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“天智一号”升空 开启卫星智能纪元新澳门萄京

2019-05-28 20:02

“实际上,遥感图像往往受云层影响使得地物被部分或全部遮挡,几乎不具备任何可用信息或可用信息较少。”团队研究人员表示,居高临下地收集信息,并不是想象中的“尽收眼底”“一览无余”,清晰可用的信息仍然需要挑拣。

(原载于《科技日报》 2018-11-21 01版)

审核:管晶晶

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。

来源:科技日报 文中图片除注明外均来自网络

“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。

编辑:左常睿

“‘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”的名字来自于天基智能,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。

一位技术人员对其中的AI训练做了详细解释,他说:星上实时智能云检测方法是“天上一分钟、地上十年功”。在地面,首先通过对多种卫星的不同传感器所获得的遥感图像中云的空间纹理及统计特征进行分析,建立云特征模型、利用分类学习算法对样本进行分类训练。在轨验证期间,软件将对空域卷积去除噪声,然后突出云的边缘特征,接着对图像进行纹理和统计特征提取,根据图像云覆盖率、云厚度以及云破碎度对图像质量进行综合评价,剔除云层遮挡的无效数据。

据介绍,“天智一号”由中科院软件所牵头,中科院微小卫星创新研究院、航天九院771所、中科院光电院、中科院西光所等单位参与研制,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颗星已在规划中,“天智二号”预计将于2019年下半年择机发射。

可剔除云层遮挡的无效数据

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。

据介绍,在轨验证期间,天智一号完成了“对地成像、实时云判、择优数传”的一整套试验任务。项目组成员表示,未来云检测可从体制和算法两个层面进行拓展和提升,增加探测手段,增加多光谱数据,结合光谱特征提升云检测性能;在算法层面上,可增加星上算法自学习能力,不断优化分类器,提升云检测性能。

“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。

“天智一号卫星的星上实时智能云检测及图像质量判读在轨试验取得成功。”3月24日,天智一号卫星项目组团队成员、中国科学院软件所研究员赵军锁表示,在轨试验结果显示,通过“星上实时智能云检测及图像质量判读”软件,即“云检测软件”,可剔除云层遮挡的无效图像,数据下传效率提高了72%。

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”。

“在轨软件还能预估能源情况及光照条件,自动设定相关参数。”针对在太空中经常遇到的曝光差距较大的情况,软件会在拍摄前调解,随后使用分段非线性变换等图像处理方法对获取的图像进行在轨处理。

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。”

用手机摄影成了普通人的日常,可是和专业摄影器材相比,手机经常感觉“力不从心”,大视野、广角、远距离等等都难以hold住。而一部智能手机跟随“天智一号”卫星升空,却可以在太空里给地球高清实拍。

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。

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