Sirui Xing, Chang Guang Satellite Technology
Verkürzung des Entwicklungszyklus und Kontrolle über die Systemanschaffungskosten schwerer Satellitenstartmissionen sowie Erhöhung der Vielseitigkeit, Flexibilität und Leistung eines Satellitentestsystems.
Einsatz von PXI-Testlösungen von NI zur Verbesserung der Integration und Entwicklungseffizienz von Satellitentestsystemen und zur Verkürzung des Entwicklungszyklus für Satelliten.
Chang Guang Satellite Technology ist das erste kommerzielle Unternehmen für Fernerkundungssatelliten in China. Das Unternehmen entwickelt und betreibt die JILIN-1-Satellitenserie, die bei der Verwendung kommerzieller Satelliten in China Pionierarbeit geleistet hat. Beim Satelliten JILIN-1 handelt es sich um den ersten kommerziellen hochauflösenden Fernerkundungssatelliten, den ersten integrierten kommerziellen Satelliten und den ersten von der Volksrepublik China entwickelten hochauflösenden dynamischen Videosatelliten. Es handelt sich dabei auch um das erste Mal, dass der Volksrepublik China eine flexible Bildgebung im Orbit gelang.
Gemäß seiner langfristigen Vision und Strategie baut Chang Guang Satellite einen Industriepark für die Luft- und Raumfahrt. Nach der Fertigstellung soll ein jährlicher Durchsatz von 30 Satelliten erzielt und ein kompletter Industriekettencluster gebildet werden, der sich auf die Forschung und Entwicklung sowie Produktion von Satelliten konzentriert.
Wir planen, bis 2020 60 Satelliten im Orbit zu haben und bis 2030 138 Satelliten gestartet zu haben. Daher stehen unsere Forscher vor der mühsamen Aufgabe der Satelliten-F&E. Satellitentests, die etwa 70 Prozent der Forschungs- und Entwicklungszeit von Satelliten in Anspruch nehmen, sind eine Herausforderung. Wir benötigen dringend ausgereifte Standardtesttechnologien und -plattformen, um einen reibungslosen Übergang während des gesamten Zyklus von der Systemausstattung im Vorfeld der Forschung bis zur Einrichtung des Designprojekts zu ermöglichen. Diese Technologien können auch bei Tests, der Bereitstellung großer Mengen, der Reparatur und Wartung sowie bei effizienten komplexen Bodenexperimenten einschließlich Tests und Verifizierung helfen. Dies kann uns letztendlich helfen, einen schnellen und erfolgreichen Start von Satelliten sicherzustellen. Angesichts der Besonderheiten von Produkten, die ins All geschickt werden, der langen Vorlaufzeiten und der hohen Kosten von Satellitenkomponenten sind die Anforderungen an die Funktionsfähigkeit und Stabilität eines Satellitentestsystems sehr hoch.
Als kommerzielles Satellitenunternehmen sind wir besorgt über die kostspielige Anschaffung von Hochleistungsgeräten. Kommerzielle Satelliten erfordern im Gegensatz zu herkömmlichen Satelliten mit jeweils unterschiedlichen Testsystemen ein System zum gleichzeitigen Testen mehrerer Modelle. Die Vielseitigkeit von Testsystemen ist äußerst anspruchsvoll. Wir benötigen herkömmliche Testgeräte, um verschiedene Arten von komplexen Testaufgaben auszuführen und gleichzeitig die Testqualität komplexer Prüflinge (DUTs) sicherzustellen. Sobald sich der Prüfling ändert, müssen wir auch das Testsystem aufrüsten oder ersetzen, was mit hohen Sekundärkosten verbunden ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Testsystemen können wir das NI-Testsystem durch einfaches Austauschen oder Hinzufügen von Modulen aufrüsten. Wir können die Systemfunktionen wiederverwenden, um Geld zu sparen und den Systementwicklungszyklus zu verkürzen.
Wir haben uns wegen einer umfassenden Servicelösung für NI entschieden, die eine zehnjährige Garantie, Technologie-Updates und Management-Beratung während des gesamten Lebenszyklus umfasst. Darüber hinaus haben wir mit NI eine strategische Kooperationsvereinbarung unterzeichnet, um den Support weiter zu verbessern. Unser Testsystem besteht aus drei Kernsystemen, bei denen auf Testprodukte von NI zurückgegriffen wird.
Das erste ist ein S-Band-Bodenüberwachungssystem, das wir hauptsächlich auf der NI PXI-Vektorsignal-Transceiver-(VST)-HF und -FPGA-basierten Karte aufgebaut haben. Das System kann bei der autonomen Programmierung flexibel sein, sodass wir einige Funktionen während der Fehlerbehandlung anpassen können. Mit der Peer-to-Peer-Technologie von NI kann der VST auch direkt mit einer FPGA-basierten Karte kommunizieren. Wir können Echtzeit-Signalerfassung, -modulation und -demodulation auf FPGA implementieren, um sicherzustellen, dass wir das Signal für die Statusüberwachung und die Spektrumsüberwachung für die Echtzeit-Fernsteuerung und -Telemetrie verwenden können. Der Ansatz von NI für automatisierte Tests verwendet ein modulares, plattformbasiertes, integriertes, intelligentes Testsystem, das uns dabei hilft, die traditionelle geschlossene Architektur loszuwerden, um lange Testlebenszyklen zu bewältigen und die Anforderungen an die HF- und Design-Prüfbarkeit ständig weiterzuentwickeln, um eine innovative, kundenspezifische Testplattform zu schaffen, die aktuelle und zukünftige Testanforderungen erfüllt.
Das zweite System ist ein Hardware-in-the-Loop-System (HIL) mit dynamischem Satellitenmodell, das die Satellitendynamik emuliert und überwacht und die elektrische Schnittstelle von Satelliten simuliert. Durch die nahtlose Integration von NI VeriStand und MATLAB®-Software von The MathWorks, Inc. sparten wir Zeit für Forschung und Entwicklung sowie Testzeit. Darüber hinaus sorgen die leistungsstarken Hardwarekonfigurationen und Systeme von NI für eine Schockperiode von höchstens 1 ms und eine Systemregelkreisperiode von weniger als 1 ms, was eine dramatische Verbesserung gegenüber dem herkömmlichen Regelkreiszyklus von 100 ms darstellt und eine genauere Echtzeitsimulation gewährleistet.
Schließlich können wir einen mit dem NI-Testsystem entwickelten GPS-Simulator mit einem FPGA kombinieren, um hochdynamische Satellitennavigationssignale im Orbit zu simulieren. Der integrierte Multitrace-Modus gewährleistet den vollständigen Test des Satelliten-Positionierungssystems und des Systems mit fester Geschwindigkeit.
In unserem Testsystem wurde die erste VST-Generation für die HF-Prüfung von Prüflingen verwendet. Wir haben ein spezielles Netzteil im PXI-Chassis installiert, um die Solarmodule zu simulieren, die den Satelliten mit Strom versorgen, sodass wir die Empfangs- und Sendetests gleichzeitig mit nur einer einzigen Karte durchführen können. Verglichen mit der traditionell großen Kombination von Geräten, die für diesen Test erforderlich sind, reduzierte diese Konfiguration den Footprint des Satellitentestsystems und damit die Kosten erheblich. Die Hardwareplattform von NI kann auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden, um die kritischen Compliance-Anforderungen von Luft- und Raumfahrtprojekten zu erfüllen.
Die Produkte von NI ermöglichten den reibungslosen Start von JILIN-1 und boten eine komfortable und zuverlässige Technologieunterstützung für die Statusüberwachung, die Spektrumsüberwachung sowie die Fernsteuerung und Telemetrie von JILIN-1, was eine solide Grundlage für die zukünftige Satellitenforschung und -entwicklung darstellt.
Chang Guang Satellite hat in diesem Jahr herausragende Ergebnisse in den Bereichen Satellitenforschung und -entwicklung, Fernerkundungsinformationen, Produktentwicklung und Dienstleistungen, Konditionsaufbau und Marktentwicklung erzielt. Wir werden weiterhin an der Spitze der Technologien in der kommerziellen Luft- und Raumfahrt stehen, um unser Ziel zu erreichen, bis 2030 mehr als 138 Satelliten zu starten. NI entwickelt sein automatisiertes Testsystem kontinuierlich weiter, um eine zukunftssichere, automatisierte Testsystemarchitektur der nächsten Generation zu ermöglichen, die die zentrale Rolle der Software hervorhebt und die Vorteile einer modularen Gerätehardwareplattform nutzt. Dies wird uns helfen, unsere Mission zu erfüllen, sieben Milliarden Kunden weltweit zufriedenstellende und maßgeschneiderte Satelliten- und Informationsdienste bereitzustellen. Es wird uns auch dabei helfen, innovative Produkte mit einer internetbasierten Fernerkundungs-Informationsplattform auf den Markt zu bringen, um die industrielle Umstrukturierung und Modernisierung in der Provinz Jilin zu fördern, die alte industrielle Basis im Nordosten wiederzubeleben und einen großen Plan für den kommerziellen Fernerkundungssatelliten der Volksrepublik China zu erstellen.
MATLAB® und Simulink® sind eingetragene Marken von The MathWorks, Inc.
Sirui Xing
Chang Guang Satellite Technology