首席财务官的战“疫”应对探讨
李建维，CMA
毕马威中国管理咨询部门合伙人
本文整理自“IMA管理会计大咖云讲堂”
2020年2月27日在线节目
企业财务团队和管理层应对疫情可采取的措施主要包括业务连续性、流动性和现金管理，以及战略性成本优化管理三个方面。业务连续性是指企业在疫情冲击下，怎样确保企业工厂的运转，公司供应链的运行，包括供应商的供货、客户相关服务的交付等。作为财务部门的主管应更关注，财务团队是否能够通过远程办公来确保关键性财务业务流程，以及包括关账、上市企业对外信息披露是否能正常进行。流动性和现金管理是指，在当前情况下，建议企业重新审视企业现金管理的策略，更好地监控营运资金，做好现金流的预测。战略性成本优化管理则是费用支出的减少，比如营销活动、非紧急差旅支出等。要基于企业整个价值链对内部不同职能部门和不同成本类型进行深入分析和机会识别，识别战略性成本优化领域。
01业务连续性管理
对于一些中型、大型企业来说，业务连续性不是应急举措，而是企业能力的一种反映。帮助企业建立业务连续性时，会关注一些内容。首先，需要识别支撑企业正常运行的一些核心资源和关键活动；第二，罗列并探讨整个企业经营过程中遇到的风险，地震、火灾、电力中断，以及目前的疫情；第三，帮助企业制定相关业务的恢复方案，包括备用资源的选择、制定和确认；第四，企业需要明确在业务连续性的方案中，每个相关人员的定位和职责是什么；第五点，业务连续性不只是发生突发事件时才发挥作用，应该把其作为企业日常管理的一个部分。
疫情与其他突发事件不同，给企业运营关键性核心资源带来的挑战很大，比如说人员、场地、信息系统以及相关核心数据、供应商、所依赖的基础设施，依赖的第三方工具和表单等。疫情与人相关，存在多种影响因素，疫情持续时间具有较强的不确定性，在平常的业务连续性事件演练程度较低，很难模拟疫情带来的影响。
企业应检视建立这样业务连续性的能力，知晓其中应包括哪些内容。当地震、火灾等事件突发时，应知道最基本的措施，来减少对人员的伤害。在系统化的层面，建议企业应做到几个方面。
第一，建立总体的应急响应计划，当事件在经营时发生后，如何在人员、场地、设备，包括第三方信息系统层面进行相应的应急响应或者保护、备份的切换等。不同相关区域公司受到的影响可大可小，不同的生产基地受到的影响情况也不同，要根据不同的情况制定相应的应急计划，确保业务能够进行。
第二，在突发情况下，更好地确保业务在大体情况下不受影响，保证总体的业务连续性。
尽量保证对客户的业务支持，对产品的生产、研发所依赖的信息系统，业务不受过大影响。
当前应按照不同的业务情况进行单独的处理，对人员、场地、设备进行状况评估，制定相关的业务恢复流程。
第三，要考虑灾难发生后的整体恢复计划，根据不同的业务系统制定计划。如何更好地支撑对公司业务进行恢复的计划，这是整个业务连续性管理框架需要探讨的内容。当企业拥有这样确保业务连续性的框架后，灾难发生时企业的应对才能有序进行。
02流动性和营运资金风险管理
每个企业都有既定的资金管理政策、制度和策略等。在当前需要强调的是，管理层要对现有资金管理方案进行重新研判。建议企业至少保持六个月以上的现金流，这被称为企业的生存线。如果企业能够维持9个月以上的现金流，则企业状况是比较平稳的；如果企业能够在没有收入的情况下维持12个月的现金流，那么该企业处于非常健康的状态；如果企业足够幸运，刚刚拿到一笔投资可维持24个月的现金流，那么企业就处于更为宽松的现金流状态。所以，如果企业目前现金流预测不能支撑企业运转六个月，企业管理层和财务人员应立刻对企业的现金流预测进行重新检讨。
在疫情情况下，大部分企业业务是停摆的，相关的费用支出应马上进行重新测算，现金主要流入的部分包括销售的回款、融资的发债等，但现在销售受阻，销售的回款效果可能受限，因此融资发债可能是一个比较好的方式，包括相关融资的获取，政府的补贴减免等。2月初人民银行已经向市场投放将近2万亿，保证市场的流动性，降低企业融资成本。创业型的企业可以考虑采取更加灵活多样的方式向股东融资，比如转债，当前可能不得不承受利率比较高的融资方案，但关系到企业生死，成本高一些的融资也是可以接受的。市场也有这样一些投资者，他们关注长期的战略性投资机会，希望在这样的情况下获得一些优势项目，以较少的资金进行战略性投入，这也是补充现金流比较好的一种方式。除了可转债外，风险债、成长债等也都是可考虑的多元化融资方案。资产性比较强或重资产的企业，像融资租赁之类的方式也是可以考虑的，可以把资本性投入变成短期的分期投入。当前企业管理者需要重新检讨之前对于关键性云资金目标的设定方式，对现有的应收账款周转天数、存货持有天数等重新检讨，能够加快整个资金的运行效率，尽早收回客户回款。
03战略性成本优化管理
从综合战略性成本优化角度来看，目前财务人员应该更多以业务的眼光审视战略性成本优化的方案，更加全局思考疫情对公司不同业务和板块带来的是机遇还是挑战。比如银行，现在很多物理网点的客户访问量断崖式下降，但很多银行马上采取相应措施，此时的业务向线上转换。从客户引流、产品设计以及贷款审批的效率等都采取了不同的效率提升手段，某些业务板块仍然有旺盛需求。
针对不同业务板块需要重新审视投入不同的资源。对于受疫情冲击较大的板块，比如物理网点，要进行相应费用投入的暂停和减少。餐饮企业西贝就在门店关停的情况下，推出了线上企业餐服务，这都是在收入端创新采取的一些措施，还可以考虑采用一些额外的优惠条款和折扣优惠，来加快客户付款速度，加速资金的回转。
基于未来六个月甚至一年收入的研判，需要对整个成本费用进行重新预算的检讨。目前实际上有很多措施可以利用，比如在运营成本、能耗水电等方面。以浙江的情况为例，国家发改委2月已推出降低企业用气、用电、用水价格的一些措施，社保延期三个月，对于大部分创业公司来说都是直接的利好。
除了对成本费用直接减少外，不少金融机构也推出了相关的扶持政策。比如，浙江银保监局推出了惠及清单，企业贷款层面鼓励延期还款、分期还款、贷款展期、无还本续贷，对一些确实存在资金困难的企业也会设定合理的还款期限。企业的财务团队要与合作银行沟通，更好地利用适宜的优惠政策。工商银行浙江分行在2月推出政策，对于新增贷款，在较低利率基础上对贷款利率进一步优化，最低按照3.65%发放，对于小微企业的一些个人经营性贷款，也设定15天的宽限期，可展期半年。宁波银行对于特定受疫情影响比较大的企业，或者跟防疫相关的小微企业，投放了50亿的专项优惠贷款，最高单户可达到100万以上，最长免息可达三个月以上。对于财务费用，目前的贷款还款压力有很多机会可充分利用现有金融政策，申请相关的财政返还或者各项减税的费项，这都是可以考虑的方面。
在固定费用层面，比如房租，如果能够基于企业本身的收入和流水进行分成，而不是基于固定金额，维持比较轻资产的运营模式，在目前会是更好的选择。有些企业也会涉及人工的费用成本。创业型企业可以采用机器人降低手工作业的方式，包括报销机器人、关账机器人，费用填报流程自动化的工具等，同时对主架构进行精简，或者采用合伙制的企业经营方式来分担经营压力。裁减内部用工上，企业可将全职工转为小时工或者非全职员工。另外，一些板块可以考虑外包，甚至可以考虑内部资源与外部机构进行共享。比如有自己的员工，也与一些新零售企业员工共享，降低自身的人力成本。
除此之外，也可以考虑与物流承担企业运输条款的重新洽谈、渠道本身的优化，运费条款的重新谈判是可以立刻开展起来的措施。整个中台、后台的运营成本是很多中型和大型企业关注的点，建议除财务、IT、人力资源部门，法务、行政等都可以进一步共享，通过整合的方式，进一步降低整个后台的运营成本，提升效率。非必要、非紧急的自动化项目也要及时进行调整。
04定量估计各改进机会的收益空间
可以通过对各个假设的诊断分析，识别可持续的运营优化机会，通过搭建基线进行数据分析，理解行业对标业务模式等方法量化潜在受益。一些常用方法包括，按照全企业重组架构到财务基线进行数量化的分析，通过对标、精益的流程分析，了解目前各个职能环节、各个运营条线改进的空间；在人力资源层面，把企业的全职员工、外包人员、合同工进行全面梳理。一些企业对合同工的管理相对宽松，使得合同制员工、非全职员工的工作效率会打折扣。把相关的人力资源进行折算，计算出工作效率，对标后识别相关的未来提升点。
财务基线主要是考虑不同业务条线、费用类型等，按照不同部门、不同业务类型、不同的条件进行对标，识别出未来可以优化的点。很多企业，尤其是大中型企业，会考虑财务人员占比是否合理，是否有进一步优化的空间，对科技的投入是否在合理的水平，是不是可以进一步优化。这些问题的答案需要进行仔细的分析，来识别相关费用的占比、本身成本占比是否合理。
为了让管理者更好地了解目前的情况，应从不同的成本构成，从可控或不可控，从能耗、物流、人力资源、科技、生产管理费用等进行分析，了解影响成本的主要成份，成本动因是什么。另外可以从前、中、后台的角度来考虑，中台和后台的成本是企业希望能够进一步优化、降低的部分，所以需要进一步明细，相关的指标分析等也是需要完成的部分。这不仅是应对疫情的客观要求，也能够检讨运营效率，识别服务管理水平，从长期发展角度寻求进一步提升。
需要帮助企业建立整个全价值链的成本分析模型，不仅关注金额，比如收入、仓储供应链成本、制造费用、营销费用、行政费用等，更重要的是了解产生这些费用的后台动因，是不是有进一步优化的空间。比如支付给第三方的变动物流费用是否会根据运输方式、运输周期进行优化，这是可以进一步沟通和协调的部分。这样分析很重要的目标是，在当前资源有限的情况下，更加关注能够更多带来收入贡献，尤其是现金贡献的客户。把有限的资源更多聚焦在现金贡献比较大的客户、客群和区域、品牌甚至是单品，进一步精细化地管理客户和品牌等资源。
在措施方面，需要采取短期、中期或长期措施，短期会涉及一些条款、到期债务的重新洽谈等；长期措施则包括供应链生产计划、外包举措等，具体要针对企业的不同情况而定。
以上简要介绍了分析时的一些方法和主要框架，并列举了政府、金融机构在目前给予的帮助政策和措施，希望对企业应对疫情有所帮助。
李建维，CMA
毕马威中国管理咨询部门合伙人
本文整理自“IMA管理会计大咖云讲堂”
2020年2月27日在线节目
企业财务团队和管理层应对疫情可采取的措施主要包括业务连续性、流动性和现金管理，以及战略性成本优化管理三个方面。业务连续性是指企业在疫情冲击下，怎样确保企业工厂的运转，公司供应链的运行，包括供应商的供货、客户相关服务的交付等。作为财务部门的主管应更关注，财务团队是否能够通过远程办公来确保关键性财务业务流程，以及包括关账、上市企业对外信息披露是否能正常进行。流动性和现金管理是指，在当前情况下，建议企业重新审视企业现金管理的策略，更好地监控营运资金，做好现金流的预测。战略性成本优化管理则是费用支出的减少，比如营销活动、非紧急差旅支出等。要基于企业整个价值链对内部不同职能部门和不同成本类型进行深入分析和机会识别，识别战略性成本优化领域。
01业务连续性管理
对于一些中型、大型企业来说，业务连续性不是应急举措，而是企业能力的一种反映。帮助企业建立业务连续性时，会关注一些内容。首先，需要识别支撑企业正常运行的一些核心资源和关键活动；第二，罗列并探讨整个企业经营过程中遇到的风险，地震、火灾、电力中断，以及目前的疫情；第三，帮助企业制定相关业务的恢复方案，包括备用资源的选择、制定和确认；第四，企业需要明确在业务连续性的方案中，每个相关人员的定位和职责是什么；第五点，业务连续性不只是发生突发事件时才发挥作用，应该把其作为企业日常管理的一个部分。
疫情与其他突发事件不同，给企业运营关键性核心资源带来的挑战很大，比如说人员、场地、信息系统以及相关核心数据、供应商、所依赖的基础设施，依赖的第三方工具和表单等。疫情与人相关，存在多种影响因素，疫情持续时间具有较强的不确定性，在平常的业务连续性事件演练程度较低，很难模拟疫情带来的影响。
企业应检视建立这样业务连续性的能力，知晓其中应包括哪些内容。当地震、火灾等事件突发时，应知道最基本的措施，来减少对人员的伤害。在系统化的层面，建议企业应做到几个方面。
第一，建立总体的应急响应计划，当事件在经营时发生后，如何在人员、场地、设备，包括第三方信息系统层面进行相应的应急响应或者保护、备份的切换等。不同相关区域公司受到的影响可大可小，不同的生产基地受到的影响情况也不同，要根据不同的情况制定相应的应急计划，确保业务能够进行。
第二，在突发情况下，更好地确保业务在大体情况下不受影响，保证总体的业务连续性。
尽量保证对客户的业务支持，对产品的生产、研发所依赖的信息系统，业务不受过大影响。
当前应按照不同的业务情况进行单独的处理，对人员、场地、设备进行状况评估，制定相关的业务恢复流程。
第三，要考虑灾难发生后的整体恢复计划，根据不同的业务系统制定计划。如何更好地支撑对公司业务进行恢复的计划，这是整个业务连续性管理框架需要探讨的内容。当企业拥有这样确保业务连续性的框架后，灾难发生时企业的应对才能有序进行。
02流动性和营运资金风险管理
每个企业都有既定的资金管理政策、制度和策略等。在当前需要强调的是，管理层要对现有资金管理方案进行重新研判。建议企业至少保持六个月以上的现金流，这被称为企业的生存线。如果企业能够维持9个月以上的现金流，则企业状况是比较平稳的；如果企业能够在没有收入的情况下维持12个月的现金流，那么该企业处于非常健康的状态；如果企业足够幸运，刚刚拿到一笔投资可维持24个月的现金流，那么企业就处于更为宽松的现金流状态。所以，如果企业目前现金流预测不能支撑企业运转六个月，企业管理层和财务人员应立刻对企业的现金流预测进行重新检讨。
在疫情情况下，大部分企业业务是停摆的，相关的费用支出应马上进行重新测算，现金主要流入的部分包括销售的回款、融资的发债等，但现在销售受阻，销售的回款效果可能受限，因此融资发债可能是一个比较好的方式，包括相关融资的获取，政府的补贴减免等。2月初人民银行已经向市场投放将近2万亿，保证市场的流动性，降低企业融资成本。创业型的企业可以考虑采取更加灵活多样的方式向股东融资，比如转债，当前可能不得不承受利率比较高的融资方案，但关系到企业生死，成本高一些的融资也是可以接受的。市场也有这样一些投资者，他们关注长期的战略性投资机会，希望在这样的情况下获得一些优势项目，以较少的资金进行战略性投入，这也是补充现金流比较好的一种方式。除了可转债外，风险债、成长债等也都是可考虑的多元化融资方案。资产性比较强或重资产的企业，像融资租赁之类的方式也是可以考虑的，可以把资本性投入变成短期的分期投入。当前企业管理者需要重新检讨之前对于关键性云资金目标的设定方式，对现有的应收账款周转天数、存货持有天数等重新检讨，能够加快整个资金的运行效率，尽早收回客户回款。
03战略性成本优化管理
从综合战略性成本优化角度来看，目前财务人员应该更多以业务的眼光审视战略性成本优化的方案，更加全局思考疫情对公司不同业务和板块带来的是机遇还是挑战。比如银行，现在很多物理网点的客户访问量断崖式下降，但很多银行马上采取相应措施，此时的业务向线上转换。从客户引流、产品设计以及贷款审批的效率等都采取了不同的效率提升手段，某些业务板块仍然有旺盛需求。
针对不同业务板块需要重新审视投入不同的资源。对于受疫情冲击较大的板块，比如物理网点，要进行相应费用投入的暂停和减少。餐饮企业西贝就在门店关停的情况下，推出了线上企业餐服务，这都是在收入端创新采取的一些措施，还可以考虑采用一些额外的优惠条款和折扣优惠，来加快客户付款速度，加速资金的回转。
基于未来六个月甚至一年收入的研判，需要对整个成本费用进行重新预算的检讨。目前实际上有很多措施可以利用，比如在运营成本、能耗水电等方面。以浙江的情况为例，国家发改委2月已推出降低企业用气、用电、用水价格的一些措施，社保延期三个月，对于大部分创业公司来说都是直接的利好。
除了对成本费用直接减少外，不少金融机构也推出了相关的扶持政策。比如，浙江银保监局推出了惠及清单，企业贷款层面鼓励延期还款、分期还款、贷款展期、无还本续贷，对一些确实存在资金困难的企业也会设定合理的还款期限。企业的财务团队要与合作银行沟通，更好地利用适宜的优惠政策。工商银行浙江分行在2月推出政策，对于新增贷款，在较低利率基础上对贷款利率进一步优化，最低按照3.65%发放，对于小微企业的一些个人经营性贷款，也设定15天的宽限期，可展期半年。宁波银行对于特定受疫情影响比较大的企业，或者跟防疫相关的小微企业，投放了50亿的专项优惠贷款，最高单户可达到100万以上，最长免息可达三个月以上。对于财务费用，目前的贷款还款压力有很多机会可充分利用现有金融政策，申请相关的财政返还或者各项减税的费项，这都是可以考虑的方面。
在固定费用层面，比如房租，如果能够基于企业本身的收入和流水进行分成，而不是基于固定金额，维持比较轻资产的运营模式，在目前会是更好的选择。有些企业也会涉及人工的费用成本。创业型企业可以采用机器人降低手工作业的方式，包括报销机器人、关账机器人，费用填报流程自动化的工具等，同时对主架构进行精简，或者采用合伙制的企业经营方式来分担经营压力。裁减内部用工上，企业可将全职工转为小时工或者非全职员工。另外，一些板块可以考虑外包，甚至可以考虑内部资源与外部机构进行共享。比如有自己的员工，也与一些新零售企业员工共享，降低自身的人力成本。
除此之外，也可以考虑与物流承担企业运输条款的重新洽谈、渠道本身的优化，运费条款的重新谈判是可以立刻开展起来的措施。整个中台、后台的运营成本是很多中型和大型企业关注的点，建议除财务、IT、人力资源部门，法务、行政等都可以进一步共享，通过整合的方式，进一步降低整个后台的运营成本，提升效率。非必要、非紧急的自动化项目也要及时进行调整。
04定量估计各改进机会的收益空间
可以通过对各个假设的诊断分析，识别可持续的运营优化机会，通过搭建基线进行数据分析，理解行业对标业务模式等方法量化潜在受益。一些常用方法包括，按照全企业重组架构到财务基线进行数量化的分析，通过对标、精益的流程分析，了解目前各个职能环节、各个运营条线改进的空间；在人力资源层面，把企业的全职员工、外包人员、合同工进行全面梳理。一些企业对合同工的管理相对宽松，使得合同制员工、非全职员工的工作效率会打折扣。把相关的人力资源进行折算，计算出工作效率，对标后识别相关的未来提升点。
财务基线主要是考虑不同业务条线、费用类型等，按照不同部门、不同业务类型、不同的条件进行对标，识别出未来可以优化的点。很多企业，尤其是大中型企业，会考虑财务人员占比是否合理，是否有进一步优化的空间，对科技的投入是否在合理的水平，是不是可以进一步优化。这些问题的答案需要进行仔细的分析，来识别相关费用的占比、本身成本占比是否合理。
为了让管理者更好地了解目前的情况，应从不同的成本构成，从可控或不可控，从能耗、物流、人力资源、科技、生产管理费用等进行分析，了解影响成本的主要成份，成本动因是什么。另外可以从前、中、后台的角度来考虑，中台和后台的成本是企业希望能够进一步优化、降低的部分，所以需要进一步明细，相关的指标分析等也是需要完成的部分。这不仅是应对疫情的客观要求，也能够检讨运营效率，识别服务管理水平，从长期发展角度寻求进一步提升。
需要帮助企业建立整个全价值链的成本分析模型，不仅关注金额，比如收入、仓储供应链成本、制造费用、营销费用、行政费用等，更重要的是了解产生这些费用的后台动因，是不是有进一步优化的空间。比如支付给第三方的变动物流费用是否会根据运输方式、运输周期进行优化，这是可以进一步沟通和协调的部分。这样分析很重要的目标是，在当前资源有限的情况下，更加关注能够更多带来收入贡献，尤其是现金贡献的客户。把有限的资源更多聚焦在现金贡献比较大的客户、客群和区域、品牌甚至是单品，进一步精细化地管理客户和品牌等资源。
在措施方面，需要采取短期、中期或长期措施，短期会涉及一些条款、到期债务的重新洽谈等；长期措施则包括供应链生产计划、外包举措等，具体要针对企业的不同情况而定。
以上简要介绍了分析时的一些方法和主要框架，并列举了政府、金融机构在目前给予的帮助政策和措施，希望对企业应对疫情有所帮助。
第913场培训《吉塔行星—高效决策与协同执行情境模拟沙盘工作坊》在海尔大学为某小微业态团队呈现完毕！课程在海尔工业园中风景雅致的海尔大学进行，4组学员全天7.5小时经历体验之旅，探询之旅和实操之旅，贯穿发现问题分析问题解决问题3条线索，透过沙盘进入角色，进入现场和面对问题，跳出沙盘做问题排列，三圈分析与反思障碍，最后通过团队共创法促动技术落地成果！全程感受来自海尔890新生代的较真范儿和执着执行劲儿，让我看到海尔的年轻态，自组织与自驱力。感谢HR李经理通力配合和张部长老海尔人的现场纠偏，最好的年华在奋斗的路上，在此祝福35岁的海尔越折腾越睿智，同时向49年出生仍在奋斗的张主席致敬！第914场吉塔行星—高效决策与团队管理情境模拟沙盘工作坊9日继续 https://t.cn/zQbcXzX
激光指向系统可以帮助小微卫星向地球传输数据
自1998年以来，已有近2000个鞋盒大小的卫星CubeSat被发射到太空。由于它们的小巧框架以及它们可以用现成的零件制成，因此CubeSats的制造和发射成本远远低于传统庞然大物。
CubeSats已经成为卫星技术的游戏规则改变者，因为它们可以成群发送，以便廉价地监视地球表面的大片区域。但随着越来越多的小型化仪器使CubeSat能够拍摄非常详细的图像，由于功率和尺寸的限制，微型航天器难以有效地将大量数据传输到地球。
用于CubeSat的新型激光指向平台（在光学工程期刊中有详细介绍）使CubeSat能够以比现有技术更高的速率使用更少的机载资源来下载数据。每次CubeSat经过地面站时，卫星应该能够下载数千个高分辨率图像，而不是每次只发送一些图像。
“为了从地球观测中获得有价值的见解，可以使用高光谱图像，这些图像可以拍摄多个波长的图像并创建数TB的数据，而且CubeSats很难下降，”航空航天副教授Kerri Cahoy说道。在麻省理工学院。“但是使用高速率的lasercom系统，你可以快速发送这些详细的图像。我认为这种能力将使整个CubeSat方法，使用轨道上的许多卫星，这样你就可以获得全球和实时报道，更多是现实。“
Cahoy是麻省理工学院罗克韦尔国际职业发展副教授，他是该论文的共同作者，也是研究生Ondrej Cierny，他是第一作者。
超越无线电
卫星通常通过无线电波下行数据，无线电波用于将较高速率链路发送到大型地面天线。空间中的每个主要卫星都在高频无线电频段内通信，使它们能够快速传输大量数据。但是更大的卫星可以容纳支持高速下行链路所需的更大的天线盘或阵列。CubeSats太小，并且对可支持高速链路的频段的访问也很有限。
“小型卫星不能使用这些频段，因为它需要清除许多监管障碍，并且通常会分配给像大型地球静止卫星这样的大型播放器，”Cahoy说。
更重要的是，高速率数据下行链路所需的发射机可以使用比微型卫星更多的功率，同时仍然支持有效载荷。由于这些原因，研究人员将激光作为CubeSat的另一种通信形式，因为它们的尺寸更加紧凑，功率更高，在紧密聚焦的光束中包含更多的数据。
但激光通信也存在一个重大挑战：由于光束比无线电波束更窄，因此将光束指向地面上的接收器需要更加精确。
“想象一下，站在一条长长的走廊的尽头，指着一个像手电筒一样的胖梁，在另一端的靶心上，”Cahoy说道。“我可以稍稍摆动一下手臂，光束仍会撞到靶心。但如果我使用激光指示器，如果我移动一点点，光束就可以很容易地从靶心移开。挑战是保持激光即使卫星摆动，它仍然在靶心上。“
颜色，转移
NASA的光通信和传感器演示使用CubeSat激光通信系统，该系统基本上倾斜和倾斜整个卫星，使其激光束与地面站对齐。但是这种转向系统需要时间和资源，并且为了实现更高的数据速率，需要更强大的激光器 - 它可以使用卫星的大部分功率并在船上产生大量的热量。
Cahoy和她的团队希望开发出一种精确的激光指向系统，该系统可以最大限度地减少下行链路所需的能量和时间，并且可以使用功率更低，更窄的激光器，但仍能实现更高的数据传输速率。
该团队开发了一个激光指向平台，比Rubik的立方体略大，它包含一个小型的，现成的可操纵MEMS镜。镜子比计算机键盘上的一个键小，面向一个小的激光器，并且成角度，以便激光可以从镜子反射回空间，然后朝向地面接收器。
“即使整个卫星有点错位，你仍然可以用这个镜子来纠正它，”Cierny说。“但是这些MEMS镜子并没有给你关于他们指向的位置的反馈。说你的系统镜子是不对齐的，这可能发生在发射过程中的一些振动之后。我们如何纠正这一点，并确切知道我们在哪里指点？”
作为一种解决方案，Cierny开发了一种校准技术，可以确定激光器与地面站目标的偏差程度，并自动校正镜子的角度，以精确地将激光指向其接收器。
该技术将额外的激光颜色或波长结合到光学系统中。因此，不仅仅是数据光束通过，而是通过它发送不同颜色的第二校准光束。两束光从镜子反射，校准光束通过“二向色分束器”，这是一种光学元件，可转移特定波长的光 - 在这种情况下，附加颜色远离主光束。当其余的激光向地面站传播时，转向的光束被引导回车载摄像机。该摄像机还可以直接从地面站接收上行激光束或信标; 这用于使卫星指向正确的地面目标。
如果信标光束和校准光束落在车载摄像机探测器上的同一位置，系统就会对准，研究人员可以确定激光器是否正确定位以便下行到地面站。然而，如果光束落在摄像机探测器的不同部分上，Cierny开发的算法指示机载MEMS镜面倾斜或倾斜，以便校准激光束点与地面站的信标点重新对准。
“这就像两个点进入相机的猫和老鼠，你想要翻转镜子使一个点位于另一个点之上，”
为了测试该技术的准确性，研究人员设计了一个实验室工作台设置，其中包括激光指向平台和类似信标的激光信号。该设置旨在模拟一种情况，即卫星在地面站以上400公里的高度飞行，并在10分钟的立交桥中传输数据。
他们将所需的最低指向精度设置为0.65毫弧度 - 这一指标对应于其设计可接受的角度误差。在他们的实验中，他们改变了信标激光器的入射角度，并观察了镜子如何倾斜和倾斜以匹配信标。最后，校准技术实现了0.05毫弧度的精度 - 远远超过任务所需的精度。
Cahoy表示，结果意味着该技术可以轻松调整，因此它可以精确对准比原计划更窄的激光束，这反过来又可以使CubeSats传输大量数据，如植被，野火，海洋的图像和视频浮游植物和大气气体，数据速率高。
“这表明你可以安装一个低功率系统，可以在这个微小的平台上制作这些窄光束，比以前做过的任何东西都要小10到100倍，”Cahoy说。“唯一比实验室结果更令人兴奋的事情就是从轨道上看到这一点。这真的激发了这些系统的构建并将它们带到了那里。”
自1998年以来，已有近2000个鞋盒大小的卫星CubeSat被发射到太空。由于它们的小巧框架以及它们可以用现成的零件制成，因此CubeSats的制造和发射成本远远低于传统庞然大物。
CubeSats已经成为卫星技术的游戏规则改变者，因为它们可以成群发送，以便廉价地监视地球表面的大片区域。但随着越来越多的小型化仪器使CubeSat能够拍摄非常详细的图像，由于功率和尺寸的限制，微型航天器难以有效地将大量数据传输到地球。
用于CubeSat的新型激光指向平台（在光学工程期刊中有详细介绍）使CubeSat能够以比现有技术更高的速率使用更少的机载资源来下载数据。每次CubeSat经过地面站时，卫星应该能够下载数千个高分辨率图像，而不是每次只发送一些图像。
“为了从地球观测中获得有价值的见解，可以使用高光谱图像，这些图像可以拍摄多个波长的图像并创建数TB的数据，而且CubeSats很难下降，”航空航天副教授Kerri Cahoy说道。在麻省理工学院。“但是使用高速率的lasercom系统，你可以快速发送这些详细的图像。我认为这种能力将使整个CubeSat方法，使用轨道上的许多卫星，这样你就可以获得全球和实时报道，更多是现实。“
Cahoy是麻省理工学院罗克韦尔国际职业发展副教授，他是该论文的共同作者，也是研究生Ondrej Cierny，他是第一作者。
超越无线电
卫星通常通过无线电波下行数据，无线电波用于将较高速率链路发送到大型地面天线。空间中的每个主要卫星都在高频无线电频段内通信，使它们能够快速传输大量数据。但是更大的卫星可以容纳支持高速下行链路所需的更大的天线盘或阵列。CubeSats太小，并且对可支持高速链路的频段的访问也很有限。
“小型卫星不能使用这些频段，因为它需要清除许多监管障碍，并且通常会分配给像大型地球静止卫星这样的大型播放器，”Cahoy说。
更重要的是，高速率数据下行链路所需的发射机可以使用比微型卫星更多的功率，同时仍然支持有效载荷。由于这些原因，研究人员将激光作为CubeSat的另一种通信形式，因为它们的尺寸更加紧凑，功率更高，在紧密聚焦的光束中包含更多的数据。
但激光通信也存在一个重大挑战：由于光束比无线电波束更窄，因此将光束指向地面上的接收器需要更加精确。
“想象一下，站在一条长长的走廊的尽头，指着一个像手电筒一样的胖梁，在另一端的靶心上，”Cahoy说道。“我可以稍稍摆动一下手臂，光束仍会撞到靶心。但如果我使用激光指示器，如果我移动一点点，光束就可以很容易地从靶心移开。挑战是保持激光即使卫星摆动，它仍然在靶心上。“
颜色，转移
NASA的光通信和传感器演示使用CubeSat激光通信系统，该系统基本上倾斜和倾斜整个卫星，使其激光束与地面站对齐。但是这种转向系统需要时间和资源，并且为了实现更高的数据速率，需要更强大的激光器 - 它可以使用卫星的大部分功率并在船上产生大量的热量。
Cahoy和她的团队希望开发出一种精确的激光指向系统，该系统可以最大限度地减少下行链路所需的能量和时间，并且可以使用功率更低，更窄的激光器，但仍能实现更高的数据传输速率。
该团队开发了一个激光指向平台，比Rubik的立方体略大，它包含一个小型的，现成的可操纵MEMS镜。镜子比计算机键盘上的一个键小，面向一个小的激光器，并且成角度，以便激光可以从镜子反射回空间，然后朝向地面接收器。
“即使整个卫星有点错位，你仍然可以用这个镜子来纠正它，”Cierny说。“但是这些MEMS镜子并没有给你关于他们指向的位置的反馈。说你的系统镜子是不对齐的，这可能发生在发射过程中的一些振动之后。我们如何纠正这一点，并确切知道我们在哪里指点？”
作为一种解决方案，Cierny开发了一种校准技术，可以确定激光器与地面站目标的偏差程度，并自动校正镜子的角度，以精确地将激光指向其接收器。
该技术将额外的激光颜色或波长结合到光学系统中。因此，不仅仅是数据光束通过，而是通过它发送不同颜色的第二校准光束。两束光从镜子反射，校准光束通过“二向色分束器”，这是一种光学元件，可转移特定波长的光 - 在这种情况下，附加颜色远离主光束。当其余的激光向地面站传播时，转向的光束被引导回车载摄像机。该摄像机还可以直接从地面站接收上行激光束或信标; 这用于使卫星指向正确的地面目标。
如果信标光束和校准光束落在车载摄像机探测器上的同一位置，系统就会对准，研究人员可以确定激光器是否正确定位以便下行到地面站。然而，如果光束落在摄像机探测器的不同部分上，Cierny开发的算法指示机载MEMS镜面倾斜或倾斜，以便校准激光束点与地面站的信标点重新对准。
“这就像两个点进入相机的猫和老鼠，你想要翻转镜子使一个点位于另一个点之上，”
为了测试该技术的准确性，研究人员设计了一个实验室工作台设置，其中包括激光指向平台和类似信标的激光信号。该设置旨在模拟一种情况，即卫星在地面站以上400公里的高度飞行，并在10分钟的立交桥中传输数据。
他们将所需的最低指向精度设置为0.65毫弧度 - 这一指标对应于其设计可接受的角度误差。在他们的实验中，他们改变了信标激光器的入射角度，并观察了镜子如何倾斜和倾斜以匹配信标。最后，校准技术实现了0.05毫弧度的精度 - 远远超过任务所需的精度。
Cahoy表示，结果意味着该技术可以轻松调整，因此它可以精确对准比原计划更窄的激光束，这反过来又可以使CubeSats传输大量数据，如植被，野火，海洋的图像和视频浮游植物和大气气体，数据速率高。
“这表明你可以安装一个低功率系统，可以在这个微小的平台上制作这些窄光束，比以前做过的任何东西都要小10到100倍，”Cahoy说。“唯一比实验室结果更令人兴奋的事情就是从轨道上看到这一点。这真的激发了这些系统的构建并将它们带到了那里。”
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