“天智一號(hào)”升空 開(kāi)啟衛(wèi)星智能紀(jì)元

11月20日7時(shí)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(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空。7時(shí)52分55秒，衛(wèi)星與火箭分離，進(jìn)入預(yù)定軌道。

“‘天智一號(hào)’是一顆可以不斷更新軟件的衛(wèi)星，人們可以通過(guò)手機(jī)訪問(wèn)它，給它下任務(wù)。”衛(wèi)星項(xiàng)目牽頭單位中國(guó)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(shū)長(zhǎng)趙軍鎖說(shuō)，“天智”的名字來(lái)自于天基智能，微小應(yīng)用衛(wèi)星將從此“智能”起來(lái)，實(shí)現(xiàn)即插即用、在天處理數(shù)據(jù)、更新軟件等越來(lái)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(wú)需傳回地面再計(jì)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(shí)間，難以適用于有實(shí)時(shí)要求的場(chǎng)景。”趙軍鎖說(shuō)，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(shí)間的。

“天智一號(hào)”是全球首顆實(shí)際開(kāi)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(jì)算平臺(tái)、一臺(tái)超分相機(jī)和4部大視場(chǎng)相機(jī)。而其中的云計(jì)算平臺(tái)，是“天智一號(hào)”能夠“智能”的關(guān)鍵。

搭載云計(jì)算平臺(tái)之后，“天智一號(hào)”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(shuō)：“通過(guò)智能調(diào)配計(jì)算節(jié)點(diǎn)，‘天智一號(hào)’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(chǎng)景自動(dòng)選擇最佳的工作模式和參數(shù)，還可以檢測(cè)和識(shí)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(duì)云計(jì)算平臺(tái)提出了嚴(yán)苛的要求：沒(méi)有地面那樣充足的能源，云計(jì)算平臺(tái)需要能耗低;處理衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)，云計(jì)算平臺(tái)需要強(qiáng)的計(jì)算能力;受搭載限制，不能攜帶很多硬件，云計(jì)算平臺(tái)需要學(xué)會(huì)“統(tǒng)籌”計(jì)算資源。

換句話說(shuō)：要低耗能、夠聰明、會(huì)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(kāi)放式平臺(tái)，搭載可用手機(jī)訪問(wèn)的APP

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

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

與安卓的開(kāi)放式平臺(tái)相似，云計(jì)算平臺(tái)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(shí)別軟件、三維重構(gòu)軟件等軟件的上注，可以幫助“天智一號(hào)”執(zhí)行多種功能。

與傳統(tǒng)衛(wèi)星面向單一任務(wù)定制開(kāi)發(fā)、自成封閉體系不同，“天智一號(hào)”采用開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)。“開(kāi)發(fā)者可以為衛(wèi)星開(kāi)發(fā)軟件，并可根據(jù)一定流程將開(kāi)發(fā)的軟件上注衛(wèi)星，開(kāi)展在軌試驗(yàn)。”趙軍鎖介紹，為了引來(lái)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(jì)大賽”，在接下來(lái)開(kāi)展的一系列科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)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(kāi)展在軌試驗(yàn)驗(yàn)證。

據(jù)介紹，“天智一號(hào)”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(yáng)同步軌道，是“天智”系列的首顆技術(shù)驗(yàn)證星。目前“天智二號(hào)”到“天智十號(hào)”共17顆星(部分為衛(wèi)星星座)已在規(guī)劃中，“天智二號(hào)”預(yù)計(jì)將于2019年下半年擇機(jī)發(fā)射。