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“天智”卫星团队——上下求索 筑梦航天
发布时间:2019-10-22 来源:软件研究所 高子越 【字号:  

  2019年11日7时40分,位于大西北的酒泉卫星发射中心还黑黝黝的,呼啸腾空的火箭瞬间划破夜空,搭载天智一号卫星发射升空。7时52分55秒,卫星与火箭分离,进入预定轨道。在10 9 8 7 的倒计时下,火箭腾空而起,试验队全体成员待卫星进入预定轨道之后才长长舒了一口气,第一颗软件定义卫星发射成功了! 

  这颗卫星从最初规划到现在历经了5年时间,“天智”的名字来自于天基智能,意味着微小应用卫星将从此“智能”起来,“天智一号”重约27公斤,运行在500公里高度的太阳同步轨道,主要载荷包括能耗低、计算能力强的小型云计算平台,一台超分相机和4部大视场相机,采用“开放架构、模块集成、软件定义、一星多能”的创新设计理念。“天智一号的升空,是开启卫星进入智能化时代的第一把钥匙,是“软件定义”理念植入卫星领域的重要基石,是“天智系列卫星首颗软件定义试验星。 

  之所以定位为“智能”,主要是因为与传统卫星相比,天智一号具有三大特色优势,一是智能程度高,其搭载的能耗低、计算能力强的小型云计算平台能在严酷的太空环境下根据需要智能调配计算节点,卫星所获大部分数据处理均可在轨完成,根据需要下传地面;二是卫星为开放型系统,用户可以开发适合不同卫星平台的航天软件,并推出航天应用商店,以丰富空间生态应用,让用户有更多选择。三是卫星的实时状态,用户可以通过追星APP访问查询,并指挥卫星在轨实时执行太空自拍等空间任务。  

  “天智一号”卫星的成功发射开启了用软件定义的方法在航天领域开展理论研究和工程实践,其智能化程度高、开放型系统构架等特色优势可以将当前卫星研制从“平台优先”向“载荷优先”转变的进程再向前推进一代,升级为“算法优先”,将有效推动以硬件资源虚拟化、系统软件平台化、应用软件多样化的发展,持续丰富天基综合信息网的内涵,逐步提升空间系统的智能化水平。 

  自主请求式测控、抗量子计算攻击的密钥交换协议、星上实时智能云检测及图像质量评估、图像显著性检测、GEO航天器状态感知软件(天智火眼)、空间运动目标检测这一组组专业的术语是上注在卫星上的多个APP的名称,在卫星在轨有效运行了6个月以来,这些上注的软件都顺利完成了规划中的任务;星箭分离成像、对天对地成像、卫星自主请求式测控、抗量子计算攻击的密钥交换协议、星上实时智能云检测及图像质量评估、图像显著性检测等试验均取得了较好的成果。“卫星状态良好,载荷工作正常,按照规划陆续取得阶段性成果”是天智一号在太空中报给天智团队的平安。 

  “天上一分钟、地上十年功”。星光闪耀的背后,是从无到有的拼搏创新,是不计付出的默默耕耘。2014年 10月 ,由李磊,徐帆江,赵军锁为代表的三位专家提出了软件定义卫星概念,传统卫星任务单一,专星专用,研制周期长,而基于软件定义的卫星以计算为中心,以软件为手段,采用开放的系统架构,解除卫星软硬件之间的紧耦合关系,让星载软件及算法可以独立演化和快速迭代,可让卫星智能在轨应用真正成为现实。但在最初,多个航天系统的专家对该理念的态度是犹豫的,甚至是质疑的。即便如此,自软件定义卫星团队成立起,项目组在项目申请、立项评审到工程实施的过程中思考解决办法,不断坚持沟通交流,直面并分析专家们质疑的问题。2017年1月,软件定义卫星整星设计方案评审会议的顺利召开,为软件定义卫星“天智一号”的工程实施奠定了基础。2017年9月年软件定义卫星技术联盟的成立,集中中坚力量,为天智卫星的各项关键技术的突破和工程的顺利进展提供了基础。2018年11月20日,天智一号卫星在酒泉腾空而起,对促进卫星智能化的发展具有重大意义。2019年7月5日,团队坚持举办的软件定义高峰论坛顺利召开,不同领域的专家,学者,工程师对航天工程系统的问题分析论证,思考如何用软件定义的方法更高效的解决这些问题。目前为止,软件定义卫星的理念已经获得多位院士、专家的认可,指明了软件定义卫星技术是加速人工智能在卫星领域的一个桥头堡。“火星之父”李国杰院士对“软件定义卫星 智能引领航天”理念及天智卫星的发展前景给予高度的评价和认可。 

  从最初理念不被认可、第一颗试验卫星发射、卫星陆续获得阶段性成果、到获得业界的认可,软件定义卫星这条万里长征之路迈出了坚实的一步。光鲜成绩的背后源于一支攻关人员平均年龄34岁的年轻团队,在天智系列卫星总工程师赵军锁研究员的带领下,3名研究员、6名副研究员、10多位年轻工程师成为了软件定义卫星理念的一线探索者、实践者、坚守者。 

  精益求精、近乎苛刻。作为天智卫星工程的负责人,赵军锁研究员严以律己、宽以待人,他时刻关注各方向的科研进展,不断给予大家学术指导,用他精益求精近乎苛刻的工作作风感染和激励实验室的每一个人。这支充满朝气的年轻团队心无旁骛、踏实奉献,始终坚守在科研一线,怀揣强烈的责任心、坚定的事业心、无私的奉献心攻关研发,按计划、高质量的完成了天智工程首颗试验星工程研制的一系列任务,顺利完成了卫星发射及在轨维护等工作,整个研发团队在研制过程中不断思想碰撞,提高了对软件定义卫星的概念和内涵的理解,促进了软件定义理念在卫星领域的贯彻,为天智工程“天智一号”取得圆满成功贡献了自己的力量。正是因为这支队伍的坚守,使软件定义卫星这幅更加壮美的科学画卷在中国航天的版图上徐徐展开。 

  如今,发射架的上空腾空而起的软件定义卫星是天智团队全部科研人员的期盼。一位科研人员回忆道:归途中,营区里的大喇叭播放着昨天凌晨在西昌卫星发射中心成功发射两颗北斗全球导航卫星的喜讯。明日,“天智一号卫星成功发射的捷报一定响彻东风航天城这片戈壁,20181120740分,天智一号卫星在酒泉卫星发射中心搭载发射升空,75255秒,卫星与火箭分离,进入预定轨道……”穿梭的班车、整齐的队伍、每一位航天工作者定能为我国首颗软件定义卫星的成功发射而自豪。 

  未来,团队还将研制和发射一系列天智新技术试验卫星并开展在轨试验,“天智二号”到“天智十号”共17颗星(部分为卫星星座)将陆续升空,使智能卫星向包含智能成像、智能通信、智能控制、智能运行4个维度发展。 

  软件定义卫星的发展是天智团队科研人员不忘初心、牢记使命、不畏艰难、持续攻关的见证,是推动传统卫星向软件定义卫星、再向智能卫星演进,用软件和算法推动传统卫星向智能卫星演化的征程,上下求索,筑梦航天,我们翘首以盼! 

(责任编辑:叶瑞优)
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