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作者：NI公司 引言：低軌衛星發展已全面進入競爭提速期，空間軌道和頻段這一不可再生的戰略資源將日益緊缺，全球都在加速爭取有限的資源。2020年，中國已將衛星互聯網納入新基建范疇，商業航天公司也紛紛開展自己的太空計劃。2022年3月5日，中國商業航天公司銀河航天02批批產衛星、中國首次批量研制的6顆低軌寬帶通信衛星在西昌衛星發射中心成功發射，并實現了國內首例V頻段低軌衛星測控數傳，這次成功發射對于推動中國商業低軌衛星通信遙感一體化技術發展具有積極意義。本次任務中，由NI聯合上海眾執芯信息科技有限公司（以下簡稱“眾執芯”）提供的測控數傳軟硬件一體化解決方案有效保障了銀河航天的V頻段測控數傳任務。 
銀河航天信關站 “傳統上，衛星測控與通信業務是獨立實施的。通常，采用X頻段支持商業衛星的測控，在開展通信業務時需要有一個X頻段測控站提供服務，無論在運營成本或實時性方面都不是最佳的工作模式。” 銀河航天測運控負責人李晶表示：“隨業務通道開展測控工作是航天測控領域的發展趨勢之一，既有利于為通信業務提供實時的測控支持、又降低了系統運行成本。銀河航天02批衛星測控通信系統成功地突破了大頻偏、高動態同步解調技術，首次實現了V頻段隨路測控數傳功能，建設了國內首個V頻段隨路測控數傳系統，開創了低軌寬帶衛星星座的運行管理新模式。” 衛星在軌測試的突圍嘗試：NI通用化儀器 低軌衛星產業飛速發展，但測試也愈發具有挑戰性，例如，數字孿生在低軌衛星通信領域的應用、衛星批產自動化測試、從研制到在軌運行的完整生命周期的測試等始終是行業痛點。 正如NI亞太區商業航天負責人劉金龍所說：“低軌衛星通信星座的發展也在改變衛星的在軌測控與運行，新型低軌衛星集成了諸多的前沿技術，如通信基帶處理技術、數字波束形成(DBF)等，使得衛星在軌的可重配置能力大大增強，要求在有限的星地連接時間內，更自動、更靈活的進行在軌的測試、控制與數據傳輸。通用設備平臺將發揮其靈活、開放的優勢，助力衛星技術的迭代創新，并加速測控與在軌運行融合的探索。” NI創新性地將通用化儀器設備用于在軌射頻測試，這是對硬件、軟件帶來極大的挑戰，但同時是未來實現設備“測運維一體化”、“一卡多用”的重要嘗試。
NI衛星在軌測控與高速數傳解決方案 NI衛星在軌測控與高速數傳系統亮點： 為抑制大多普勒偏差，NI工程師改進頻偏捕獲算法成功在數兆赫茲偏差范圍內鎖定射頻信號。 為克服低軌高動態場景，依靠NI信號處理板卡強大運算能力，采用粗搜細捕，環路跟蹤等多種算法并舉，使得NI 在軌測控設備在靈敏度、通信時長等指標好過預期。 通用軟件無線電設備，結合先進信號處理，真正實現“一卡多用”，提高設備利用率。 創新性無人值守站控平臺的“軟”壁壘 此次任務中，由NI和眾執芯共同提供的測控數傳軟硬件一體化解決方案，同時實現了桌面測試和在軌測試雙項測試目標。在雙方合作開發的無人值守站控平臺的支持下，測控數傳基帶能夠與銀河測運控遠端平臺進行無縫的遙測、遙控數據交互、遠程對測控數傳基帶進行狀態監視和參數配置，有效保障了任務的圓滿成功。該無人值守站控平臺包括眾執芯的一套站控軟件、銀河航天遠端控制單元、NI測控與數傳基帶系統。 在該無人值守站控平臺中，眾執芯的站控軟件作為核心的一環，具有諸多亮點： 基于自研開發框架，可有效應對建站初期不斷變化的復雜需求，具備可擴展性、可伸縮性等優點 與NI測控與數傳基帶系統高效匹配與融合，增強站內系統的運行效率與性能 具備一套開放式通用化接口，可快速對接銀河航天遠端控制單元 7*24小時無人值守自動運行狀態下，完成各分系統狀態、數據信息及工作參數的監視，完成對分系統的工作參數及設備配置的遠控功能，可視化地完成遠控單元下發任務的計劃沖突檢驗，制定、分配和實施工作。 眾執芯總經理兼衛星融合通信事業部負責人王浩文表示：“此次發射任務的保障過程中，眾執芯與NI工程師優化改進了遙測鏈路、數傳鏈路等信號同步算法，以應對高動態、大多普勒頻偏的挑戰，配合銀河航天完成在軌測試任務。這是首次采用通用軟件無線電設備，結合先進的信號處理算法，實現“一卡多用”。隨著此次任務的成功，我們也開啟了地面測試到在軌測試的新征程，是邁向裝備“測運維一體化”的堅強一步。”
衛星在軌測控與高速數傳地面站無人值守平臺 作為商業航天領域的佼佼者，銀河航天在低成本通信載荷、衛星平臺、地面通信系統以及衛星測試驗證等方面構建了核心能力。早在2020 年1 月16 日，銀河航天就成功發射首發星，該衛星是中國通信能力最強的低軌寬帶通信衛星。銀河航天已經展開了一系列關鍵技術驗證、完成國內首次低軌寬帶通信衛星的小規模量產，積累了大量的測試數據與經驗，為后續更多低軌衛星測試打下了良好的基礎。 與傳統高軌同步軌道衛星相比，低軌衛星建設成本更低，且有傳輸時延小、鏈路損耗低、發射靈活、應用場景豐富的優勢。地球近地軌道可容納約6萬顆衛星，預計到2029年，地球近地軌道將部署總計約57000顆低軌衛星。低軌衛星產業已成為全球競爭的新藍海，中國低軌衛星產業厚積薄發。 低軌星座通信系統設計、衛星研制核心能力、低成本衛星量產能力是當前中國商業航天公司需要構建的核心技術壁壘。NI在航空航天行業深耕超過40年，與眾多科研機構及商業航天公司均有合作。未來，NI與合作伙伴將在從低軌星座通信體制研發、衛星設計研制、地面測試與在軌測運控管理、以及地面終端在各行業的應用的商業閉環中發揮積極作用。 |
