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“天智一号”升空 开启卫星智能纪元
来源于:科技日报   发表于:2018-11-21

11月20日7时40分,位于大西北的酒泉卫星发射中心还黑黢黢的,呼啸腾空的火箭瞬间划破夜空,搭载“天智一号”卫星发射升空。7时52分55秒,卫星与火箭分离,进入预定轨道。
    “‘天智一号’是一颗可以不断更新软件的卫星,人们可以通过手机访问它,给它下任务。”卫星项目牵头单位中国科学院软件研究所研究员、软件定义卫星技术联盟秘书长赵军锁说,“天智”的名字来自于天基智能,微小应用卫星将从此“智能”起来,实现即插即用、在天处理数据、更新软件等越来越多的功能,就像传统手机迭代为智能手机。
    数据无需传回地面再计算,可在“天端”直接运算
    “目前,卫星的运行和数据的下载再分析等环节耗费大量时间,难以适用于有实时要求的场景。”赵军锁说,传统情况下,卫星采集数据后,要下载到地面站,然后才能分析给出可使用的结果,大量的数据在天地之间上行、下行是非常耗费时间的。
    “天智一号”是全球首颗实际开展工程研制并发射的软件定义卫星,它的主要载荷包括云计算平台、一台超分相机和4部大视场相机。而其中的云计算平台,是“天智一号”能够“智能”的关键。
    搭载云计算平台之后,“天智一号”可以在“天端”运算数据,省去了大量不必要的数据传输,直接传输给地面需要的结果。赵军锁说:“通过智能调配计算节点,‘天智一号’可以在轨完成大部分数据处理工作,不但可以根据成像场景自动选择最佳的工作模式和参数,还可以检测和识别拍到的是什么,并根据需要将处理结果下传地面。”
    太空的环境对云计算平台提出了严苛的要求:没有地面那样充足的能源,云计算平台需要能耗低;处理卫星采集的数据,云计算平台需要强的计算能力;受搭载限制,不能携带很多硬件,云计算平台需要学会“统筹”计算资源。
    换句话说:要低耗能、够聪明、会协调。此外还得是应付得了太空残酷环境的“硬汉”。
    开放式平台,搭载可用手机访问的APP
    “公众可以通过‘追星APP’查看卫星状态,与卫星互动。”赵军锁表示,甚至在“天智一号”卫星空闲的时候,可以通过APP指挥“天智一号”卫星执行不同空间任务。
    “天智一号”对采集数据进行智能计算后,可启动执行星载应用程序,响应地面的需求,对相机和手机采集到的数据进行计算分析,并传输到地面的测控站点或应用端。
    与安卓的开放式平台相似,云计算平台需要高性能的软件在其上运行,以完成不同的任务。例如,漂浮物等目标识别软件、三维重构软件等软件的上注,可以帮助“天智一号”执行多种功能。
    与传统卫星面向单一任务定制开发、自成封闭体系不同,“天智一号”采用开放系统架构。“开发者可以为卫星开发软件,并可根据一定流程将开发的软件上注卫星,开展在轨试验。”赵军锁介绍,为了引来创新程度高的应用,中科院软件所2017年曾主办“软件定义卫星应用软件创新设计大赛”,在接下来开展的一系列科学技术试验中,将择机安排上注部分软件定义卫星应用大赛中的优秀作品,开展在轨试验验证。

据介绍,“天智一号”由中科院软件所牵头,中科院微小卫星创新研究院、航天九院771所、中科院光电院、中科院西光所等单位参与研制,整星重约27公斤,运行在500公里高度的太阳同步轨道,是“天智”系列的首颗技术验证星。目前“天智二号”到“天智十号”共17颗星(部分为卫星星座)已在规划中,“天智二号”预计将于2019年下半年择机发射。


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