數(shù)字冰雹數(shù)字孿生技術(shù)，助力高分多模衛(wèi)星任務(wù)

重點推文

近日，自然資源部在北京組織召開了高分辨率多模綜合成像衛(wèi)星（簡稱“高分多模衛(wèi)星”）工程在軌測試報告評審會。國防科工局重大專項工程中心、中國航天科技集團(tuán)有限公司宇航部以及相關(guān)參試部門和單位的領(lǐng)導(dǎo)、專家和代表參加了會議。此次會議的順利召開，標(biāo)志著高分多模衛(wèi)星在軌測試圓滿完成，為衛(wèi)星在軌交付及投入業(yè)務(wù)使用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

高分辨率多模綜合成像衛(wèi)星

高分辨率多模綜合成像衛(wèi)星（簡稱高分多模衛(wèi)星），作為我國《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015-2025年）》中分辨率最高的光學(xué)遙感衛(wèi)星，該衛(wèi)星主要用于我國國土及周邊區(qū)域高分辨率圖像的獲取，被稱為一星多用的“多面手”。

（新聞解說高分多模衛(wèi)星亮點）

高分多模衛(wèi)星于2020年7月3日發(fā)射成功，是空基規(guī)劃建設(shè)部署的分辨率最高的綜合光學(xué)遙感衛(wèi)星，具有多種工作模式，主要服務(wù)于自然資源、減災(zāi)與應(yīng)急、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、生態(tài)環(huán)境、住建、林業(yè)和草原等行業(yè)。

高分多模衛(wèi)星在軌測試圓滿完成

衛(wèi)星發(fā)射入軌后，在自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心牽頭下，各系統(tǒng)建設(shè)單位及10多家參試單位的近100名技術(shù)人員共同參與，克服疫情等影響，完成了全部在軌測試內(nèi)容。

測試結(jié)果表明，衛(wèi)星系統(tǒng)、地面系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)各項功能正常，性能達(dá)到了研制建設(shè)總要求的各項指標(biāo)要求；衛(wèi)星數(shù)據(jù)可用于大比例尺國土調(diào)查與專項調(diào)查、自然資源遙感調(diào)查監(jiān)測、災(zāi)害風(fēng)險與應(yīng)急監(jiān)測、農(nóng)田骨干設(shè)施調(diào)查、城市黑臭水體遙感監(jiān)測、城市內(nèi)澇下墊面監(jiān)測、草原生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域。與會專家對在軌測試工作給予了充分肯定，一致同意通過評審。建議要充分利用高分多模衛(wèi)星高分辨率、敏捷成像的獨特優(yōu)勢，深度挖掘應(yīng)用場景，大力拓展應(yīng)用范圍，最大程度發(fā)揮投資效益。

數(shù)字孿生技術(shù)助力高分多模衛(wèi)星任務(wù)

高分多模衛(wèi)星具有多種工作模式，如何向用戶直觀展示衛(wèi)星的工作過程、成像能力，以及對衛(wèi)星自主能力的正確性進(jìn)行充分的判讀，成為衛(wèi)星研制中的難點問題，需要研制一套高分多模衛(wèi)星工作模式測試驗證與演示系統(tǒng)來有效解決這些問題。

數(shù)字冰雹聯(lián)手航天五院，建設(shè)“高分辨率多模觀測衛(wèi)星研用一體任務(wù)執(zhí)行演示評估系統(tǒng)”，系統(tǒng)基于數(shù)字孿生技術(shù)，對高分多模衛(wèi)星的外觀、精細(xì)結(jié)構(gòu)、作業(yè)環(huán)境（宇宙空間、大氣、星空、太陽等星體）進(jìn)行了真實復(fù)現(xiàn)，并可基于數(shù)據(jù)驅(qū)動，真實呈現(xiàn)高分多模衛(wèi)星現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行全過程，如火箭發(fā)射、星箭分離、衛(wèi)星在軌狀態(tài)、星體姿態(tài)、光軸指向、相機(jī)開機(jī)狀態(tài)等信息；同時為滿足用戶分析論證業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)支持實時/測試數(shù)據(jù)歷史回放，結(jié)合專業(yè)的分析模型，對衛(wèi)星任務(wù)執(zhí)行效果進(jìn)行多維度分析判別、比對，輔助用戶科學(xué)評估任務(wù)執(zhí)行效果。

十五年技術(shù)深耕，助力我國航天事業(yè)

數(shù)字冰雹承接航天項目介紹：

01  “天和核心艙”空間站軌道任務(wù)

2021年4月29日11時，中國空間站“天和”號核心艙，搭載長征五號 B 遙二運載火箭順利升空入軌。天和核心艙是空間站發(fā)射入軌的首個艙段，也是目前我國自主研制的規(guī)模最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的航天器，它的成功發(fā)射，代表中國空間站建設(shè)首戰(zhàn)告捷，標(biāo)志著中國空間站在軌組裝建造全面展開，為后續(xù)關(guān)鍵技術(shù)驗證和空間站組裝建造順利實施奠定了堅實基礎(chǔ)。

數(shù)字冰雹非常榮幸能夠參與“空間站軌道任務(wù)可視化系統(tǒng)”的開發(fā)任務(wù)，“天和核心艙”發(fā)射當(dāng)天，系統(tǒng)穩(wěn)定運行在中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心的監(jiān)控大屏上，實時監(jiān)測天和核心艙運行情況。系統(tǒng)基于數(shù)字孿生技術(shù)，對宇宙空間環(huán)境、三維地球、天球網(wǎng)格、空間站三維模型等空間要素進(jìn)行了真實復(fù)現(xiàn)，并基于現(xiàn)場對接的實時數(shù)據(jù)，對天和核心艙實時運行態(tài)勢、在軌狀態(tài)、任務(wù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行實時監(jiān)測和多維度可視化分析，為后續(xù)研究提供有力支撐。

02嫦娥五號探月任務(wù)

2020年11月24日4時30分，長征五號遙五運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空，順利將嫦娥五號探測器送入預(yù)定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。

嫦娥五號任務(wù)是我國迄今最復(fù)雜、難度最大的航天任務(wù)之一。作為探月三期工程中最核心的一個任務(wù)，也是此前中國航天探測器從未在實踐中試驗過的一個環(huán)節(jié)。數(shù)字冰雹為航天五院提供了“采樣封裝可視化監(jiān)測系統(tǒng)”，對嫦娥五號航天器進(jìn)行了數(shù)字孿生三維仿真，并通過加載遙測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)航天器工作狀態(tài)監(jiān)測、點云數(shù)據(jù)監(jiān)測、多維遙測數(shù)據(jù)可視化分析等功能，助力用戶實時掌握月表采集情況，為用戶開展月表形貌探測和地質(zhì)背景勘察任務(wù)提供有力支持。

03  長征五號發(fā)射任務(wù)可視化

2016年11月3日18時，我國最大推力新一代運載火箭“長征5號”，在海南文昌發(fā)射場點火升空，長征五號運載火箭首次飛行試驗取得圓滿成功，中國航天邁向全新的時代！

數(shù)字冰雹承接的長征五號可視化項目，包括長五箭體及內(nèi)部系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)；發(fā)射廠區(qū)以及火箭垂直總裝運轉(zhuǎn)過程的呈現(xiàn)；點火發(fā)射以及飛行過程數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，從助推分離、整流罩分離，到一二級分離、末修調(diào)姿，再到上面級與基礎(chǔ)級分離等過程進(jìn)行全面展現(xiàn)。

04量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”運行監(jiān)控系統(tǒng)

2016年7月16日凌晨，全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，完成四大科學(xué)實驗任務(wù)：星地高速量子密鑰分發(fā)實驗、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)實驗、星地量子糾纏分發(fā)實驗和地星量子隱形傳態(tài)實驗。數(shù)字冰雹擔(dān)任了本次“墨子號”衛(wèi)星科學(xué)實驗運行監(jiān)控平臺的設(shè)計開發(fā)工作并獲得用戶的一致認(rèn)可和好評。

數(shù)字冰雹針對量子實驗的星地協(xié)同過程，構(gòu)建了全面展現(xiàn)科學(xué)實驗流程與狀態(tài)的天地一體化運行監(jiān)控系統(tǒng)，用以監(jiān)控量子衛(wèi)星的載荷工作狀態(tài)與科學(xué)實驗進(jìn)展。平臺結(jié)合地理信息系統(tǒng)，通過二、三維呈現(xiàn)形式對量子科學(xué)實驗過程進(jìn)行可視化?！澳犹枴毙l(wèi)星在太空中進(jìn)行的量子糾纏分發(fā)實驗共有五個子過程，分別是信光標(biāo)開啟、跟瞄鎖定、量子通信開始、量子通信結(jié)束和信光標(biāo)關(guān)閉。平臺能夠接收實時數(shù)據(jù)，跟蹤當(dāng)前運行姿態(tài)、軌道信息、實驗狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過對量子衛(wèi)星的星地光學(xué)與數(shù)據(jù)通信過程可視化，完整的呈現(xiàn)科學(xué)實驗的工作步驟與工作原理。

05暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“悟空”數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)

2015年12月17日，我國首顆暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心被成功送入太空。其主要科學(xué)目標(biāo)是在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務(wù)，探尋暗物質(zhì)存在的證據(jù)。

數(shù)字冰雹有幸參與到暗物質(zhì)探測任務(wù)，承擔(dān)衛(wèi)星態(tài)勢監(jiān)測及數(shù)據(jù)管理監(jiān)測兩套數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的開發(fā)。衛(wèi)星態(tài)勢監(jiān)控可視化系統(tǒng)運行在指揮大廳的大屏幕上，呈現(xiàn)的是衛(wèi)星運行態(tài)勢，包括結(jié)合二三維地圖可視化衛(wèi)星的位置、運行軌跡，高能粒子經(jīng)過探測器的三維“著火圖”，地面接收站的通訊范圍與狀態(tài)等。數(shù)據(jù)管理監(jiān)控可視化系統(tǒng)，運行在數(shù)據(jù)處理間的大屏幕上，主要呈現(xiàn)數(shù)據(jù)處理過程、探測事例統(tǒng)計、內(nèi)部流轉(zhuǎn)實時監(jiān)管以及空間環(huán)境探測器、能譜圖、光變曲線等的快視顯示。

06北斗衛(wèi)星可視化系統(tǒng)

2020年6月23日9時43分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射升空，至此，我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的35顆工作衛(wèi)星全部發(fā)射入網(wǎng)。從1994年到2020年，歷經(jīng)26載，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署完美收官！我國成為繼美俄后第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。

數(shù)字冰雹制作了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可視化演示程序，將全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射數(shù)據(jù)、空間在軌態(tài)勢、以及北斗系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了可視化分析和直觀展示，復(fù)現(xiàn)了各個系統(tǒng)的空間運行態(tài)勢；通過可視化手段，縱向觀察，可對某一導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)展進(jìn)行分析，橫向?qū)Ρ?，可對不同?dǎo)航系統(tǒng)工作衛(wèi)星數(shù)據(jù)差異、軌道態(tài)勢差異等情況進(jìn)行直觀對比分析。有助于幫助我們對各全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展歷程、星座特點等有更清晰的了解。

（全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)態(tài)勢）

07空天態(tài)勢可視化分析平臺

空天態(tài)勢可視化分析平臺基于地理信息系統(tǒng)、三位建模及智能前端感知系統(tǒng)，并可集合太空中衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對空天態(tài)勢進(jìn)行多維度可視化展示，例如按照衛(wèi)星所屬國家、軌道類型、應(yīng)用領(lǐng)域等，并支持所有數(shù)據(jù)的查詢和交互聯(lián)動。平臺同時支持依據(jù)模型和想定評估發(fā)展趨勢。

航天強(qiáng)國，科技助力

數(shù)字冰雹深耕航天軍工領(lǐng)域十余年，多年來堅持內(nèi)核技術(shù)自主研發(fā)，數(shù)字冰雹面向航天軍工領(lǐng)域的“聯(lián)合作戰(zhàn)態(tài)勢與裝備數(shù)字孿生平臺”，支持整合海量數(shù)據(jù)資源，兼容多種主流裝備模型格式，支持作戰(zhàn)場態(tài)勢和裝備情報數(shù)據(jù)的顯示、分析、監(jiān)測、指揮研判；支持實時動態(tài)的戰(zhàn)役級/戰(zhàn)術(shù)級可視化監(jiān)測、海陸空天電一體化戰(zhàn)場環(huán)境仿真、多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)態(tài)勢感知、實時裝備運行監(jiān)測等業(yè)務(wù)應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于作戰(zhàn)指揮顯示、作戰(zhàn)推演/論證、模擬訓(xùn)練教學(xué)、裝備論證、匯報觀摩、戰(zhàn)例分析、作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃、智慧營區(qū)管理、戰(zhàn)場視景仿真等領(lǐng)域。