天智一號升空:在天完成數據運算，手機APP即時訪問

記者 張佳星

11月20日7時40分，位於大西北的酒泉衞星發射中心還黑黢黢的，呼嘯騰空的火箭瞬間劃破夜空，搭載“天智一號”衞星發射升空。7時52分55秒，衞星與火箭分離，進入預定軌道。

“‘天智一號’是一顆可以不斷更新軟件的衞星，人們可以通過手機訪問它，給它下任務。”衞星項目牽頭單位中國科學院軟件研究所研究員、軟件定義衞星技術聯盟秘書長趙軍鎖説，“天智”的名字來自於天基智能，微小應用衞星將從此“智能”起來，實現即插即用、在天處理數據、更新軟件等越來越多的功能，就像傳統手機迭代為智能手機。

數據無需傳回地面再計算，可在“天端”直接運算

“目前，衞星的運行和數據的下載再分析等環節耗費大量時間，難以適用於有即時要求的場景。”趙軍鎖説，傳統情況下，衞星採集數據後，要下載到地面站，然後才能分析給出可使用的結果，大量的數據在天地之間上行、下行是非常耗費時間的。

“天智一號”是全球首顆實際開展工程研製併發射的軟件定義衞星，它的主要載荷包括雲計算平台、一台超分相機和4部大視場相機。而其中的雲計算平台，是“天智一號”能夠“智能”的關鍵。

搭載雲計算平台之後，“天智一號”可以在“天端”運算數據，省去了大量不必要的數據傳輸，直接傳輸給地面需要的結果。趙軍鎖説：“通過智能調配計算節點，‘天智一號’可以在軌完成大部分數據處理工作，不但可以根據成像場景自動選擇最佳的工作模式和參數，還可以檢測和識別拍到的是什麼，並根據需要將處理結果下傳地面。”

太空的環境對雲計算平台提出了嚴苛的要求：沒有地面那樣充足的能源，雲計算平台需要能耗低；處理衞星採集的數據，雲計算平台需要強的計算能力；受搭載限制，不能攜帶很多硬件，雲計算平台需要學會“統籌”計算資源。

換句話説：要低耗能、夠聰明、會協調。此外還得是應付得了太空殘酷環境的“硬漢”。

開放式平台，搭載可用手機訪問的APP

“公眾可以通過‘追星APP’查看衞星狀態，與衞星互動。”趙軍鎖表示，甚至在“天智一號”衞星空閒的時候，可以通過APP指揮“天智一號”衞星執行不同空間任務。

“天智一號”對採集數據進行智能計算後，可啓動執行星載應用程序，響應地面的需求，對相機和手機採集到的數據進行計算分析，並傳輸到地面的測控站點或應用端。

與安卓的開放式平台相似，雲計算平台需要高性能的軟件在其上運行，以完成不同的任務。例如，漂浮物等目標識別軟件、三維重構軟件等軟件的上注，可以幫助“天智一號”執行多種功能。

與傳統衞星面向單一任務定製開發、自成封閉體系不同，“天智一號”採用開放系統架構。“開發者可以為衞星開發軟件，並可根據一定流程將開發的軟件上注衞星，開展在軌試驗。”趙軍鎖介紹，為了引來創新程度高的應用，中科院軟件所2017年曾主辦“軟件定義衞星應用軟件創新設計大賽”，在接下來開展的一系列科學技術試驗中，將擇機安排上注部分軟件定義衞星應用大賽中的優秀作品，開展在軌試驗驗證。

據介紹，“天智一號”由中科院軟件所牽頭，中科院微小衞星創新研究院、航天九院771所、中科院光電院、中科院西光所等單位參與研製，整星重約27公斤，運行在500公里高度的太陽同步軌道，是“天智”系列的首顆技術驗證星。目前“天智二號”到“天智十號”共17顆星（部分為衞星星座）已在規劃中，“天智二號”預計將於2019年下半年擇機發射。