我们不久可以跨越千兆比特每秒。”

这种持续性的改进过程也适用于卫星控制。Planet最新的一批48颗卫星,称为Flock 2k,于7月中旬搭载“联盟”火箭发射。不到一个月后,Planet对这组卫星的调试进程已经过半,“我们把我们从Flock 3p上得到的很多经验转移到了Flock 2k,”Doan说。“迄今为止运行非常顺利。”


(作者:马纯纯)
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