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飞控 为“测控”“飞控”提供技术服务汕企“航宇”助力“天问一号”落火

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5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星。这是我国星际探测征程的重要一步，我国航天事业取得了又一具有里程碑意义的进展。采访人员了解到，在这项伟大的航天任务中，有着来自汕头的高新技术企业——中国航天科技集团五院控股上市公司中国卫星旗下广东航宇卫星科技有限公司（下称“航宇卫星科技”）的科研团队贡献的一份力量。“航宇卫星科技”科研团队如何充分发挥大数据技术优势，保障“天问一号”落火成功？采访人员近日走访该企业进行了解。
发挥数字孪生技术优势 工作效率高可靠性强
“我们团队负责‘天问一号’测控三维态势可视化应用软件建设，支持测控态势可视化工作。”在航宇卫星科技公司，卫星数据应用事业部技术总监唐立才现场演示了团队利用大数据技术研发的数字孪生可视化系统。地火转移、近火制动、绕火机动、两器分离、EDL(进入、下降与着陆)、落火……“天问一号”任务火星探测器在地火间运行的过程清晰地呈现在眼前。
他介绍，除了为航天测控单位提供可视化系统，这一次任务中团队还为飞控单位提供服务，负责“天问一号”地面遥操作系统的在轨数据采集、遥测和图像数据处理、遥测数据显示、三维任务规划验证应用软件建设，支持落火后的火星车在轨操控任务规划验证。“火星车落火后正式进入飞控阶段，在这个阶段我们主要运用数字孪生技术提供在轨遥测数据的接收处理。通过运用多种算法，实现火星车模拟演练、指令复核以及操作规划验证。”他说，团队接到指挥中心给出的具体科学探测目标的需求后，会进一步分解为专业的计算，来提供执行的操作规划以及提前预测，作为决策的依据。比如，火星车将怎么前行，如何避障顺利到达目标点，怎么实现数据传输等，任务可不可行？该怎么干？主要通过这个任务规划验证系统来解决。
在这个过程中，公司发挥技术和服务优势，切实提高了测控和飞控工作效率和可靠性，特别是火星车任务综合规划时间相较于传统方法缩短了80%以上，并极大提高可靠性，目前已成为飞控验证的核心手段。
地火通讯难度大 多措并举攻坚克难
“火星与地球之间的距离最远达到4亿公里左右，‘天问一号’与后方指挥中心间一来一回的通讯时间需要二十多分钟的时间。这么远的距离，在多路数据并发的情况下，数据传输过程中如何保证数据完整性及系统的稳定性，是团队面临的一个很大的挑战。”公司卫星数据应用事业部技术经理方超坦言，在地火大时延测控条件下，亟需一个快速响应的机制和策略，才能够保证任务的顺利执行。为此，团队采用了一些特定的算法，为数据传输提供了有效的支撑。此外，团队还采取了数据优选规则的设计。在“天问一号”的数据接收过程中，对接收到的巡视器、环绕器传送数据的质量进行判断，并通过算法筛选出最优数据，进而保障地面数据分析任务得以顺利完成。
火星空间环境条件与地球不同，具有自身的昼夜变化、光照温度变化规律，也为“天问一号”在火星空间环境下的操作任务规划带来了不小的难度。“火星的昼夜变化不同于地球，我们需要通过精确计算来算出火星上的实时日照情况。同时，还要根据具体任务执行的不同通讯条件、执行指令步骤所需的能源条件、火星车电池余量及太阳翼输出功率等情况，来综合考虑进行操作任务规划。”唐立才表示。
不断提升技术能力 服务经济社会发展
航宇卫星科技公司多年来参与探月、空间站、北斗等国家航天重点工程任务，在提供航天信息化、航天器地面软件开发服务等方面积累沉淀了不少成熟的经验。“一开始只提供数据处理、影像显示等服务，渐渐地，随着我们团队对航天型号任务的深入理解、技术能力不断提升，型号任务方也向我们提出了更高要求。”唐立才说，本次为“天问一号”任务提供的技术服务经过了三年多的规划设计，相比之前，数据处理的实时性和完善性有了一定的提升。航天器孪生计算能力也进一步加强，从行走控制、成像规划2个专业发展到包括星历计算、测控计算、能源平衡计算、综合任务规划等共6个专业。从“只看不控”到实现“虚拟控制”，数字孪生的应用深度更深。
这些服务航天事业的成熟经验、先进科技能否进行合理的推广运用，助力当地经济社会的发展？唐立才说，数字孪生完整技术能力和产品平台可为智能医疗、航天科普教育、高端制造业等提供服务。

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