基于​NI PXI​模​块​化​平台​的​通用​综合​化​智能​测试​系统​为​长​光​卫星“百​星​发射”护航

- 斯​瑞​(Sirui) 邢​(Xing), 长​光​卫星​技术​有限公司​(Chang Guang Satellite Technology Co., Ltd)

"“长​光​卫星​以‘用​空​天地​一体化​遥​感​信息​产品​服务​全球​70​亿​人’为​使命,​以‘建立​基于​互​联​网​的​遥​感​信息​平台、​不断​推出​创新​性​产品’为​目标,​借助​NI​行业​领先​的​自动​化​测试​系统​架构,​推动​吉林省​产业​转型​升级、​带动​东北​老​工业​基地​振兴,​谱​写​中国​商业​遥​感​卫星​宏伟​蓝图。” "

- 斯​瑞​(Sirui) 邢​(Xing), 长​光​卫星​技术​有限公司​(Chang Guang Satellite Technology Co., Ltd)

挑战:

面对​繁重​的​卫星​发射​任务,​急需​缩短​研发​周期​并且​有效​控制​系统​购置​成本,​与此同时,​还​对​测试​系统​的​通用​性、​灵活​性、​高性能​都​提出​了​更高​要求。

解决​方案:

利用​NI PXI​测试​平台​的​强大​通用​性​来​提高​卫星​测试​系统​的​集成​性​和​开发​效率​从而​缩短​卫星​的​研发​周期

       

长​光​卫星​是​中国​第一​家​商业​遥​感​卫星​公司, 其​研制​与​运营​的“吉林​一号”组​星​开创​了​我国​商业​卫星​应用​的​先河,​它是​我国​第​一颗​自主​研发​的​商用​高​分辨​率​遥​感​卫星、​我国​第​一颗​自主​研发​的“星​载​一体化”商用​卫星,​我国​第​一颗​自主​研发​的​米​级​高清​动态​视频​卫星;​也是​我国​第一次​以​灵巧​方式​在​轨​成功​成像、​国产​CMOS​第一次​在​轨​技术​验证。

 

 

        《“十三​五”国家​科技​创新​规划》​中,​特别​明确​了​未来​科技​创新​的​主要​任务,​是以​国家​和​人类​的​长远​发展​为​出发​点,​提升​空​天、​海洋​和​深海​极​地​等​战略​空间​的​探测、​利用​能力。​长​光​卫星​积极​响应​国家​的​发展​思路,​加紧​建设 “航天​信息​产业​园”项目,​项目​落成​后,​公司​将​具备​年​产​30​颗​卫星​的​能力,​并​形成​以​卫星​研发​与​生产​为​核心​的​全​产业​链​集群。

 

繁重​的​发射​任务,​紧迫​的​研发​周期

        长​光​卫星​计划​在​2020​前​完成​在​轨​运行​60​颗​卫星,​并​在​2030​年​实现​138​颗​卫星​的​发射​任务。​由此​可见,​长​光​卫星​的​科研​人员​要​面对​的是​极其​繁重​的​卫星​研发​任务,​而​占据​70%​卫星​研发​时间​的​卫星​测试​任务​面临​的​挑战​更是​不言而喻。​他们​当前​急需​利用​一些​现有​的​成熟​测试​技术​和​平台,​保障​从​系统​装备​的​前期​预​研​论证、​设计​立​项、​测试​试验​再到​批量​交付​以及​维护​保养​等​多个​寿命​周期​环节,​确保​包括​测试​试验​与​验证​在内​的​复杂​地面​实验​高效​进行,​从而​快速、​顺利​完成​卫星​发射​项目。​此外,​鉴于​航天​产品​的​特殊性,​卫星​上​的​部件​供​货​周期​长、​成本​高,​因此​对​卫星​的​测试​系统​可​操作性​和​稳定​性的​要求​是​十分​严苛​的。​另外,​作为​一家​商业​卫星​公司,​昂贵​的​高性能​仪器​购置​费用​当然​也是​重​中之​重。​商业​卫星,​不像​传统​卫星​每套​配有​不同​的​测试​系统,​它​需要​同时​测试​多个​型号​的​卫星,​因此​对于​测试​系统​的​通用​性的​要求​极其​严苛。​传统​的​测试​设备​针对​复杂​的​被​测​对象,​在​保证​测试​质量​的​同时,​还​要​完成​不同​类型​的​繁复​测试​任务,​因此​一旦​被​测​对象​发生​变化,​测试​系统​也​需要​进行​相应​的​升级​或​换​代,​带来​二次​的​成本​负担​是​庞大​的。​相比​于​传统​的​测试​系统,​NI​的​测试​系统​升级​时,​只需要​替换​或​增加​几个​模​块,​系统​功能​可以​继续​复​用,​在​节约​成本​的​同时,​还​大大​缩短​了​系统​研发​周期。

 

灵活​通用、​稳定​可靠​——​PXI​平台​保障“一​箭​四星”的​研制​与​运营

        NI​此次​为​长​光​卫星​提供​全​方位​遥​感​遥测​解决​方案​以​包括​长达​十年​的​保​修、​全​生命​周期​的​技术​更新​与​管理​咨询​等。​同时​NI​与​长​光​卫星​签订​战略​合作​协议,​进一步​提升​支持​力度。

        长​光​卫星​的​测试​系统​中​有三​款​核心​部件​使用​了​NI​的​测试​产品。

 

 

        其中​包括​基于​NI​平台​开发​的​一​款​S​频​段​的​测​控​地​检​设备,​这​款​设备​主要​基于​NI​的​两​块​板​卡,​一个是矢量​信号​收​发仪射频​板​卡,​一个​是​包含FPGA​的​板卡。​它​能够​非常​灵活​地​进行​自主​化​的​编​程,​在​调​试​过程​中​有些​功能​可以​非常​自由​地​定义,​同时​NI​的​p2p​技术​使得​射频​板​卡​可以​直接​和​FPGA​板​卡​通信,​在​FPGA​中​实现​信号​的​实​时​捕获,​调制​解调,​保证​信号​可以​实现​状态​的​监测、​频​谱​的​监测,​对于​实​时​遥控、​遥测​功能​的​实现​十分​的​便捷。​NI​的​自动​化​测试​方法​是​基于​模​块​化​平台​的​通用​综合​化​智能​测试​系统,​帮助​长​光​卫星​摆脱​传统​基于​封闭​架构​的​自动​化​测试​设备,​满足​其​长​寿命​测试​周期、​不断​更新​的​射频​需求,​以及​可​测​性​设计​要求,​开发​创新​的​自​定义​的​测试​平台,​满足​当前​和​未来​的​测试​需求。

 

        其次,​卫星​动力​模型​在​轨​模型​HIL​系统​(在​轨​卫星​动力​模型​HIL​系统),​主要​负责​卫星​动力​学的​仿真​和​监测,​能​模拟​星​上​部件​的​电​接口,​由于NI VeriStand和​Mitlab Matlab​系统​可​实现​无缝​对​接,​这样​大​大地​节省​了​长​光​研发​人员​研发​测试​时间。​此外,​NI​强大​的​硬件​配置​和​系统,​可​确保​了​防震​周期​小​于​等于​1​毫秒​系统​闭​环​周期​小​于​1​毫秒,​和​之前​传统​仪器​的​100ms​闭​环​周期​相比​大大​缩短,​更加​准确​实​时​地​进行​了​仿真。

 

        除此之外,​应用​了​NI​测试​系统​的​GPS​模拟​器​可以​和​FPGA​相​结合,​能​模拟​地​轨​卫星​高​动态​的​导航​信号,​而且​内部​有​多重​轨迹​的​模式,​确保​卫星​定位​系统​和​定​速​系统​得到​充分​的​测试。

 

        长​光​卫星​测试​系统​采用​第一​代​VST​进行​载​荷​射频​部分​的​测试,​在​PXI​机​箱​下面​有​一台​专用​电源,​用​来​仿真​太阳​能​帆​板​为​卫星​供电,​最终​实现​仅​通过​一块​板​卡​可以​同时​完成​收​发​测试。​相比​于​传统​的​大型​信号​源​加​频​谱​仪​机​柜,​这样​的​配置​使得​整个​卫星​测试​系统​的​体积​变得​非常​小,​同时​也​缩减​了​配置​成本。​值得一提​的是,​NI​硬件​平台​可在​恶劣​的​环境​下​运行,​能​满足​航天​航空​项目​中​至​关​重要​的​合​规​要求。​

 

        NI​助力​长​光​卫星​顺利​进行​了“吉林​一号”四星​的​顺利​发射,​为了“吉林​一号”的​状态​的​监测、​频​谱​的​监测,​还有​遥控、​遥测​的​功能​提供​了​全​方位​便捷、​可靠​的​技术​支持,​为​后期​的​卫星​研发​打下​了​坚实​的​基础。

 

拓展​中国​商业​遥​感​卫星​宏伟​蓝图

        长​光​卫星​今年​在​卫星​研发、​遥​感​信息、​产品​开发​与​服务、​条件​建设、​市场​开拓​等​方面​均有​了​突出​的​成果,​未来​也​将​继续​引领​其​商业​航天​领域​的​前沿​技术,​着​力​完成​2030​年“百​星​发射”的​目标。​未来​NI​将​继续​不断​升级​与​创新​自动​化​测试​系统,​努力​开发​面向​未来​的​下一代​自动​化​测试​系统​架构,​突出​软件​的​核心​作用,​同时​利用​模​块​化​仪器​硬件​平台​的​特点,​助力​长​光​卫星​以“用​空​天地​一体化​遥​感​信息​产品​服务​全球​70​亿​人”为​使命,​以“建立​基于​互​联​网​的​遥​感​信息​平台、​不断​推出​创新​性​产品”为​目标,​推动​吉林省​产业​转型​升级、​带动​东北​老​工业​基地​振兴,​谱​写​中国​商业​遥​感​卫星​宏伟​蓝图。

 

 

作者​信息:

斯​瑞​(Sirui) 邢​(Xing)
​长​光​卫星​技术​有限公司​(Chang Guang Satellite Technology Co., Ltd)
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