? Un grupo de doctorados de la Universidad de Tsinghua está jugando a la "inteligencia satelital" en el cielo.

La Ciudad Prohibida fotografiada por Goffin II en 2017 tiene una resolución terrestre de menos de un metro.

Detrás de las imágenes satelitales cada vez más claras, los satélites de teledetección generan datos masivos: según las estadísticas del Ministerio de Recursos Naturales "Satellite Remote Sensing Application Report (2020)" [1], hay 19 Los satélites de detección remota de recursos en órbita en mi país tienen chips, el volumen de datos anual ha alcanzado 1,6 Pb (1 pb = 65439).

Pero en el pasado, la transmisión entre satélites de China no era tan conveniente como usar teléfonos móviles en nuestra vida diaria, por lo que no era fácil transmitir tantos datos al país. Teniendo en cuenta que actualmente hay muy pocas estaciones terrestres de satélites nacionales, sólo se pueden obtener unos pocos minutos de ventana al pasar sobre China y sólo se pueden transmitir decenas de Gb de datos limitados a la vez. Por tanto, el tiempo que dedica el satélite a la transmisión de datos es mucho mayor que el tiempo que dedica a la fotografía.

Tome el "Goffin 2" que se muestra arriba como ejemplo. El satélite puede almacenar aproximadamente 4 TB de datos y registrar no menos de 20 minutos de información de disparo. El ancho de banda de transmisión de "Goffin 2" es de 2x450 Mbps, lo que significa que se necesitan más de 75 minutos para enviar 4 TB de datos. Sin embargo, solo tienes una ventana de unos pocos minutos cada vez que sobrevuelas China, por lo que se requieren múltiples descargas y retrasos de varios días para finalmente hacer el trabajo.

Con el vigoroso desarrollo de los satélites comerciales, no solo la recopilación y el procesamiento de datos de los satélites de detección remota se han convertido en cada vez más problemas, sino también toda la cadena industrial, incluidos los satélites de comunicación, navegación, investigación científica y prueba de tecnología. , e incluso, eventualmente, Internet por satélite y las redes integradas espacio-terrestres se enfrentan a tales cuellos de botella.

Liu Dongyu|Autor

Li Tuo|

Más datos satelitales, un mercado más amplio.

El espacio terrestre está cada vez más ocupado. Según las estadísticas de la base de datos de satélites UCS, hasta septiembre del año pasado había 4.550 satélites en órbita terrestre, de los cuales más de 1.000 fueron lanzados recientemente el año pasado. Esto se debe especialmente al rápido desarrollo de la industria de los satélites comerciales. Estados Unidos, que tiene el mayor número de satélites. Y la mayoría de ellos son satélites comerciales.

Base de datos de satélites UCS y datos abiertos de lanzamiento de cohetes

Aunque las empresas de satélites comerciales de China tienen un buen impulso de desarrollo, no han puesto más satélites comerciales en el cielo como lo hace la política de Estados Unidos; el factor de desarrollo más esperado para las empresas chinas de satélites comerciales. Antes de las vacaciones del Festival de Primavera, el país envió un "gran sobre rojo" a la industria satelital: el libro blanco "China Aerospace 2021", que marcó la pauta para la industria aeroespacial comercial. Las medidas específicas incluyen el apoyo a los lanzamientos espaciales comerciales.

En los próximos cinco años, China mejorará aún más el sistema existente de sitios de lanzamiento espacial sobre la base del fortalecimiento del sistema técnico unificado para productos espaciales... y construirá lanzamientos comerciales. estaciones y sitio de lanzamiento espacial comercial para satisfacer diversas necesidades de lanzamiento comercial.

También hay más oportunidades de negocio:

En los próximos cinco años, China Aerospace aprovechará las oportunidades de la industrialización digital y la digitalización industrial, y aumentará sus esfuerzos frente a las dificultades económicas y el desarrollo social y las diversas necesidades del público. Fortalecer la transformación de los logros aeroespaciales y la transferencia de tecnología, enriquecer los escenarios de aplicación, innovar los modelos de negocios y promover la integración profunda de las aplicaciones aeroespaciales y el desarrollo económico digital. Ampliar la amplitud y profundidad de las aplicaciones de teledetección y comunicación por satélite, implementar el proyecto de industrialización Beidou y proporcionar productos y servicios convenientes más avanzados, económicos y de alta calidad para diversas industrias de la economía nacional y el consumo masivo. Cultivar y desarrollar nuevos formatos económicos aeroespaciales, como turismo aeroespacial, productos biofarmacéuticos aeroespaciales, eliminación de desechos espaciales, servicios de pruebas aeroespaciales, etc., y mejorar la eficiencia de escala de la industria aeroespacial.

Llevará tiempo dejar de lado temporalmente direcciones de comercialización como el turismo espacial y la eliminación de desechos espaciales. El negocio actual de los satélites comerciales todavía se concentra en los cuatro campos principales de las comunicaciones, la navegación, la teledetección y los experimentos científicos. Para las empresas chinas de satélites comerciales, dado que el campo de la navegación y las comunicaciones está dominado principalmente por el "equipo nacional", la teledetección se ha convertido en el campo de comercialización más rápido.

Los satélites de teledetección se han comercializado mucho en todo el mundo. Según datos de SIA y acuerdos del Instituto de Investigación Toubao, el mercado mundial de servicios de teledetección por satélite alcanzó los 2.420 millones de dólares en 2020, y se espera que alcance los 4.360 millones de dólares en 2025 [3].

Otros datos muestran que se espera que el mercado de satélites de teledetección de China alcance los 8.180 millones de yuanes en 2020, con una tasa de crecimiento anual del 8,23% al 8,34% de 2018 a 2020. [4]

El tamaño del mercado global de la industria de servicios de teledetección por satélite. Figura SIA, Instituto de Investigación Toubao [3]

El tamaño del mercado de la industria de satélites de teledetección de China. Figura 3 Instituto de Investigación Industrial Qianzhan [4]

El mercado en auge siempre enfrentará el problema al principio del artículo: una gran cantidad de datos, pero poco tiempo de transmisión efectivo, conduce a una mala puntualidad de los datos; Limitar el uso de satélites de teledetección. Escenarios de aplicación.

Por ejemplo, si un satélite óptico típico toma fotografías durante 10 minutos durante un determinado vuelo, la transmisión de datos necesita dar otras diez vueltas alrededor de la Tierra o más, y sólo una parte de los datos originales puede transmitirse cada vez que pase sobre China. Cao De, cofundador y director de operaciones de Star Test Future, le dijo a Guoke Hard Technology que entre los datos sin procesar que llevan mucho tiempo y se descargan mediante energía satelital, la proporción de datos no válidos puede ser más de la mitad debido a la nube. cobertura y otras razones.

También existe un tipo de satélite de teledetección, el satélite SAR, llamado "radar de apertura sintética". Este es un satélite que utiliza radar de microondas para la detección y no se ve afectado por el clima ni las nubes. Tiene las ventajas de todo clima y para todo clima, es muy sensible a la altura de los objetos de la superficie (la precisión más alta puede alcanzar el nivel milimétrico) y también puede analizar la vegetación de la superficie, el contenido de humedad y otra información, por lo que es especialmente adecuado. para desastres meteorológicos, emergencias, agricultura, marítimas y otras necesidades al servicio de las finanzas, la defensa nacional y las empresas * * * públicas[5].

Durante las fuertes lluvias que cayeron en Henan en julio pasado, el Centro de Tecnología de Aplicación de Satélites de Recursos Naturales de Henan utilizó datos de satélites SAR nacionales y extranjeros para analizar áreas inundadas y caminos urbanos. [6]

La aplicación comercial de los satélites SAR también está limitada por el procesamiento de datos. El modo de trabajo típico de los satélites SAR es el de "imágenes de banda", es decir, mientras el satélite opera en órbita, el radar escanea el suelo a una velocidad relativamente uniforme, recopila continuamente imágenes de reflexión del radar y luego, después de un largo período de transmisión de datos sin procesar. , la imagen final se puede empalmar.

Cómo aprovechar mejor el valor de los datos satelitales y aplicarlos a diversos escenarios comerciales. Una solución simple y fácil de entender es comprimir o incluso filtrar los datos del satélite para devolver solo los más importantes. información. .

Este método debe basarse en el cálculo, al igual que en un teléfono móvil. Para procesar fotografías, colocamos varios chips como ISP y NPU y una serie de reconocimiento de escenas y procesamiento de imágenes en el teléfono móvil. algoritmo de procesamiento. Pero en un satélite, ¿cómo se resuelven los problemas de algoritmo y potencia informática mínima?

¿Cómo realizar inteligencia satelital?

En la actualidad, una de las principales tareas de "Satellite Measurement Future" es proporcionar a estos satélites de detección remota plataformas informáticas de vanguardia energéticamente eficientes y soluciones de aplicaciones basadas en escenarios, y mejorar sus cálculos de datos a través de -capacidades de compresión orbital y procesamiento en órbita y procesamiento de transmisión para proporcionar servicios para mercados de aplicaciones posteriores, como finanzas, respuesta a emergencias y seguridad regional. De hecho, el procesamiento inteligente de la información de teledetección también se divide en diferentes niveles, lo que no solo puede resolver el problema de la transmisión de datos, sino también mejorar el valor y la eficiencia operativa de los datos satelitales.

El trabajo más básico es comprimir los datos del satélite para reducir el tamaño del paquete de datos de retorno y reducir la presión sobre el ancho de banda de comunicación.

Compresión óptica de imágenes satelitales (satélite Changguang, futura medición de estrellas)

La inteligencia principal es filtrar datos no válidos, como eliminar imágenes oscurecidas por nubes o cuando hay una luz clara. misión Deseche la parte fotografiada del océano en algunos casos, como escanear el suelo. Esta parte del trabajo también puede ahorrar tráfico de datos.

La inteligencia más avanzada consiste en completar directamente tareas como la identificación de objetivos y el seguimiento en satélites. Esta es también la clave para que los datos satelitales tengan un gran valor comercial. Originalmente necesitaba completar la transmisión de datos en tierra. Si se identifica en el satélite, se pueden obtener directamente datos de corte efectivos o información del objetivo, e incluso se puede ajustar el modo de trabajo de la constelación de satélites para recopilar con mayor precisión información local importante.

Barco de identificación por satélite SAR (Instituto de investigación de instrumentos celestiales, futuro de medición de estrellas)

Monitoreo de barco por satélite SAR e identificación de cuerpos de agua

(Instituto de investigación Tianyi de la Universidad de Xiamen, Xingce Future)

Además, si la misión del satélite incluye identificar objetivos específicos, como buques de carga de contrabando, el satélite inteligente puede incluso enviar un mensaje de texto a tierra en tiempo real: "Lo que apareció en un determinado Ubicación", que es más rápido que enviar de vuelta. Las imágenes son más en tiempo real.

Se puede ver que con la mejora de la inteligencia, los datos satelitales están más cerca de las necesidades comerciales y pueden complementar y ampliar muchos escenarios de aplicación que no se pueden lograr mediante los procesos tradicionales de detección remota.

Para lograr inteligencia satelital, es necesario introducir capacidades informáticas de bajo costo y alta eficiencia en los satélites. ¿Qué tipo de chips y plataformas informáticas de a bordo son adecuados para la informática en el espacio? Por lo general, los chips satelitales son productos especializados para el sector aeroespacial. A menudo utilizan tecnología madura y tienen una alta estabilidad, pero no tienen ventajas en cuanto a rendimiento, consumo de energía y precio. El uso de chips estandarizados por grandes empresas se ha convertido en una opción de bajo costo y computacionalmente intensiva, pero no necesariamente adecuada para trabajar en un entorno espacial.

Es aquí donde se abre un gran avance para el futuro de la medición estelar. Cao De presentó la tecnología dura de Shell. El director ejecutivo Cang y Cao Dezhi son hermanos que se graduaron del Laboratorio de Electrónica Nuclear del Departamento de Ingeniería Física de la Universidad de Tsinghua. El Laboratorio de Electrónica Nuclear ha participado en cooperación con el CERN (Centro Nuclear Europeo) en el pasado, proporcionando muchas plataformas de software y hardware de alto rendimiento en entornos de irradiación para completar la detección y el procesamiento de datos de alto rendimiento de cientos de Gb por segundo. Por lo tanto, la experiencia profesional del equipo es una sólida comprensión de las plataformas informáticas de software y hardware y su aplicación en entornos de irradiación.

A partir de 2016, los estudiantes de pregrado y posgrado en el laboratorio lanzaron simultáneamente un proyecto de exploración espacial: el "Proyecto Sky Grid". Un plan de redes de constelaciones para estudios del cielo con ráfagas gamma utilizando cargas útiles de exploración espacial transportadas por plataformas satelitales cúbicas comerciales. Esto también inspiró al equipo empresarial a utilizar CubeStar para llevar a cabo experimentos espaciales para profundizar su comprensión de la detección de partículas espaciales y la irradiación espacial. Después de suficientes pruebas en tierra, el chip y la plataforma informática a bordo se enviaron al espacio para su verificación en órbita. Los satélites prueban el futuro. Diseño de esquemas de refuerzo de confiabilidad iterativo, que incluye detección de hardware de sistemas heterogéneos, respaldo redundante de sistemas de software, diseño tolerante a fallas y optimización de verificación de algoritmos establecidos a través de búsqueda de arquitectura de redes neuronales.

Por lo tanto, el equipo ha desarrollado una variedad de plataformas informáticas integradas de la serie "Xingxi". Todas estas plataformas utilizan dispositivos de calidad comercial (como chips FPGA, GPU o ASIC, etc.) para reemplazarlos. Equipos de grado aeroespacial y reducir el costo de la industria, pero con alta redundancia y confiabilidad.

"Xingxi" se ha repetido varias veces desde 2020. El producto maduro actual Xingxi 02 adopta la solución informática FPGA+GPU, que puede alcanzar un consumo de energía de 20 W y una potencia informática de 20 TOP. Según el plan de lanzamiento, Xingxi 02 se lanzará en una plataforma satelital este mes (febrero de 2022) y se desplegará en órbita para lograr la verificación en órbita del proceso completo de dispositivos de grado industrial y las posteriores pruebas operativas a largo plazo.

Mapa conceptual del producto Xingxi 02

Según los informes, la futura solución inteligente a bordo de medición por satélite ha llegado a cooperar con varias empresas nacionales de satélites comerciales, como el satélite Changguang en el campo de la teledetección de luz visible, el Instituto de Investigación Tianyi en el campo de los satélites SAR, etc. A través de una amplia cooperación en la cadena industrial, la medición por satélite obtendrá más oportunidades clave, como la verificación en órbita y la expansión de escenarios comerciales en el futuro, realizando el proceso desde la investigación científica y los prototipos de ingeniería hasta la comercialización.

Servicios técnicos para la investigación científica

Otro negocio futuro de la medición por satélite, la serie de plataformas de experimentos espaciales "Satellite Survey", es llevar a cabo actividades que incluyen la irradiación espacial mediante la forma de carga útil de Satélites de investigación científica. Productos y servicios tales como experimentos, detección de partículas espaciales y adquisición y procesamiento de datos en general.

Cao De le presentó a Shell Hard Technology que la plataforma de "medición de estrellas" también surge de su acumulación tecnológica en el campo de la exploración espacial. Las ventajas de su producto son las siguientes:

Primero, se puede utilizar más. El bajo costo permite el desarrollo de carga útil científica y se pueden verificar nuevas tecnologías en un tiempo más rápido. Un gran satélite de investigación científica suele transportar múltiples cargas útiles experimentales, lo que forma un sistema complejo. Los riesgos para el sistema que plantean muchas tecnologías nuevas requieren pruebas tempranas en órbita de tecnologías clave. La plataforma de experimentos espaciales de medición por satélite combina capacidades de desarrollo de carga útil y servicios de prueba de irradiación espacial para completar esta tarea y ayudar a los grandes satélites de investigación científica a reducir los riesgos.

En segundo lugar, utilizar satélites pequeños de forma independiente para recopilar datos y promover rápidamente el nacimiento de resultados de investigación científica espacial. Un gran satélite de investigación científica generalmente requiere un ciclo de investigación y desarrollo de 5 a 10 años. Basado en productos de carga puntual comerciales de bajo costo y altamente confiables y modelos de montaje de satélites cúbicos, la observación y la recopilación de datos de objetivos científicos se pueden completar en solo uno. año, y puede publicar nuevos resultados de investigaciones científicas.

En tercer lugar, abrir nuevos modos de observación en la ciencia espacial y realizar modos de observación científica como matrices y retransmisiones a través de redes de múltiples satélites, como la observación de la ubicación de brotes de eventos celestes que enfrentan fuentes transitorias en el universo. Como mirar al Sol, las observaciones de nebulosas por retransmisión a largo plazo abrirán una nueva ventana para las observaciones astronómicas y cosmológicas desde una nueva perspectiva.

Por un lado, la plataforma de "estudio por satélite" sirve a la exploración científica de los científicos y tiene el efecto de reducir costos, acelerar y promover el desarrollo de la industria de la investigación científica. Por otro lado, también ha reforzado su verificación técnica en futuras mediciones satelitales, haciendo que las futuras mediciones satelitales estén siempre a la vanguardia de las nuevas tecnologías en los campos de la exploración espacial, la recopilación de datos satelitales y el procesamiento de bordes a bordo.

Cao Dezhi dijo que aunque el espacio de mercado para los servicios satelitales de investigación científica está limitado por la financiación de la investigación científica, que asciende aproximadamente a varios miles de millones de yuanes por año, para el futuro de la medición por satélite, el negocio de plataformas de "medición por satélite" Ha abierto la situación de la industria, ha establecido una marca y se ha convertido en la principal fuente de flujo de caja para la primera fase del negocio de la empresa.

¿Cómo dirige un médico una empresa?

También tenemos curiosidad por una pregunta: los miembros del equipo de Star Test Future provienen principalmente de universidades e institutos de investigación reconocidos como la Universidad de Tsinghua, Stanford y la Academia de Ciencias de China, y la mayoría de ellos se dedican a la investigación y el desarrollo de productos para los dos fundadores y varios miembros centrales del equipo de gestión, este también es su primer trabajo. ¿Cómo pasaron de investigadores a directivos de empresas?

Según los informes, el equipo de Star Test Future es pequeño, con alrededor de 10 empleados a tiempo completo y 30 pasantes a tiempo parcial. Sin embargo, cuando se estableció la empresa por primera vez, frente a la situación epidémica nacional, la división del trabajo de I + D, la depuración de la producción, etc., también inició el camino hacia la colaboración remota. Debido a su formación universitaria, el equipo de Star Future ha concedido desde el principio gran importancia a la conservación de documentos y a la circulación de información. "Esto puede ser un hábito o una cultura de nuestra empresa. Si no puede pensar con claridad, escríbalo y utilice documentos para transmitirlo de manera más completa y sistemática", dijo Cao Dezhi.

Esto coincide con la filosofía de Feishu. Por lo tanto, después de examinar varias plataformas de colaboración de oficina, finalmente elegimos utilizar Feishu para alojar la plataforma de la empresa para grabación de documentos y conferencias telefónicas. Porque, como uno de los representantes de la cooperación de oficinas nacionales, Shufei también introdujo un método de reunión: "Flying Reading Meeting", un método de reunión basado en la lectura y comentarios de los documentos de Shufei.

Cao Dezhi dijo: "Lo más importante para una nueva empresa es no distorsionarse. Las personas pueden comunicarse honestamente, sublimar información, conectar rápidamente las necesidades y productos de los clientes y, en última instancia, lograr la mejora de todo negocio". Al utilizar Feishu Durante el proceso de documentación, el equipo también desarrolló algunos modelos de trabajo adecuados basados ​​en el desarrollo de la empresa y las necesidades comerciales. Uno es una base de conocimiento construida con documentos y el otro es un sistema de gestión de clientes construido con multidimensional. mesas.

Para una empresa nueva, un CRM maduro o herramientas low-code son buenas, pero no significan que puedan resolver los problemas centrales del proceso empresarial. "Primero hay que descubrir cómo hacerlo, y luego las herramientas podrán funcionar como deberían". Detrás de los sencillos formularios y documentos, hay que expresar claramente lo que se quiere hacer y lo que se quiere transmitir, y luego se puede acelerar el desarrollo empresarial de la startup.

“La información se puede transmitir de un lugar a otro en forma de documentos y tablas multidimensionales. El mecanismo de flujo de información proporcionado por Shufei se ha convertido en una parte muy importante de nuestro negocio. El código que transportan Feishu y los documentos. Eventualmente será llevado al cielo ". Cao Dezhi resumió el papel de Feishu en un trabajo específico.