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“百公里級太空慧眼”一鏡到底!四維高景三號02星130公里長圖成功回傳

2025-03-19 

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“百公里級太空慧眼”一鏡到底!四維高景三號02星130公里長圖成功回傳(圖1)

  3月15日,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運(yùn)載火箭成功將四維高景三號02星送入預(yù)定軌道,衛(wèi)星入軌后狀態(tài)良好,各分系統(tǒng)陸續(xù)正常開機(jī)工作。

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  3月16日,位于喀什衛(wèi)星地面接收站成功接收四維高景三號02星回傳的首批衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。該影像具有130公里超大幅寬范圍,0.5米分辨率,圖像清晰、層次鮮明、細(xì)節(jié)豐富、色彩飽滿、畫質(zhì)勻凈,輻射一致性好。目前,天地鏈路及地面系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,衛(wèi)星進(jìn)入在軌測試階段。

  四維高景三號02星是中國航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國四維的高分辨率寬幅光學(xué)衛(wèi)星,由航天科技集團(tuán)八院抓總研制,長城公司作為總承包商提供發(fā)射和在軌交付服務(wù)。

  “傳統(tǒng)衛(wèi)星拍我國大型城市要‘拼圖’多次,而這顆衛(wèi)星可以一鏡掃盡?!边@是航天科技集團(tuán)八院馬文佳對這顆光學(xué)遙感衛(wèi)星“大幅寬”特點(diǎn)的解釋。四維高景三號02星和此前發(fā)射的01星狀態(tài)保持一致,都配置大口徑寬視場離軸三反可見光相機(jī),具備130公里以上的超大幅寬,能夠一次性覆蓋大面積區(qū)域,同時(shí)提供0.5米分辨率的影像數(shù)據(jù),既能“看得廣”,又能“看得清”。

  “相機(jī)分辨率高、成像幅寬大,這固然很好,但隨之而來的是爆炸般的數(shù)據(jù)量?!敝袊木S張國梁表示,四維高景三號02星在成像過程中1秒要吞吐近50GB的數(shù)據(jù),較傳統(tǒng)衛(wèi)星高一個(gè)數(shù)量級。如何實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮存儲與傳輸,是這顆衛(wèi)星要在太空中務(wù)必要完成的“數(shù)據(jù)極限挑戰(zhàn)”。

  “這顆衛(wèi)星每秒鐘產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量與一部2小時(shí)的4K高清電影相當(dāng),龐大的數(shù)據(jù)量對衛(wèi)星實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力提出了挑戰(zhàn)?!瘪R文佳和衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)采用一塊專用芯片搭建了實(shí)時(shí)處理平臺,并與專門設(shè)計(jì)的圖像壓縮軟件相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)高質(zhì)量實(shí)時(shí)壓縮、存儲且高速率高可靠下傳。

  解決星上數(shù)據(jù)處理難題,衛(wèi)星的獨(dú)特優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。中國四維借此衛(wèi)星,可以在土地資源調(diào)查中,快速完成省域范圍的影像采集,提供月度和季度頻次的動(dòng)態(tài)監(jiān)測服務(wù),幫助政府部門更精準(zhǔn)地掌握土地資源的變化情況。此外,在發(fā)生大面積自然災(zāi)害時(shí),衛(wèi)星大幅寬一次覆蓋成像能快速幫助有關(guān)部門掌握災(zāi)區(qū)全域一手信息,為災(zāi)情評估、災(zāi)后救援、災(zāi)后重建等工作提供有效助力。

  近年來,隨著我國衛(wèi)星遙感技術(shù)能力的不斷提高,數(shù)字孿生、實(shí)景中國、新興行業(yè)(保險(xiǎn)、金融、交通等)等領(lǐng)域的衛(wèi)星應(yīng)用場景逐漸成熟,市場對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的需求日益增加,對高分辨率遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量及數(shù)量要求逐漸提高,因而為各行業(yè)提供更靈活、更精細(xì)的數(shù)據(jù)服務(wù)是未來商業(yè)遙感衛(wèi)星應(yīng)用的必由之路。

  建設(shè)“中國四維新一代商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)”,是中國四維看清道路后下的一盤大棋。他們在空間段計(jì)劃發(fā)射“16+4+8”共28顆衛(wèi)星,包括:16顆優(yōu)于0.5米分辨率光學(xué)衛(wèi)星、4顆0.5米分辨率寬幅光學(xué)衛(wèi)星、8顆優(yōu)于1米分辨率SAR衛(wèi)星,同步建設(shè)匹配的基于“四維云”的地面段(含測控、接收、處理、應(yīng)用)。后續(xù)根據(jù)市場發(fā)展情況可擴(kuò)展至56顆衛(wèi)星。

  “四維高景三號02星便是‘4’中的一顆重要衛(wèi)星,也是中國四維新一代商星系統(tǒng)的第10顆衛(wèi)星。當(dāng)我們新一代商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)初步建成后,就可以形成全球任意點(diǎn)每天14次以上重訪的高分辨率對地觀測能力了?!睆垏撼錆M信心,他用“高分寬幅、手段豐富、時(shí)級響應(yīng)、周級覆蓋、時(shí)級響應(yīng)”總結(jié)該商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)建成后可實(shí)現(xiàn)的綜合效能,將充分滿足各行各業(yè)對空間高分辨率數(shù)據(jù)的需求。

  八院對商業(yè)衛(wèi)星研制模式的探索也從未停止。四維高景三號衛(wèi)星作為八院抓總研制的首例商業(yè)應(yīng)用級光學(xué)衛(wèi)星,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新式采用商業(yè)項(xiàng)目制,按照商業(yè)項(xiàng)目的管理方法和流程,以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)為導(dǎo)向,進(jìn)行資源的科學(xué)優(yōu)化和集中配置,在限定的時(shí)間、限定的成本、高質(zhì)量的要求下順利完成了衛(wèi)星的研制任務(wù)。

  從研制階段的效率提升到應(yīng)用場景的智能化拓展,人工智能在降低成本、增強(qiáng)功能和提高響應(yīng)速度等方面的價(jià)值越發(fā)明顯。張國梁認(rèn)為,更“智能”,是未來衛(wèi)星該有的樣子。這一點(diǎn),在四維高景三號02星上已有所提升。

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  “四維高景三號02星不僅在硬件上表現(xiàn)出色,還在智能化應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展?!睆垏航榻B,這顆衛(wèi)星具備星上任務(wù)規(guī)劃和星上圖像目標(biāo)智能化檢測識別能力,能夠根據(jù)用戶需求自動(dòng)規(guī)劃觀測任務(wù),并在星上對觀測對象進(jìn)行智能識別和提取。

  此外,該衛(wèi)星還具備動(dòng)態(tài)壓縮比功能,能夠根據(jù)不同區(qū)域的云層覆蓋情況,自動(dòng)調(diào)整數(shù)據(jù)壓縮比,確保有效數(shù)據(jù)的傳輸效率。這種智能化技術(shù)的應(yīng)用,不僅提高了衛(wèi)星的任務(wù)執(zhí)行效率,還大幅減少了地面運(yùn)控資源的開銷。

  對衛(wèi)星智能化的探索還不止于此,馬文佳透露,未來最有趣的變革藏在任務(wù)系統(tǒng)里——研制團(tuán)隊(duì)將開發(fā)的“智能調(diào)度”算法,讓多顆衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)自主申請接下拍攝任務(wù)。例如,當(dāng)用戶下達(dá)指令需要拍攝某區(qū)域時(shí),距離最近的衛(wèi)星可以被第一時(shí)間調(diào)度,其他衛(wèi)星繼續(xù)搜尋新任務(wù)。