简介:

 

　　第三届软件定义卫星创新大赛自今年4月启动以来，得到了同行的积极响应，组委会已收到大量优秀原创作品。本期我们将首先分享来自中国科学院、南京理工大学、航天工程大学等单位的六项作品创意：

 

 

　　韩笑冬 杨凯飞 邢川 宫江雷 吕原草 王亚坤

 

　　中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部

 

　　面向卫星/星座在轨长期自主运行等应用需求、保障卫星安全与业务连续，本项目研制卫星星载智能健康助理，融合卫星机理+深度学习方法实现卫星智能自主故障诊断、恢复与健康状态评估。

 

　　1)融合卫星机理诊断专家系统与遥测大数据人工智能建模，无需地面参与，卫星可自主诊断、恢复数百类典型故障，满足卫星故障自主处理过程的高可靠、可解释要求，又能检测知识库外“未知”故障、降低故障漏报率；

 

　　2)基于LSTM、CNN等深度学习方法利用卫星遥测数据训练人工智能模型，从数据中学习卫星“数据模型”，实现知识库外非预期“未知”卫星故障诊断，具备基于数据驱动的卫星故障无阈值诊断、卫星参数预测、新故障模式挖掘和专家知识库丰富能力；

 

　　3)基于人机协同、在线学习与可编辑故障库实现系统性能在轨提升，利用模型离线训练与在轨更新、人机协同的故障诊断结果反馈优化、星载故障知识库在轨编辑等关键技术实现系统性能可在轨提升和成长。

 

 

　　周笛、王晨光、盛敏

 

　　西安电子科技大学

 

　　目前，我国在轨卫星200余颗，分别隶属于通信系统、观测系统、遥感系统、导航系统等。这些传统空间系统以提供战略服务与特定服务为目的，相互独立且缺乏有效交互机制，难以实现多维网络任务与资源的统一协调。与此同时，用户任务需求的实时性和多样性不断提升，尤其针对诸如军事任务、灾害救援等具有强突发性、紧迫性需求的任务，当前各卫星系统难以通过各自系统独立满足此类任务需求。因此，本组所设计的平台致力于利用软件定义卫星资源载荷功能可灵活配置、架构开放等优势，与现有卫星系统进行组网，通过重构载荷以及智能资源调度实现高冲突度任务的动态匹配，同时通过对搜索区域动态调节实现算法规划效率与搜索时间的有效折中，从而保障任务高效联合执行，进而提升对军事防御以及紧急情况的应对能力。

 

　　范海燕、王无敌、闫志远、赵大政

 

　　齐鲁卫星技术（山东）有限责任公司

 

　　云和云影检测在遥感应用中占据重要的地位，通过星上实时云检测可以判读和筛选掉云层遮挡严重的无效图像，提高星地下传通道的利用率。齐鲁卫星技术公司团队构建了新一代星上端实时云检原型系统，该系统是国内首个基于深度学习的可移植到智能终端的实时云检测模型。在系统的云检测深度学习算法中，将金字塔池化结构和多级特征融合结合起来，能够有效区分厚云、薄云以及云影，对云和云影的判别精度分别达到98.69%和98.92%，优于主流模型，可用于遥感图像质量的准确智能判定。同时，对模型进行轻量化设计，引入轻量化网络作为特征提取的基础网络，通过网络剪枝和知识蒸馏对模型进行压缩和性能提升，压缩后的模型小于15M，可以满足实时性要求，支持基于天基的运算平台直接对卫星影像进行筛选和质量判读。该系统前期已经开展了基于无人机的星上技术路线验证。

 

 

　　庄文华

 

　　航天工程大学

 

　　舰船识别广泛应用于水上交通安全监管、海洋渔业管理以及军事侦察等方面，是天基遥感应用的研究热点之一。建立一种适用于我国海洋环境，基于光学遥感图像的现代军事海上舰船目标实时检测的综合性深度学习算法模型,实时定位海面舰船位置,识别舰船类型。本项目针对舰船检测的两大核心内容：有效性和实时性分别进行了相应的改进。第一，针对舰船检测的有效性，为解决海量遥感资源所包含时间空序列信息在目标识别领域利用率不高的问题，提出一种基于时间空间推理识别海上非合作目标识别跟踪新方法。第二，为达到舰船检测的实时性要求，在保证检测精度的基础上，进行信道剪枝，优化神经网络结构，大幅简化模型，通过给每个信道分配一个缩放因子，用缩放因子的绝对值表示信道重要性，以此为依据进行信道剪枝，删减冗余信道，以达到实时检测的目的。

 

 

　　杜荣华、安庆、范书珲、刘柯、刘寒寒

 

　　南京理工大学

 

　　通过软件给星敏感器硬件赋能，使得星敏感器不仅具备传统的姿态确定功能，而且还具备非合作目标自主检测和跟踪以及自主天文导航的功能，实现了星敏感器运行效率和能量效率的最大化，符合未来航天器小型化、智能化和功能可软件定义的发展趋势。

 

　　该多功能软件定义智能星敏感器在卫星平台不执行特殊任务时，可作为常规的姿态确定敏感器，从而获得卫星平台的姿态信息；当地面发送确定卫星自身位置和速度的指令时，或者卫星上的GPS失效时，星敏感器切换至自主天文导航模式，从而获得卫星平台的位置和速度信息；当需要判断卫星周围是否存在其他卫星或者空间碎片时，星敏感器切换至非合作目标自主检测和跟踪模式，即可完成卫星平台对周围空间环境的实时感知。这样在一套星敏感器的硬件基础上，以实现星敏感器功能的软件定义为目的，开发了一种多功能软件定义智能星敏感器。

 

　　吴科余

 

　　中国科学院软件研究所

 

　　近年来，为推进卫星智能化发展，航天界提出了软件定义卫星概念。其致力于降低卫星操作门槛，以期让更多人参与卫星的研发，使卫星更加简单易用，因此软件定义卫星生态环境的构建至关重要。为推进软件定义卫星生态圈的形成，中科院软件所提出了天智星云平台建设计划。本文针对该平台建设存在的困难，拟基于微服务、容器等应用容器化技术提出相应的解决方法。主要研究内容为：提出了一套基于微服务的应用架构体系，解决了天智星云平台中需求变更快，业务模块多，开发语言不同等问题。针对微服务架构集群部署困难，后期运维难度大的问题，引入了基于Docker与Kubernetes的容器化技术，通过Docker将不同语言开发的项目镜像化，并使用Kubernetes集群进行统一的部署与运维调度。