创“星”科技，智造未来 | 时空道宇星座测控，开拓商业航天新局面

星座卫星按照特定的时间和空间规律运行，可以充分发挥多星的叠加效应，大大提升卫星星座的应用效能。在完成星座设计和卫星制造之后，时空道宇也将构建面向商业领域的星座测控系统，将面向多星、多站、多中心构建测控一体化管理，实现星座的自动化、智能化运行。

时空道宇新疆库尔勒地球站

一般来说，卫星测控(TT&C, Tracking, Telemetry and Command)包括三部分：跟踪、遥测和命令。

跟踪技术中，涉及到以下几个概念：

1)  跟踪：地球站接收卫星下发的电磁波信号，检测出电磁波来波取向和地球站天线主波束指向角的偏差，伺服系统利用此偏差信息驱动天线，使得天线主波束实时对准卫星，跟踪过程中，可以获得卫星相对于地球站的方位角(Azimuth)、俯仰角(Elevation)；

2)  测速：卫星和地球站的相对高速运动，使得卫星信号到达地球站时会产生多普勒频移，测出该频移就可以换算出卫星相对于地球站的径向速度；

3)  测距：测距主要是测量出卫星和地球站之间的距离，只要获取地球站发出的无线电信号到卫星、再从卫星转发回地球站所需的往返时间，就可以计算出卫星和地球站的距离(Range)，目前主要有侧音测距和伪码测距两种方法；

4)  根据得到的某时刻参数(A, E, R, t)，即可确定卫星在太空中的位置，进而确定卫星的轨道，跟踪足够长的弧段后，就可以预报外推卫星的未来轨道。

随着星载GNSS定位定轨功能的普及，在一般的商用卫星中，已经不要求地球站具备测速、测距功能了，而卫星的精密定轨可以通过在地面事后处理卫星下发的GNSS数据实现。

遥测：卫星采集自己的工作状态信息并打包，通过无线信道传输到地面，以便地面及时了解卫星的工作状况。

遥控：地面将控制信息或数据通过无线信道发送给卫星，以实现地面对卫星的控制。

时空道宇将通过此次首发双星充分验证卫星测控系统，为未来星座的测控奠定坚实基础。

卫星测控尤其是星座测控，必须通过卫星地面测控网实现。卫星测控网主要由地球站、卫星任务控制中心和相应的支撑网络组成。

地面测控网构架

地球站分布在全国各地甚至是全球各地，通过地面支撑网络和卫星任务控制中心连接。地球站是卫星和地面测控网的通信接入节点，并用于地面跟踪、测量卫星，具备全天候自动化运行的能力。地球站分布以尽量延长卫星的测控时间为准则，咱们国家的卫星测控站基本上分布在东北、西北和海南组成的大三角地区。对于星座测控，地球站将布置多波束天线或者多副伺服跟踪天线，可同时实现多颗星座卫星测控。

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卫星任务控制中心是卫星测控的控制大脑：规划卫星测控任务，决定“3W”事宜，即When(何时)、Where(何地,选择哪个地球站）、What(何事,执行什么操作）；生成卫星遥控指令数据，接收卫星遥测数据并解析、分析和存储；监控卫星的工作状态，当有异常时，按照预案执行紧急操作；监控整个卫星测控网的网络运行状态，远程控制各地球站。星座的卫星任务控制中心一般采取双中心机制，提高系统的可靠性。

支撑网络负责建立卫星任务控制中心与卫星地球站的VPN连接，完成遥控遥测、业务数据及控制数据的传输。

星座卫星数量多，传统的人工管理已不适应，必须实现卫星星座的自主长期在轨运行管理。这不仅要求星座卫星具备较高的自我管理能力，更要求星座测控系统具备自动化管理运行功能，在预定的规则下，自主完成多站多星测控任务的规划，自主生成日常的卫星控制信息数据，自主分析卫星的工作状态，自主完成远程站控管理，自主监测卫星网络和地面网络的工作情况，具备异常报警和智能推荐相应预案的能力。

时空道宇星座效果图

星座测控任务中，卫星星座保持、碎片规避和离轨是其中的重要任务。卫星星座在轨运行期间，星座测控系统需监测卫星相位关系，当相位超出误差范围时需调整轨道相位；需具备太空轨道碎片的预警规避功能，根据外部输入的太空轨道碎片信息，当发现太空轨道碎片与星座卫星存在较大碰撞概率时，需及时进行预警，并根据警报等级决定是否进行轨道调整，规避碎片，避免碰撞造成严重影响；卫星寿命末期，须提前离轨，避免影响本星座其他卫星的轨道，同时启用该轨道面上的备份星，使星座性能重新达到最优。

目前，时空道宇规划中的星座建设将配备自主设计的星座测控系统，不断形成商业航天技术领域的新局面。

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