文章來源：中國航天科技集團公司 發布時間：2017-01-18
新年伊始，中國航天科技集團公司商業遙感衛星系統的首發星高景一號首批影像向社會發布，標志著我國首個完全自主研制的0.5米級高分辨率商業遙感衛星星座正式具備運營能力。
高分辨率、高圖像質量、高敏捷機動能力、多模式成像、長壽命……甫一面世，高景一號便自帶一系列適應商業市場的指標“光環”，標志著國產商業遙感數據水平正式邁入國際一流行列。
輕敏高景 豈止于高
商業遙感衛星系統從建設之初就站在了高起點上。
“高景一號雖然是該系統的首發星，但卻是國內第一顆面向商業用途的0.5米高分辨率光學遙感衛星，其性能與國際先進的Pleiades-1等商遙衛星相比也毫不遜色。”衛星研制方航天東方紅衛星有限公司總經理葛玉君說。
早在升空前，高景一號便得到了國內外衛星數據用戶的關注和期待。該衛星運營方中國四維測繪技術有限公司下屬的世景公司總經理徐麗萍回憶道，在與用戶的業務互動中，有人曾感慨說：“一起步就是0.5米級分辨率，高景一號將使中國躋身國際商遙衛星第一方陣。”
如何使產品的指標和成本在未來的國內外遙感衛星市場上都極富競爭力？研制團隊在高景一號上采用全新研制的CAST3000B小衛星平臺，來寄托他們的大目標。
相較于普通遙感衛星，高景一號具有高敏捷的機動性能。為此，研制團隊采用變速控制力矩陀螺方案（VSCMG），有機統一了衛星姿態快速機動能力與高分成像所要求的高穩定度。這也是國產小型化VSCMG產品在國內的首次在軌應用。
憑借出色的高敏捷機動性能，高景一號可以為有著不同需求的用戶提供多達7種成像模式的選擇，包括五條帶拼接成像、三視角立體成像及同軌多目標成像等。
五條帶拼接成像模式就是發揮衛星姿態快速機動特點，對關注區域，例如某一大型城市，一次過頂時，利用俯仰和側擺機動，掃描5個條帶，拼接形成60公里×70公里的圖像。
“這可以有效解決高分辨率衛星幅寬較窄的應用問題。”高景一號總指揮兼總設計師趙志明介紹。
三視角立體成像模式是對指定區域，從不同視角進行3次成像，形成立體圖像，可以滿足用戶立體成像和測繪制圖的需求。
而多目標成像模式則通過按需設置成像條帶長度，一軌內可實現任意地區8個目標的成像，大大提高衛星的快速響應能力，可以應對各種突發事件和緊急任務需求，也能為有小區塊成像需求的用戶提供服務。
遙感衛星要具備高敏捷機動能力，就要嚴格控制自身的質量和轉動慣量，提高集成度。簡單來說，就是要“減重瘦身”。
傳統小衛星的星務分系統包括星務主機、熱控下位機、載荷下位機等四五臺設備，單機加電纜的總重接近30公斤。
CAST3000B平臺大量采用高度集成的SOC、SIP、MEU等智能芯片，把單機集成為單板、單板集成為芯片，用1臺不到5公斤的星務管理單元來完成原來5臺單機的功能。
同時，高景一號采用的小型化VSCMG產品每個重量只有8公斤，是國際上最輕的同類產品。研制團隊還對衛星進行了電源管理和配電模塊集成、應用小型化應答機等設計。上述措施和新技術的采用使衛星平臺的重量下降約50%。
“這些產品和配置的優化，大幅提高了高景一號產品的智能化、自主化、標準化和輕量化，降低了研制成本，提高了調試過程的靈活性，為商遙衛星系統星座后續大批量的生產研制，提供了很好的技術保障。”趙志明說。
高景一號01、02星在軌組網后，可針對全球南北緯80度之間實現4天的重訪周期。待系統后續2顆衛星2017年發射入軌后，4顆星實現全球任意地點重訪只需要1天時間。同時，衛星提供X波段的下行數傳通道，傳輸碼速率每秒最高可達900兆。新衛星平臺的高可靠性和抗輻射性等優勢使衛星設計壽命足夠有競爭力。這些先進性能都為高景一號的商業化運作提供了條件。
友好商遙 質高價優
商業遙感衛星，顧名思義，要講求商業回報。相較于一般衛星，其研制成本直接關系到用戶收益，也關系到圖像產品的最終價格和市場競爭力，因此對成本更為敏感。
面向市場，高景一號的研發運營團隊希望在“質高”和“價優”之間尋求到一個最佳平衡點——既要轉變“唯技術指標”和“不計成本”的傳統型號研制思維，又不能因降低成本而影響整體可靠性，以致于無法為市場長期供應質量穩定的產品。
于是，在衛星任務需求分析階段，航天東方紅公司和中國四維公司聯合組織專業技術人員，針對國際主流的商業遙感衛星進行了方案搜集、指標分析、應用和用戶調研。
“經過調研，我們發現市場對0.5米級衛星數據的需求非常旺盛，在不降低衛星圖像品質的前提下，我們要做的就是想盡一切辦法壓縮成本。”中國四維公司研究發展部高級研發經理閆大鵬說。
航天東方紅公司從衛星的指標滿足度、成本控制、冗余設計、研制流程優化等多方面著手，形成了具有商業特點的衛星研制模式——設計方面，在滿足用戶指標要求的前提下，不追求單次或某幾次指標最優，而是力求實現系統整體指標優化；系統配置方面，大量采用新技術、新產品，提高集成度，避免過度冗余；采用“方案+正樣”、以仿真分析代替試驗驗證等手段，優化研制流程；改變傳統的系統產品管理組織模式，設置“項目執行總監”，將總設計師從抓衛星生產管理執行中解放出來，更側重核心設計……
在保證產品可靠性和任務成功的基礎上，研制團隊通過從產品設計上“省空間”、從研制流程上“省時間”、從優化系統配置上“省成本”這樣一系列“科學節省”的思路，創造了在17個月內圓滿完成兩顆全新平臺衛星研制的新紀錄，使高景一號成為國內研制周期最短的光學遙感小衛星。
“我們的最終目標是為用戶提供‘好、快、省’的遙感小衛星。”葛玉君說。
對于一顆面向商業應用的遙感衛星，用戶需求始終是衛星設計和研制的重要依據。因此，高景一號研發運營團隊還十分注重用戶體驗。
與傳統型號任務中等到編寫“用戶說明”時才考慮用戶的需求不同，高景一號研制團隊早在衛星方案設計初期，就將用戶需求“消化”到設計的方方面面——衛星平臺的所有CPU軟件都具有在軌修改和上注能力；用戶既無需關心成像任務中衛星姿態具體需要完成哪些動作，也不用知道相機和數傳應用哪些指令，只要調用研制團隊事先設計好的相應指令模板，便可輕松完成任務；衛星的測控、星務、姿控、電源等都具有自主健康檢查、故障自主診斷、隔離和恢復的功能，使得其在軌維護難度大大減輕……
這些細致入微的設計將高景一號打造為界面友好的商遙衛星，幫助用戶方便地完成運營任務，從而更加充分地挖掘遙感衛星的應用價值。