“天智一號”升空，開啟衛星智能紀元

科技日報記者 張佳星

11月20日7時40分，位於大西北的酒泉衛星發射中心還黑黢黢的，呼嘯騰空的火箭瞬間劃破夜空，搭載“天智一號”衛星發射升空。7時52分55秒，衛星與火箭分離，進入預定軌道。

“‘天智一號’是一顆可以不斷更新軟體的衛星，人們可以通過手機訪問它，給它下任務。”衛星項目牽頭部門中國科學院軟體研究所研究員、軟體定義衛星技術聯盟秘書長趙軍鎖說，“天智”的名字來自於天基智能，微小應用衛星將從此“智能”起來，實現即插即用、在天處理數據、更新軟體等越來越多的功能，就像傳統手機迭代為智能手機。

數據無需傳回地面再計算

可在“天端”直接運算

“目前，衛星的運行和數據的下載再分析等環節耗費大量時間，難以適用於有實時要求的場景。”趙軍鎖說，傳統情況下，衛星采集數據後，要下載到地面站，然後才能分析給出可使用的結果，大量的數據在天地之間上行、下行是非常耗費時間的。

衛星概念圖

“天智一號”是全球首顆實際開展工程研製並發射的軟體定義衛星，它的主要載荷包括雲計算平台、一台超分相機和4部大視場相機。而其中的雲計算平台，是“天智一號”能夠“智能”的關鍵。

搭載雲計算平台之後，“天智一號”可以在“天端”運算數據，省去了大量不必要的數據傳輸，直接傳輸給地面需要的結果。趙軍鎖說：“通過智能調配計算節點，‘天智一號’可以在軌完成大部分數據處理工作，不但可以根據成像場景自動選擇最佳的工作模式和參數，還可以檢測和識別拍到的是什麽，並根據需要將處理結果下傳地面。”

太空的環境對雲計算平台提出了嚴苛的要求：沒有地面那樣充足的能源，雲計算平台需要能耗低；處理衛星采集的數據，雲計算平台需要強的計算能力；受搭載限制，不能攜帶很多硬體，雲計算平台需要學會“統籌”計算資源。

換句話說：要低耗能、夠聰明、會協調。此外還得是應付得了太空殘酷環境的“硬漢”。

開放式平台

搭載可用手機訪問的APP

“公眾可以通過‘追星APP’查看衛星狀態，與衛星互動。”趙軍鎖表示，甚至在“天智一號”衛星空閑的時候，可以通過APP指揮“天智一號”衛星執行不同太空任務。

研製中的“天智一號”衛星（來源：中科院軟體所）

“天智一號”對采集數據進行智能計算後，可啟動執行星載應用程式，響應地面的需求，對相機和手機采集到的數據進行計算分析，並傳輸到地面的測控站點或應用端。

與安卓的開放式平台相似，雲計算平台需要高性能的軟體在其上運行，以完成不同的任務。例如，漂浮物等目標識別軟體、三維重構軟體等軟體的上注，可以幫助“天智一號”執行多種功能。

與傳統衛星面向單一任務定製開發、自成封閉體系不同，“天智一號”採用開放系統架構。“開發者可以為衛星開發軟體，並可根據一定流程將開發的軟體上注衛星，開展在軌試驗。”趙軍鎖介紹，為了引來創新程度高的應用，中科院軟體所2017年曾主辦“軟體定義衛星應用軟體創新設計大賽”，在接下來開展的一系列科學技術試驗中，將擇機安排上注部分軟體定義衛星應用大賽中的優秀作品，開展在軌試驗驗證。

據介紹，“天智一號”由中科院軟體所牽頭，中科院微小衛星創新研究院、航天九院771所、中科院光電院、中科院西光所等部門參與研製，整星重約27公斤，運行在500公里高度的太陽同步軌道，是“天智”系列的首顆技術驗證星。目前“天智二號”到“天智十號”共17顆星（部分為衛星星座）已在規劃中，“天智二號”預計將於2019年下半年擇機發射。

來源：科技日報 文中圖片除注明外均由作者提供

編輯：左常睿

審核：王小龍