多星统一测控平台应用与服务

文|高佳蕊

中国卫通卫星测控中心

一、引言

卫星测控的具体任务是通过跟踪测量、遥测遥控，对卫星的轨道及工作状态进行全寿命实时监视和控制，快速处理卫星突发故障，全力保证卫星安全，保障业务畅通。中国卫通集团股份有限公司卫星测控中心是国内最大的民商用高轨卫星测控中心，长期从事地球同步轨道大容量通信卫星在轨管理工作。

随着公司运营规模扩大，在轨卫星数量不断增加，传统的“一星一系统”的建设和运管模式引发了星队测控管理复杂，人工操作量大、测控质量难保证、地面系统建设和运维成本高、地面资源备份能力差等诸多问题，原有模式难以满足公司发展的要求。中国卫通卫星测控中心抓总研建多星统一测控平台，采用标准化、模块化、松耦合的高可靠、开放性、可扩展架构设计，实现了多星测控操作和卫星应急处置的自动化，以及测控资源的“池化”管理，对内确保卫通星队高质量、高效率运行，对外提供测控服务创造高效益。自2020 年上线以来，平台圆满完成建党100 周年、冬奥会、党的二十大等多次广电安播保障任务及多颗卫星接管、漂星、离轨及卫星应急处置等重大操作任务。平台总体架构如图1 所示。

图1 平台总体架构

二、平台介绍

多星统一测控平台包括遥测遥控、通道资源、快速定轨、业务支撑四大分系统，采用六站双网主备中心布局，有效支撑38°E～165°E 地球同步轨道卫星在轨管理。多星统一测控平台四大分系统组成如图2 所示。

图2 多星统一测控平台四大分系统组成

1. 遥测遥控分系统

此分系统根据测控管理业务平台化的顶层规划，实现了不同平台、多颗卫星全寿命周期的平台及载荷管理，具备卫星测控任务自动调度、自动发令、智能化监控预警以及卫星故障自诊断、自处理功能，支持已在轨卫星及新发射卫星的快速入网测控。

2. 通道资源分系统

此分系统对地面测控资源进行整合，不仅实现中国卫通地面测控资源统一管理、自动化调度以及新增资源的即插即用，而且充分考虑与其他测控运营商间资源统筹规划需求，将卫通测控资源由原来纵向切分的多套“台站”模式转变成横向切分的多种“资源池”模式。目前，平台已将北京、沙河、怀来、喀什等7 站30 余副天线纳入资源池，建立了覆盖38°E～165°E 的测控网。多星统一测控平台资源池如图3 所示。

图3 多星统一测控平台资源池

3. 快速精确定轨分系统

此分系统采用双中心+四测站布局，由北京测定轨中心、都江堰测定轨中心、怀来站、都江堰站、喀什站以及深圳站构成，可对覆盖弧段内所有地球同步轨道卫星实施测定轨服务。系统任务接入便捷，全流程自动化，仅用4～6 个小时即可获得满足在轨管理精度要求的卫星轨道数据，定轨精度优于1km，为卫星日常管理、多星共位、漂星以及离轨等多种任务场景提供了安全可靠的数据支撑，提高了在轨管理的质量和效率。截至目前，系统已经为多家卫星运营商提供了商业测定轨服务。

4. 业务支撑分系统

此分系统搭建了云平台计算存储资源池，采用多中心分布式网络架构，提高平台可靠性，构筑了符合国家等保三级要求的安防体系。中心部署应用服务器、数据库服务器、磁盘阵列、客户端、瘦客户端等设备，主要为遥测遥控、通道监视及快速定轨任务提供基础业务支撑。

三、平台成效

多星统一测控平台的核心任务是支撑卫星测控业务高质量、高效率地完成，通过降本增效、减员增效以及对外提供测控服务创造高效益。经过前期大量测试验证以及实战应用，平台在实际工作中取得了明显成效。

随着平台自动化、智能化能力的逐步释放，原有以“值班保障、人工操作”为主的卫星测控运行与管理模式逐步淘汰。依托平台先进的多星多任务自动化统一调度能力，卫控中心日常测控任务已实现100%自动化执行，大大降低了人为操作量和操作失误风险。平台建成后星均运管人数从4.7 人/星下降至1.8 人/星，日常星队运管值班人员由每班4 人减至每班1 人；星均运行成本从95 万元/年下降至60.4 万元/年，降幅达到33%，切实实现了降本增效及减员增效。针对新发射卫星无需新建地面资源及系统，仅需通过对现有资源池合理规划与配置，完成新卫星测控数据装订验证，就能执行相应测控任务，单星建设总成本节约3000 余万元，建设周期缩短1 年半，大幅降低新卫星接入成本及接入周期。

平台在为传统测控业务模式带来变革的同时，也为对外提供商业化服务创造了条件。目前平台已对外提供商业测定轨、备份测控、在轨数据应用、资源租用等多项服务。累计签署对外服务合同12份，成为新的收益增长点。

多星统一测控平台项目技术复杂、难度大，创新性强，拥有多项自主知识产权，关键技术自主可控，在国内航天测控领域首次实现工程化应用，产出成果包括研究报告16 项、论文13 篇、专利17 项、软件著作权18 项、标准3 项，经集团公司鉴定为国内领先、国际先进水平科学技术成果。先后获得ICT 中国创新奖最佳解决方案、集团公司科学技术进步奖二等奖以及集团公司第三届创新创意大赛优胜奖。

四、平台应用案例

1．为亚太通信卫星有限公司提供测距服务

亚太通信卫星有限公司是亚太地区领先的卫星运营商，于2018 年开始使用多星统一测控平台的快速精确定轨系统，经过近年对亚太6 号（大倾角卫星）、亚太6C、亚太7 号、亚太9 号共四颗卫星的测试，证明了该系统的稳定性、可靠性和准确性满足亚太卫星日常测定轨使用需求，与卫通签订长期测定轨服务协议。

此前，亚太6 号卫星结束长达15 年的在轨通信服务，执行离轨操作。应亚太公司请求，中国卫通使用快速精确定轨系统对亚太6 号卫星进行离轨期间的测定轨任务进行了有力地支持。离轨测距任务面临着测距窗口时间短、卫星漂移速度快等困难。中国卫通在接到任务后，第一时间与亚太公司进行沟通，制定了详细的保障方案，关键任务时段派专人重点保障，充分发挥快速精确定轨系统测定轨时间短、覆盖范围大、适应的场景多等优势，有力地保障了本次重大操作任务圆满完成，并获得了亚太公司的感谢，为今后平台的市场推广提供了优秀的样板。

2．为亚太6E 卫星转移轨道段提供测控资源服务

亚太6E 卫星是一颗基于DFH-3E 平台建造的地球静止轨道卫星，由亚太卫星公司的联营公司亚太星联卫星有限公司采购，中国长城工业集团有限公司负责总承和在轨交付。亚太6E 卫星是首颗国产全电推进的同步轨道卫星，在转移轨道阶段采用全电推实现轨道抬升，全程预计历时超过10 个月，目前国内现有转移轨道测控通道资源无法长时间支撑此项任务，其他商业卫星测控公司不具备该卫星测控能力，为此长城公司向中国卫通寻求支持。

中国卫通多星统一测控平台于2021 年建成并投入使用，采用横向切分的资源池设计，解除了射频通道资源与卫星的绑定关系，释放出多套资源可供灵活调度。经与长城公司沟通，确认多星统一测控平台具备支撑亚太6E卫星转移轨道任务的能力，中国卫通闻令而动。

2023 年1 月13 日，亚太6E 卫星顺利发射升空。1 月22 日，中国卫通提供的天线射频通道资源成为国内段主力测控通道，正式启动转移轨道任务。这是平台首次执行转移轨道测控任务，为确保任务安全可靠万无一失，项目组现场保障，及时响应卫星飞控团队需求，始终以最高标准紧盯每一轨任务。截至目前，平台精准无误地完成跟踪任务200 余轨，得到了长城公司及卫星飞控团队的高度评价，后续仍将持续提供高质量服务，直至亚太6E 卫星圆满完成转移轨道任务。

本次为亚太6E 卫星提供转移轨道测控资源服务，是公司“业务平台化，平台市场化”战略的体现，充分展现了多星统一测控平台的能力，解决了用户的实际困难，与用户实现合作共赢，为今后服务于更多行业用户打下良好的基础。

3．为中星6A 卫星紧急离轨提供服务

中星6A 卫星是一颗东四平台的通信广播卫星，2021 年12 月6 日，中星6A 卫星在南北机动过程中氧箱压力出现骤降现象，经判断是氧化剂无法排出，卫星无法正常执行后续任务。中国卫通公司紧急制定了业务抢救方案，由位于130°E 轨位的中星6C 紧急漂星至125°E，抢救中星6A 卫星的业务。由于任务紧急，漂星方案中留给测距定轨的时间窗口不足12小时，而且任务对定轨精度要求很高，如果定轨精度不精确，对于业务抢救将造成十分严重的影响。多星统一测控平台的快速精确测定轨系统仅用了6 小时就完成了单次的测距定轨任务，而且定轨数据精确可靠，出色地支撑了本次紧急漂星抢救任务。

漂星抢救任务完成后，中星6A 卫星启动了离轨方案，由于推进剂无法排出，卫星不得不采用非常规离轨方式进行离轨，该方式会对测距定轨造成很大困难。快速精确测定轨系统通过短时间内得到的大量测距数据，辅助完成了对推力器推力、离轨高度、离轨偏心率和卫星位置的评估，为离轨机动实施提供了决策依据。

五、结束语

随着未来在轨卫星数量不断增加，多星统一测控平台起到了核心基础支撑的作用。在全球数字化转型深入推进，商业航天飞速发展以及航天任务日益复杂的背景下，中国卫通将不断深挖内外部需求，研究测控技术发展趋势，持续迭代优化多星统一测控平台，进一步提升数字化、智能化程度，扩展高轨卫星覆盖弧段及测控频段，建设大型低轨星座测控能力，逐步形成多星多系统平台化的商业航天支撑能力，引领卫星测控领域发展，最终形成覆盖全球、支持高低轨，通信及遥感卫星，服务多类型用户的卫星测控服务网，为用户提供更全面更专业的商业测控服务。