“天智一号”开启卫星智能时代

“天智一号”卫星

■ 张佳星

11月20日，“天智一号”卫星成功发射升空，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”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。