卫星测运控完成对卫星跟踪、遥测、遥控、轨道测量、轨道控制和有效载荷的控制，是卫星在轨运行和发挥作用的保障，不同类型的卫星对测运控的要求既有相同点，也有不同处，会影响地面测控系统的规划、建设和运行管理。以遥感卫星和通信卫星为例，它们的各自特点决定了完成上述测运控任务的途径、方法和要求是不一样的，下面重点分析它们的区别。
1 测控信道测控信道为地面和卫星间提供通信联接，遥感卫星的测控信道是地面测控站和星载测控应答机之间的无线链路，使用专用测控频率；通信卫星的测控信道可以是地面信关站和星载通信转发器之间的无线链路、卫星之间的星间链路或者地面测控站和星载测控应答机之间的无线链路，具体如下：1.1 遥感卫星使用测控站对卫星测控，可以采用U/V，S、S+X，X，ka频率，其中U/V采用专用频率或业余测控频率，S和X上行采用专用测控频率，X下行使用的是遥感数据的数传业务频段，具体频率通常选择在频段的两端，ka推荐使用业务频率。在具体应用上，可以有不同频率和多种方式的组合。
例如WorldView卫星只采用S上行遥控+X下行遥测的测控方式；DOVE卫星采用U/V和S+X的测控方式，其中UHF频段传输卫星的下行遥测数据接收、发送上行遥控指令和轨道测量，用于卫星发射的主动段和故障抢救，S上行发令加X下行遥测的方式应用在日常在轨运行中。下图是DOVE卫星的测控系统组成，其中UHF信道上行450MH、下行401.3 MHz，采用GFSK调制方式；上行S频段2056MHz、BPSK调制方式；下行X频段的8025-8400MHz、QPSK调制方式。图中UHF使用一个天线，有上、下行信道，S和X频段共用一个天线，S只有上行信道、X只有下行信道，UHF和S共同使用一个测控基带，X独立使用一个解调器。
1.2 通信卫星
主要使用信关站对卫星测控，布设的少数测控站只在卫星早期和故障状态下使用，即测控站数量较少，信关站数量众多，例如Starlink在2020年建成的26个地面站中只有1个测控站，其它都是信关站。日常卫星的测控不使用专用的测控频率，而是利用分配的业务频率中的一段对卫星测控，当通信卫星星座有星间链路时还使用星间链路测控。以Iridium系统为例，它的测控链路包括地面测控站、信关站和卫星间的星地上、下行链路（下图中的链路①）和星间链路（下图中的链路②），具体如下：
（1）星地上行测控链路频段为29.1～29.3GHz，在早期测控段和轨道转移段，上行测控链路使用BPSK调制方式，遥控速率1kbps，全向天线，右旋圆极化；在业务运行段，上行测控链路使用QPSK调制方式，遥控数据与其它业务数据一起打包，速率3.125Mbps，定向天线，右旋圆极化。
（2）星地下行测控链路频段为19.1～19.6GHz，在早期测控段和轨道转移段，下行链路频率使用BPSK调制方式，遥测速率1kbps，全向天线，左旋圆极化；在业务运行段，下行链路频率使用QPSK调制方式，遥测数据与其它业务数据一起打包，速率3.125/12.5Mbps，定向天线，左旋圆极化。
（3）每颗铱星卫星还与星座中的其他四颗卫星相连，提供业务和测控通道。一颗卫星链接到同一轨道上的其他两颗卫星-它们将在轨道的任一侧，也链接到相邻轨道上的另外两颗卫星。这些链接提供了一个空间网络，允许在卫星之间路由数据，星间链路频段为22.55～23.55GHz，
2 测控模式
2.1 遥感卫星
遥感卫星只有在卫星经过地面测控站的测控范围内建立测控链路，因此通常采用间歇式管理模式，即使安装了天基测控终端的遥感卫星，可以实现全球测控覆盖，通常也只用于紧急遥感任务的使用，例如加装了海事通信终端的Capella卫星，在卫星的日常测控上仍然采用间歇式管理模式。
2.2 通信卫星
如果通信卫星的地面信关站遍布全球或者具有星间链路，这些卫星始终可以和地面测控中心实时连接，采用7×24小时的全时测控管理模式，例如Iridium系统，地面测控中心连续接收卫星的遥测数据并实时对卫星发送指令。
3 载荷测控
载荷测控是指地面对卫星的有效载荷进行控制，遥感卫星的载荷测控主要是完成遥感仪器和数据传输控制；通信卫星的载荷测控主要是完成天线波调整、信道分配、星间链路控制等，具体如下：
3.1 遥感卫星
遥感卫星的载荷测控是根据用户的需求，规定星上的可见光相机、SAR载荷和数传机的开、关机时刻、卫星姿态指向参数和控制时刻等，地面任务规划软件将上述参数加工成指令或注入数据后，上注到卫星，由星上程序控制执行，在规定的时间和地域实现目标图像的获取和传输。
3.2 通信卫星
通信卫星的载荷测控完成星座系统的网络管理，负责为用户和关口站分配最优波束，并基于用户需求和业务类型进行长期资源分配，或者以天为时间粒度或峰值容量需求的短期资源调整；当某些卫星进入GSO排他角区域、协调协议约束、或卫星运行限制时，在多颗卫星间进行网络优化，将卫星资源快速交换，在限制控制流量的同时快速重新分配资源。如果卫星波束间分配无法满足，还需要进行频谱分割。另外，载荷测控还需要完成星间链路控制，例如Iridium系统的每颗卫星拥有4条Ka频段的星间通信链路，两条用于建立同轨道面前后方向卫星的星间链路、两条用于建立相邻轨道面间卫星的通信链路，异轨道面间链路的天线需要根据加载到卫星上的星历信息进行指向调整。
4 星座构型和控制
4.1 星座构型
4.1.1 遥感卫星
遥感卫星通常采用太阳同步轨道，光学卫星的降交点地方时通常集中在地方时10点附近，SAR卫星降交点地方时通常集中在地方时6点或18点附近，下左图是Planet的Dove遥感卫星的空间分布，升交点集中在30°范围内，轨道面比较集中。
4.1.2 通信卫星
为实现对全球均匀覆盖，通信卫星星座通常采用沿赤道面均匀分布的圆轨道，下右图是Iridium通信卫星的空间分布，轨道面分布均匀，65个卫星分布在6个轨道面。
4.2 控制
4.2.1 遥感卫星
遥感卫星由于对光照条件和太阳同步特性等有要求，因此在卫星寿命期间会对卫星的轨道高度和倾角进行多次控制，图 4是Worldview-1光学遥感卫星在轨13年期间高度和倾角的变化情况，可以看出高度控制较多，倾角也进行了控制。
对于SRA卫星除了获取高分图像，还可以通过重轨干涉测量获得目标的三维信息和形变信息，因此对轨道控制精度要求更高。表1是意大利COSMO-SKYMED的5个在轨卫星2021年9月1日的轨道参数，通过比较它们之间的轨道高度、倾角、升交点和降交点地方时可以看出，这几个参数几乎完全一致，降交点地方时相互之间最大差3秒，这种控制精度是少有的，它保证了重轨轨迹与参考轨道的距离小于1km，大大提高了图像相关性。
4.2.2 遥感卫星
通信卫星星座一旦建立，通常不再进行轨道控制，下图是Globalstar通信卫星8年时间轨道的高度和倾角变化情况，可以看出，只在2017年的3月进行了一次轨道高度控制，将卫星的轨道高度调整了770m，没有进行倾角控制。
5 结束语
通过上述分析可以看出，遥感卫星和通信卫星的测运控在信道、管理模式、载荷控制和轨道控制方面不同，主要的区别在于通信卫星相比遥感卫星更多地利用了业务通信信道，因此测控链路丰富，具备7×24小时的全时测控管理模式的基础；通信卫星强调全球覆盖、轨道面分布均匀，遥感卫星轨道需要满足观测条件要求，轨道面分布相对集中，轨道控制精度要求高。
联系客服
