2019年1月21日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征十一號運載火箭成功將“吉林一號”光譜01、02星發(fā)射升空，目前，衛(wèi)星已經(jīng)順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。至此，由長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司自主研發(fā)的“吉林一號”衛(wèi)星星座已有12顆衛(wèi)星在軌運行。
值得一提的是，“吉林一號”光譜星搭載的“水運一號”衛(wèi)星載荷，是全球首個依托民用商業(yè)衛(wèi)星實現(xiàn)船舶在軌智能跟蹤拍攝的衛(wèi)星載荷，也是我國水運行業(yè)首次建成的自有產(chǎn)權(quán)水運科學(xué)空間實驗平臺。
提升船舶遠(yuǎn)洋航行保障水平
“水運一號”是長光衛(wèi)星公司與交通運輸部水運科學(xué)研究院共同研制的衛(wèi)星載荷，因此從誕生開始，它就充分擁有了雙方的航海和航天科研資源，這也決定了“水運一號”的主要特點就是以船舶和航運為對象，實驗驗證衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航等為船舶運輸進(jìn)行服務(wù)的能力。
“例如船舶航行在遠(yuǎn)洋，超過岸基通信與監(jiān)控范圍以后，就難以開展動態(tài)監(jiān)測，‘水運一號’載荷則可以在光譜主星的支持下，在衛(wèi)星接收到船舶自動識別系統(tǒng)的報文數(shù)據(jù)，再結(jié)合光學(xué)遙感對船舶進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。”交通運輸部水運科學(xué)研究院教授級高工耿雄飛解釋道，這項既能“通得上”又能“看得見”的研究實驗，對于提升船舶遠(yuǎn)洋航行保障技術(shù)水平具有實際的應(yīng)用價值。
耿雄飛說，“水運一號”是我國首個針對水運科學(xué)研究的特殊需求而定制化研發(fā)的衛(wèi)星載荷。“在此之前，我們?nèi)绻雽h(yuǎn)洋航行船舶開展動態(tài)監(jiān)測研究，需要從不同的衛(wèi)星運營商手中購買或交換數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，周期長、成本高，還影響科研成果的實際應(yīng)用價值，‘水運一號’則解決了這個難題。”
衛(wèi)星管控+在軌處理雙突破
作為一顆搭載主星發(fā)射升空的衛(wèi)星載荷，為保障“水運一號”與主星協(xié)調(diào)運行，需要開展大量工作。
一方面，“水運一號”要開展的空間無線電實驗與主星的光譜遙感任務(wù)模式不同，所以需要在衛(wèi)星管控方法上進(jìn)行創(chuàng)新突破，且需要對載荷單機和天線的尺寸結(jié)構(gòu)、安裝位置、姿態(tài)乃至數(shù)據(jù)模式等諸多細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。
另一方面，“水運一號”還要與主星聯(lián)合開展空間實驗任務(wù)，為了能夠達(dá)到對指定船舶進(jìn)行跟蹤拍攝的實驗?zāi)康模p方需要研發(fā)全新的在軌智能處理系統(tǒng)，從衛(wèi)星在軌采集到的大量船舶數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確提取出特定船舶的關(guān)鍵信息，并在軌動態(tài)調(diào)整衛(wèi)星任務(wù)計劃，完成拍攝和數(shù)傳。
“從目前的報道來看，此前沒有商業(yè)衛(wèi)星開展過這樣的空間實驗，因此我們也可以說，這些技術(shù)也是在載荷上的首次公開應(yīng)用。”耿雄飛說。
智能處理系統(tǒng)監(jiān)測無人船
據(jù)介紹，由于“水運一號”應(yīng)用了星上智能處理系統(tǒng)，未來，其將被用于開展船舶無人駕駛、極地通航保障、海上防污染、遠(yuǎn)海搜救應(yīng)急等航海領(lǐng)域的空間科學(xué)實驗，此外，還將開展跨星座的數(shù)據(jù)組網(wǎng)等航天領(lǐng)域的實驗探索，提升衛(wèi)星的時間分辨率。
耿雄飛表示，我國船舶無人駕駛處于起步階段，目前還沒有真正意義上的無人船下水，已建成并開始實際測試的幾條智能船都是有人駕駛或者船舶駕駛員旁站的，船舶運行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)基本上也是近岸通過公網(wǎng)傳輸?shù)摹?017年，交通運輸部水運科學(xué)研究院與青島相關(guān)單位共同建設(shè)了青島智能航運技術(shù)創(chuàng)新與綜合實驗基地，“水運一號”將在這里大展拳腳。“我們準(zhǔn)備利用‘水運一號’接收無人自主航行船的運行狀態(tài)監(jiān)測報文，同時研究探索在船舶運行狀態(tài)監(jiān)測報文中采用密碼技術(shù)，安全保密地進(jìn)行無人自主航行船運行狀態(tài)監(jiān)測。”不過耿雄飛坦言，這次也只能做探索性研究，距離實際應(yīng)用還有較大差距。
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史海拾趣
對于單級PFC電路，網(wǎng)友可能還會有多種問題，以下是一些常見問題及其回答：
一、技術(shù)原理與特性
- 單級PFC電路的基本工作原理是什么？
- 回答：單級PFC電路通過共用一個開關(guān)管和一套PWM控制電路，同時實現(xiàn)功率因數(shù)校正（PFC）和對輸出電壓的調(diào)節(jié)。它通常由升壓型PFC級和DC-DC變換器組合而成，兩部分電路共用一個開關(guān)，通過控制開關(guān)的通斷，電路同時完成對AC輸入電流的整形和對輸出電壓的調(diào)節(jié)。
- 單級PFC電路相比兩級PFC電路有哪些優(yōu)缺點？
- 回答：優(yōu)點包括電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、效率較高（在某些設(shè)計下）。缺點則在于PFC和對輸入電流諧波抑制的效果可能不如兩級PFC電路，且在某些應(yīng)用中可能面臨安規(guī)問題。
二、設(shè)計與應(yīng)用
- 如何設(shè)計單級PFC電路以滿足特定的功率因數(shù)要求？
- 回答：設(shè)計單級PFC電路以滿足特定功率因數(shù)要求時，需要考慮電感的選擇、開關(guān)管的選型、控制電路的設(shè)計以及反饋機制等因素。通過精確控制開關(guān)管的通斷時間和占空比，可以實現(xiàn)對輸入電流的整形，從而改善功率因數(shù)。此外，還可以采用有源鉗位和軟開關(guān)技術(shù)來進(jìn)一步提高效率并降低開關(guān)損耗。
- 單級PFC電路在哪些應(yīng)用場景中較為常見？
- 回答：單級PFC電路因其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低而廣泛應(yīng)用于各種需要功率因數(shù)校正的電子設(shè)備中，如LED驅(qū)動電源、電源適配器、開關(guān)電源等。特別是在對成本有一定要求的場合，單級PFC電路更具競爭力。
三、故障與調(diào)試
- 單級PFC電路在調(diào)試過程中可能會遇到哪些常見問題？
- 回答：在調(diào)試單級PFC電路時，可能會遇到次級去電流檢測電阻過大、光耦供電電阻過大、比較器電流反饋電容過大等問題。這些問題可能導(dǎo)致PFC電路無法正常工作或性能下降。解決方法包括調(diào)整相關(guān)電阻和電容的數(shù)值、檢查電路連接是否正確、更換損壞的元件等。
- 如何診斷和解決單級PFC電路中的故障？
- 回答：診斷和解決單級PFC電路中的故障時，首先需要檢查電路中的保險絲是否熔斷、MOS管是否損壞或過熱、反饋控制元件是否失效以及負(fù)載是否存在故障等。通過逐一排查這些可能的問題點，可以定位故障原因并采取相應(yīng)的修復(fù)措施。在檢修過程中，需要注意安全操作規(guī)范，避免觸碰高壓部位并斷開電源。
四、性能優(yōu)化
- 如何優(yōu)化單級PFC電路的性能？
- 回答：優(yōu)化單級PFC電路的性能可以從多個方面入手，包括優(yōu)化電感的設(shè)計以減小損耗、選擇合適的開關(guān)管和二極管以降低導(dǎo)通壓降和反向恢復(fù)時間、改進(jìn)控制算法以提高控制精度和響應(yīng)速度等。此外，還可以采用有源鉗位和軟開關(guān)技術(shù)來進(jìn)一步降低開關(guān)損耗并提高整體效率。
- 單級PFC電路的效率如何提升？
- 回答：提升單級PFC電路的效率可以通過多種方法實現(xiàn)，包括優(yōu)化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、選用高效率的開關(guān)管和二極管、降低電路中的寄生參數(shù)和損耗、采用先進(jìn)的控制算法等。此外，合理設(shè)計散熱系統(tǒng)以確保開關(guān)管和其他關(guān)鍵元件在正常工作溫度下運行也是提高效率的重要手段之一。
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