天上這么多的北斗衛(wèi)星，如何讓他們井然有序地“排排坐，吃果果”，各司其職？中國(guó)空間技術(shù)研究院研制的控制分系統(tǒng)，為你帶來(lái)北斗三號(hào)衛(wèi)星“自律”大揭秘！

控制分系統(tǒng)是衛(wèi)星在天上保持正確軌道、正確姿態(tài)的總指揮，它實(shí)時(shí)搜集衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)信息，一旦發(fā)現(xiàn)有所偏離，就指揮自己回到正常狀態(tài)。

衛(wèi)星能實(shí)現(xiàn)“自律”主要是北斗三號(hào)控制分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星長(zhǎng)期的自主運(yùn)行能力，保證了在地面測(cè)控站出現(xiàn)故障期間，北斗衛(wèi)星在軌仍能夠正常工作，這樣大大減少了對(duì)地面站的依賴(lài)，成就“可視”范圍外對(duì)衛(wèi)星的控制，并大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行管理成本。當(dāng)然，想讓北斗衛(wèi)星這么“自律”，也給我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了難以想象的難度。

在保證控制分系統(tǒng)可靠性及滿(mǎn)足性能要求的前提下，控制分系統(tǒng)設(shè)計(jì)本著模塊化、通用化、可擴(kuò)展、先進(jìn)性、國(guó)產(chǎn)化、小型化及適應(yīng)批產(chǎn)的原則，通過(guò)綜合電子分系統(tǒng)與衛(wèi)星的敏感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)交換信息并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成北斗衛(wèi)星從星箭分離到在軌運(yùn)行直至壽命末期各任務(wù)階段的姿態(tài)控制和軌道控制。

首先就是更復(fù)雜的管理。此前北斗衛(wèi)星的遙測(cè)、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單獨(dú)完成，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命的目標(biāo)和減輕衛(wèi)星重量，北斗三號(hào)任務(wù)采用了目前國(guó)際上通用的“綜合電子”體系架構(gòu)，以中心管理單元（CMU）為核心構(gòu)建了集散型分布式系統(tǒng)，其管理職能幾乎涵蓋了衛(wèi)星本身的各個(gè)方面。

其次是更高性能的運(yùn)算。就控制分系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，高連拍速度的星敏感器等設(shè)備提供的姿態(tài)與軌道信息的計(jì)算需要高性能計(jì)算，衛(wèi)星更智能的自主運(yùn)行需要高性能的運(yùn)算，故障的自主檢測(cè)、隔離和處理需要高性能計(jì)算，基于光學(xué)敏感器的自主導(dǎo)航算法和自主軌道控制算法需要高性能計(jì)算；整星的溫度控制、通信管理等都需要在不到一秒時(shí)間內(nèi)完成，使北斗衛(wèi)星在數(shù)萬(wàn)公里的高空，無(wú)懼100℃以上的高溫和零下100℃的酷寒，為大家指點(diǎn)方向。

再次，導(dǎo)航衛(wèi)星為了長(zhǎng)期保持自己的位置滿(mǎn)足導(dǎo)航使命要求，正常工作時(shí)不允許推力器噴氣，即使太陽(yáng)照在衛(wèi)星上的壓力也必須做到精準(zhǔn)可控可估計(jì)。為此，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了完善的太陽(yáng)帆板控制和磁力矩器卸載功能，滿(mǎn)足任務(wù)要求。

同時(shí)，衛(wèi)星進(jìn)一步完善在軌故障診斷和處理，進(jìn)行了單機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的故障安全設(shè)計(jì)，在星上資源有限的條件下提高了星上自主故障診斷和處理能力和實(shí)時(shí)性。

中國(guó)空間技術(shù)研究院讓北斗衛(wèi)星更“自律”，也在不斷推動(dòng)我們的北斗系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。相信，我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也會(huì)不斷提升“自律”的科技內(nèi)涵，讓北斗系統(tǒng)更好地服務(wù)大眾，走向世界。