先進(jìn)電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用

孟益方

【摘 要】進(jìn)入到21世紀(jì)，隨著各項信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的功能也在逐步增強。伴隨著新型電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用，我國的通信平臺從系統(tǒng)集成度、擴(kuò)展能力和應(yīng)急處理能力等方面都取得了重大的進(jìn)步，但與國際水平相比有一些地方還存在差距，本文從優(yōu)化通信衛(wèi)星平臺的電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和加強系統(tǒng)的公用平臺等方面進(jìn)行研究，對通信衛(wèi)星平臺今后的發(fā)展和完善提出建議。

【關(guān)鍵詞】先進(jìn)電子信息系統(tǒng)；通信衛(wèi)星平臺；應(yīng)用

隨著通信系統(tǒng)的不斷建設(shè)，各級自然災(zāi)害對通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)造成的損壞也在不斷的增加，很多時候會導(dǎo)致通信的中斷，造成自然災(zāi)害發(fā)生時救援隊伍也無法及時的了解到災(zāi)區(qū)的實際情況。為全面提高通信衛(wèi)星平臺的功能和應(yīng)用，進(jìn)行先進(jìn)性的電子信息系統(tǒng)于通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用研究是很有必要的。

1 通信衛(wèi)星平臺的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外通信衛(wèi)星平臺的發(fā)展現(xiàn)狀

從上個世紀(jì)末期一直到本世紀(jì)初期，國際上幾個主要的通信衛(wèi)星的制造商都逐漸完成了衛(wèi)星平臺的升級換代。上個世紀(jì)末期，美國馬丁公司的第一顆平臺衛(wèi)星成功發(fā)射入軌；美國波音公司緊隨其后發(fā)射了自己的首顆平臺衛(wèi)星：BSS702；進(jìn)入到本世紀(jì)，美國勞拉空間通信公司也發(fā)射了自己的授課通信平臺衛(wèi)星；與此同時，歐洲的兩大衛(wèi)星制造企業(yè)也于本世紀(jì)初分別發(fā)射了自己的首顆平臺衛(wèi)星。這幾個公司是全球最具代表性的衛(wèi)星制造商，除此之外，世界上許多宇航公司的通信衛(wèi)星平臺也在這段時間建立，并完成了平臺性能的改進(jìn)和提升[1]。

通信衛(wèi)星平臺中最重要的系統(tǒng)之一就是星載電子信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了遙控測試、數(shù)據(jù)和星務(wù)管理、軌道控制、天線機(jī)構(gòu)控制、有效荷載控制等眾多方面的功能，該系統(tǒng)不僅是一個對信息進(jìn)行收集、分配和存儲的系統(tǒng)，同時也可以實現(xiàn)在較為苛刻的環(huán)境中對復(fù)雜的星載電子設(shè)備進(jìn)行信息數(shù)據(jù)整合和功能整合，是一個功能性較為全面的系統(tǒng)。通過對通信衛(wèi)星平臺的更新和升級，國際上主要的通信衛(wèi)星平臺的星載電子信息系統(tǒng)都基本實現(xiàn)了基于標(biāo)準(zhǔn)總線的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種系統(tǒng)具有較強的兼容性和可拓展性；平臺中采用統(tǒng)一的計算機(jī)完成各項任務(wù)，可以提高通信衛(wèi)星的資源利用率和對信息的綜合處理能力；同時，在產(chǎn)品設(shè)計中大量的采用新型電子技術(shù)，提高系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和自主性，降低了衛(wèi)星長年運行的成本和負(fù)擔(dān)，通過這些技術(shù)改進(jìn)和系統(tǒng)升級，可以有效的延長通信衛(wèi)星平臺的使用壽命，增強衛(wèi)星平臺的精準(zhǔn)度，提升平臺的有效荷載，提升系統(tǒng)整體的擴(kuò)展能力和集成性。

1.2 國內(nèi)通信衛(wèi)星平臺的發(fā)展現(xiàn)狀

我國的通信衛(wèi)星的發(fā)展開始于上個世紀(jì)七十年代中期，并于八十年代發(fā)射了第一顆通信衛(wèi)星，在隨后的時間里逐漸形成了電子信息系統(tǒng)和平臺化的設(shè)計理念，到2006年，我國研發(fā)出通信衛(wèi)星平臺的第三代產(chǎn)品，衛(wèi)星的系統(tǒng)處理能力和承載能力都得到進(jìn)一步的提升。現(xiàn)階段，我國的通信衛(wèi)星的電子信息系統(tǒng)平臺狀態(tài)和產(chǎn)品狀態(tài)較多，系統(tǒng)的擴(kuò)展性不強，在實際使用中，經(jīng)常要根據(jù)需求的改變而進(jìn)行系統(tǒng)大規(guī)模的重新設(shè)計，造成了平臺研發(fā)周期的延長[2]。

2 先進(jìn)電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用

以下將以國際上具有代表性的先進(jìn)電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用為例進(jìn)行介紹和分析：

2.1 美國馬丁公司的A2100平臺

A2100平臺的核心是星載系統(tǒng)，利用1553B總線構(gòu)成整顆衛(wèi)星的信息結(jié)構(gòu)，平臺的電子設(shè)備統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)總線作為輸出和輸入的接口，系統(tǒng)的集成性和延展性較強。另外，衛(wèi)星中的很多電子設(shè)備，例如各類敏感器組件和敏感器等，都通過內(nèi)部的遠(yuǎn)程終端實現(xiàn)和總線的連接，通過總線對各類設(shè)備的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集和存儲，并將系統(tǒng)的控制指令通過總線輸送到每一個終端設(shè)備，作用于推進(jìn)系統(tǒng)和飛輪，實現(xiàn)對衛(wèi)星運行軌道和運行姿態(tài)的控制。

除了上述應(yīng)用之外，星載計算機(jī)還可以通過總線實現(xiàn)對衛(wèi)星有效荷載和能源控制等方面的管理，在平臺的供電配置管理方面，A2100平臺采用了電源管理直接調(diào)解單元提供七十伏安的電源，并通過各自的線路輸送到衛(wèi)星的每一個艙，減少了大功率配電模塊的設(shè)計，提升平臺的資源利用率，減少了運行成本。

2.2 歐洲阿斯特留姆公司的EUROSTAR3000平臺

EUROSTAR3000平臺的核心是航天器計算機(jī)和驅(qū)動路線。平臺的電子信息系統(tǒng)包含了兩臺航天器計算機(jī)、兩臺載荷接口單元、兩臺驅(qū)動結(jié)構(gòu)、飛輪及飛輪組件、各級驅(qū)動線路和總線。系統(tǒng)通過各個單元實現(xiàn)對衛(wèi)星整體性能的調(diào)節(jié)和產(chǎn)品的管理?？刂葡到y(tǒng)的敏感器組件同電子信息系統(tǒng)的總線直接相連。在EUROSTAR3000平臺上，衛(wèi)星運行的姿態(tài)測量、遙控、跟蹤測距和星載系統(tǒng)的總線管理都是通過航天器計算機(jī)統(tǒng)一完成，航天器計算機(jī)擁有高效能的處理器和RAM區(qū)，另外計算機(jī)還配有電源保護(hù)裝置和安全模式的數(shù)據(jù)存儲器，可以保證在系統(tǒng)和平臺出現(xiàn)意外情況時對數(shù)據(jù)的存儲[3]。

2.3 歐洲泰雷茲-阿列尼亞公司的SPACEBUS4000平臺

SPACEBUS4000平臺的具有綜合性電子體系的完整設(shè)計，星載電子信息系統(tǒng)完整性和功能性都更優(yōu)越。SPACEBUS4000平臺的核心是衛(wèi)星管理單元和數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星管理單元主要是控制衛(wèi)星運行時的姿態(tài)、軌道和衛(wèi)星管理的控制，可以同平臺的測控系統(tǒng)相連，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的控制。而數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)則是通過平臺的數(shù)據(jù)接口單元連接衛(wèi)星管理和平臺的其它電子設(shè)備，通信艙的有效荷載數(shù)據(jù)連接衛(wèi)星管理單元和有效荷載設(shè)備，共同實現(xiàn)對衛(wèi)星運行軌道的控制和對平臺的熱控以及電源系統(tǒng)的控制。

3 提高通信衛(wèi)星電子信息系統(tǒng)先進(jìn)性的措施

我國的通信衛(wèi)星電子信息系統(tǒng)同國外相比，系統(tǒng)整體的擴(kuò)展性差，導(dǎo)致平臺的適應(yīng)能力弱；集成化水平不高，電子設(shè)備的重量偏重造成平臺的承載能力降低，另外，電子信息系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)不佳，系統(tǒng)的功能過于分散，存在著資源浪費。為有效解決上述差距和問題，需要從以下幾個方面著手：首先，加強對電子信息系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，將系統(tǒng)的功能適度的合并，提高資源的利用效率；第二，加強平臺公用部分的開發(fā)，根據(jù)通信衛(wèi)星未來發(fā)展的趨勢和需求，在平臺設(shè)計初期就做好延展性和兼容性的工作，避免出現(xiàn)繁重的后期設(shè)計。第三，研究部門應(yīng)該大力開展對系統(tǒng)信息標(biāo)準(zhǔn)總線的選型和信息流的研究，根據(jù)衛(wèi)星的任務(wù)需求制定和確立合理的總線冗余備份策略。第四，大力發(fā)展計算機(jī)星載技術(shù)研究，使用大規(guī)模的集成電路代替原有的分離式電路，提高系統(tǒng)的整體性能[4]。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和通信技術(shù)的提升，通信衛(wèi)星的電子信息系統(tǒng)代表了通信衛(wèi)星發(fā)展的整體水平和未來的應(yīng)用前景，加強通信衛(wèi)星中星載技術(shù)的研究水平和功能應(yīng)用，對我國通信衛(wèi)星事業(yè)具有重要的意義。本文主要對國內(nèi)外的通信衛(wèi)星平臺的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行對比和分析，對國際上先進(jìn)的電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)合我國通信衛(wèi)星平臺中存在的不足提出加強衛(wèi)星平臺中先進(jìn)電子信息系統(tǒng)的措施，以期能夠為促進(jìn)我國航天技術(shù)的整體進(jìn)步提供有價值的參考資料。

【參考文獻(xiàn)】

[1]冶元菲.先進(jìn)電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺中的應(yīng)用[J].空間控制技術(shù)與應(yīng)用，2016，37（1）：45-49.

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[3]劉旭光.崔永.衛(wèi)星通信在干擾條件下的性能仿真分析[J].全國信號和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議會刊息，2015 .

[4]王慧.電子信息系統(tǒng)中干擾對消技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].電訊技術(shù)，2013，（12）：106-106.

[責(zé)任編輯：張濤]