鄭文盼? ? ? 16020150021

【嵌牛導(dǎo)讀】11月5日，我國北斗三號首批兩顆衛(wèi)星飛上了天。明年這個時候，它們將迎來十幾位同伴，到2020年，北斗衛(wèi)星的隊伍將達到30多顆。這支龐大的隊伍一起工作，會不會有哪顆衛(wèi)星“濫竽充數(shù)”或“擅離職守”？控制系統(tǒng)在其中有著重要作用。

【嵌牛鼻子】北斗控制系統(tǒng)

【嵌牛提問】北斗衛(wèi)星間是如何協(xié)調(diào)作用的？

【嵌牛正文】

控制系統(tǒng)是衛(wèi)星在天上保持正確軌道、正確姿態(tài)的總指揮。它能實時搜集衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)信息，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就指揮衛(wèi)星回到正常狀態(tài)。

北斗三號的控制系統(tǒng)，能通過綜合電子分系統(tǒng)與衛(wèi)星敏感器執(zhí)行機構(gòu)交換信息并控制執(zhí)行機構(gòu)動作，完成衛(wèi)星從星箭分離、在軌運行直至壽命末期各階段的姿態(tài)控制和軌道控制。同時該系統(tǒng)還賦予了衛(wèi)星一定的完全自主運行能力，即使地面測控站出現(xiàn)故障，它們也能在軌正常工作至少60天。這大大減少了衛(wèi)星對地面站的依賴，實現(xiàn)了“可視”范圍外的衛(wèi)星控制，也降低了系統(tǒng)的運行管理成本。

此前衛(wèi)星的遙測、遙控、姿軌控、電源、熱控、載荷和星務(wù)等管理，通常分散在不同的處理單元分別完成。北斗三號控制系統(tǒng)采用“綜合電子”體系架構(gòu)，以中心管理單元為核心，構(gòu)建了集散型分布式系統(tǒng)。其中，中心管理單元由五院自主研制，其管理職能幾乎涵蓋了衛(wèi)星各個方面。如此架構(gòu)帶來了更復(fù)雜的管理，但也能減輕衛(wèi)星重量、延長其壽命。

無論是姿態(tài)與軌道信息的計算，還是衛(wèi)星的智能自主運行，都對控制系統(tǒng)的計算性能提出了極高要求。北斗三號控制系統(tǒng)采用了基于星敏感器+紅外地球敏感器的自主導(dǎo)航算法，定時更新星上軌道數(shù)據(jù)，讓衛(wèi)星具備了自主獲取軌道數(shù)據(jù)的能力。

普通衛(wèi)星在進行位置保持時，可以進行噴氣卸載，導(dǎo)航衛(wèi)星工作時卻不允許推進器噴氣。為了保證北斗三號衛(wèi)星在60天自主運行期間不會噴氣卸載，五院研制團隊完善和改進了控制系統(tǒng)的角動量管理和磁力矩器卸載功能，達到了任務(wù)要求。

此外，該控制系統(tǒng)還具備單機級和系統(tǒng)級故障安全設(shè)計，在星上資源有限的情況下，提高了北斗三號衛(wèi)星的自主故障實時診斷和處理能力。

北斗三號衛(wèi)星將增加性能更優(yōu)的互操作信號，在進一步提高基本導(dǎo)航服務(wù)能力基礎(chǔ)上，按照國際標準，提供星基增強服務(wù)及搜索救援服務(wù)。同時，還將采用更高性能的銣原子鐘和氫原子鐘，通過采用新的技術(shù)，性能得到大幅提升，并將與世界上其他導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)更好的信號兼容。

從本次任務(wù)起，中國將迎來新一輪北斗組網(wǎng)衛(wèi)星高密度發(fā)射。截止2018年前后，將發(fā)射18顆北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星，覆蓋“一帶一路”沿線國家；到2020年左右，完成30多顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射，實現(xiàn)全球服務(wù)能力。

在建設(shè)北斗三號系統(tǒng)的同時，中國將以北斗系統(tǒng)為核心，構(gòu)建國家綜合PNT體系、也就是導(dǎo)航定位授時體系建設(shè)，這里邊有幾個關(guān)鍵詞，一個是以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，第二個是天地一體，實際上就是天空、地面，水下，室內(nèi)構(gòu)成完整體系；覆蓋無縫，在任何地方都可以導(dǎo)航；多手段融合，便捷高效，國家綜合PNT體系，體系構(gòu)建以后，將顯著提升國家時空信息服務(wù)能力，滿足國家安全和國民經(jīng)濟需求，為全球用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。