珞珈三号01星在轨处理技术及验证

遥感卫星在轨处理技术是推动遥感技术实现实时智能服务的核心环节。针对星上资源受限环境引起的系列处理难题及遥感数据实时处理与信息提取需求,本文首先构建了任务驱动的卫星遥感数据在轨处理框架,以任务需求为核心并协同星地资源建立基于感兴趣区域的星上处理技术体系;然后,面向不同任务层级和应用场景,给出了以位置信息为驱动的基础在轨处理模式、以目标/场景内容和变化事件为驱动的智能处理模式;最后,论述了适配星上资源受限环境的在轨处理关键算法,基于珞珈三号01星星上处理应用程序,验证了典型算法的在轨处理效果。在任务驱动和星地协同机制下,实现了在轨高精度定位、多类型影像产品快速生成、静动态目标信息实时提取及静态和动态影像高倍率近实时压缩。在轨处理显著提高了传统地面处理的效率,能够有效支撑后续卫星遥感实时智能服务。     

语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法

卫星任务规划是合理配置卫星资源,获取有效数据的重要途径。针对启明星一号卫星在无用户观测需求时存在的资源浪费问题,提出一种语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法。首先通过分析对地观测目标的特征及其对遥感数据的需求特点,构建了全球任务语义描述模型,为卫星的自主任务规划提供了基础数据库。然后基于该描述模型,设计了一种卫星自主任务规划方法,通过构建任务规划模型,能够实现对高价值目标的自主规划,提高卫星数据获取效率,最大程度地发挥卫星的在轨应用价值。最后基于启明星一号对该模型进行了方案验证,证明了该方法的可行性,可适用于不同类型遥感卫星,在未来遥感星群实时智能服务应用中能够发挥一定的价值。     

面向任务的高分辨率光学卫星遥感影像智能压缩方法

随着对地观测系统以及空间信息网络的快速发展,中国已经建成星地一体化的对地观测系统。高分辨率遥感影像数据从GB级转向TB级,轻小型智能遥感卫星有限的带宽容量和存储空间都严重限制了遥感信息的智能实时服务,由此提出了一种面向任务的智能压缩方法。首先,基于遥感影像的数据特点以及轻小型智能遥感卫星星地数传的瓶颈,分析了传统在轨压缩算法的局限性,论述了面向任务的高分辨率光学卫星遥感影像智能压缩处理的重要性;其次,提出了基于珞珈三号01星平台面向任务的智能压缩方法,通过星上高质量成像和高精度几何定位获取观测区域;然后,根据不同的任务需求,利用信息提取模型获取感兴趣目标/区域;最后,利用压缩模型对该区域进行自适应码率分配来实现高倍率压缩任务,并生成码流文件回传到地面。针对不同的任务需求,合理分配码率,可通过该方法有效实现遥感影像的高倍率智能压缩。     

面向实时应用的遥感服务技术

当前中国卫星事业正面临着难得的发展机遇,以应用需求为牵引,着力提升卫星遥感的服务能力,充分发挥卫星的应用效益,突破通信、导航、遥感卫星的系统壁垒,构建通导遥一体化的天基信息实时服务系统,提供全天时、全天候、全地域的面向实时应用的服务。本文首先分析了天空地海对地观测传感网实时服务能力,接着阐述了遥感技术实时应用服务需求(抗震救灾遥感高时效性服务需求、地表形变遥感监测需求、大众实景服务需求等),剖析了基于人工智能的遥感在轨处理技术,最后论述了遥感技术从最初提供数据和信息向提供实时服务的转变趋势。     

智能遥感卫星与遥感影像实时服务

传统的卫星遥感系统数据获取、处理和应用模式无法满足卫星遥感影像大众化和实时化的应用需求,亟须发展智能遥感卫星系统,以解决遥感影像在轨处理和智能服务问题。本文首先阐述了智能遥感卫星的发展;然后对智能遥感卫星在轨处理架构、服务模式和在轨处理所涉及的关键算法进行了详细介绍;最后结合珞珈三号01星的设计和研制,探讨了珞珈三号01星的服务场景和服务模式,并对5G、6G和人工智能时代下的智能遥感卫星的未来发展进行了展望。     

低轨巨型星座遥感信息“云-边-端”智能服务关键技术

低轨巨型星座是国家重要的新型基础设施,也是当前航天领域发展的前沿和热点。通过分析卫星集群与地面资源的“云-边-端”动态优化协作,开展面向低轨巨型星座的协同智能服务关键技术研究。围绕“一星多用、星群组网、协同感知、自主管控、智能服务”的目标,分析了地面中心云智能管控与高精度处理、天基边缘云协同观测与融合处理、卫星端与用户端实时处理与智能服务等关键技术,探讨了面向即时任务的“云-边-端”协同智能服务模式,能够为典型即时应用场景提供“快、准、灵”的时空连续信息服务,实现智能对地观测的跨越式发展。     

新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星

光学测绘遥感卫星的性能不断提升,种类日益丰富,已经成为获取全球精准测绘遥感信息的重要支撑。当前光学测绘遥感卫星已具备亚米级的空间分辨能力,但测绘遥感信息服务存在严重的滞后问题,亟须发展智能测绘遥感卫星,向实时智能服务转型升级。本文首先基于光学测绘遥感卫星3种成像体制及其实现方式和应用特点,分析智能测绘遥感卫星的适用体制,进一步面向实时化、智能化和大众化的应用需求,提出通导遥(通信、导航、遥感)一体化智能遥感卫星的设计构想,重点分析智能遥感卫星的服务方式及一体化功能组成;然后,阐述新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星的性能与特点;最后,对智能测绘遥感卫星的发展和使命进行总结与展望。珞珈三号01星集遥感与通信功能于一体,探索了从数据获取到应用终端的测绘遥感信息高效智能服务模式,为遥感数据基于天地互联网的在轨处理与实时传输提供了真实的服务验证平台,对我国空间信息网络的建设具有重大意义。     

空地协同移动智能服务平台研发及典型应用

面向万物互联时代的移动智能服务需求,亟须建立空地协同智能服务平台。由于核心设备和算法的限制,空地协同移动智能服务平台发展较为缓慢。由此通过攻关传感器实时位置和姿态测量的核心技术与数据处理和分析的关键算法,研制了高精度位姿测量设备,研发了机载和车载空地多平台协同组网遥感观测系统,实现了多源遥感影像质量改善与智能精处理,有效支撑遥感测绘服务,提升遥感信息自动化处理水平,从而解决了空地协同智能服务平台中“准、快、灵”的难题,实现“北斗+位姿测量仪”全球自主“定基准”、空地协同组网快速“找目标”、智能化精处理自动“查变化”。成果已被广泛应用于地理国情监测、智慧城市规划和建设、应急测绘保障等行业。     

面向区域目标的多星协同对地观测任务规划问题

我国在轨对地观测卫星数目的不断增多和卫星对地观测需求的日益复杂化,要求利用多星协同完成对大面积区域目标的快速观测和观测数据的及时更新。针对这一新问题,提出了问题的求解框架,并在分析国外目前采用的区域分割方法的基础上,设计了一种改进的基于卫星、星载遥感器参数和区域目标形状特征的观测活动构造和处理方法,对多星协同观测区域目标具有一定作用。     

遥感影像智能解译样本库现状与研究

我国遥感对地观测等项目顺利实施,获取了大量时效性强、覆盖范围广、信息量丰富的遥感数据.但遥感影像智能化自动处理技术发展仍相对滞后,无法满足区域/全球大范围地物信息快速提取的需求.近年来,人们利用深度学习技术显著提高了影像特征提取成效,但由于所使用的深度学习样本数量和类型有限,对于多源遥感影像的自动解译能力仍然不足.本文面向大范围多源遥感影像地物信息智能解译需求,在分析现有样本集现状及问题的基础上,研究提出遥感影像智能解译样本库设计方案,并在此基础上设计了基于互联网的样本协同采集与共享服务框架.本文将为多源遥感影像样本库建设提供参考,为大范围遥感影像智能解译提供支持.     

集成型与智能型测绘卫星工程发展及其关键技术

航天对地观测已经成为全球对地观测的主要手段。本文简单梳理了国际上现有大地测量类对地观测卫星的概况,侧重分析了我国地形测量类对地观测卫星的贡献和存在的问题,未来对地观测卫星的发展趋势,载荷集成型综合测绘卫星发展的可能性及其面临的主要技术瓶颈。总体认为集成型测绘卫星尽管单星观测效率高,但是整体观测效益不高;分析了微小卫星密集组网型对地观测的可能性及其相应的关键技术,包括载荷模块化设计、卫星小型化设计、卫星最佳组网技术、数据传输技术、卫星在轨弹性调配技术和星上数据快速处理技术等;对未来智能卫星对地观测进行了展望,提出了相应的关键技术,包括星上观测智能识别技术、星间智能传输与星地智能传输技术、星上和地面智能数据处理技术等。此外,卫星的智能避障、运载火箭落点的智能跟踪和智能控制也是航天对地观测需要考虑的发展方向。     

地表异常遥感探测与即时诊断方法研究框架

由自然和人为因素引起的各类地表异常具有突发性、多样性、随机性和复杂性,导致传统的卫星遥感探测时效严重滞后于地表异常预警和应急处置的实际需要,地表异常实时化、智能化遥感探测已成为我国新时代社会与经济高质量发展的重大战略需求,也是当前遥感科学发展面临的重大技术挑战。本文在分析地表异常遥感即时探测面临的技术挑战及其研究的必要性基础上,围绕解决地表异常遥感探测“看不到、看不清、看不快”技术瓶颈背后的科学问题,从卫星、载荷、应用三位一体的新视角,提出以“通导遥”一体化、星上在轨处理、星地互馈机器学习等为代表的地表异常遥感即时探测机理与方法研究思路,构建包括地表异常遥感响应特征与语义表征、地表异常超大动态范围自适应即时遥感探测、地表异常遥感在轨即时诊断、地表异常遥感预警知识即时生成与表达等在内的地表异常遥感即时探测研究框架,为深入开展地表异常遥感即时探测机理与方法研究提供科学方案,为实现直到用户移动终端的地表异常遥感监测预警产品即时服务提供技术体系框架。     

从对地观测卫星到对地观测脑

21世纪以来,高分辨率对地观测卫星快速发展,对地观测系统由最初的单星模式发展为现在的轻小型卫星组建星座,实现了全天时、全天候、全方位的对地精细化观测。未来将对地观测卫星星座与通信卫星、导航卫星和飞机等空间节点通过动态组网,建立天基空间信息网络,以实现智能化空天信息的实时服务。为了进一步增强系统的智能化水平,提高系统感知、认知能力和应急响应能力,本文提出未来空间信息网络环境下对地观测脑（earth observation brain,EOB）的概念,对地观测脑是基于事件感知的智能化对地观测系统。详细介绍了对地观测脑的概念模型及需要解决的关键技术,举例说明了对地观测脑初级阶段的感知、认知过程。将来对地观测脑可以回答何时（when）、何地（where）、何目标（what object）发生了何种变化（what change）,并在规定的时间（right time）和地点（right place）把这些正确的信息（right information）推送给需要的人（right people）的手机或其他智能终端,全球用户可实时获得所需的任何数据、信息和知识。     

新一代人工智能驱动的陆地观测卫星遥感应用技术综述

随着各国航天事业的高速发展以及政府对卫星遥感技术的大力支持,各类军民商用卫星系统层出不穷,建立了较为完善的卫星遥感数据获取体系,为推动经济社会高质量发展提供了新动能。与此同时,人工智能技术的迅猛发展极大程度的提升了数据分析的智能化、精准化水平,为遥感大数据分析与应用带来了新的发展机遇。在互联网时代的背景下,结合新一代人工智能、大数据、物联网、5G等先进技术,推动遥感应用朝着智能化、大众化、产业化方向发展是大势所趋。本文依据当前陆地观测卫星智能遥感技术的发展现状与实际需求,论述了人工智能驱动的遥感技术在资源调查、环境监测、灾害监测等领域中的应用研究现状,探讨了现阶段制约人工智能技术在遥感领域应用成效的关键问题,最后结合遥感大数据处理中存在的问题和挑战,对陆地观测卫星遥感应用技术的发展趋势进行了展望,建立基于人工智能的卫星遥感应用体系已成为卫星遥感技术发展的必然趋势。     

一种基于改进PSO算法的高时间分辨率遥感卫星星座优化设计方法

针对定位、导航、授时、遥感、通信一体的天基信息实时服务系统对遥感信息高时间分辨率获取的需求,提出了基于改进粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法的遥感卫星星座优化设计方法。基于6N和3+4P星座构型,以重访时间间隔作为优化目标,采用改进的PSO算法对星座优化模型进行求解,分别针对全球覆盖和区域覆盖任务进行了仿真对比试验。仿真结果表明,提出的方法适用于低轨遥感卫星星座设计,满足高时间分辨率要求。     

China's high-resolution optical remote sensing satellites and their mapping applications

Since the beginning of the twenty-first century,several countries have made great efforts to develop space remote sensing for building a high-resolution earth observation system.Under the great attention of the government and the guidance of the major scientific and techno-logical project of the high-resolution earth observation system,China has made continuous breakthroughs and progress in high-resolution remote sensing imaging technology.The development of domestic high-resolution remote sensing satellites shows a vigorous trend,and consequently,a relatively stable and perfect high-resolution earth observation system has been formed.The development of high-resolution remote sensing satellites has greatly pro-moted and enriched modern mapping technologies and methods.In this paper,the develop-ment status,along with mapping modes and applications of China's high-resolution remote sensing satellites are reviewed,and the development trend in high-resolution earth observa-tion system for global and ground control-free mapping is discussed,providing a reference for the subsequent development of high-resolution remote sensing satellites in China.