多星統一測控平臺應用與服務

文|高佳蕊

中國衛通衛星測控中心

一、引言

衛星測控的具體任務是通過跟蹤測量、遙測遙控，對衛星的軌道及工作狀態進行全壽命實時監視和控制，快速處理衛星突發故障，全力保證衛星安全，保障業務暢通。中國衛通集團股份有限公司衛星測控中心是國內最大的民商用高軌衛星測控中心，長期從事地球同步軌道大容量通信衛星在軌管理工作。

隨著公司運營規模擴大，在軌衛星數量不斷增加，傳統的“一星一系統”的建設和運管模式引發了星隊測控管理復雜，人工操作量大、測控質量難保證、地面系統建設和運維成本高、地面資源備份能力差等諸多問題，原有模式難以滿足公司發展的要求。中國衛通衛星測控中心抓總研建多星統一測控平臺，采用標準化、模塊化、松耦合的高可靠、開放性、可擴展架構設計，實現了多星測控操作和衛星應急處置的自動化，以及測控資源的“池化”管理，對內確保衛通星隊高質量、高效率運行，對外提供測控服務創造高效益。自2020 年上線以來，平臺圓滿完成建黨100 周年、冬奧會、黨的二十大等多次廣電安播保障任務及多顆衛星接管、漂星、離軌及衛星應急處置等重大操作任務。平臺總體架構如圖1 所示。

圖1 平臺總體架構

二、平臺介紹

多星統一測控平臺包括遙測遙控、通道資源、快速定軌、業務支撐四大分系統，采用六站雙網主備中心布局，有效支撐38°E～165°E 地球同步軌道衛星在軌管理。多星統一測控平臺四大分系統組成如圖2 所示。

圖2 多星統一測控平臺四大分系統組成

1. 遙測遙控分系統

此分系統根據測控管理業務平臺化的頂層規劃，實現了不同平臺、多顆衛星全壽命周期的平臺及載荷管理，具備衛星測控任務自動調度、自動發令、智能化監控預警以及衛星故障自診斷、自處理功能，支持已在軌衛星及新發射衛星的快速入網測控。

2. 通道資源分系統

此分系統對地面測控資源進行整合，不僅實現中國衛通地面測控資源統一管理、自動化調度以及新增資源的即插即用，而且充分考慮與其他測控運營商間資源統籌規劃需求，將衛通測控資源由原來縱向切分的多套“臺站”模式轉變成橫向切分的多種“資源池”模式。目前，平臺已將北京、沙河、懷來、喀什等7 站30 余副天線納入資源池，建立了覆蓋38°E～165°E 的測控網。多星統一測控平臺資源池如圖3 所示。

圖3 多星統一測控平臺資源池

3. 快速精確定軌分系統

此分系統采用雙中心+四測站布局，由北京測定軌中心、都江堰測定軌中心、懷來站、都江堰站、喀什站以及深圳站構成，可對覆蓋弧段內所有地球同步軌道衛星實施測定軌服務。系統任務接入便捷，全流程自動化，僅用4～6 個小時即可獲得滿足在軌管理精度要求的衛星軌道數據，定軌精度優于1km，為衛星日常管理、多星共位、漂星以及離軌等多種任務場景提供了安全可靠的數據支撐，提高了在軌管理的質量和效率。截至目前，系統已經為多家衛星運營商提供了商業測定軌服務。

4. 業務支撐分系統

此分系統搭建了云平臺計算存儲資源池，采用多中心分布式網絡架構，提高平臺可靠性，構筑了符合國家等保三級要求的安防體系。中心部署應用服務器、數據庫服務器、磁盤陣列、客戶端、瘦客戶端等設備，主要為遙測遙控、通道監視及快速定軌任務提供基礎業務支撐。

三、平臺成效

多星統一測控平臺的核心任務是支撐衛星測控業務高質量、高效率地完成，通過降本增效、減員增效以及對外提供測控服務創造高效益。經過前期大量測試驗證以及實戰應用，平臺在實際工作中取得了明顯成效。

隨著平臺自動化、智能化能力的逐步釋放，原有以“值班保障、人工操作”為主的衛星測控運行與管理模式逐步淘汰。依托平臺先進的多星多任務自動化統一調度能力，衛控中心日常測控任務已實現100%自動化執行，大大降低了人為操作量和操作失誤風險。平臺建成后星均運管人數從4.7 人/星下降至1.8 人/星，日常星隊運管值班人員由每班4 人減至每班1 人；星均運行成本從95 萬元/年下降至60.4 萬元/年，降幅達到33%，切實實現了降本增效及減員增效。針對新發射衛星無需新建地面資源及系統，僅需通過對現有資源池合理規劃與配置，完成新衛星測控數據裝訂驗證，就能執行相應測控任務，單星建設總成本節約3000 余萬元，建設周期縮短1 年半，大幅降低新衛星接入成本及接入周期。

平臺在為傳統測控業務模式帶來變革的同時，也為對外提供商業化服務創造了條件。目前平臺已對外提供商業測定軌、備份測控、在軌數據應用、資源租用等多項服務。累計簽署對外服務合同12份，成為新的收益增長點。

多星統一測控平臺項目技術復雜、難度大，創新性強，擁有多項自主知識產權，關鍵技術自主可控，在國內航天測控領域首次實現工程化應用，產出成果包括研究報告16 項、論文13 篇、專利17 項、軟件著作權18 項、標準3 項，經集團公司鑒定為國內領先、國際先進水平科學技術成果。先后獲得ICT 中國創新獎最佳解決方案、集團公司科學技術進步獎二等獎以及集團公司第三屆創新創意大賽優勝獎。

四、平臺應用案例

1．為亞太通信衛星有限公司提供測距服務

亞太通信衛星有限公司是亞太地區領先的衛星運營商，于2018 年開始使用多星統一測控平臺的快速精確定軌系統，經過近年對亞太6 號（大傾角衛星）、亞太6C、亞太7 號、亞太9 號共四顆衛星的測試，證明了該系統的穩定性、可靠性和準確性滿足亞太衛星日常測定軌使用需求，與衛通簽訂長期測定軌服務協議。

此前，亞太6 號衛星結束長達15 年的在軌通信服務，執行離軌操作。應亞太公司請求，中國衛通使用快速精確定軌系統對亞太6 號衛星進行離軌期間的測定軌任務進行了有力地支持。離軌測距任務面臨著測距窗口時間短、衛星漂移速度快等困難。中國衛通在接到任務后，第一時間與亞太公司進行溝通，制定了詳細的保障方案，關鍵任務時段派專人重點保障，充分發揮快速精確定軌系統測定軌時間短、覆蓋范圍大、適應的場景多等優勢，有力地保障了本次重大操作任務圓滿完成，并獲得了亞太公司的感謝，為今后平臺的市場推廣提供了優秀的樣板。

2．為亞太6E 衛星轉移軌道段提供測控資源服務

亞太6E 衛星是一顆基于DFH-3E 平臺建造的地球靜止軌道衛星，由亞太衛星公司的聯營公司亞太星聯衛星有限公司采購，中國長城工業集團有限公司負責總承和在軌交付。亞太6E 衛星是首顆國產全電推進的同步軌道衛星，在轉移軌道階段采用全電推實現軌道抬升，全程預計歷時超過10 個月，目前國內現有轉移軌道測控通道資源無法長時間支撐此項任務，其他商業衛星測控公司不具備該衛星測控能力，為此長城公司向中國衛通尋求支持。

中國衛通多星統一測控平臺于2021 年建成并投入使用，采用橫向切分的資源池設計，解除了射頻通道資源與衛星的綁定關系，釋放出多套資源可供靈活調度。經與長城公司溝通，確認多星統一測控平臺具備支撐亞太6E衛星轉移軌道任務的能力，中國衛通聞令而動。

2023 年1 月13 日，亞太6E 衛星順利發射升空。1 月22 日，中國衛通提供的天線射頻通道資源成為國內段主力測控通道，正式啟動轉移軌道任務。這是平臺首次執行轉移軌道測控任務，為確保任務安全可靠萬無一失，項目組現場保障，及時響應衛星飛控團隊需求，始終以最高標準緊盯每一軌任務。截至目前，平臺精準無誤地完成跟蹤任務200 余軌，得到了長城公司及衛星飛控團隊的高度評價，后續仍將持續提供高質量服務，直至亞太6E 衛星圓滿完成轉移軌道任務。

本次為亞太6E 衛星提供轉移軌道測控資源服務，是公司“業務平臺化，平臺市場化”戰略的體現，充分展現了多星統一測控平臺的能力，解決了用戶的實際困難，與用戶實現合作共贏，為今后服務于更多行業用戶打下良好的基礎。

3．為中星6A 衛星緊急離軌提供服務

中星6A 衛星是一顆東四平臺的通信廣播衛星，2021 年12 月6 日，中星6A 衛星在南北機動過程中氧箱壓力出現驟降現象，經判斷是氧化劑無法排出，衛星無法正常執行后續任務。中國衛通公司緊急制定了業務搶救方案，由位于130°E 軌位的中星6C 緊急漂星至125°E，搶救中星6A 衛星的業務。由于任務緊急，漂星方案中留給測距定軌的時間窗口不足12小時，而且任務對定軌精度要求很高，如果定軌精度不精確，對于業務搶救將造成十分嚴重的影響。多星統一測控平臺的快速精確測定軌系統僅用了6 小時就完成了單次的測距定軌任務，而且定軌數據精確可靠，出色地支撐了本次緊急漂星搶救任務。

漂星搶救任務完成后，中星6A 衛星啟動了離軌方案，由于推進劑無法排出，衛星不得不采用非常規離軌方式進行離軌，該方式會對測距定軌造成很大困難。快速精確測定軌系統通過短時間內得到的大量測距數據，輔助完成了對推力器推力、離軌高度、離軌偏心率和衛星位置的評估，為離軌機動實施提供了決策依據。

五、結束語

隨著未來在軌衛星數量不斷增加，多星統一測控平臺起到了核心基礎支撐的作用。在全球數字化轉型深入推進，商業航天飛速發展以及航天任務日益復雜的背景下，中國衛通將不斷深挖內外部需求，研究測控技術發展趨勢，持續迭代優化多星統一測控平臺，進一步提升數字化、智能化程度，擴展高軌衛星覆蓋弧段及測控頻段，建設大型低軌星座測控能力，逐步形成多星多系統平臺化的商業航天支撐能力，引領衛星測控領域發展，最終形成覆蓋全球、支持高低軌，通信及遙感衛星，服務多類型用戶的衛星測控服務網，為用戶提供更全面更專業的商業測控服務。