文章來源：中國(guo)航天科技集團公司 發布時間：2018-01-18
新(xin)年伊(yi)始(shi)，中國(guo)(guo)航(hang)天科技集團公司(si)商(shang)業遙感(gan)衛星系(xi)統的首發星高景一號首批影像向社會發布，標志著我國(guo)(guo)首個完(wan)全自主研制的0.5米(mi)級高分辨(bian)率商(shang)業遙感(gan)衛星星座正(zheng)式具備(bei)運營能(neng)力。
高(gao)分(fen)辨率、高(gao)圖像(xiang)質量、高(gao)敏捷機動(dong)能力、多模式成像(xiang)、長壽命……甫一(yi)面世，高(gao)景一(yi)號便自帶一(yi)系(xi)列適應商業市場的指標“光(guang)環”，標志著(zhu)國產商業遙感數(shu)據水平正式邁入國際一(yi)流行(xing)列。
輕敏高景 豈止于高
商業遙(yao)感衛(wei)星系(xi)統從建設之初就(jiu)站在了(le)高(gao)起點上。
“高(gao)景一號雖然是(shi)該(gai)系統的(de)首發(fa)星，但卻(que)是(shi)國內第一顆面(mian)向商業用途的(de)0.5米高(gao)分辨率(lv)光學遙感衛(wei)星，其性能與國際先進的(de)Pleiades-1等商遙衛(wei)星相(xiang)比也(ye)毫不遜(xun)色。”衛(wei)星研制方(fang)航天(tian)東方(fang)紅衛(wei)星有限(xian)公(gong)司總(zong)經理葛玉君說。
早在升空前，高(gao)景(jing)(jing)一號(hao)便(bian)得(de)到(dao)了(le)國(guo)(guo)內外衛(wei)星(xing)數據(ju)用戶的(de)(de)關注和(he)期(qi)待(dai)。該衛(wei)星(xing)運營方中國(guo)(guo)四(si)維測(ce)繪技術有限公司(si)下屬的(de)(de)世(shi)景(jing)(jing)公司(si)總經(jing)理徐麗(li)萍回憶(yi)道，在與(yu)用戶的(de)(de)業務互動中，有人(ren)曾感慨說：“一起(qi)步(bu)就是0.5米級分辨率，高(gao)景(jing)(jing)一號(hao)將使中國(guo)(guo)躋身國(guo)(guo)際商遙衛(wei)星(xing)第一方陣。”
如(ru)何使產品的(de)(de)指標(biao)和(he)成(cheng)本在未來的(de)(de)國內外遙感衛星市場(chang)上(shang)都(dou)極(ji)富競爭力？研制團隊(dui)在高景一號上(shang)采用(yong)全新研制的(de)(de)CAST3000B小(xiao)衛星平(ping)臺(tai)，來寄托他們的(de)(de)大目標(biao)。
相較于普通遙感衛星(xing)(xing)，高(gao)景一(yi)(yi)號具(ju)有高(gao)敏捷的機動(dong)性能(neng)。為(wei)此，研制團隊(dui)采用(yong)變速(su)控制力(li)矩陀螺方案（VSCMG），有機統一(yi)(yi)了衛星(xing)(xing)姿態(tai)快(kuai)速(su)機動(dong)能(neng)力(li)與高(gao)分成(cheng)像所(suo)要(yao)求的高(gao)穩定度。這也(ye)是國產小型化VSCMG產品(pin)在(zai)國內的首次(ci)在(zai)軌應用(yong)。
憑借出色的高敏捷機動性能，高景一號可以為有著不同需求的用戶提(ti)供多(duo)達7種(zhong)成像(xiang)(xiang)模(mo)式的選(xuan)擇，包(bao)括五條帶拼接(jie)成像(xiang)(xiang)、三(san)視角立體成像(xiang)(xiang)及同軌多(duo)目標(biao)成像(xiang)(xiang)等。
五(wu)條(tiao)帶拼(pin)接成像(xiang)模(mo)式就是發揮衛(wei)星姿態快速(su)機動特點(dian)，對(dui)關注區域，例(li)如某(mou)一大型城市(shi)，一次過頂(ding)時，利用俯仰和側擺機動，掃描5個條(tiao)帶，拼(pin)接形成60公里(li)×70公里(li)的圖像(xiang)。
“這可(ke)以有(you)效解決(jue)高(gao)(gao)分辨率衛星幅寬(kuan)較窄的應用問題。”高(gao)(gao)景(jing)一(yi)號總指揮兼(jian)總設計師(shi)趙(zhao)志明介紹。
三視角立體成像(xiang)模式是對指(zhi)定區域，從不(bu)同視角進行(xing)3次成像(xiang)，形(xing)成立體圖(tu)像(xiang)，可(ke)以(yi)滿足用戶(hu)立體成像(xiang)和(he)測(ce)繪(hui)制圖(tu)的(de)需(xu)求。
而(er)多目標(biao)成像模式則通過按需設置成像條帶長度，一軌內可實(shi)現任(ren)意(yi)地區(qu)8個(ge)目標(biao)的(de)成像，大大提高衛(wei)星的(de)快速(su)響應(ying)(ying)能力，可以(yi)應(ying)(ying)對各種(zhong)突發事件和緊急任(ren)務需求(qiu)，也能為有(you)小區(qu)塊(kuai)成像需求(qiu)的(de)用戶提供服務。
遙(yao)感衛星(xing)要具備高敏捷機動能力(li)，就(jiu)要嚴(yan)格控制自身的(de)質量和轉動慣量，提高集成度。簡單來說，就(jiu)是要“減重瘦身”。
傳統小(xiao)衛星的星務分系統包括星務主機(ji)、熱(re)控下位機(ji)、載荷下位機(ji)等四五臺設備，單機(ji)加電纜的總重接(jie)近30公(gong)斤。
CAST3000B平臺大量采用(yong)高度集成的SOC、SIP、MEU等智能芯片(pian)，把單(dan)機集成為(wei)單(dan)板、單(dan)板集成為(wei)芯片(pian)，用(yong)1臺不到5公斤的星務(wu)管理單(dan)元來(lai)完成原來(lai)5臺單(dan)機的功能。
同時，高景(jing)一(yi)號(hao)采(cai)用(yong)的(de)小型化VSCMG產品每個重量只有8公斤，是(shi)國際上(shang)最輕的(de)同類產品。研制團隊還對衛星進(jin)行了電(dian)源管(guan)理和(he)配電(dian)模塊集成(cheng)、應用(yong)小型化應答機等設(she)計(ji)。上(shang)述(shu)措施(shi)和(he)新技術的(de)采(cai)用(yong)使(shi)衛星平(ping)臺的(de)重量下降約50%。
“這(zhe)些產(chan)品和(he)配(pei)置的(de)(de)優化(hua)(hua)(hua)，大(da)幅提高(gao)了(le)(le)高(gao)景一號產(chan)品的(de)(de)智能化(hua)(hua)(hua)、自主化(hua)(hua)(hua)、標準化(hua)(hua)(hua)和(he)輕量化(hua)(hua)(hua)，降低了(le)(le)研(yan)(yan)制成本，提高(gao)了(le)(le)調試過(guo)程的(de)(de)靈活性，為商遙衛星系(xi)統星座后續(xu)大(da)批量的(de)(de)生產(chan)研(yan)(yan)制，提供了(le)(le)很好的(de)(de)技術保(bao)障。”趙志明說。
高(gao)(gao)景一號01、02星(xing)(xing)在軌(gui)組網后(hou)(hou)，可針對全球(qiu)南北緯80度之(zhi)間實(shi)現4天(tian)的重訪周期。待系(xi)統(tong)后(hou)(hou)續(xu)2顆衛星(xing)(xing)2017年發射入軌(gui)后(hou)(hou)，4顆星(xing)(xing)實(shi)現全球(qiu)任意地點重訪只需要1天(tian)時(shi)間。同時(shi)，衛星(xing)(xing)提供(gong)X波段的下行數傳(chuan)通道(dao)，傳(chuan)輸碼速(su)率每秒最(zui)高(gao)(gao)可達900兆。新衛星(xing)(xing)平臺的高(gao)(gao)可靠性(xing)和抗輻射性(xing)等優勢使衛星(xing)(xing)設計(ji)壽命(ming)足(zu)夠有競(jing)爭力。這些先進性(xing)能都為高(gao)(gao)景一號的商業化運作提供(gong)了(le)條(tiao)件。
友好商遙 質高價優
商(shang)業遙感衛星(xing)，顧名思義，要(yao)講求(qiu)商(shang)業回報。相(xiang)較于一般(ban)衛星(xing)，其研(yan)制成本直接關(guan)系(xi)(xi)到用戶收益，也關(guan)系(xi)(xi)到圖像(xiang)產品的最終價格(ge)和(he)市場競爭力，因(yin)此對成本更為(wei)敏感。
面向市場，高(gao)景一號(hao)的(de)研(yan)(yan)發(fa)運營(ying)團隊希望(wang)在(zai)“質(zhi)高(gao)”和“價優”之間尋求到一個最佳平衡點——既要轉變“唯(wei)技術指標”和“不計成本”的(de)傳統型號(hao)研(yan)(yan)制(zhi)思維，又不能因降低成本而影響(xiang)整體可靠性，以(yi)致(zhi)于無法(fa)為市場長期供(gong)應質(zhi)量穩定的(de)產品。
于(yu)是，在衛(wei)星(xing)任務需求(qiu)分(fen)析階段(duan)，航天東(dong)方(fang)紅公(gong)司和中國(guo)四維公(gong)司聯(lian)合(he)組織專業技術人員，針(zhen)對國(guo)際主流的商業遙(yao)感衛(wei)星(xing)進行了(le)方(fang)案搜集、指標分(fen)析、應用和用戶調(diao)研。
“經過調研(yan)(yan)，我們(men)發(fa)(fa)現市場(chang)對0.5米級衛星(xing)數據的需(xu)求非常(chang)旺盛，在不降低衛星(xing)圖像(xiang)品質的前(qian)提下，我們(men)要做的就是想盡一切辦法(fa)壓(ya)縮(suo)成本。”中國(guo)四維公司研(yan)(yan)究(jiu)發(fa)(fa)展部高級研(yan)(yan)發(fa)(fa)經理閆大鵬說。
航(hang)天(tian)東方(fang)紅(hong)公司從衛星(xing)的指標滿足度(du)、成(cheng)本(ben)控制(zhi)、冗(rong)(rong)余設(she)計、研(yan)制(zhi)流程優化(hua)(hua)等多(duo)方(fang)面著手(shou)，形成(cheng)了具有商業特點的衛星(xing)研(yan)制(zhi)模式(shi)——設(she)計方(fang)面，在(zai)滿足用(yong)戶(hu)指標要求的前提下，不追求單次或某幾次指標最優，而(er)是力求實現系統整體指標優化(hua)(hua)；系統配(pei)置方(fang)面，大量采用(yong)新技術、新產(chan)(chan)品，提高集成(cheng)度(du)，避免(mian)過度(du)冗(rong)(rong)余；采用(yong)“方(fang)案+正樣(yang)”、以(yi)仿(fang)真分析代(dai)替試驗驗證(zheng)等手(shou)段，優化(hua)(hua)研(yan)制(zhi)流程；改(gai)變傳(chuan)統的系統產(chan)(chan)品管理(li)(li)組(zu)織模式(shi)，設(she)置“項(xiang)目執(zhi)行總(zong)監”，將總(zong)設(she)計師從抓衛星(xing)生產(chan)(chan)管理(li)(li)執(zhi)行中(zhong)解放出(chu)來(lai)，更側重核心(xin)設(she)計……
在(zai)保證產品可靠性(xing)和任務成功的(de)基礎上，研(yan)制(zhi)團隊通過從(cong)產品設(she)計(ji)上“省(sheng)(sheng)空(kong)間”、從(cong)研(yan)制(zhi)流程(cheng)上“省(sheng)(sheng)時(shi)間”、從(cong)優(you)化系統(tong)配置上“省(sheng)(sheng)成本”這樣(yang)一系列“科學節省(sheng)(sheng)”的(de)思路，創造了在(zai)17個月(yue)內圓滿完成兩顆全新平(ping)臺衛(wei)星研(yan)制(zhi)的(de)新紀錄(lu)，使高景一號成為國(guo)內研(yan)制(zhi)周期最(zui)短的(de)光學遙感小(xiao)衛(wei)星。
“我們(men)的最(zui)終目標是為用戶提(ti)供‘好、快、省’的遙感小衛星(xing)。”葛玉君說。
對于一顆面向(xiang)商(shang)業應用的遙感衛星(xing)，用戶(hu)需求始(shi)終是衛星(xing)設計(ji)和研制(zhi)的重(zhong)要依據。因此，高景一號研發運營(ying)團隊還十(shi)分注重(zhong)用戶(hu)體驗。
與傳(chuan)統(tong)型號任務中等到(dao)編寫“用(yong)戶說明”時才考慮用(yong)戶的(de)需求不同，高景(jing)一號研制團(tuan)隊(dui)早在(zai)衛星(xing)(xing)方(fang)案(an)設計初期，就將用(yong)戶需求“消化”到(dao)設計的(de)方(fang)方(fang)面(mian)面(mian)——衛星(xing)(xing)平臺的(de)所有(you)CPU軟件都(dou)具(ju)有(you)在(zai)軌(gui)(gui)修改(gai)和上注能力(li)；用(yong)戶既無需關心成像任務中衛星(xing)(xing)姿態具(ju)體(ti)需要完成哪些(xie)動作，也不用(yong)知道相(xiang)機和數傳(chuan)應用(yong)哪些(xie)指令(ling)，只(zhi)要調用(yong)研制團(tuan)隊(dui)事先(xian)設計好的(de)相(xiang)應指令(ling)模板，便可輕松完成任務；衛星(xing)(xing)的(de)測控、星(xing)(xing)務、姿控、電源(yuan)等都(dou)具(ju)有(you)自主健康(kang)檢查(cha)、故障(zhang)自主診斷、隔(ge)離和恢復的(de)功能，使(shi)得其在(zai)軌(gui)(gui)維護難(nan)度大大減(jian)輕……
這(zhe)些細致入微(wei)的設計將高(gao)景一號打造為(wei)界面友好的商(shang)遙(yao)衛(wei)星(xing)，幫助用戶方便(bian)地(di)完成運營任務(wu)，從(cong)而更加充分地(di)挖(wa)掘遙(yao)感衛(wei)星(xing)的應用價值。