詹桓 （航天東方紅衛(wèi)星有限公司）

珠海－1遙感微納衛(wèi)星星座首批星—?dú)W比特視頻衛(wèi)星－1A、1B成功發(fā)射

詹桓 （航天東方紅衛(wèi)星有限公司）

The First Two Satellites OVS-1A/1B of Zhuhai-1 Remote-sensing Micro/Nano Satellites Constellation Launched Successfully

2017年6月15日，珠海－1遙感微納衛(wèi)星星座的首批兩顆衛(wèi)星—?dú)W比特視頻衛(wèi)星－1A、1B（OVS－1A、1B）與“慧眼”（HXMT）衛(wèi)星一起，由長(zhǎng)征－4B運(yùn)載火箭發(fā)射升空?！皻W比特視頻衛(wèi)星”由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院所屬的航天東方紅衛(wèi)星有限公司研制，目前衛(wèi)星狀態(tài)良好，正在緊鑼密鼓地進(jìn)行相關(guān)的在軌測(cè)試工作。

據(jù)了解，珠海－1衛(wèi)星星座將由數(shù)十顆遙感微納衛(wèi)星組成，衛(wèi)星類(lèi)型包括視頻微納衛(wèi)星、高光譜微納衛(wèi)星以及合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星，從而構(gòu)成一個(gè)高時(shí)空分辨率的遙感微納衛(wèi)星星座。

揭秘“歐比特視頻衛(wèi)星”

“歐比特視頻衛(wèi)星”是一種新型對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，與傳統(tǒng)的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星相比，其最大的特點(diǎn)是可以對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行“凝視”觀測(cè)，以“視頻錄像”的方式獲得比傳統(tǒng)衛(wèi)星更多的動(dòng)態(tài)信息，特別適于觀測(cè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)，分析其瞬時(shí)特性。能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的連續(xù)觀測(cè)和跟蹤，獲取觀測(cè)區(qū)域的視頻數(shù)據(jù)。相對(duì)于靜止圖像而言，視頻拍攝最大的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)視和對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤。

該衛(wèi)星采用航天東方紅衛(wèi)星有限公司自主開(kāi)發(fā)的微納衛(wèi)星平臺(tái)，具有小型化、輕量化、集成化的特點(diǎn)。這兩顆衛(wèi)星狀態(tài)一致，單星質(zhì)量約50kg，配置一臺(tái)1200萬(wàn)像素的CMOS傳感器視頻相機(jī)載荷，地面像元分辨率1.98m，單幅成像地面幅寬約8km×6km。通過(guò)整星機(jī)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)視頻模式、凝視拍照和滑動(dòng)凝視拍照等工作模式。

技術(shù)水平先進(jìn)

“歐比特視頻衛(wèi)星”是具有視頻和拍照功能的50千克級(jí)微納衛(wèi)星，在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了多種先進(jìn)的技術(shù)。

一是高自主衛(wèi)星管理技術(shù)。衛(wèi)星設(shè)計(jì)了基于星上自主管理的解決措施?？梢詫?shí)現(xiàn)長(zhǎng)期自主管理，不需要地面站定期進(jìn)行軌道和時(shí)間管理，減少對(duì)地面站的依賴(lài)。同時(shí)設(shè)計(jì)有地面可干預(yù)措施，確保星上故障時(shí)可以人工干預(yù)。根據(jù)衛(wèi)星使用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)星上事件管理功能，將星上需要執(zhí)行的指令操作，可以通過(guò)預(yù)存、或在軌更改模式注入在星上，當(dāng)需要執(zhí)行該事件時(shí)，只需要啟動(dòng)該任務(wù)即可，無(wú)需地面注入大量數(shù)據(jù)指令和數(shù)據(jù)塊，即可確保整星安全，又可簡(jiǎn)化地面操作，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星較強(qiáng)的易用性設(shè)計(jì)。

二是小型化控制技術(shù)?？紤]到整星重量體積的需求，控制部組件采用微小型化設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)整星零動(dòng)量控制，利用百克級(jí)星敏感器實(shí)現(xiàn)凝視前的高精度姿態(tài)確定與陀螺標(biāo)定。整個(gè)控制部組件采用純數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化接口設(shè)計(jì)。控制方案采用模塊化的設(shè)計(jì)方式，在傳統(tǒng)型號(hào)的基礎(chǔ)上，根據(jù)小型化部組件的精度指標(biāo)的特點(diǎn)，在控制方法及姿態(tài)確定方案上，采取多信息融合的策略，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)日巡航、對(duì)地運(yùn)行、載荷成像等多種姿態(tài)間的快速穩(wěn)定機(jī)動(dòng)，姿態(tài)指向及控制精度高，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，滿(mǎn)足總體指標(biāo)要求。

三是動(dòng)態(tài)視頻H.264編碼技術(shù)?！皻W比特視頻衛(wèi)星”視頻原始數(shù)據(jù)率高，為滿(mǎn)足視頻存儲(chǔ)和下傳的要求，采用高性能視頻編碼H.264編碼技術(shù)。H.264編碼采用幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮算法，具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率（最高達(dá)50:1），能夠大量節(jié)約視頻成像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量和數(shù)傳下傳時(shí)間。

未來(lái)應(yīng)用將大有可為

“歐比特視頻衛(wèi)星”可拍攝目標(biāo)的一系列動(dòng)態(tài)圖像，組成視頻，實(shí)現(xiàn)了低軌衛(wèi)星在一定時(shí)間間隔內(nèi)的持續(xù)監(jiān)視能力。衛(wèi)星拍攝的動(dòng)態(tài)圖像具有如下優(yōu)點(diǎn)：適用于環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)視和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤，可將多幀影像聯(lián)系起來(lái)，利用前后幀間的耦合，得到任意目標(biāo)的速度、方向等瞬時(shí)特性，而這些信息是從傳統(tǒng)推掃式相機(jī)獲得的靜態(tài)圖像中難以獲得的。

在國(guó)土領(lǐng)域，“歐比特視頻衛(wèi)星”的應(yīng)用能夠促進(jìn)國(guó)土資源遙感技術(shù)研發(fā)，加快監(jiān)管模式創(chuàng)新。相較于傳統(tǒng)光學(xué)遙感影像數(shù)據(jù)，視頻衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了重大的應(yīng)用突破，視頻數(shù)據(jù)的高冗余性還能夠應(yīng)用在去除噪聲和超分辨率匹配等方面，有效的提高圖像質(zhì)量。另外，視頻影像可應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害、礦山管理、資源開(kāi)采評(píng)估、邊境調(diào)查等多項(xiàng)工作。例如：對(duì)潰壩、滑坡等動(dòng)態(tài)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)礦山違規(guī)開(kāi)采、亂采、盜采的動(dòng)態(tài)目標(biāo)（如礦車(chē)、運(yùn)輸車(chē)輛）進(jìn)行調(diào)查取證，對(duì)國(guó)內(nèi)外油田等資源開(kāi)采地進(jìn)行評(píng)估等，均可充分發(fā)揮視頻相機(jī)“凝視”的特點(diǎn)。

在商業(yè)領(lǐng)域，個(gè)人和企業(yè)的各種行為都能夠以某種方式在衛(wèi)星動(dòng)態(tài)圖像中得到記錄。通過(guò)大數(shù)據(jù)提取，可以洞察消費(fèi)者行為，了解各國(guó)經(jīng)濟(jì)狀況。如通過(guò)追蹤停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛數(shù)量，預(yù)測(cè)周邊零售業(yè)務(wù)績(jī)效；通過(guò)礦區(qū)周?chē)木雍偷V渣規(guī)模圖估算該礦區(qū)的生產(chǎn)力；保險(xiǎn)公司利用衛(wèi)星城鄉(xiāng)查看受損的房屋來(lái)核實(shí)索賠并標(biāo)記潛在詐騙；對(duì)飛機(jī)等大型目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行自動(dòng)化的空中交通狀況實(shí)時(shí)獲取與預(yù)測(cè)；通過(guò)對(duì)港口或海上目標(biāo)點(diǎn)與海面背景的動(dòng)態(tài)探測(cè)，進(jìn)行航船航行情況統(tǒng)計(jì)，判斷港口能力等。