4月23日,首届中国航天大会·商业航天产业国际论坛在哈尔滨拉开帷幕,宇航智科CEO关晖出席会议并表示,卫星测控领域是一个细分领域,是整个航天产业的神经系统,它上要负责卫星安全运营,下要把卫星的数据正确、准确的传输下来,是航天产业链的一个重要环节。
同时,谈到卫星测控有哪些难点时,她表示,传统的卫星测控需要有测控频率,对在轨卫星进行有效测控,还要建一个高性能的卫星测控中心和遍布全球的地面站等等,这些造成手续很繁琐,测控费用高昂,不符合小卫星可控低成本的要求。她提出了互联网+星座的运作新模式,无测站、无中心、无频率申请,具体的思路是使用通信卫星星座对商业卫星进行测控,直接建立卫星管理者与卫星之间的联系,省去了地面站的建设,测控覆盖率极大的拓展,频率申请的难度问题也迎刃而解。
以下是关晖在大会演讲内容整理:
关晖:卫星测控领域是一个细分领域,是整个航天产业的神经系统,它上要负责卫星安全运营,下要把卫星的数据正确、准确的传输下来,这就是航天产业的一个重要环节。
传统的卫星测控需要有测控频率,要保证在轨卫星测控的效率,还要建一个高性能的卫星测控中心和遍布全球的地面站等等,这些造成手续很繁琐,测控费用高昂,不符合小卫星可控低成本的要求,我们提出了互联网+星座的运作新模式,无测站、无中心、无频率申请,具体的思路是使用通信卫星星座对商业卫星进行测控,直接建立卫星管理者与卫星之间的联系,省去了地面站的建设,测控覆盖率极大的拓展,频率申请的难度问题也迎刃而解。
利用互联网云技术,把测控功能分散到服务器上,用户可以在任何能上网地点操作卫星,新模式实现了卫星在有互联网的情况下对卫星进行连接,实现全球测控。现在咱们说的商业小卫星,基本上都是近地卫星,卫星测控中心加全球建的地面站,包括遥感接收站,这个是比较典型的卫星测控系统的组成。一个地面站覆盖大概是6000平方公里,在全球如果能够对小卫星无死角的覆盖要全球进行建站,建站的数量是很可观的,资金量需要也是巨大的,比如说加拿大MDA公司分布在全球有50个测控站,同时频率申请也是很头疼的问题,卫星测控要进行频率申请,确保每个使用的频率时间、空间等方面跟其他的使用不冲突,不产生信号干扰。没有是不允许发射的,最热闹的就是流氓卫星,没有批准,自行上天,引起大家的投诉。
我们新的思路大概是从三个方面来考虑,一个是我们把商业卫星当成卫星使用者,它作为卫星使用终端,跟现有的卫星星座进行建立联系,通过卫星星座,和互联网,把它传送的数据放到云服务器上。二是一个卫星移动终端的使用只需入网注册,无需频率申请;三是利用移动互联网云技术,把测控中心功能分散到云服务器上,用户可以在任意地点对卫星进行测控操作。
遍布全世界的用户通过互联网登录到云服务器上,通过这样的方式,建立用户和卫星之间的操控连接,基本实现了无测站全覆盖,无中心接入,同时简化了测控对接,保证接口一致性。
卫星测控有三大任务,一个是数据接收,指令发送,卫星轨道测量。建立卫星与地面站之间的无线传输和跟踪信道,这是一个本质,只要能完成这个本质,其实它就能够完成卫星的测控。第二就是一定的测控覆盖率,在需要的时候,能够找到它,见到它,只要满足这两个条件,就可以完成卫星的测控。卫星测控站是在当时的技术条件下产生一个办法,随着技术的发展也不绝对。
这几年,国外公司也进行了关于这方面技术的研究和实践,包括通信卫星,美国从上世纪末开展了利用地球同步轨道的国防卫星通信系统和先进通信技术卫星对低归卫星低成本通信的研究。理论上是可行的,但是也带来一定的问题,比如说他对用户卫星要求比较高。
2015年国际移动卫星组织(Inmarsat)与新加坡增值创新(AVI)公司联合进行了利用海事卫星与近地轨道小卫星实时通信与控制技术验证,其研发的L波段终端于2015年12月搭载6U立方星在Velox-2卫星,AVI公司通过Inmarsat-4星座向Velox-2卫星成功进行了指令发送和遥测接收试验,通信速率200kbps。
美国OHB Technology公司从2000年以来,利用Rubin-1到Rubin-5卫星系列进行了使用Orbcomm系统和互联网测控试验。其中Rubin-1在5天的试验时间里,通过互联网收到了1600条E-mail信息;Rubin-2完全使用互联网和Orbcomm系统卫星测控,30%的信息可以在1分钟内收到、 90%的信息可以在10分钟内收到。
从2014年开始,美国NSL公司试验利用Globalstar星座为低轨卫星提供测控服务,传输速率5.6Kbps,测控费用按时间计算,约合每字节人民币2分钱。2016年以来,NSL已经为20个以上的近地卫星提供了测控服务,应用结果表明这些卫星的测控可以完全无需地面站测控支持。我们算了一下,对于一个高度500公里,97度的卫星进行测控,覆盖率大于30%,基本满足测控需求。
我们通过跟踪研究,得出以下结论:利用现有卫星星座可以有效地对近地卫星进行测控,其中高轨卫星对近地卫星测控,具有覆盖率高、测控连续的优点,但远距离增加了信号收发难度,因此测控终端的体积和发射功率都相对较大,适合于实效性和服务要求高的近地商业卫星测控;低轨卫星星座对近地卫星测控,距离近,可以使用低增益的全向天线和低功率放大器的微型终端,适合商业微纳近地卫星的测控。
宇航智科卫星移动控制平台系统已经上台,但是有兴趣可以到我们展台上看一下,可以实际操作一下,在完全进行商业化服务还是有技术公关,我们也在这方面进行深入的研发工作。比如说,软件虚拟化技术,在现有云平台上存储虚拟化、网络虚拟化下,测控软件虚拟化呈多个服务单元,实现服务资源的灵活聚集 ;近地卫星通过星座波束无间断切换技术,近地卫星会穿过一个卫星的不同波束,为实现链路无间断越区切换,针对不同多址通信方式,可以采用多接收机等等是我们研发的方向和需要解决的问题。这个是一个新型的课题,我们和世界同步。
(本文来源:未来宇航)
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