基于NI PXI模块化平台的通用综合化智能测试系统为长光卫星“百星发射”护航

长光卫星是中国第一家商业遥感卫星公司, 其研制与运营的“吉林一号”组星开创了我国商业卫星应用的先河，它是我国第一颗自主研发的商用高分辨率遥感卫星、我国第一颗自主研发的“星载一体化”商用卫星，我国第一颗自主研发的米级高清动态视频卫星；也是我国第一次以灵巧方式在轨成功成像、国产CMOS第一次在轨技术验证。

        《“十三五”国家科技创新规划》中，特别明确了未来科技创新的主要任务，是以国家和人类的长远发展为出发点，提升空天、海洋和深海极地等战略空间的探测、利用能力。长光卫星积极响应国家的发展思路，加紧建设 “航天信息产业园”项目，项目落成后，公司将具备年产30颗卫星的能力，并形成以卫星研发与生产为核心的全产业链集群。

繁重的发射任务，紧迫的研发周期

        长光卫星计划在2020前完成在轨运行60颗卫星，并在2030年实现138颗卫星的发射任务。由此可见，长光卫星的科研人员要面对的是极其繁重的卫星研发任务，而占据70%卫星研发时间的卫星测试任务面临的挑战更是不言而喻。他们当前急需利用一些现有的成熟测试技术和平台，保障从系统装备的前期预研论证、设计立项、测试试验再到批量交付以及维护保养等多个寿命周期环节，确保包括测试试验与验证在内的复杂地面实验高效进行，从而快速、顺利完成卫星发射项目。此外，鉴于航天产品的特殊性，卫星上的部件供货周期长、成本高，因此对卫星的测试系统可操作性和稳定性的要求是十分严苛的。另外，作为一家商业卫星公司，昂贵的高性能仪器购置费用当然也是重中之重。商业卫星，不像传统卫星每套配有不同的测试系统，它需要同时测试多个型号的卫星，因此对于测试系统的通用性的要求极其严苛。传统的测试设备针对复杂的被测对象，在保证测试质量的同时，还要完成不同类型的繁复测试任务，因此一旦被测对象发生变化，测试系统也需要进行相应的升级或换代，带来二次的成本负担是庞大的。相比于传统的测试系统，NI的测试系统升级时，只需要替换或增加几个模块，系统功能可以继续复用，在节约成本的同时，还大大缩短了系统研发周期。

灵活通用、稳定可靠——PXI平台保障“一箭四星”的研制与运营

        NI此次为长光卫星提供全方位遥感遥测解决方案以包括长达十年的保修、全生命周期的技术更新与管理咨询等。同时NI与长光卫星签订战略合作协议，进一步提升支持力度。

        长光卫星的测试系统中有三款核心部件使用了NI的测试产品。

        其中包括基于NI平台开发的一款S频段的测控地检设备，这款设备主要基于NI的两块板卡，一个是矢量信号收发仪射频板卡，一个是包含FPGA的板卡。它能够非常灵活地进行自主化的编程，在调试过程中有些功能可以非常自由地定义，同时NI的p2p技术使得射频板卡可以直接和FPGA板卡通信，在FPGA中实现信号的实时捕获，调制解调，保证信号可以实现状态的监测、频谱的监测，对于实时遥控、遥测功能的实现十分的便捷。NI的自动化测试方法是基于模块化平台的通用综合化智能测试系统，帮助长光卫星摆脱传统基于封闭架构的自动化测试设备，满足其长寿命测试周期、不断更新的射频需求，以及可测性设计要求，开发创新的自定义的测试平台，满足当前和未来的测试需求。

        其次，卫星动力模型在轨模型HIL系统（在轨卫星动力模型HIL系统），主要负责卫星动力学的仿真和监测，能模拟星上部件的电接口，由于NI VeriStand和Mitlab Matlab系统可实现无缝对接，这样大大地节省了长光研发人员研发测试时间。此外，NI强大的硬件配置和系统，可确保了防震周期小于等于1毫秒系统闭环周期小于1毫秒，和之前传统仪器的100ms闭环周期相比大大缩短，更加准确实时地进行了仿真。

        除此之外，应用了NI测试系统的GPS模拟器可以和FPGA相结合，能模拟地轨卫星高动态的导航信号，而且内部有多重轨迹的模式，确保卫星定位系统和定速系统得到充分的测试。

        长光卫星测试系统采用第一代VST进行载荷射频部分的测试，在PXI机箱下面有一台专用电源，用来仿真太阳能帆板为卫星供电，最终实现仅通过一块板卡可以同时完成收发测试。相比于传统的大型信号源加频谱仪机柜，这样的配置使得整个卫星测试系统的体积变得非常小，同时也缩减了配置成本。值得一提的是，NI​硬件平台​可在​恶劣​的​环境​下​运行，​能​满足​航天航空​项目​中至关​重要​的​合​规​要求。​

        NI助力长光卫星顺利进行了“吉林一号”四星的顺利发射，为了“吉林一号”的状态的监测、频谱的监测，还有遥控、遥测的功能提供了全方位便捷、可靠的技术支持，为后期的卫星研发打下了坚实的基础。

拓展中国商业遥感卫星宏伟蓝图

        长光卫星今年在卫星研发、遥感信息、产品开发与服务、条件建设、市场开拓等方面均有了突出的成果，未来也将继续引领其商业航天领域的前沿技术，着力完成2030年“百星发射”的目标。未来NI将继续不断升级与创新自动化测试系统，努力开发面向未来的下一代自动化测试系统架构，突出软件的核心作用，同时利用模块化仪器硬件平台的特点，助力长光卫星以“用空天地一体化遥感信息产品服务全球70亿人”为使命，以“建立基于互联网的遥感信息平台、不断推出创新性产品”为目标，推动吉林省产业转型升级、带动东北老工业基地振兴，谱写中国商业遥感卫星宏伟蓝图。

作者信息:

斯瑞（Sirui） 邢（Xing）
长光卫星技术有限公司（Chang Guang Satellite Technology Co., Ltd）
China