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从一到百并不简单,卫星的新时代来了

时间:2019-07-14
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“可编程”智能卫星的出现使得卫星能够改变轨道上的任务和功能,这将改变原有的产业链。许多相关产业将因卫星功能的增强而消失。 2019年美国卫星不久前举行。在会议上,传统卫星制造商洛克希德马丁公司的讲话让人们意识到卫星的新时代即将来临。

一些媒体评论了已经发生的变化。 “以前只有新航空航天公司才能听到的话,比如人工智能和软件定义,已经多次出现在传统公司的演讲中。”传统力量也乐于“拥抱”新技术,人工智能卫星,太空基于人工智能真的来了。

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“原始,卫星只是在进行遥控之前负责遥感。气象卫星只负责气象。卫星只负责探测。未来,智能卫星可以根据软件”转化思维“。 (最近,中国2019年软件定义卫星高峰论坛召开。中国科学院软件研究所研究员赵俊索解释说,这是“改变”。在前面提到的任务和功能。在卫星上加载天基超级计算机平台不仅可以改变卫星的使用,还可以做很多意想不到的事情。目前,中国有一颗跑步测试明星。

智能卫星有什么特别之处

据报道,智能卫星有能力“制造云读雾”和“无人驾驶”。

“法云读雾”实际上是对图像质量的诠释。据报道,传统卫星没有解释能力。所有拍摄的照片将“按原样”下载,并由地面监测和控制中心进行筛选和重新组合,这将浪费大量的频道资源。装载有人工智能系统的卫星将被“解释”和“筛选”以使用图片,这不仅可以执行初始筛选,还可以节省大量的频道资源。

“无人”配方在业内存在争议。一些业内人士表示,卫星不是运输工具,应该没有“驾驶”。卫星只说它们正在运行,维护和运行。 “如果你想表达无人操作或无人控制的概念,那么控制和控制无形弧本身的大多数当前低轨道卫星都是无人驾驶的(通过自主控制),需要在其中进行测量和控制。可见弧.“

事实上,在太空领域,卫星将受到诸如太阳和地球等引力的影响。会发生一些轨道漂移。各种干扰引起的扰动需要地对地监测和控制支持。

虽然“无人控制”很难实现,但真正的智能卫星可以“请求”控制。 2018年11月,由中国科学院软件研究所发起的“天智一号”充满了基于自主请求的管理和控制APP,可以使用实时或历史全球导航卫星系统对恒星的定位数据做出自主轨道确定。高精度调整轨道。卫星也有判断能力。一旦发现轨道偏差超过设定的阈值,卫星将向地面发出控制请求。 2019年1月7日至3月17日,中国科学院软件研究所,西安卫星测控中心,中国科学院微卫星创新研究所联合发起独立请求管理与控制测试,这是成功的。

相关实验还证明,智能卫星的解释数据可以在初步筛选后进一步进行计算工作,实现从数据到信息的提取,如民航机场流量监测,植被监测,应急监测等。例如,为了比较机场的每日起飞和着陆飞行次数,卫星可以在空间基础上进行计算,直接给出数据,而不必将图片向下传递然后计算,数据传输量很可能减少近百倍。

可变任务,基于空间的计算,请求管理等都是更智能的卫星功能。但这还不是全部,赵俊索说:“我们希望建立一个智能无限延伸的平台。人工智能不能由一个单元完成,因此软件希望将基础算法移植到卫星上,让基于地面的软件开发人员可以参与天基情报的形成。“

功耗,计算能力,卫星数据安全性等待解决的问题

对于更高水平的人工智能,功耗和计算能力是两个主要障碍。卫星载荷有限,在太空中运行时很难获得大量的运行能量。因此,如何在低功耗的情况下施加最大计算能力是必须解决的问题。

“天智一号”还配备了云计算平台,通过自主感知计算负载实现智能管理和调度计算资源,完成大部分轨道数据处理工作,消除了大量不必要的数据传输。

目前,大多数人工智能模型都在地面上,不能在太空基地上进行。仍然需要收集大量的数据进行传输,并且在学习之后上传模型,很难反复校正和训练。

然而,难以实现将地面上的超级计算机的处理能力传递到天空的能力,主要是为了克服负载和功耗的问题。 “在未来,我们希望使用软件方法在低功耗芯片上执行算法转换,以便在GPU上运行的算法可以直接在低功耗处理器上运行,人工智能。算法被移动到卫星上。将允许对卫星进行更多计算,以使卫星和地面上的人工智能之间的差距越来越小,“赵俊硕说。

此外,卫星系统的安全性也是需要解决的问题之一。据报道,在美国卫星会议上,洛克希德马丁公司对智能卫星的安全性表示担忧。

Where there is code, there will be vulnerabilities that can be attacked. Let satellites acquire artificial intelligence, which is inseparable from systems, applications, algorithms, and software, all of which are implemented by code. Undoubtedly, using open source code, if not thoroughly understood, clear, it is easy to be attacked.

Therefore, to ensure satellite security, the underlying code must be autonomously controllable.

The SPUTNIX system being developed by the Software Defined Satellite Alliance is a customized system that guarantees the security and reliability of satellite systems while being open source and open.

Building an artificial intelligence constellation, the inter-satellite communication link is the key

The artificial intelligence constellation can only be constructed after a single satellite implements artificial intelligence. When the system changes from one to a group, the data transmission between the stars becomes a problem that needs to be solved, and the problem of how the data transmission is the fastest and how the power distribution is optimal is followed.

In the 茫茫 space, how can lasers from distant satellites reach the receiving equipment of another satellite?

“The distance between the two stars is on average thousands of kilometers, and it will move relatively fast.” Regarding the contact between the constellations, Du Li, deputy general manager of the company, said that the instant accuracy of establishing the connection between the two stars is only the first. One step is to maintain a consistent and continuous connection in a rigorous space environment. The absence of a line also places higher demands on inter-satellite communications equipment.

Dolly said that establishing an inter-satellite communication link and maintaining link stability is one of the most critical technologies. The two satellites are always in relatively high-speed motion, and they need to be aimed, captured and tracked to successfully build and maintain stability.

"Inter-satellite laser communication is the detection of extremely long distance and extremely weak signals. The technical difficulties come from the far distance, the dynamic change of the link and the complex space environment." Du Li said that because of the distance, the inter-satellite can The use of laser communication technology requires the development of laser modules with high power, low power consumption, narrow linewidth and good temperature stability, ultra-high sensitivity photodetectors, and high-speed photoelectric conversion devices.

xx另外,关于星座系统的规模,杜丽提醒说,一般来说,如果单星质量小于100公斤,单功能卫星,投入成本不高,投资,建设和运营数十个或数百个星座。它仍然可以被容忍,具有良好商业模式的长期运营也可以获利;但如果单颗星的质量达到吨甚至吨,其结构和功能往往复杂,制造成本高,其星座系统的建设和运行。管理也很复杂。整个系统的投资就像一个天文数字。使用商业航空航天模型通常很难解决。这种商业航空航天项目通常很难获得并且不容易成功。

一对一并不容易。人工智能星座仍然在路上。科技日报

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