8月18日，在第九屆全球地理信息開發(fā)者大會(huì)上，長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司光電一室主任、"吉林一號(hào)"光譜系列衛(wèi)星總師賀小軍發(fā)表演講《航天光學(xué)遙感技術(shù)創(chuàng)新成果及發(fā)展趨勢》。

　　以下為賀小軍演講內(nèi)容：

　　封面這個(gè)研發(fā)樓是我們目前公司總部的研發(fā)基地，是一個(gè)非常重資產(chǎn)的項(xiàng)目，也是公司后期要實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)兩百顆衛(wèi)星的依托，所以今天主要介紹和分享一下長光衛(wèi)星獨(dú)立運(yùn)營五年來的創(chuàng)新活動(dòng)和取得的成果。

　　一、光學(xué)遙感衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀

　　近幾年國際和國內(nèi)的情況，衛(wèi)星對(duì)地遙感系統(tǒng)正朝著全球覆蓋、全天侯、全天時(shí)的連續(xù)動(dòng)態(tài)高分辨率觀測方向發(fā)展，技術(shù)在飛速進(jìn)步，模式不斷創(chuàng)新，軍民商應(yīng)用不斷融合。上個(gè)十年，追求單星性能，衛(wèi)星分辨率越來越高。這個(gè)十年，追求大規(guī)模星座性價(jià)比，高分辨率衛(wèi)星越來越小，成本越來越低。從開始幾十顆到現(xiàn)在幾百上千顆的衛(wèi)星組網(wǎng)需求。

　　新型遙感衛(wèi)星方面出現(xiàn)了兩個(gè)趨勢，傳統(tǒng)衛(wèi)星朝微納化方向發(fā)展，重量體積價(jià)格顯著下降，以亞米級(jí)衛(wèi)星為例，五年前四五百公斤，一直下降到目前四十公斤。立方星業(yè)務(wù)化，質(zhì)量性能顯著提升，20公斤級(jí)1m分辨率成為立方星與微納衛(wèi)星交匯領(lǐng)域，也是接下來五年內(nèi)競爭非常激烈的領(lǐng)域。

　　二、長光衛(wèi)星的技術(shù)創(chuàng)新與突破

　　長光衛(wèi)星既做載荷又做衛(wèi)星平臺(tái)研制。載荷方面，在近五年圍繞超緊湊光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、超輕量化高精度光學(xué)加工技術(shù)、多模式光電成像技術(shù)四進(jìn)行了大量的開拓性的創(chuàng)新工作，這就使得我們的光學(xué)鏡頭在保持亞米級(jí)的同時(shí)，成本越來越低，也越來越輕。還有，長光衛(wèi)星開發(fā)出了很多新型業(yè)務(wù)模式，例如，我們從2016年開始成立了專門的在軌智能處理的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過幾年的積淀和努力，我們?cè)?019年1月份，在吉林一號(hào)進(jìn)行了演示和應(yīng)用，這是載荷的四個(gè)方面。

　　在平臺(tái)方面，長光衛(wèi)星以載荷為核心也開展了四代技術(shù)的演進(jìn)，第一代420公斤級(jí)，0.2米分辨率的光學(xué)遙感衛(wèi)星。在2017年11月發(fā)射時(shí)已經(jīng)演進(jìn)到第二代，210公斤級(jí)，0.92米分辨率的多功能視頻衛(wèi)星。2019年6月份，第三代產(chǎn)品首發(fā)星發(fā)射升空，重39公斤級(jí)，1米衛(wèi)星，今年12月份將發(fā)射第四代產(chǎn)品，也就是18公斤級(jí)，1米衛(wèi)星。衛(wèi)星越做越小，代表著我們發(fā)射成本是呈比例的下降，同時(shí)研制成本也是呈比例下降，使得衛(wèi)星單星研制成本從第一代的8000萬量級(jí)已經(jīng)降到了第四代的兩三百萬量級(jí)。其目的是為了降低整個(gè)航天遙感的門檻，為下游的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更友好的服務(wù)能力。

　　除了硬件方面的創(chuàng)新，長光衛(wèi)星在業(yè)務(wù)模式上也進(jìn)行了大量創(chuàng)新工作，第一、長光衛(wèi)星提出了靈巧成像的方式，可以通過衛(wèi)星的三軸機(jī)動(dòng)實(shí)現(xiàn)非沿軌成像，比如邊境線或者省域比較奇怪的形狀進(jìn)行更好的覆蓋。第二、夜光成像，我們是亞米級(jí)高分辨率的成像。第三、視頻成像，目前公司的視頻衛(wèi)星從分辨率到成像質(zhì)量再到在軌的數(shù)量都是屬于全球領(lǐng)先。此外，我們提出來單星立體成像，利用我們視頻的模式，可以同時(shí)獲取它的立體影像。最后，空間目標(biāo)成像，可以實(shí)現(xiàn)空間飛行器的目標(biāo)獲取，也可以用來做態(tài)勢感知的相關(guān)業(yè)務(wù)。

　　視頻成像脫胎于面陣凝視技術(shù)，除了衍生出視頻模式之外，還衍生出其他多種模式。例如，像視頻衛(wèi)星的模式，夜光模式，以及立體的模式。同時(shí)也產(chǎn)生了很多高級(jí)產(chǎn)品的類型，包括動(dòng)物目標(biāo)的信息提取產(chǎn)品，超分辨率圖像產(chǎn)品，三維立體產(chǎn)品和多視角輻射模型產(chǎn)品，以及夜光的應(yīng)用。

　　空間成像最開始只是我們?cè)谲壿椛涠?biāo)的手段，通過周期性觀測月亮來實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)，經(jīng)過很多用戶反饋，對(duì)這種產(chǎn)品非常感興趣，后來把這種標(biāo)定模式做了產(chǎn)品模式在推廣。目前已經(jīng)給很多用戶提供業(yè)務(wù)化的運(yùn)營。

　　此外，靈巧成像技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)類似于S彎或者其他任意曲線的路徑規(guī)劃，這樣對(duì)類似邊境線非常規(guī)目標(biāo)有一個(gè)非常好的覆蓋能力。這個(gè)技術(shù)最開始是由王院士提出的想法，2015年非常成功的實(shí)現(xiàn)了在軌的驗(yàn)證。在軌智能處理方面，目前已經(jīng)完成了三代產(chǎn)品的研發(fā)，第一代是以多核的DSP為核心的模式識(shí)別系統(tǒng)，主要是面向辨云、火、船領(lǐng)域。第二是嵌入式GPU系統(tǒng);第三代是NPU系統(tǒng)，從處理的效能和識(shí)別精度上有了進(jìn)一步的提升，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的國產(chǎn)化和全面自研。

　　三、新型遙感服務(wù)的探索

　　長光衛(wèi)星成立最早應(yīng)該追溯到07年小衛(wèi)星研究室，2015年年底實(shí)現(xiàn)真正獨(dú)立，這幾年來我們一直關(guān)注于以下四個(gè)方面，一、怎樣實(shí)現(xiàn)更高分辨率衛(wèi)星的研制，從5米、1米，0.75米，到現(xiàn)在在研的0.5米和預(yù)研0.3米，充分發(fā)揮我們?cè)诠鈱W(xué)載荷的優(yōu)勢，逐漸在高分辨率以及勝高分辨率上發(fā)力。第二是新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域，視頻、夜光、立體和光譜方面，這些產(chǎn)品很多時(shí)候體現(xiàn)是衍生產(chǎn)品，也可以滿足更多小眾的需求。第三是數(shù)據(jù)快速更新，低軌高分辨衛(wèi)星市場一般都很難做的特別大，我們公司也有一顆寬幅衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)135公里，這個(gè)衛(wèi)星成本比較高，不適合大規(guī)模組網(wǎng)，更適合類似于北京這種超大型城市的城市遙感。更多的衛(wèi)星是采用了低成本的設(shè)計(jì)，目前組網(wǎng)規(guī)劃是在2022年左右達(dá)到130顆。最后一點(diǎn)就是怎樣通過技術(shù)創(chuàng)新來持續(xù)不斷地降低成本，五年來我們整個(gè)成本已經(jīng)下降了接近兩個(gè)數(shù)量級(jí)左右，而且還會(huì)在后續(xù)工作中繼續(xù)優(yōu)化。成本的降低可以給后續(xù)的產(chǎn)業(yè)鏈留出足夠的想象空間和利潤空間，這也是我們航天刀口向內(nèi)的體現(xiàn)。截止到今年8月已經(jīng)發(fā)射20顆衛(wèi)星，下個(gè)月出廠13顆衛(wèi)星，總計(jì)達(dá)到33顆規(guī)模，已經(jīng)進(jìn)入快速批產(chǎn)化的程度。

　　從遙感產(chǎn)品上，依托于我們豐富的在軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)源，建立多維度的遙感產(chǎn)品體系，包括像多時(shí)相產(chǎn)品，夜光產(chǎn)品和光譜類產(chǎn)品，最主要的產(chǎn)品還是標(biāo)準(zhǔn)的高分辨率產(chǎn)品。目前數(shù)據(jù)中心可以提供一級(jí)到五級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)影像，也可以跟各個(gè)下游數(shù)據(jù)處理廠商進(jìn)行相應(yīng)的合作。目前我們具有全球非常豐富的存檔影像以及非常強(qiáng)大的編程攝影能力，為方便大客戶的數(shù)據(jù)需求，我們研發(fā)了數(shù)據(jù)引接系統(tǒng)，客戶對(duì)任務(wù)執(zhí)行情況和圖像的生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)方便我們生產(chǎn)完的數(shù)據(jù)直接通過引接系統(tǒng)推送到用戶的所在地。

　　多時(shí)相產(chǎn)品方面，我們是利用大量的在軌衛(wèi)星對(duì)應(yīng)急區(qū)域進(jìn)行一個(gè)高頻次的重訪，這是四川木里的火災(zāi)情況，從多時(shí)相產(chǎn)品可以監(jiān)測出態(tài)勢變化趨勢，通過白天夜光的融合影像，我們可以更好的識(shí)別出過火區(qū)域和火情的嚴(yán)重情況。多角度和DSM產(chǎn)品是我們視頻衛(wèi)星的衍生產(chǎn)品，這個(gè)是中國尊240秒超長視頻，整個(gè)觀測角變化達(dá)到了120度，可以用來建立非常精準(zhǔn)的三維模型。

　　在全波段多光譜產(chǎn)品方面，目前兩顆吉林一號(hào)光譜衛(wèi)星，是五米的分辨率，譜段可見近紅外20譜，短波4譜，中波和長波紅外，幅寬115米，原始傳函優(yōu)于0.13，信噪比優(yōu)于40dB，絕對(duì)輻射精度優(yōu)于5%。這是機(jī)靈一號(hào)光譜衛(wèi)星和哨兵二號(hào)和環(huán)境八號(hào)的對(duì)比圖，在地物的精細(xì)分類方面有一些優(yōu)勢，從表中大家可以看出分類精度比其他的衛(wèi)星高三個(gè)百分點(diǎn)以上。

　　米級(jí)夜光遙感，是我們公司目前在全球領(lǐng)先的產(chǎn)品，這是成都的夜光遙感的圖，整個(gè)夜光的分布和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是有高度關(guān)聯(lián)性的，大家平時(shí)認(rèn)為繁華的城市區(qū)域，晚上燈光也是非常密集。同時(shí)我們對(duì)長春市的住房空置率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，之前根據(jù)實(shí)際排查，統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確度非常高，這個(gè)算法也已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，在很多地方政府進(jìn)行應(yīng)用，該產(chǎn)品可以保證房地產(chǎn)的建設(shè)更有序，而且更健康的發(fā)展。目前米級(jí)夜光產(chǎn)品形成全球重點(diǎn)城市的夜光數(shù)據(jù)庫，并且已經(jīng)可以提供相應(yīng)的處理軟件。這是澳門的白天和夜光融合圖，融合后的效果能夠看到整個(gè)澳門市繁華區(qū)域到底在哪，白天很難看到。

　　在新冠抗疫期間我們也非常關(guān)注武漢的情況，我們調(diào)用了衛(wèi)星對(duì)武漢進(jìn)行大量的拍攝，這個(gè)圖是武漢解封前的切斷，除了街上的路燈光之外，沒有其他特別繁華的燈光出現(xiàn)，而這個(gè)圖是武漢解封后的情況，在武漢的主要商業(yè)區(qū)，燈光又恢復(fù)了當(dāng)年的璀璨和明亮，說明地方經(jīng)過進(jìn)行了快速的復(fù)蘇。這是兩維的變化，在應(yīng)急響應(yīng)方面目前可以實(shí)現(xiàn)10分鐘以內(nèi)的快速應(yīng)急響應(yīng)。這是利用機(jī)動(dòng)站和快速處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)我們數(shù)據(jù)引接系統(tǒng)已經(jīng)在很多客戶那進(jìn)行部署，可以把產(chǎn)品直接推廣給用戶。在國際的應(yīng)急服務(wù)方面我們和GEO進(jìn)行了全面合作，也成立了相應(yīng)的分中心，對(duì)國際災(zāi)害進(jìn)行數(shù)據(jù)響應(yīng)。

　　四、發(fā)展的趨勢展望

　　在衛(wèi)星業(yè)務(wù)上有三點(diǎn)。第一是衛(wèi)星制造業(yè)務(wù)，衛(wèi)星制造是技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，以性價(jià)比為主要優(yōu)化目標(biāo)，這一領(lǐng)域目前競爭日益激烈，已經(jīng)快速進(jìn)入到了低利潤時(shí)代，航天技術(shù)和大工業(yè)融合，催生了新的生產(chǎn)流程與質(zhì)量體系，重點(diǎn)就是如何降低研制成本，提高批產(chǎn)品能力。第二，衛(wèi)星運(yùn)營業(yè)務(wù)方面，商業(yè)化的運(yùn)營系統(tǒng)可以大幅度降低運(yùn)營成本，星座組網(wǎng)規(guī)模迅速上升，給運(yùn)營難度提出了新挑戰(zhàn)，一方面需要提高衛(wèi)星自主在軌的管理能力，也吸收運(yùn)營系統(tǒng)提高自動(dòng)化水平，能夠更好保障大規(guī)模星座的運(yùn)轉(zhuǎn)。在衛(wèi)星的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面，隨著組網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量指數(shù)級(jí)增長，給處理機(jī)存儲(chǔ)帶來挑戰(zhàn)。另一方面與各行各業(yè)深度融合，大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)變數(shù)據(jù)災(zāi)難為數(shù)據(jù)紅利。數(shù)據(jù)產(chǎn)品極大的豐富，價(jià)格大幅下降新興應(yīng)用加速孵化。衛(wèi)星遙感應(yīng)用端，最后一公里快速打通，全產(chǎn)業(yè)鏈形成正向價(jià)值反饋，行業(yè)規(guī)模爆發(fā)式增長。

　　從目前國際形勢看，截止到目前位置，SpaceX完成了597顆星的發(fā)射，Planet完成了21顆星，今年下半年長光衛(wèi)星第三代產(chǎn)品批產(chǎn)星已經(jīng)完成首批生產(chǎn)，9月份將以一鍵九星，2021年計(jì)劃年發(fā)射50顆以上，后續(xù)將進(jìn)入第四代產(chǎn)品量產(chǎn)階段，發(fā)射將進(jìn)一步提速。在資本技術(shù)和人才相對(duì)補(bǔ)占優(yōu)勢的領(lǐng)域，我們中國航天人怎么能夠通過艱苦奮斗和努力創(chuàng)新，來贏得這場高科技的競爭，這也是我們整個(gè)航天人的使命，也是我們長光衛(wèi)星的使命。