“天智一號”發(fā)射升空 開啟衛(wèi)星智能紀(jì)元

11月20日7時40分，位于大西北的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心還黑黢黢的，呼嘯騰空的火箭瞬間劃破夜空，搭載“天智一號”衛(wèi)星發(fā)射升空。7時52分55秒，衛(wèi)星與火箭分離，進(jìn)入預(yù)定軌道。

“‘天智一號’是一顆可以不斷更新軟件的衛(wèi)星，人們可以通過手機(jī)訪問它，給它下任務(wù)。”衛(wèi)星項目牽頭單位中國科學(xué)院軟件研究所研究員、軟件定義衛(wèi)星技術(shù)聯(lián)盟秘書長趙軍鎖說，“天智”的名字來自于天基智能，微小應(yīng)用衛(wèi)星將從此“智能”起來，實現(xiàn)即插即用、在天處理數(shù)據(jù)、更新軟件等越來越多的功能，就像傳統(tǒng)手機(jī)迭代為智能手機(jī)。

數(shù)據(jù)無需傳回地面再計算，可在“天端”直接運(yùn)算

“目前，衛(wèi)星的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的下載再分析等環(huán)節(jié)耗費(fèi)大量時間，難以適用于有實時要求的場景。”趙軍鎖說，傳統(tǒng)情況下，衛(wèi)星采集數(shù)據(jù)后，要下載到地面站，然后才能分析給出可使用的結(jié)果，大量的數(shù)據(jù)在天地之間上行、下行是非常耗費(fèi)時間的。

“天智一號”是全球首顆實際開展工程研制并發(fā)射的軟件定義衛(wèi)星，它的主要載荷包括云計算平臺、一臺超分相機(jī)和4部大視場相機(jī)。而其中的云計算平臺，是“天智一號”能夠“智能”的關(guān)鍵。

搭載云計算平臺之后，“天智一號”可以在“天端”運(yùn)算數(shù)據(jù)，省去了大量不必要的數(shù)據(jù)傳輸，直接傳輸給地面需要的結(jié)果。趙軍鎖說：“通過智能調(diào)配計算節(jié)點，‘天智一號’可以在軌完成大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理工作，不但可以根據(jù)成像場景自動選擇最佳的工作模式和參數(shù)，還可以檢測和識別拍到的是什么，并根據(jù)需要將處理結(jié)果下傳地面。”

太空的環(huán)境對云計算平臺提出了嚴(yán)苛的要求：沒有地面那樣充足的能源，云計算平臺需要能耗低;處理衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)，云計算平臺需要強(qiáng)的計算能力;受搭載限制，不能攜帶很多硬件，云計算平臺需要學(xué)會“統(tǒng)籌”計算資源。

換句話說：要低耗能、夠聰明、會協(xié)調(diào)。此外還得是應(yīng)付得了太空殘酷環(huán)境的“硬漢”。

開放式平臺，搭載可用手機(jī)訪問的APP

“公眾可以通過‘追星APP’查看衛(wèi)星狀態(tài)，與衛(wèi)星互動。”趙軍鎖表示，甚至在“天智一號”衛(wèi)星空閑的時候，可以通過APP指揮“天智一號”衛(wèi)星執(zhí)行不同空間任務(wù)。

“天智一號”對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行智能計算后，可啟動執(zhí)行星載應(yīng)用程序，響應(yīng)地面的需求，對相機(jī)和手機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，并傳輸?shù)降孛娴臏y控站點或應(yīng)用端。

與安卓的開放式平臺相似，云計算平臺需要高性能的軟件在其上運(yùn)行，以完成不同的任務(wù)。例如，漂浮物等目標(biāo)識別軟件、三維重構(gòu)軟件等軟件的上注，可以幫助“天智一號”執(zhí)行多種功能。

與傳統(tǒng)衛(wèi)星面向單一任務(wù)定制開發(fā)、自成封閉體系不同，“天智一號”采用開放系統(tǒng)架構(gòu)。“開發(fā)者可以為衛(wèi)星開發(fā)軟件，并可根據(jù)一定流程將開發(fā)的軟件上注衛(wèi)星，開展在軌試驗。”趙軍鎖介紹，為了引來創(chuàng)新程度高的應(yīng)用，中科院軟件所2017年曾主辦“軟件定義衛(wèi)星應(yīng)用軟件創(chuàng)新設(shè)計大賽”，在接下來開展的一系列科學(xué)技術(shù)試驗中，將擇機(jī)安排上注部分軟件定義衛(wèi)星應(yīng)用大賽中的優(yōu)秀作品，開展在軌試驗驗證。

據(jù)介紹，“天智一號”由中科院軟件所牽頭，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、航天九院771所、中科院光電院、中科院西光所等單位參與研制，整星重約27公斤，運(yùn)行在500公里高度的太陽同步軌道，是“天智”系列的首顆技術(shù)驗證星。目前“天智二號”到“天智十號”共17顆星(部分為衛(wèi)星星座)已在規(guī)劃中，“天智二號”預(yù)計將于2019年下半年擇機(jī)發(fā)射。(張佳星)

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