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让卫星“自律”?没什么不可能!

时间:2017年11月07日 信息来源:中国空间技术研究院 点击: 【字体:

天上这么多的北斗卫星,如何让他们井然有序地“排排坐,吃果果”,各司其职?中国空间技术研究院研制的控制分系统,为你带来北斗三号卫星“自律”大揭秘!

控制分系统是卫星在天上保持正确轨道、正确姿态的总指挥,它实时搜集卫星的轨道和姿态信息,一旦发现有所偏离,就指挥自己回到正常状态。

卫星能实现“自律”主要是北斗三号控制分系统实现了卫星长期的自主运行能力,保证了在地面测控站出现故障期间,北斗卫星在轨仍能够正常工作,这样大大减少了对地面站的依赖,成就“可视”范围外对卫星的控制,并大大降低系统的运行管理成本。当然,想让北斗卫星这么“自律”,也给我们的研发团队带来了难以想象的难度。

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在保证控制分系统可靠性及满足性能要求的前提下,控制分系统设计本着模块化、通用化、可扩展、先进性、国产化、小型化及适应批产的原则,通过综合电子分系统与卫星的敏感器及执行机构交换信息并控制执行机构动作,完成北斗卫星从星箭分离到在轨运行直至寿命末期各任务阶段的姿态控制和轨道控制。

首先就是更复杂的管理。此前北斗卫星的遥测、遥控、姿轨控、电源、热控、载荷和星务等管理通常分散在不同的处理单元单独完成,为了实现长寿命的目标和减轻卫星重量,北斗三号任务采用了目前国际上通用的“综合电子”体系架构,以中心管理单元(CMU)为核心构建了集散型分布式系统,其管理职能几乎涵盖了卫星本身的各个方面。

其次是更高性能的运算。就控制分系统来说,高连拍速度的星敏感器等设备提供的姿态与轨道信息的计算需要高性能计算,卫星更智能的自主运行需要高性能的运算,故障的自主检测、隔离和处理需要高性能计算,基于光学敏感器的自主导航算法和自主轨道控制算法需要高性能计算;整星的温度控制、通信管理等都需要在不到一秒时间内完成,使北斗卫星在数万公里的高空,无惧100℃以上的高温和零下100℃的酷寒,为大家指点方向。

再次,导航卫星为了长期保持自己的位置满足导航使命要求,正常工作时不允许推力器喷气,即使太阳照在卫星上的压力也必须做到精准可控可估计。为此,控制系统设计了完善的太阳帆板控制和磁力矩器卸载功能,满足任务要求。

同时,卫星进一步完善在轨故障诊断和处理,进行了单机级和系统级的故障安全设计,在星上资源有限的条件下提高了星上自主故障诊断和处理能力和实时性。

中国空间技术研究院让北斗卫星更“自律”,也在不断推动我们的北斗系统稳定运行。相信,我们的研发团队也会不断提升“自律”的科技内涵,让北斗系统更好地服务大众,走向世界。


(作者:佚名)
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