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飛控 為“測控”“飛控”提供技術(shù)服務(wù)汕企“航宇”助力“天問一號”落火

【 飛控|為“測控”“飛控”提供技術(shù)服務(wù)汕企“航宇”助力“天問一號”落火】飛控 為“測控”“飛控”提供技術(shù)服務(wù)汕企“航宇”助力“天問一號”落火
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5月15日，“天問一號”探測器成功著陸火星。這是我國星際探測征程的重要一步，我國航天事業(yè)取得了又一具有里程碑意義的進(jìn)展。采訪人員了解到，在這項(xiàng)偉大的航天任務(wù)中，有著來自汕頭的高新技術(shù)企業(yè)——中國航天科技集團(tuán)五院控股上市公司中國衛(wèi)星旗下廣東航宇衛(wèi)星科技有限公司（下稱“航宇衛(wèi)星科技”）的科研團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)的一份力量。“航宇衛(wèi)星科技”科研團(tuán)隊(duì)如何充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢，保障“天問一號”落火成功？采訪人員近日走訪該企業(yè)進(jìn)行了解。
發(fā)揮數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)勢 工作效率高可靠性強(qiáng)
“我們團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)‘天問一號’測控三維態(tài)勢可視化應(yīng)用軟件建設(shè)，支持測控態(tài)勢可視化工作。”在航宇衛(wèi)星科技公司，衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)唐立才現(xiàn)場演示了團(tuán)隊(duì)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)的數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)。地火轉(zhuǎn)移、近火制動(dòng)、繞火機(jī)動(dòng)、兩器分離、EDL(進(jìn)入、下降與著陸)、落火……“天問一號”任務(wù)火星探測器在地火間運(yùn)行的過程清晰地呈現(xiàn)在眼前。
他介紹，除了為航天測控單位提供可視化系統(tǒng)，這一次任務(wù)中團(tuán)隊(duì)還為飛控單位提供服務(wù)，負(fù)責(zé)“天問一號”地面遙操作系統(tǒng)的在軌數(shù)據(jù)采集、遙測和圖像數(shù)據(jù)處理、遙測數(shù)據(jù)顯示、三維任務(wù)規(guī)劃驗(yàn)證應(yīng)用軟件建設(shè)，支持落火后的火星車在軌操控任務(wù)規(guī)劃驗(yàn)證。“火星車落火后正式進(jìn)入飛控階段，在這個(gè)階段我們主要運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)提供在軌遙測數(shù)據(jù)的接收處理。通過運(yùn)用多種算法，實(shí)現(xiàn)火星車模擬演練、指令復(fù)核以及操作規(guī)劃驗(yàn)證。”他說，團(tuán)隊(duì)接到指揮中心給出的具體科學(xué)探測目標(biāo)的需求后，會(huì)進(jìn)一步分解為專業(yè)的計(jì)算，來提供執(zhí)行的操作規(guī)劃以及提前預(yù)測，作為決策的依據(jù)。比如，火星車將怎么前行，如何避障順利到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，怎么實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋蝿?wù)可不可行？該怎么干？主要通過這個(gè)任務(wù)規(guī)劃驗(yàn)證系統(tǒng)來解決。
在這個(gè)過程中，公司發(fā)揮技術(shù)和服務(wù)優(yōu)勢，切實(shí)提高了測控和飛控工作效率和可靠性，特別是火星車任務(wù)綜合規(guī)劃時(shí)間相較于傳統(tǒng)方法縮短了80%以上，并極大提高可靠性，目前已成為飛控驗(yàn)證的核心手段。
地火通訊難度大 多措并舉攻堅(jiān)克難
“火星與地球之間的距離最遠(yuǎn)達(dá)到4億公里左右，‘天問一號’與后方指揮中心間一來一回的通訊時(shí)間需要二十多分鐘的時(shí)間。這么遠(yuǎn)的距離，在多路數(shù)據(jù)并發(fā)的情況下，數(shù)據(jù)傳輸過程中如何保證數(shù)據(jù)完整性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是團(tuán)隊(duì)面臨的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。”公司衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用事業(yè)部技術(shù)經(jīng)理方超坦言，在地火大時(shí)延測控條件下，亟需一個(gè)快速響應(yīng)的機(jī)制和策略，才能夠保證任務(wù)的順利執(zhí)行。為此，團(tuán)隊(duì)采用了一些特定的算法，為數(shù)據(jù)傳輸提供了有效的支撐。此外，團(tuán)隊(duì)還采取了數(shù)據(jù)優(yōu)選規(guī)則的設(shè)計(jì)。在“天問一號”的數(shù)據(jù)接收過程中，對接收到的巡視器、環(huán)繞器傳送數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行判斷，并通過算法篩選出最優(yōu)數(shù)據(jù)，進(jìn)而保障地面數(shù)據(jù)分析任務(wù)得以順利完成。
火星空間環(huán)境條件與地球不同，具有自身的晝夜變化、光照溫度變化規(guī)律，也為“天問一號”在火星空間環(huán)境下的操作任務(wù)規(guī)劃帶來了不小的難度。“火星的晝夜變化不同于地球，我們需要通過精確計(jì)算來算出火星上的實(shí)時(shí)日照情況。同時(shí)，還要根據(jù)具體任務(wù)執(zhí)行的不同通訊條件、執(zhí)行指令步驟所需的能源條件、火星車電池余量及太陽翼輸出功率等情況，來綜合考慮進(jìn)行操作任務(wù)規(guī)劃。”唐立才表示。
不斷提升技術(shù)能力 服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展
航宇衛(wèi)星科技公司多年來參與探月、空間站、北斗等國家航天重點(diǎn)工程任務(wù)，在提供航天信息化、航天器地面軟件開發(fā)服務(wù)等方面積累沉淀了不少成熟的經(jīng)驗(yàn)。“一開始只提供數(shù)據(jù)處理、影像顯示等服務(wù)，漸漸地，隨著我們團(tuán)隊(duì)對航天型號任務(wù)的深入理解、技術(shù)能力不斷提升，型號任務(wù)方也向我們提出了更高要求。”唐立才說，本次為“天問一號”任務(wù)提供的技術(shù)服務(wù)經(jīng)過了三年多的規(guī)劃設(shè)計(jì)，相比之前，數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和完善性有了一定的提升。航天器孿生計(jì)算能力也進(jìn)一步加強(qiáng)，從行走控制、成像規(guī)劃2個(gè)專業(yè)發(fā)展到包括星歷計(jì)算、測控計(jì)算、能源平衡計(jì)算、綜合任務(wù)規(guī)劃等共6個(gè)專業(yè)。從“只看不控”到實(shí)現(xiàn)“虛擬控制”，數(shù)字孿生的應(yīng)用深度更深。
這些服務(wù)航天事業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)科技能否進(jìn)行合理的推廣運(yùn)用，助力當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展？唐立才說，數(shù)字孿生完整技術(shù)能力和產(chǎn)品平臺(tái)可為智能醫(yī)療、航天科普教育、高端制造業(yè)等提供服務(wù)。

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