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北斗卫星为何能“自律”？秘密就在控制系

据科技日报11月8日报道，我国北斗三号首批两颗卫星于11月5日飞上了天。

明年这个时候，它们将迎来十几位同伴，到2020年，北斗卫星的队伍将达到30多

颗。

 这支庞大的队伍一起工作，会不会有哪颗卫星“滥竽充数”或“擅离职守”？科技日报记

者从我国航天科技集团五院了解到，“北斗”是一群“自律”的卫星，知道自己应该待在什

么地方、做什么事情。这种自律，来自五院为它们研制的控制系统。

 控制系统是卫星在天上保持正确轨道、正确姿态的总指挥。它能实时搜集卫星的轨

道和姿态信息，一旦发现异常，就指挥卫星回到正常状态。

 北斗三号的控制系统，能通过综合电子分系统与卫星敏感器执行机构交换信息并控

制执行机构动作，完成卫星从星箭分离、在轨运行直至寿命末期各阶段的姿态控制和

轨道控制。同时该系统还赋予了卫星一定的完全自主运行能力，即使地面测控站出现

故障，它们也能在轨正常工作至少60天。这大大减少了卫星对地面站的依赖，实现了

“可视”范围外的卫星控制，也降低了系统的运行管理成本。

 此前卫星的遥测、遥控、姿轨控、电源、热控、载荷和星务等管理，通常分散在不

同的处理单元分别完成。北斗三号控制系统采用“综合电子”体系架构，以中心管理单

元为核心，构建了集散型分布式系统。其中，中心管理单元由五院自主研制，其管理

职能几乎涵盖了卫星各个方面。如此架构带来了更复杂的管理，但也能减轻卫星重

量、延长其寿命。

 无论是姿态与轨道信息的计算，还是卫星的智能自主运行，都对控制系统的计算性

能提出了极高要求。北斗三号控制系统采用了基于星敏感器+红外地球敏感器的自主导

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航算法，定时更新星上轨道数据，让卫星具备了自主获取轨道数据的能力。

 普通卫星在进行位置保持时，可以进行喷气卸载，导航卫星工作时却不允许推进器

喷气。为了保证北斗三号卫星在60天自主运行期间不会喷气卸载，五院研制团队完善

和改进了控制系统的角动量管理和磁力矩器卸载功能，达到了任务要求。

 此外，该控制系统还具备单机级和系统级故障安全设计，在星上资源有限的情况

下，提高了北斗三号卫星的自主故障实时诊断和处理能力。

 来源：科技日报

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