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【聚焦】星间链路“搭桥” 北斗双星太空“握手”

【聚焦】星间链路“搭桥” 北斗双星太空“握手” 中国航天报
2015-08-12
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导读:在经历十多天的太空旅行后,7月25日发射的第19颗北斗导航卫星开启了自主运行功能,并与同时发射的第18颗北斗



在经历十多天的太空旅行后,7月25日发射的第19颗北斗导航卫星开启了自主运行功能,并与同时发射的第18颗北斗导航卫星搭建星间链路,实现了太空“握手”。

这意味着我国成功验证了全球导航卫星星座自主运行核心技术,为实现全球卫星导航系统奠定了坚实基础。



星间链路搭桥梁 北斗兄弟隔空牵手

星间链路是指用于卫星之间通信的链路。通过星间链路可以将多颗卫星互联在一起,形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络,实现卫星之间的信息传输和交换。

“星间链路功能,让星与星之间实现了通信、测距,进而大大提升导航系统的自主可控能力。”北斗导航卫星总设计师王平说。

北斗双星要冲出亚洲、走向世界,就要对空间环境进行灵活应变,保持卫星与地面、卫星与卫星之间的互联互通。为此,突破北斗导航星座自主运行技术,成为研制团队面临的首要任务和最大难点。“我们必须走自主可控之路,否则无法可持续发展。”北斗导航卫星系统总设计师谢军表示。

用星间链路使北斗双星互联互通确实好处多多。星间链路的引入,使得低轨卫星移动通信系统能够更少地依赖于地面网络,从而更为灵活方便地进行路由选择和网络管理;同时也减少了地面信关的数目,大大降低了地面段的复杂度和投资。


突破国际难题 让北斗星用共同语言对话

在浩瀚的宇宙,让两颗小小卫星准确“握手”谈何容易。

中国航天科技集团五院设立了全新的自主运行分系统,投入了充分的资源保障,对星间链路和星座自主导航技术实施了重点攻关。

科研团队率先提出了混合型新体制星间链路方案,完成了星间链路需求分析与设计,形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议和系统方案的设计;同时展开了紧锣密鼓的创新工作,攻克了空间相控阵天线等技术难关。

卫星之间的硬件联通了,还要实现软件上的实时互通、完美“对话”,自主导航技术是关键所在。该技术可以使导航卫星脱离地面的遥控,独立自主开展导航任务,为用户提供高精度的导航服务。该技术已成为当前国际上各导航系统都在全力攻克的目标。

为此,五院总体部自2000年起就在国内率先开展星座自主导航技术研究,10年后承担了国家北斗重大专项的自主运行关键技术攻关工作,历时3年独立自主研制出星载自主导航软件。从自主导航总体方案设计到各类算法的设计和实现,研制团队让北斗卫星用共同的“语言”进行对话,确保为全世界用户提供更好的服务,并为国内特定用户更高要求的使用提供支持。


“超级管家”把控事务有一套

在北斗导航卫星中首次出现的综合电子分系统,对于北斗双星的“高智商”功不可没。这套由五院总体部承担的分系统,是包揽自主导航算法、星间网络处理等众多重要事务于一身的“超级管家”。

在北斗双星的研制中,“超级管家”从顶层优化配置了整星的信息流和产品组合方式,极大地减少了整星设备间的接口,变得更加集成、轻小、可靠。按照卫星需求,“超级管家”以标准模块组成单机,将以前的单机都瘦身为模块,如此下来,综合电子系统与过去北斗导航卫星的数管分系统相比减重达到30%。

新一代北斗导航卫星最重要的自主导航功能和星间网络处理功能,对时间处理有极高要求。为此,“超级管家”不仅要贴心服务所有的分系统,监管其健康运行,还要井井有条地处理信息,组织调配力量全力实现卫星的自主管理。“这两颗卫星的综合电子分系统,与区域导航卫星的信息集成度相比大幅提升,从而提高了整星效率。”谢军评价道。


“好身板”支撑一箭多星快速组网

北斗双星均首次采用全桁架式卫星平台。强健的体格,为它们的“智力”发展提供了全面保障。

此前,我国桁架式平台技术尚不成熟,关键技术难点众多。为此,科研团队从构型设计优化、结构力学响应分析等多方面逐个突破关键技术,提出了我国首个主承力结构桁架式卫星平台方案,拓展并提出桁架多运载平台适应技术,使卫星平台能够适应多种运载的一箭多星发射,确保星座快速组网。

该平台不仅满足了直接入轨一箭多星发射的要求,还使北斗导航卫星内部的有效载荷布置得更为集约。同时,该平台还在轻量化、安装和拆卸的便捷性、结构通用性等方面表现优越,可以像“积木”一样,根据不同的构型随意组合。(大雨)



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中国航天报
《中国航天报》创刊于1986年,是中国唯一一家权威介绍航天高科技产业的报纸,由中国航天科技集团有限公司和中国航天科工集团有限公司主办。
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