文：晟宇（视频讲解）
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你妈喊你回家吃饭啦
今天要聊的是卫星测控系统，网上随便搜了搜看到的标题都是风筝线，所以一时间也想不出什么特别好的替换题目，不免还是跟着俗一下。
我们的卫星测控系统简称TT&C，也就是英文跟踪、遥测和遥控的缩写。
风筝线这个比喻还是挺贴切的，但是不好再以此展开，所以我要想一个另外的场景。
这个场景就是你在院子里玩，你妈在做饭的场景。在家里做饭的老妈就是地面系统和工程人员。和做饭的妈妈不同的是，妈妈是主要做饭，间带着时不时看看小孩在外面玩得可还好，地面系统可是时刻保持对天上小小卫星的持续关注。
因为卫星上天可不是玩的，有任务，所以要知道卫星所处的状态，要不断地给卫星派活。
别乱跑
家里做饭的妈妈要不断地朝窗外看看小孩还在不在，看Ta在哪里玩、看Ta有没有跑远，这就是跟踪。
跟踪包含了测距、测速、测角。跟踪也是从导弹开始就建立的主要系统，来指导航天器是否按照预期的轨道来运行。
例如同步轨道卫星什么的需要经过转移轨道，所以整个过程中卫星是不是每一步都走得准确就需要对卫星进行跟踪。
跟踪有很多手段，微波的、光学的。例如使用多普勒频移来进行速度测量等等。
其中比如法国Doris系统，就可以通过多普勒原理来给卫星提供较高的定位定轨道精度。像Jason系列的海洋卫星，靠着Doris这样的系统获才能实现对海洋数据的准确测量。
有一些任务更是把对卫星的跟踪精度提到了很高的要求，来完成一些较为精确的测量。所以会在卫星上面安装专门的装置或者设备。例如角反射器之类。
跑出去了
卫星绕着地球转就总有看不见的时候，因为卫星对地面的覆盖，地面站对空域的覆盖都是有限的，两者并到一块才能完成测控的事情，那么这一段就是测控弧段。
例如我国的卫星只有在我国的地面站覆盖范围内经过才能进行测控，时间多则十几分钟、短则几分钟。
所以对于测控弧段的考虑也是卫星任务中空间几何分析的重要工作之一。
但是我们总是希望能在任意时刻对空间任意位置的航天器进行测控，所以各个航天强国都已经或者正在建设中继系统，来作为地面系统的扩展，实现对空间的覆盖。
就好象各个方向都按照了探头，妈妈从窗口看不见小孩，从监控里看见也是放心的。
喊了要答应
从窗口看出去只能知道小孩在哪里，但是更具体的状态就得他自己讲了。比如他说我还不饿，或者还想玩半小时，我们就是知道他内部更具体的状态了。
遥测就是需要去获取一些卫星内部根据的数据，例如卫星内部各处的温度啊，压力啊，电压，电流什么的，还包括卫星的姿态数据，以及星上单机的一些状态信息。
基于这些信息我们才能知道卫星是否正常，或者在卫星出现状况后依据这些状态了进行问题的分析。
所以遥测是信息从卫星到地面。
反过来地面想要卫星来完成一些任务，就需要给他注入任务指令，这就需要遥控了。那么遥控就包括了对于单机、对姿态等具备执行能力的系统的控制了。
当然了处于安全性的考虑会有一些校验的手段来保证执行的是对的指令。
天上一套，地上一套
测控里有地面的测控网站点、卫星上面有收发和处理设备。
根据任务的不同，选取不同的天线、应用频率，应答机以及协议体制等。
协议标准
测控的协议也是随着整个航天的发展在不断地完善扩展。例如现在广泛使用的USB，不是插鼠标，U盘那个哈。USB是统一S波段标准，它将遥测、遥控、通信、测角、测距、测速统一到一个载波上来完成。
以及不断发展扩充的CCSDS协议标准，不断地适应空间通信的发展要求。
更深更远
如果需要对深空空间任务的支持，那么测控系统的要求就会更高，需要更大的地面天线来完成了航天器的通信，完成测控。
单体的天线受到工程能力和成本的限制其建造规模是有限，所以我们把很多天线组合在一起获得一个较大天线的效果。这就是天线组阵。
未来的测控不但要面向这种更深更远的任务，还要面临数量爆炸增长的卫星测控需求的挑战。面向多星的，自动化的，高度兼容的测控系统的发展应该也蕴藏着不小的商机。
下一次想和大家聊聊空间站的发展，欢迎关注。
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张晟宇- 中科院微小卫星创新研究院高级主管 | 到「在行」来约见我
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：张晟宇
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