數字冰雹數字孿生技(jì )術，助力高分(fēn)多(duō)模衛星任務(wù)

重點推文(wén)

近日，自然資源部在北京組織召開了高分(fēn)辨率多(duō)模綜合成像衛星（簡稱“高分(fēn)多(duō)模衛星”）工(gōng)程在軌測試報告評審會。國(guó)防科(kē)工(gōng)局重大專項工(gōng)程中(zhōng)心、中(zhōng)國(guó)航天科(kē)技(jì )集團有(yǒu)限公(gōng)司宇航部以及相關參試部門和單位的領導、專家和代表參加了會議。此次會議的順利召開，标志(zhì)着高分(fēn)多(duō)模衛星在軌測試圓滿完成，為(wèi)衛星在軌交付及投入業務(wù)使用(yòng)奠定了堅實的基礎。

高分(fēn)辨率多(duō)模綜合成像衛星

高分(fēn)辨率多(duō)模綜合成像衛星（簡稱高分(fēn)多(duō)模衛星），作(zuò)為(wèi)我國(guó)《國(guó)家民(mín)用(yòng)空間基礎設施中(zhōng)長(cháng)期發展規劃（2015-2025年）》中(zhōng)分(fēn)辨率最高的光學(xué)遙感衛星，該衛星主要用(yòng)于我國(guó)國(guó)土及周邊區(qū)域高分(fēn)辨率圖像的獲取，被稱為(wèi)一星多(duō)用(yòng)的“多(duō)面手”。

（新(xīn)聞解說高分(fēn)多(duō)模衛星亮點）

高分(fēn)多(duō)模衛星于2020年7月3日發射成功，是空基規劃建設部署的分(fēn)辨率最高的綜合光學(xué)遙感衛星，具(jù)有(yǒu)多(duō)種工(gōng)作(zuò)模式，主要服務(wù)于自然資源、減災與應急、農業農村、生态環境、住建、林業和草(cǎo)原等行業。

高分(fēn)多(duō)模衛星在軌測試圓滿完成

衛星發射入軌後，在自然資源部國(guó)土衛星遙感應用(yòng)中(zhōng)心牽頭下，各系統建設單位及10多(duō)家參試單位的近100名(míng)技(jì )術人員共同參與，克服疫情等影響，完成了全部在軌測試内容。

測試結果表明，衛星系統、地面系統及應用(yòng)系統各項功能(néng)正常，性能(néng)達到了研制建設總要求的各項指标要求；衛星數據可(kě)用(yòng)于大比例尺國(guó)土調查與專項調查、自然資源遙感調查監測、災害風險與應急監測、農田骨幹設施調查、城市黑臭水體(tǐ)遙感監測、城市内澇下墊面監測、草(cǎo)原生态質(zhì)量監測等應用(yòng)領域。與會專家對在軌測試工(gōng)作(zuò)給予了充分(fēn)肯定，一緻同意通過評審。建議要充分(fēn)利用(yòng)高分(fēn)多(duō)模衛星高分(fēn)辨率、敏捷成像的獨特優勢，深度挖掘應用(yòng)場景，大力拓展應用(yòng)範圍，最大程度發揮投資效益。

數字孿生技(jì )術助力高分(fēn)多(duō)模衛星任務(wù)

高分(fēn)多(duō)模衛星具(jù)有(yǒu)多(duō)種工(gōng)作(zuò)模式，如何向用(yòng)戶直觀展示衛星的工(gōng)作(zuò)過程、成像能(néng)力，以及對衛星自主能(néng)力的正确性進行充分(fēn)的判讀，成為(wèi)衛星研制中(zhōng)的難點問題，需要研制一套高分(fēn)多(duō)模衛星工(gōng)作(zuò)模式測試驗證與演示系統來有(yǒu)效解決這些問題。

數字冰雹聯手航天五院，建設“高分(fēn)辨率多(duō)模觀測衛星研用(yòng)一體(tǐ)任務(wù)執行演示評估系統”，系統基于數字孿生技(jì )術，對高分(fēn)多(duō)模衛星的外觀、精(jīng)細結構、作(zuò)業環境（宇宙空間、大氣、星空、太陽等星體(tǐ)）進行了真實複現，并可(kě)基于數據驅動，真實呈現高分(fēn)多(duō)模衛星現任務(wù)執行全過程，如火箭發射、星箭分(fēn)離、衛星在軌狀态、星體(tǐ)姿态、光軸指向、相機開機狀态等信息；同時為(wèi)滿足用(yòng)戶分(fēn)析論證業務(wù)需求，系統支持實時/測試數據曆史回放，結合專業的分(fēn)析模型，對衛星任務(wù)執行效果進行多(duō)維度分(fēn)析判别、比對，輔助用(yòng)戶科(kē)學(xué)評估任務(wù)執行效果。

十五年技(jì )術深耕，助力我國(guó)航天事業

數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(zhōng)國(guó)空間站“天和”号核心艙，搭載長(cháng)征五号 B 遙二運載火箭順利升空入軌。天和核心艙是空間站發射入軌的首個艙段，也是目前我國(guó)自主研制的規模最大、系統最複雜的航天器，它的成功發射，代表中(zhōng)國(guó)空間站建設首戰告捷，标志(zhì)着中(zhōng)國(guó)空間站在軌組裝(zhuāng)建造全面展開，為(wèi)後續關鍵技(jì )術驗證和空間站組裝(zhuāng)建造順利實施奠定了堅實基礎。

數字冰雹非常榮幸能(néng)夠參與“空間站軌道任務(wù)可(kě)視化系統”的開發任務(wù)，“天和核心艙”發射當天，系統穩定運行在中(zhōng)科(kē)院空間應用(yòng)工(gōng)程與技(jì )術中(zhōng)心的監控大屏上，實時監測天和核心艙運行情況。系統基于數字孿生技(jì )術，對宇宙空間環境、三維地球、天球網格、空間站三維模型等空間要素進行了真實複現，并基于現場對接的實時數據，對天和核心艙實時運行态勢、在軌狀态、任務(wù)數據等進行實時監測和多(duō)維度可(kě)視化分(fēn)析，為(wèi)後續研究提供有(yǒu)力支撐。

02嫦娥五号探月任務(wù)

2020年11月24日4時30分(fēn)，長(cháng)征五号遙五運載火箭在海南文(wén)昌航天發射場點火升空，順利将嫦娥五号探測器送入預定軌道，開啓我國(guó)首次地外天體(tǐ)采樣返回之旅。

嫦娥五号任務(wù)是我國(guó)迄今最複雜、難度最大的航天任務(wù)之一。作(zuò)為(wèi)探月三期工(gōng)程中(zhōng)最核心的一個任務(wù)，也是此前中(zhōng)國(guó)航天探測器從未在實踐中(zhōng)試驗過的一個環節。數字冰雹為(wèi)航天五院提供了“采樣封裝(zhuāng)可(kě)視化監測系統”，對嫦娥五号航天器進行了數字孿生三維仿真，并通過加載遙測數據，實現航天器工(gōng)作(zuò)狀态監測、點雲數據監測、多(duō)維遙測數據可(kě)視化分(fēn)析等功能(néng)，助力用(yòng)戶實時掌握月表采集情況，為(wèi)用(yòng)戶開展月表形貌探測和地質(zhì)背景勘察任務(wù)提供有(yǒu)力支持。

03  長(cháng)征五号發射任務(wù)可(kě)視化

2016年11月3日18時，我國(guó)最大推力新(xīn)一代運載火箭“長(cháng)征5号”，在海南文(wén)昌發射場點火升空，長(cháng)征五号運載火箭首次飛行試驗取得圓滿成功，中(zhōng)國(guó)航天邁向全新(xīn)的時代！

數字冰雹承接的長(cháng)征五号可(kě)視化項目，包括長(cháng)五箭體(tǐ)及内部系統的結構呈現；發射廠區(qū)以及火箭垂直總裝(zhuāng)運轉過程的呈現；點火發射以及飛行過程數據的呈現，從助推分(fēn)離、整流罩分(fēn)離，到一二級分(fēn)離、末修調姿，再到上面級與基礎級分(fēn)離等過程進行全面展現。

04量子科(kē)學(xué)實驗衛星“墨子”運行監控系統

2016年7月16日淩晨，全球首顆量子科(kē)學(xué)實驗衛星“墨子号”從酒泉衛星發射中(zhōng)心升空，完成四大科(kē)學(xué)實驗任務(wù)：星地高速量子密鑰分(fēn)發實驗、廣域量子通信網絡實驗、星地量子糾纏分(fēn)發實驗和地星量子隐形傳态實驗。數字冰雹擔任了本次“墨子号”衛星科(kē)學(xué)實驗運行監控平台的設計開發工(gōng)作(zuò)并獲得用(yòng)戶的一緻認可(kě)和好評。

數字冰雹針對量子實驗的星地協同過程，構建了全面展現科(kē)學(xué)實驗流程與狀态的天地一體(tǐ)化運行監控系統，用(yòng)以監控量子衛星的載荷工(gōng)作(zuò)狀态與科(kē)學(xué)實驗進展。平台結合地理(lǐ)信息系統，通過二、三維呈現形式對量子科(kē)學(xué)實驗過程進行可(kě)視化。“墨子号”衛星在太空中(zhōng)進行的量子糾纏分(fēn)發實驗共有(yǒu)五個子過程，分(fēn)别是信光标開啓、跟瞄鎖定、量子通信開始、量子通信結束和信光标關閉。平台能(néng)夠接收實時數據，跟蹤當前運行姿态、軌道信息、實驗狀态等關鍵數據。通過對量子衛星的星地光學(xué)與數據通信過程可(kě)視化，完整的呈現科(kē)學(xué)實驗的工(gōng)作(zuò)步驟與工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)。

05暗物(wù)質(zhì)探測衛星“悟空”數據監測系統

2015年12月17日，我國(guó)首顆暗物(wù)質(zhì)粒子探測衛星“悟空”在酒泉衛星發射中(zhōng)心被成功送入太空。其主要科(kē)學(xué)目标是在太空中(zhōng)開展高能(néng)電(diàn)子及高能(néng)伽馬射線(xiàn)探測任務(wù)，探尋暗物(wù)質(zhì)存在的證據。

數字冰雹有(yǒu)幸參與到暗物(wù)質(zhì)探測任務(wù)，承擔衛星态勢監測及數據管理(lǐ)監測兩套數據可(kě)視化系統的開發。衛星态勢監控可(kě)視化系統運行在指揮大廳的大屏幕上，呈現的是衛星運行态勢，包括結合二三維地圖可(kě)視化衛星的位置、運行軌迹，高能(néng)粒子經過探測器的三維“着火圖”，地面接收站的通訊範圍與狀态等。數據管理(lǐ)監控可(kě)視化系統，運行在數據處理(lǐ)間的大屏幕上，主要呈現數據處理(lǐ)過程、探測事例統計、内部流轉實時監管以及空間環境探測器、能(néng)譜圖、光變曲線(xiàn)等的快視顯示。

06北鬥衛星可(kě)視化系統

2020年6月23日9時43分(fēn)，西昌衛星發射中(zhōng)心，我國(guó)北鬥三号全球衛星導航系統最後一顆組網衛星發射升空，至此，我國(guó)北鬥衛星導航系統的35顆工(gōng)作(zuò)衛星全部發射入網。從1994年到2020年，曆經26載，北鬥衛星導航系統星座部署完美收官！我國(guó)成為(wèi)繼美俄後第三個擁有(yǒu)自主衛星導航系統的國(guó)家。

數字冰雹制作(zuò)了全球衛星導航系統可(kě)視化演示程序，将全球四大衛星導航系統的發射數據、空間在軌态勢、以及北鬥系統的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)進行了可(kě)視化分(fēn)析和直觀展示，複現了各個系統的空間運行态勢；通過可(kě)視化手段，縱向觀察，可(kě)對某一導航系統的建設進展進行分(fēn)析，橫向對比，可(kě)對不同導航系統工(gōng)作(zuò)衛星數據差異、軌道态勢差異等情況進行直觀對比分(fēn)析。有(yǒu)助于幫助我們對各全球衛星導航系統的發展曆程、星座特點等有(yǒu)更清晰的了解。

（全球四大衛星導航系統組網态勢）

07空天态勢可(kě)視化分(fēn)析平台

空天态勢可(kě)視化分(fēn)析平台基于地理(lǐ)信息系統、三位建模及智能(néng)前端感知系統，并可(kě)集合太空中(zhōng)衛星數據，對空天态勢進行多(duō)維度可(kě)視化展示，例如按照衛星所屬國(guó)家、軌道類型、應用(yòng)領域等，并支持所有(yǒu)數據的查詢和交互聯動。平台同時支持依據模型和想定評估發展趨勢。

航天強國(guó)，科(kē)技(jì )助力

數字冰雹深耕航天軍工(gōng)領域十餘年，多(duō)年來堅持内核技(jì )術自主研發，數字冰雹面向航天軍工(gōng)領域的“聯合作(zuò)戰态勢與裝(zhuāng)備數字孿生平台”，支持整合海量數據資源，兼容多(duō)種主流裝(zhuāng)備模型格式，支持作(zuò)戰場态勢和裝(zhuāng)備情報數據的顯示、分(fēn)析、監測、指揮研判；支持實時動态的戰役級/戰術級可(kě)視化監測、海陸空天電(diàn)一體(tǐ)化戰場環境仿真、多(duō)軍兵種聯合作(zuò)戰态勢感知、實時裝(zhuāng)備運行監測等業務(wù)應用(yòng)，可(kě)廣泛應用(yòng)于作(zuò)戰指揮顯示、作(zuò)戰推演/論證、模拟訓練教學(xué)、裝(zhuāng)備論證、彙報觀摩、戰例分(fēn)析、作(zuò)戰任務(wù)規劃、智慧營區(qū)管理(lǐ)、戰場視景仿真等領域。