【首师·头条】跟着长征八号上天了！高精尖中心研制的星上处理AI载荷搭载SAR卫星首次在轨验证

北京时间2020年12月22日12时37分，由我校北京成像理论与技术高精尖创新中心多模态遥感成像团队研制的星上智能处理模块搭载国内首颗商业合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）卫星“海丝一号”，经由“长征八号”运载火箭成功进入预定轨道，开始执行首次在轨开展的SAR星上智能处理试验任务。星上智能处理模块（简称AI载荷）可开展SAR数据在轨预处理与智能化目标检测，提升雷达卫星在轨工作效能，实现对重点观测区域目标的实时地理位置获取。

长征八号运载火箭在文昌首飞试验

多模态遥感成像团队近年来专注新型智能航天遥感技术，针对大量原始图像数据的地面传输挑战，短暂有限的过站时间窗口，遥感图像处理过分依赖地面算力，实时性不强，丧失重点目标进一步追踪、处理、识别、检测的最佳时机等痛点，重点研究用于卫星遥感图像的专用AI芯片设计与航天智能算法的加速推理，以解决图形处理器（GPU，Graphics Processing Unit）加速AI算法导致的高功耗问题，实现智能遥感影像处理领域适用于集成电路硬件加速的算法优化，研究自动化算法迁移工具，以实现对航天智能算法模型的转换，加速推理应用。

团队研制的基于FPGA的星上处理AI载荷

由于星上处理的调试验证比较困难，遥感成像团队提出并研制出星上处理地面仿真模拟系统，该系统建立完整星地联合仿真回路，模拟卫星实际飞行控制中的全流程星地通讯和在轨智能处理算法验证，为星上实时处理提供地面充分测试与验证保障，为未来卫星系统“数字孪生”及其相关应用拓展提供基础。

星上处理地面仿真模拟系统流程图

星上处理地面仿真模拟系统实物图

星上SAR舰船检测地面测试结果

首都师大北京成像理论与技术高精尖创新中心多模态遥感成像团队长期从事测绘空间信息领域的多传感器集成设备研发与遥感数据的人工智能处理研究，将原有移动测量设备研发中积累的多传感集成技术应用于遥感卫星的总体设计与预处理，实现了国内多颗商业遥感卫星的0到1级高精度智能预处理，在此基础上设计基于现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）与GPU结合的星上智能处理AI模块，将多年地面产品应用成熟的遥感图像处理算法进行星上硬件加速优化。

未来，研究团队将进一步推动新型智能航天器技术和算法在FPGA集成电路芯片级上实现和验证，为卫星配备智能化大脑，朝实现基于特定领域架构（DSA，Domain Specific Architecture)的航天新型智能处理器专用芯片努力，以期应用新技术、新理念大幅降低卫星的研制成本。