Первый китайский спутник для интеллектуальных вычислений с использованием гиперспектральной съемки успешно вышел на орбиту, а компания CAS Xi'an Optics & Technology Co., Ltd. продемонстрировала свои аппаратные и программные решения в гонке за "вычислительную мощность в космосе".

Благодаря преимуществам новой интерферометрической системы визуализации, этот спутник достиг наивысшего пространственного разрешения и самой широкой полосы обзора в видимом и ближнем инфракрасном спектральном диапазоне, доступных в настоящее время в Китае, достигнув пространственного разрешения в 10 м и спектрального разрешения в 7 нм — самых высоких показателей производительности коммерческих гиперспектральных систем — что значительно расширило возможности моей страны по сбору гиперспектральных данных с помощью космических аппаратов. При ширине полосы обзора в 14 км он также обладает возможностью непрерывной съемки с длинной полосой, что значительно повышает эффективность сбора данных и позволяет ежедневно получать до 1 миллиона км² гиперспектральных изображений дистанционного зондирования с разрешением 10 м. Использование новой интерферометрической спектральной технологии визуализации позволяет свободно определять центральные длины волн, обеспечивая надежную основу данных для количественных и точных приложений дистанционного зондирования.

Этот спутник, первый в коммерческой аэрокосмической отрасли Китая, использующий интерферометрическую спектральную систему визуализации, выходит за рамки традиционного режима обработки данных «сканирование неба и наземные вычисления», напрямую осуществляя сбор, обработку и принятие решений на основе данных дистанционного зондирования на орбите. Он совершает исторический скачок в области гиперспектрального дистанционного зондирования, впервые в Китае обладая двойной прорывной возможностью: «количественное дистанционное зондирование + реагирование в реальном времени».

В дальнейшем спутник будет в первую очередь использоваться для разведки минеральных ресурсов в провинции Юньнань и по всему миру, экологического мониторинга районов добычи полезных ископаемых и управления всем жизненным циклом минералов, придавая космическим технологиям импульс зеленой трансформации и цифровому управлению горнодобывающей промышленностью. Успешный запуск спутника Caiyun Hyperspectral 01 знаменует собой важный шаг вперед в создании в моей стране полностью независимой и управляемой количественной гиперспектральной интеллектуальной вычислительной системы, а также является важной вехой для моей страны.Коммерческие космические полетыНовый эталон в области дистанционного зондирования с более высокими техническими показателями, более репрезентативными приложениями и более интеллектуальной обработкой.

Рисунок 1.Спутник Xiguang-2 01 (Caiyun Hyperspectral 01 satellite) был запущен в космос на борту ракеты-носителя Gravity-1 Y4.

Благодаря успешному запуску и выводу на орбиту спутника Caiyun Hyperspectral 01, общее количество спутников на орбите компании CAS Xiguang Aerospace превысило 12. 

По словам Ху Синя, технического руководителя спутника Caiyun Hyperspectral 01,Спутник оснащен гиперспектральной оптической полезной нагрузкой, панхроматической оптической полезной нагрузкой и бортовой интеллектуальной обрабатывающей полезной нагрузкой, что позволяет преодолеть проблемы традиционного дистанционного зондирования с использованием «сканирования неба и наземных вычислений», такие как задержка по времени и недостаточная точность распознавания, а также совершить три технологических прорыва на аппаратном уровне.Это заложило основу для количественной гиперспектральной визуализации серии «Сигуан».Умная астрологияОтдельные общие технические стандарты.

Рисунок 2.Исследователи проводят отладку спутника Xiguang-2 01 (Caiyun Hyperspectral 01).

Этот спутник использует интерферометрическую спектральную систему визуализации и несёт на борту новую статическую интерферометрическую спектральную полезную нагрузку, исключающую движущиеся части традиционных спектрометров и значительно повышающую стабильность и надёжность на орбите. Основан на передовых...Интерферометрия с преобразованием ФурьеТехнология спутника позволяет получать непрерывную многодиапазонную информацию за одну операцию, обеспечивая высокоточную и высокоэффективную сборку гиперспектральных данных. Его спектральные характеристики остаются стабильными в течение длительного времени, не требуя частой калибровки на орбите, и он может непрерывно выдавать высококачественные пространственные и спектральные данные. На основе этой новой системы спутник достигает гиперспектрального пространственного разрешения 10 м в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, что представляет собой значительный прорыв в области коммерческого гиперспектрального дистанционного зондирования в китайской аэрокосмической отрасли и обеспечивает беспрецедентную точность данных для количественных приложений дистанционного зондирования.

Спутник оснащен бортовым интеллектуальным вычислительным блоком Zhijia NX4, разработанным совместно с лабораторией Zhijiang, с вычислительной мощностью 248 TOPS. Он оборудован сверхскоростным интерфейсом передачи данных, который позволяет в режиме реального времени на орбите выполнять предварительную обработку данных дистанционного зондирования, идентификацию целей и извлечение информации, обеспечивая сбор, обработку данных и принятие решений в космосе. Это позволит перейти от пассивного анализа событий после их возникновения к новому этапу проактивного раннего предупреждения в режиме реального времени, значительно сократив время реагирования на чрезвычайные ситуации и существенно снизив нагрузку на передачу данных со спутника на Землю.

Работая на солнечно-синхронной орбите высотой 535 км, спутник может проводить высокочастотный плановый мониторинг ключевых районов. Больше не ограничиваясь «однодоменными приложениями», он может самостоятельно обеспечивать плановые наблюдения в различных областях, включая экологический мониторинг районов добычи полезных ископаемых, охрану окружающей среды, городское управление, а также мониторинг сельского хозяйства и лесного хозяйства.

Если «система интеллектуальных вычислений» — это прочная основа для эффективного сбора данных, то разработанная нами «модель ИИ для гиперспектрального дистанционного зондирования» — это мягкий механизм для раскрытия ценности данных, решающий проблемы низкой эффективности использования больших объемов гиперспектральных данных в отрасли, зависимости от человеческого опыта при интерпретации и сложности крупномасштабного внедрения.

Компания CAS Xi'an Optics & Aerospace в сотрудничестве с лабораторией провинции Чжэцзян разработала модель гиперспектрального дистанционного зондирования на основе искусственного интеллекта. Опираясь на собственные высококачественные и обширные гиперспектральные данные, модель глубоко интегрирует спектроскопию, искусственный интеллект и отраслевые знания для обучения специализированной модели гиперспектрального ИИ. В таких областях, как точное земледелие и охрана окружающей среды, эта модель позволяет совершить скачок от «наблюдения за ростом» к «анализу питания», от «обнаружения загрязнения» к «идентификации типов» и от «широкомасштабного поиска» к «целевому позиционированию». Это делает спектральные «отпечатки» более точными, широкими и простыми в использовании, а также устанавливает связь между «бортовым сбором данных и интерпретацией на орбите», позволяя спутникам автономно выдавать стандартизированные результаты анализа.

Рисунок 3. Компания CAS Xiguang Aerospace и ее клиенты позируют для группового фото на стартовой площадке в честь успешного запуска спутника Xiguang-2 01 (гиперспектральный спутник Caiyun 01).

Мониторинг воды — типичный сценарий применения. Согласно сообщениям, спутник Caiyun Hyperspectral 01 оснащен гиперспектральной моделью классификации воды и наносов, разработанной совместно обеими сторонами. Используя облегченную схему обработки данных на орбите, он может напрямую определять уровни мутности воды и отмечать потенциально загрязненные участки из космоса, передавая только выводы классификации и спектральные данные для ключевых областей. Затем наземные системы проводят дальнейший уточненный анализ. Этот режим совместной работы спутника и наземных систем «предварительная обработка на орбите + точная обработка на земле» подходит для таких сценариев, как управление реками, планирование мероприятий по борьбе с наводнениями и экологическая защита водосборных бассейнов. Вся модель поддерживает итеративные обновления на орбите для непрерывной оптимизации точности распознавания.

В контексте акцентирования внимания на ценности данных в период 15-й пятилетки использование больших объемов высокоточных спектральных данных для обучения крупных отраслевых моделей и осуществления перехода от «видения» к «пониманию» становится ключевым фактором, позволяющим аэрокосмическим данным превратиться из «ресурсов» в «активы».

Несмотря на быстрое распространение коммерческого дистанционного зондирования по всему миру, традиционные гиперспектральные спутники, как правило, имеют такие недостатки, как ограниченная емкость бортового хранилища, высокие затраты на передачу данных со спутника на землю и длительные циклы обработки данных, что затрудняет удовлетворение потребностей в быстром реагировании в таких сценариях, как мониторинг чрезвычайных ситуаций, точное земледелие и защита окружающей среды.

Компания Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD успешно преодолела отраслевое препятствие, применив двухэтапный подход, сочетающий «аппаратное и программное обеспечение»: «интеллектуальные вычислительные системы» в качестве аппаратной поддержки и «гиперспектральные модели ИИ» в качестве программных движков, что позволило достичь синергии и взаимного расширения возможностей для соединения всей цепочки аэрокосмических данных от сбора до применения. Такой подход не только соответствует требованиям развития новых типов производительности, но и точно решает ключевое противоречие в отрасли: «огромные объемы данных, ограниченное количество применений».

Рисунок 4. Спутник Xiguang-2 01 (Caiyun Hyperspectral 01) был запущен в космос на борту ракеты-носителя Gravity-1 Y4.

Председатель правления компании CAS Xiguang Aerospace Цинь Цзин заявил, что в рамках «15-й пятилетки» компания CAS Xiguang Aerospace определила два основных направления развития: «аппаратное направление» предполагает постоянное совершенствование бортового интеллектуального оборудования для усиления возможностей космических вычислений в реальном времени; «программное направление» предполагает разработку отраслевых гиперспектральных крупномасштабных моделей для углубления применения данных дистанционного зондирования в промышленности. Компания CAS Xiguang Aerospace будет сотрудничать с отраслевыми партнерами для непрерывной интеграции производственной цепочки «связь, дистанционное зондирование и вычисления», создавая полностью независимую космическую интеллектуальную вычислительную систему, объединяющую «космическое зондирование, сбор данных, вычисления и применение», что позволит расширить возможности цифрового мониторинга и усовершенствовать управление в различных отраслях с помощью разработанных в стране количественных гиперспектральных интеллектуальных вычислительных возможностей.