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时空道宇构建的天地一体化高精时空信息系统将如何赋能场景?

2021-01-19 15:45
亿欧网
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近年来,全球掀起了商业卫星和低轨星座建设浪潮。美国东部时间2020年10月18日,SpaceX已成功将第十三批60颗“星链”(StarLink)卫星送入太空,该项目计划一共发射1.2万颗卫星,这已经成为了全球最大的商业卫星星座。

除此之外,英国通信公司一网(OneWeb)摆脱破产保护后,至今已累计发射110颗卫星;亚马逊也为自己的太空互联网项目“柯伊伯”(Project Kuiper)规划了3236颗卫星;加拿大老牌通信卫星公司Telesat提出了近地轨道卫星网络Telesat LEO项目,预计发射298颗卫星以覆盖加拿大以及全球。

西方国家如火如荼建设,我国也相继发布了一系列低轨卫星鼓励政策,并相继推出天地一体化等国家重大计划。不仅有中国航天科技集团、中国航天科工集团等国家队纷纷加码布局,此外还有诸如时空道宇、银河航天等民间力量加入。

低轨卫星在通信、导航、遥感和科研有更明确的应用场景,低轨遥感卫星比以往的中高轨卫星成像更清晰;在通信功能上,低轨卫星通信时延可以低至几十毫秒,在远距离通信方面超过地面现有光纤的能力;在导航领域,低轨卫星快速移动的特点,可以提供覆盖全球的一分钟以内的快速收敛和厘米级的高精位置服务。

时空道宇作为低轨卫星领域的商业航天企业,致力于构建全球首个天地一体化高精时空信息系统。2021年底,其首发双星完成在轨商业验证后,覆盖中国本土及东南亚地区的天地一体化出行高精度服务将投入商业运营。

那么,低轨卫星究竟有何特点?时空道宇具备哪些技术优势?其天地一体化高精时空信息系统将有何应用前景?

专家团队覆盖全产业链

卫星的轨道高度低,对用户而言,意味着通信时延缩短,数据传输率提高,终端重量、体积、发射功率与普通陆地移动通信终端相差无几,还可以与陆地通信系统兼容;对运营商而言,卫星体积小、重量轻,利用现代发射技术可以一箭双星或多星同时发射入轨,系统频谱利用率高,容量增大。

要让卫星能够正常运行,轨道和频谱是先决条件,单颗低轨卫星覆盖范围小,必须增加数量以实现全球覆盖。因此,面对有限的轨道、频谱资源,各大企业无不个个争先、跑马圈地。不仅有SpaceX、亚马逊、Oneweb等行业巨头;Google、Facebook等互联网企业也纷纷加入竞争阵营。

在我国,2016年12月的《十三五国家信息化规划》中也明确提及“通过移动蜂窝、光纤、低轨卫星等多种方式,完善边远地区及贫困地区的网络覆盖。”并且,2020年4月20日,卫星互联网首次被明确列入“新基建”。

不过,对于民企来说,由于航天技术壁垒高,成熟技术人才一将难求,这一形势在一定程度上制约了企业发展。时空道宇核心团队目前人均拥有超过十年的项目经验,不仅有来自体制内航天单位的专家,还汇聚了来自航天系统工程、云计算、物联网、人工智能、量子通信、导航定位等领域的顶尖人才。2000年至今,我国发射的重要卫星不超过100个型号,而时空道宇现在团队中的工程师参与设计过的就有40个,很多人曾直接负责过北斗卫星、遥感三十号卫星、风云系列气象卫星等型号任务。

经过1年多有序的研制工作,时空道宇的首发双星经历了方案、初样、正样三个研制阶段的设计迭代,共计完成12次大型试验,超200项测试项目,超1800小时的测试,全面覆盖星上8大系统。完成与运载火箭、发射场、测运控和应用系统的全部接口对接测试。

核心技术降低商业化成本

20世纪90年代,以“铱星”为代表的低轨卫星系统不仅采用了低轨解决了地球静止轨道高延时的问题,更以超前的设计实现了基于星载路由交换、星间链路组网的全球无缝覆盖服务。不过伴随着越洋光缆和地面蜂窝网络的兴起,铱星因为运营成本居高不下,在竞争中败下阵来。

时空道宇为了在市场竞争中形成智能化、批产化、高性价比优势,其积累了多项关键技术:首先是卫星智能制造技术。该技术借鉴汽车等行业的现代制造体系,改变了手工造星的传统方式。以机器视觉、人工智能等技术实现卫星装配、集成、测试的自动化;并且通过大数据智能管理平台实现卫星生产管理的智能化。智能制造大大节约了人工成本和时间成本,保证了产品品质的一致性、生产的可追溯性。卫星超级工厂也将于2021年底完成建设,建成后将形成年产300颗以上卫星的制造能力。

此外,时空道宇还积累了汽车工业级元器件选用和筛选技术。这是由于宇航级元器件成本高,某些芯片的单片售价达到数万元甚至十几万元,商业航天公司难以承受如此高昂的成本。而汽车工业级元器件在工作温度范围、连续无故障时间、使用寿命等方面与航天产品类似。因此,时空道宇根据航天产品在抗辐射指标、高真空环境、地面存储环境等方面要求的特殊性,分等级、分类别制定汽车工业级元器件选用和筛选规范,将筛选合格的汽车工业级元器件用于电子学单机的研制,提升了电子学单机产品的性价比。

时空道宇通过自主创新,将许多民用产品和民用技术通过筛选、试验、适应性改造,用于卫星的机构产品、热控产品、能源产品,改变了原有航天产品供应链体系。

那么,具体来看,时空道宇构建的天地一体化高精时空信息系统将如何赋能场景?

赋能低空飞行与自动驾驶场景

时空道宇的天地一体化高精时空信息系统是基于低轨卫星星座及地面监测网基础设施,能够为用户提供全球、无缝、瞬时、精准、安全的高精定位服务。2021年底,时空道宇首发双星完成在轨商业验证后,覆盖中国本土及东南亚地区的天地一体化出行高精度服务将投入商业运营。

在具体应用场景上,低轨卫星技术将助力低空出行与自动驾驶。

在低空出行领域,飞车与飞车之间的通信有赖于卫星,低轨卫星由于轨道低、延时小,能够为低空领域提供比拟5G的增强移动宽带和低时延通信服务,传统依赖于地面移动网络的高精度卫星导航技术不再适用,低轨导航不仅能规划低空的精准“无基础设施道路”,也能为飞车提供车道级定位精度。

在自动驾驶领域,时空道宇将为驾驶者提供全新的高精定位和智能驾驶体验,直接为国内2.7亿辆车提供辅助高精定位功能。

在双星研制过程中,按照星座测运控的要求,时空道宇已经研发了星座地面测运控网即多个远程地球站、1个卫星任务控制主中心、1个卫星任务控制备中心的方案,支持多星任务自动规划、状态自动判读、任务自动执行和地球站远程无人值守的功能。因此,时空道宇可以提供星座的自动化测运控服务,大大降低星座的地面控制和维护的复杂度。

根据天风证券预估,我国卫星互联网年产值将有望于2028年达到0.4万亿元人民币。其中卫星制造年产值403.62亿元,火箭发射年产值180.7亿元,地面设备1716.1亿元,卫星应用1733.9亿元。

由此可见,除了卫星制造之外,卫星应用市场也是一块大蛋糕。

在卫星应用领域,未来天地一体的通信导航融合发展是必然趋势。车载卫星互联网终端必将是兼容地面网络和卫星网络的多模终端,能够在两个网络之间实现无缝切换。并且可以通过时空道宇天地一体化高精时空信息系统,为用户提供高精度位置服务,以提高自动驾驶等服务的安全性。

时空道宇与京东方达成深度合作,将积极探索新型车载天线的产业化应用,解决卫星互联网车载终端小型化、低成本化难题,以推动卫星互联网在汽车领域的产业化应用。

作者:马诗晴    

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