星图测控 | 揭开智能化测运控系统的神秘面纱，开启航天智能新时代
随着科技的飞速发展，航天技术正以空前的速度改变着我们的生活。在浩瀚宇宙中，成千上万的卫星正忙于执行信息传输、定位导航和侦察观测等关键任务，而这一切的顺利进行离不开高效、精准的测运控系统。今天，让我们揭开智能化测运控系统的神秘面纱，探讨它如何为航天事业提供坚实保障。
什么是智能化测运控系统
智能化测运控系统，简而言之，是一种集测控、智能化处理、故障自主诊断等功能于一体的综合性系统。它利用先进的传感器技术、数据处理技术、人工智能算法等，实现对航天器在轨状态的实时监控、精确控制和故障快速响应。这一系统不仅提升了航天任务的成功率和效率，还极大地降低了运维成本。
航天智能化测运控需求分析
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航天器数量快速增加
近年来，万物互联已成为人类社会的基本要求，全球性和全天候的航天任务变得愈加复杂，卫星将在今后一个时期内迎来快速发展，航天器的在轨数量将会激增。卫星星座在信息传输、定位导航和侦察观测等领域具备全球覆盖和实时性等优势，应用日益广泛。
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测运控系统日益复杂
在轨航天器数量将越来越多，规模越来越大，类型与应用模式越来越复杂，管控要求和难度大幅提升。相对于数量激增的在轨航天器，地面测运控系统将面临着数量不足、设备短缺的问题。小卫星需要大天线，但是小卫星的寿命通常比较短，而地面测运控设备投入又比较大，因此要求地面测运控资源必须能够组网重复使用。在传统单颗卫星的测运控任务外，对多星的同时测运控支持、多星及星座在轨运行管理等，对地面测运控网络如何提供及时、有效、灵活的测运控服务提出了极高的要求，大大增加了航天测运控系统的负担和操作复杂性。
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测运控服务模式转变
由于过境小卫星承担多样化任务，同一地面站必须具备多星测运控和数据采集能力，以便在多颗卫星同时过境时实现有效管理。因此，测运控系统不仅需建设新站，还要最大化利用现有设备并探索新技术。传统依赖增加资源和人力应对少量卫星的模式已难以满足未来需求。随着卫星星座项目的推进和航天器商业应用的普及，测运控管理服务模式正从以平台载荷为核心转向以数据业务为核心，以提升效率和灵活性，适应未来的发展。
智能化测运控系统体系架构设计
智能化的航天测运控系统是以测运控中心为大脑，传输链路为神经，空间飞行器和地面测控站为节点的分布式架构。
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测运控中心
测运控中心是测运控系统的核心管控部分，其主要负责：航天器的发射段测控、运行段轨道控制和应急测控等任务；对有效载荷的状态监视与操作控制；对所属地面站的远程控制和监视；生成测控计划；设备维护和保养等。通过测运控中心的智能化实现系统级资源优化管理，提高多星、多测控设备的测运控系统整体星地资源的利用效率，原来分属各家的测控设备，可以各自独立运行，也可以接入统一的航天测运控网络。在智能化的测运控系统中，测运控中心将主要体现在逻辑功能上，而物理形式上则既可以是集中式也可以是分布式。
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星载测运控系统
由于受到卫星重量及星载计算机计算能力的限制，星载处理能力较弱，除了必须在星上完成的星务管理、测控应答、姿轨控、有效载荷管理等功能，一般把其他功能放在地面进行处理，而星地传输通道的容量又限制了数据的传输量，因此成为了实现测控系统智能化的一个瓶颈。随着星载计算机的能力不断提高，星载计算机为卫星平台和载荷提供统一的计算、存储和管理功能，逐步实现卫星/星座的自主控制、卫星工况的自主判断、数据的初级处理功能。在整个智能化测运控系统中星载测运控系统将升级为一个空间节点，实现星上各种数据的直接处理及卫星的自主管控。
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地面测控站
地面测控站是整个测运控系统中的重要节点，测控站智能化主要是实现对地面站设备的智能化管理，在包括设备自动化操作、故障自主诊断、运行数据分析、设备性能评估等。
星图测控智能化测运控服务
公司经过多年的行业积累在测控数据引接处理与分析、卫星和星座长管测控、测控设备分析与配置等多个专业学科掌握了自主创新的核心技术，立足国内航天智能化测运控市场大规模、多类型航天器体系化、高效、灵活运用的需求，基于人工智能理论与技术，开展航天任务智能规划、站网资源智能调度、测运控系统高效运行和在轨航天器、地面装备智能管理等技术研究，革新航天器测运控系统体系架构，建立大规模在轨航天器高效管控模式，实现系统高效自主运行、用户无感应用，提升航天测运控系统的整体能力和航天器系统的运用效能。
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航天器自主测控与空间资源管理
建立星地一体测运控管理模式，实现航天器自主测控结果和测控原始数据的同步传输。由航天器自主判别并报告工况，实现预案可控条件下的航天器自主测控。在航天器自主测控的基础上，针对航天器发射入轨、航天器在轨长管、离轨控制等测控业务阶段，在平台基础框架集成遥测处理与监视、遥控编排与注入、轨道计算与控制、健康评估与维护、站网资源调度等业务功能以及信息交换与管理、综合态势等共性支撑模块，对卫星轨道、姿态以及星上其他设备进行跟踪测量与控制，保证卫星按照设计轨道和姿态运行，支持不小于10个星座、卫星数量不小于2000颗的管理，完成“通道服务、遥控上注、控制注入”等测控类服务需求。
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地面资源智能调度
在地面资源集中管理的基础上，通过在测控大厅或云端对参与执行任务的各地面站的状态进行统一监控、统一调度，实现多任务系统的任务规划与星地多种资源之间的智能优化，通过制定系统综合的资源使用优化策略，在提高资源使用效率的同时提高任务完成时效和用户整体满意度。采用分布式中心、随遇接入技术，提高系统的可靠性和用户接入的灵活性。通过对设备监测数据的深度挖掘，及时发现设备潜在故障，主要包括阈值告警、故障诊断、故障预测以及趋势预测；频谱异常监测、工作指标监测、特征生成指标监测、开关倒换记录监测等，随时评估地面系统的效能。
·管理范围：站内所有设备，包含天线、信道设备、解调器等，支持扩展设备管理，管理地面站能力大于100套；
· 实时监视设备状态，状态数据上报时间1s～60s可调；
· 设备控制执行结果显示≤1s；
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航天器故障自主诊断与异常处置
接收星上载荷状态数据，对数据进行分析和挖掘，通过数据训练载荷健康算法模型，检测判读星上载荷健康状况。建立航天器个性化健康档案，形成航天器特性数据库，实现同平台、同型号不同航天器的个性化管理。建立个性化异常处置数据库，实现星地数据库同步。建立系统模型，将故障现象进行抽象类化，通过基于AI的系统故障经验学习、系统故障树知识比对、系统故障推演仿真等方法，实现从快速发现系统故障、快速分析判断到快速定位出故障点的智能化处理，提出系统级处置方案，提高航天器自主诊断、自主异常处置的能力，为航天器卫星健康状况的检测、预测和故障分析提供有效的技术支撑。
智能化测控体系的应用前景
当前，商业航天正迅速发展，各类航天器的发射计划数量和规模不断增加。以往一个测运控中心能够管理多家不同类型的航天器，而现如今，单个星座的运行需要专门的测运控中心，伴随商业运作需求的上升，越来越多的航天测运控系统相继建立，这标志着集中管理模式向多个测运控中心分散管理的转变。因此，测运控中心的建设方式亟需调整，传统依赖增加资源和人力的模式已难以适应新形势。
星图测控的智能化测运控体系应运而生，基于海洋、减灾、一体化等业务系统成果，以及大数据、高性能计算、人工智能和跨域资源调度等信息技术，构建了涵盖太空资产发射、在轨、离轨全生命周期的管控系统。该系统不仅优化了测运控的使用方式，统筹了站网资源，提供了分布式大型星座的基础运行平台，提高了数据共享能力，降低了航天系统成本，还突破了航天器测运控管理的瓶颈，实现了质的飞跃。因此，测运控系统的智能化将成为发展趋势，并随着航天业务的快速增长，迎来更广泛的应用。
中科星图测控技术股份有限公司
中科星图测控技术股份有限公司成立于2016年，股票代码：874016，是中科星图股份有限公司（股票代码：688568）的控股子公司，是专业从事数字太空科技服务的商业航天企业，致力于以数字化手段提升、增强和拓展卫星、火箭等实体进出空间、探索空间、利用空间、开发空间的能力与效益。公司利用空间科学及新一代信息技术，研发并推出了以洞察者平台为核心的数字太空系列产品，面向特种领域、民用领域、商业领域提供航天测控管理、航天数字仿真相关的产品销售、技术开发及服务。