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这12款航天APP总有一款是你的菜 2017航天APP创新设计大赛决赛作品出炉

作者:澳门皇冠   来源:皇冠赌场   时间:2019-04-24 08:01  点击:

  原标题:这12款航天APP,总有一款是你的菜 2017航天APP创新设计大赛决赛作品出炉

  号外!由软件定义卫星技术联盟发起,中国科学院软件研究所主办的“2017航天APP创新设计大赛”已经进入决赛作品评选阶段,十几支参赛队伍将角逐最终的优胜大奖。

  激动人心的是,决赛最终获奖作品(三等奖以上)将被上注到我国第一颗软件定义卫星“天智一号”,并计划于今年下半年择机发射,进行在轨演示验证。

  软件定义卫星技术联盟旨在打造一个面向卫星的开放、开源的平台级软件解决方案(称之为SPUTNIX),并在此基础上大力推进航天应用商店的建设,丰富商业航天的生态环境,为通过软件灵活定义或扩充卫星功能创造条件。

  本届大赛则是践行这一构想的重要平台。大赛以“Anyone can fly their app in the space”为主题,致力于激发广大科技爱好者的想象力和创新热情,推进“航天应用商店”建设。

  《卫星与网络》记者获悉,“2017航天APP创新设计大赛”决赛获奖结果将于2018年4月8日,在“2018软件定义卫星高峰论坛”上公布,而“2018航天APP创新设计大赛”也已正式启动,开始接受报名。

  本届大赛共有三十多家科研院所、高校和企事单位提交了众多主题多样的参赛作品,功能领域覆盖通、导、遥及科学实验卫星,应用涉及卫星自主定轨定姿、空间目标监测、太空娱乐等多方面。那么究竟是什么样的创意,能够使决赛作品从众多参赛作品中脱颖而出?大赛组委会向我们透露了其中12个优秀创意,供大家先睹为快!

  GAODP是一款基于GNSS实时测量信息的低轨卫星自主轨道确定与预报软件,旨在通过实现卫星轨道的自主确定与精确预报,提升卫星自动化运控能力,以减轻地面运控负担,简化卫星运维系统,进而降低卫星应用成本。

  GAODP由两个模块组成,一是基于GNSS实时测量数据的拟平根确定模块,采用历元差分加权的均值滤波实现;二是对拟平根进行解析外推的轨道预报模块,通过Eckstein-Hechler预报模型实现。两者结合形成了卫星长期自主导航能力。

  针对 GEO 轨道高价值航天器在轨运行状态感知需求,该项目立足于“天智一号”智能卫星平台,开发了一款可用于对 GEO 重点目标进行全天时、全天候、全天域的实时状态自动监测软件——“天智火眼”1.0版,可弥补我国地基测控网对领空之外、白昼之时、恶劣天气情况下的 GEO 轨道态势感知能力的不足,消除探测盲区。

  “天智火眼”的主要功能包含对GEO 天区星图中的动目标(卫星、空间碎片)自动检测和定位、基于轨道 TLE 数据库的目标身份识别(NORAD id)以及基于灰度图像的目标相对亮度提取。后续的2.0版本将实现目标离轨机动状态告警、基于多光谱光变数据融合的平台分类以及遥测、遥控、数传功能,并能够基于目标光变曲线自动分析工况异常,如失控翻滚速率,平台指向偏差,目标异动等。

  基于视觉SLAM的卫星定姿系统在不增加现有硬件的基础上实现了卫星的姿态的实时估计。该系统通过计算机视觉技术,为卫星自主定姿功能提供了一种新选择,同时为降低卫星成本提供了可能性。

  该卫星定姿系统通过相机获取地球图像特征,利用对极几何原理确定卫星姿态,并实时显示卫星的位姿(旋转角与位置)。当卫星姿态的累计误差较大时,可由卫星的姿态控制系统及时矫正,从而实现卫星自主定姿的目标。

  基于视觉SLAM的姿态估计系统具有广阔的应用前景,既可以应用于深空探测航天器的自主定姿,也可用于稳定航天器进行月球软着陆时的姿态。此外,该系统扩展功能后,还可用于GNSS盲区的精确目标识别与打击。

  该项目基于卫星上的光学相机对于非合作目标的图像采集,通过特征点提取、特征点匹配、相机位置求解、稀疏三维模型重建、完整三维模型重建等操作,实现了对非合作目标定轨、定姿、捕获的数据支持。

  软件由特征点提取匹配模块、稀疏点阵和相机坐标求解模块、完整模型优化模块组成。其中特征点提取匹配模块可以对非合作目标不同时刻的姿态特征点进行匹配,以确定其不同时刻的姿态。稀疏点阵和相机坐标求解模块可以求解本卫星同非合作目标之间的向量关系用于轨道确定。完整模型优化模块可以对非合作目标进行高精度的三维重建,以满足人眼观察和目标捕获。

  该项目功能全面,可以实现对于几十上百公里的非合作目标进行高精度的定姿、定轨、三维重建,也可以实现通过手机读取相关数据并观察目标三维结构,具有广阔的商业前景和科技前景。

  该项目基于高精度的神经网络模型开发了一款在轨飞机目标检测系统,通过避免遥感数据星地间冗余传输、复杂处理等过程,显著地提升目标检测的整体效率。针对神经网络高训练复杂度,海量数据标注以及昂贵硬件资源需求等问题,项目提出使用地面训练+星上推断的迁移学习思想及模型压缩技术予以解决。首先在地面上使用公开的飞机数据集对预训练的轻量级网络模型SSD进行微调,然后利用Google的开源 tensorflow 框架将模型集成到移动端安卓APP中,使其能够直接在天智一号上输出结果,检测精度在验证集上达到84%。

  此外项目还开发了一款在地面上对在轨模型进行指令操作的软件。考虑到应用便捷性、兼容性需求,其基于跨平台的HTML5语言进行了开发并封装为APP,应用可以部署在任何支持浏览器的系统平台上,包括PC、Android、IOS甚至是微信公众号,极大地降低了应用的使用门槛。

  天智卫星能源约束计算软件用于对星上能源进行管理,防止卫星能源不足导致卫星任务不能顺利完成或者卫星出现故障。

  软件由服务端和客户端组成。星上服务端综合卫星轨道信息、光照信息、任务规划时间及姿态调整策略,评估卫星未来时间的能源消耗,判断星上能源能否保证任务的顺利完成,并在能源不满足情况下对规划任务进行优化调整。地面客户端接收星上数据,实现星上数据可视化和用户交互平台。该应用能够实现卫星能源的长期自主管理,提升卫星资源使用效率。

  天智卫星自主定轨软件是针对微小卫星自主运行而设计的星上自主定轨程序,软件程序具备精密轨道预报和精密定轨功能。项目在传统的定轨软件基础上,针对微小卫星星上资源特点,合理选择定轨摄动模型、积分器和轨道变量,对程序算法进行优化设计,实现了计算精度高、计算速度快、运行稳定、能够满足星上运行的定轨软件。

  软件在主要评价指标上显著超越了现有的其他应用,与STK相比轨道预报24小时误差优于10米;精密定轨误差优于15米;在intel i7笔记本上测量的轨道预报24小时时效性优于0.3秒,且利用24小时测量GPS数据得到的精密定轨时效性优于0.5秒。

  该软件的创新在于能够进行星上自主定轨和定姿,并且能够进行事后的精密定轨和定姿。定姿模块由matlab开发,且可翻译为 c/c++,两个模块目前功能独立,今后将进行融合。星载高动态软件接收机也是今后拓展的方向。

  该项目团队人员具有软件接收机的开发经验,原创意在于开发星载高动态软件接收机,在2018年将会有更多的功能发布。

  针对航天器管控、业务数据获取、星上智能化管理方面分别存在的集中式管控、数据滞后、星上自主能力弱等问题,项目提出构建星地移动互联框架并基于其实现星上智能化应用的方案,构建系统:星上软件、自动化运管软件、移动控制终端软件、用户业务终端软件。目前,该项目实现了方案演示和初步验证,提供的功能包括:1)以自动化运管软件为中介,实现移动控制终端与卫星的控制信息流双向传输;2)用户(军舰、战斗机等)业务终端与卫星直连并主动请求业务数据;3)“天智”卫星群组网,并根据用户业务请求分配任务给最合适卫星,将获取数据即时回传;4)星上软件自主监测异常并向地面移动控制终端自主远程报警。

  该应用实现手机端实时观看卫星太空视频,并支持工作人员发布精彩太空视频供用户点播。

  卫星端模块能够实时拍摄卫星太空视频,推送视频流到服务器。其利用yasea将视频流数据编码为H.264/ACC,然后封装在FLV中通过rtmp流式传输至服务器。该模块同时支持摄像头的热切换、基于GPUImage的多种滤镜效果、声学回声消除和自动增益控制支持。

  “探索太空”提供实时观看功能。该模块通过从服务器端拉取视频流,支持移动用户实时观看卫星所拍摄视频(延迟大约在3秒)。在服务器端部署的srs流媒体服务,可承受七千以上的并发量,以应用于观止云直播服务器、北京云博视和丽江广播电台等。

  “瑰丽太空”提供往期精彩视频列表展示,点击观看,支持小窗悬浮。视频播放采用轻量级的基于FFmpeg的ijkplayer,支持硬件加速解码,小窗播放,该技术已应用于美拍和斗鱼APP。

  该项目针对高真空、微重力、超低温的严酷空间环境,现有的静态的和确定的冗余技术难以满足卫星信息系统的可靠性和可用性要求。

  “星域”系统采用动态异构冗余的基础架构,并引入基于多模裁决的负反馈控制机制,使目标对象防御环境具有动态化、随机化、多样化的属性,从而能够防御基于漏洞/后门的各种已知或未知攻击,充分发挥非配合模式下多模裁决对随机故障的容忍度,提高系统的高可靠高可用性。

  “星域”系统基于系统架构技术,能够在全球化、开放式供应链条件下用“有毒带菌”软硬构件实现内生安全能力,同时具有高于传统静态同构/异构冗余技术的可靠性和可用性。拟态防御原理和方法具有普适性,适用于“高可靠、高可用和高可信”软件定义卫星各层次的软硬件设计。

  该项目设计了一种智能卫星自主“请求式”管控模式,协调地面管控和星上自主管控能力间的关系,为智能卫星的高效管控探索一条技术路径。

  整个软件由星上APP和地面配套测控软件组成,实现了星载GPS/BDS高精度实时定轨和自主高精度轨道预报,以及智能位置精度分析与注入请求功能。该星上APP软件在运行流程设计上充分考虑了星上计算平台的间歇性开关机要求和计算成本要求。

  该项目提出的管控模式不仅为智能卫星各类应用提供高精度轨道数据服务,同时这种模式也能广泛地应用到日常测运控业务中从而实现卫星智能测运控。

  这12个作品中,您觉得哪些最有创意、最具技术突破性、或最具商业应用价值?欢迎参与投票选出“最高人气奖”作品。

  看完那么多优秀创意,有没有也想摩拳擦掌大干一番?错过本次大赛没有关系,2018航天APP创新设计大赛已经开放报名!欢迎各界人士参赛。

  软件定义卫星基于软件最大化、硬件最小化思想,降低了卫星软硬件之间的紧耦合关系,以开源、开放模式构建航天应用(APP)商店,通过星载APP灵活改变、扩充或提升其功能,有助于降低研发成本,缩短其研发周期,为提高卫星智能化程度、发展智能卫星提供了更多可能。基于软件定义卫星,科研院所研究人员可以在轨验证新算法;航天产业部门可以快速进行新技术试验,加快卫星技术研发迭代周期;非航天领域的程序员可以为之开发APP,并让自己的软件飞入太空;普通用户借助智能手机、平板或PC可以访问星载APP,让卫星为自己服务。

  为推进“航天应用APP商店”建设,激发广大科技爱好者的想象力和创新热情,吸引更多的人员参与到航天产业中来,从而实现“Anyone can fly their app in the space”,特举办2018年度软件定义卫星软件创新设计大赛。

  大赛自由主题内容包括但不限于:卫星平台、地面智能测运控平台、航天大数据平台及个人终端相关软件开发(如图1所示):

  三、参赛作品要求参赛作品应具有科学性、创新性及完整性,需在规定时间内按要求提交,作品展示方式为两类:一是入围赛阶段创意作品(如软件设计报告等,在入围赛评奖时提交);二是决赛阶段软件作品(包含软件程序、源代码、软件设计说明等,在决赛评奖时提交)。中科院天基综合信息系统重点实验室将为入围决赛的研发团队提供实验场地进行软件开发和测试,地点:北京市海淀区中关村南四街4号中科院软件所四号楼。

  四、奖励办法大赛组委会将为获奖人员颁发证书和奖金(总奖金额度66万元人民币),具体奖项设置为:

  软件入围奖:9名,其中每一个命题评选前3名入围决赛,每个软件作品奖金1万元人民币(税前)/证书。

  优胜奖:3名,其中每一个命题评选出1名,经地面代码、功能测试后预装在星上超算平台,每个软件作品奖金6万元人民币(税前)/证书。

  优秀产品奖:在轨运行的星载软件,如果在半年的太空运行过程中各项指标满足要求,将为该软件发放奖励金3万元人民币(税前),并颁发软件定义卫星技术联盟授权的在轨飞行认证证书。

  通过地面测评的软件APP将颁发中国科学院卫星软件测评中心授权的认证证书。

  经过飞行验证的星载APP将颁发软件定义卫星技术联盟授权在轨飞行认证证书。

  2018年3月1日-3月18日,举行2018软件定义卫星软件创新设计大赛联合发布会,在各媒体渠道发布大赛通知,征集自由主题类创意作品、应用软件;

  2018年3月18日-6月10日,参赛者发送自由主题类创意作品到邮件主题需注明(领队姓名+单位+软件星入围赛),提交创意作品(包含作品名称、作品描述、研发人员信息);

  2018年6月10日-6月15日,自由主题类创意作品评奖,发放奖金、证书、决赛邀请函。

  2018年6月15日-12月20日,组织入围决赛的自由主题类应用软件开发;

  2018年12月20日-12月30日,入围自由主题类决赛的参赛者发送卫星应用软件作品到.cn,邮件主题需注明(领队姓名+单位+软件星决赛),提交软件作品(包含作品名称、软件程序、源代码、软件设计说明等),并鼓励提交测试报告;

  2019年2月26日-2月30日,自由主题类决赛现场评奖,并发放奖金、证书。

  2018年3月1日-3月18日,举行2018软件定义卫星软件创新设计大赛联合发布会,在各媒体渠道发布大赛通知,征集规定命题类应用软件;

  2018年3月18日-10月30日,参赛者发送规定命题类软件作品到.cn,邮件主题需注明(领队姓名+单位+规定命题类),提交软件作品(包含作品名称、软件程序、源代码、软件设计说明等),或者直接来现场(北京市海淀区中关村南四街4号中科院软件所七号楼)提交软件作品;

  2018年10月30日-11月30日,规定命题类软件作品选拔测试,确定入围奖作品,发放奖金、证书。

  2018年11月30日-2019年3月30日,组织入围的规定命题类软件作品开展星载软件预装阶段研发和调试。

  2019年3月30日-2019年4月20日,对入围的规定命题类软件作品进行地面代码、功能测试、第三方软件测评,评选出规定命题类软件作品优胜奖,发放奖金、证书。

  获得优胜奖的软件作品将搭载天智二号卫星进行为期半年的在轨软件测试,检验其各项性能指标是否满足要求。如果其各项性能指标满足要求,则发放优秀产品奖奖金和证书。

  (一)参赛作品应不侵犯他人知识产权,凡作品与他人产生知识产权纠纷的由参赛者个人负责处理;提交的软件创意设计材料均不退还,请自留备份。

  (二)软件作品知识产权归属参赛者,大赛组委会有权对作品进行非盈利性质的编辑、出版宣传等。凡报送作品参加本次大赛的团队、个人,即视为已确认并自愿遵守大赛有关版权的约定。

  (三)参赛作品不应违反参赛者所在国家相关法律法规,参赛选手或作品违反法律问题导致的后果由参赛单位、个人承担。

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