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

　　以下為賀小軍演講內(nèi)容：

　　封面這個研發(fā)樓是我們目前公司總部的研發(fā)基地，是一個非常重資產(chǎn)的項目，也是公司后期要實現(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)星獨立運營五年來的創(chuàng)新活動和取得的成果。

　　一、光學遙感衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀

　　近幾年國際和國內(nèi)的情況，衛(wèi)星對地遙感系統(tǒng)正朝著全球覆蓋、全天侯、全天時的連續(xù)動態(tài)高分辨率觀測方向發(fā)展，技術在飛速進步，模式不斷創(chuàng)新，軍民商應用不斷融合。上個十年，追求單星性能，衛(wèi)星分辨率越來越高。這個十年，追求大規(guī)模星座性價比，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)了兩個趨勢，傳統(tǒng)衛(wèi)星朝微納化方向發(fā)展，重量體積價格顯著下降，以亞米級衛(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)務化，質(zhì)量性能顯著提升，20公斤級1m分辨率成為立方星與微納衛(wèi)星交匯領域，也是接下來五年內(nèi)競爭非常激烈的領域。

　　二、長光衛(wèi)星的技術創(chuàng)新與突破

　　長光衛(wèi)星既做載荷又做衛(wèi)星平臺研制。載荷方面，在近五年圍繞超緊湊光學系統(tǒng)設計技術、超輕量化高精度光學加工技術、多模式光電成像技術四進行了大量的開拓性的創(chuàng)新工作，這就使得我們的光學鏡頭在保持亞米級的同時，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隊，經(jīng)過幾年的積淀和努力，我們在2019年1月份，在吉林一號進行了演示和應用，這是載荷的四個方面。

　　在平臺方面，長光衛(wèi)星以載荷為核心也開展了四代技術的演進，第一代420公斤級，0.2米分辨率的光學遙感衛(wèi)星。在2017年11月發(fā)射時已經(jīng)演進到第二代，210公斤級，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，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，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8000萬量級已經(jīng)降到了第四代的兩三百萬量級。其目的是為了降低整個航天遙感的門檻，為下游的數(shù)據(jù)應用提供更友好的服務能力。

　　除了硬件方面的創(chuàng)新，長光衛(wèi)星在業(yè)務模式上也進行了大量創(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)星的三軸機動實現(xiàn)非沿軌成像，比如邊境線或者省域比較奇怪的形狀進行更好的覆蓋。第二、夜光成像，我們是亞米級高分辨率的成像。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，可以同時獲取它的立體影像。最后，空間目標成像，可以實現(xiàn)空間飛行器的目標獲取，也可以用來做態(tài)勢感知的相關業(yè)務。

　　視頻成像脫胎于面陣凝視技術，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。同時也產(chǎn)生了很多高級產(chǎn)品的類型，包括動物目標的信息提取產(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，以及夜光的應用。

　　空間成像最開始只是我們在軌輻射定標的手段，通過周期性觀測月亮來實現(xiàn)光學傳感器的校準，經(jīng)過很多用戶反饋，對這種產(chǎn)品非常感興趣，后來把這種標定模式做了產(chǎn)品模式在推廣。目前已經(jīng)給很多用戶提供業(yè)務化的運營。

　　此外，靈巧成像技術，它可以實現(xiàn)類似于S彎或者其他任意曲線的路徑規(guī)劃，這樣對類似邊境線非常規(guī)目標有一個非常好的覆蓋能力。這個技術最開始是由王院士提出的想法，2015年非常成功的實現(xiàn)了在軌的驗證。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為核心的模式識別系統(tǒng)，主要是面向辨云、火、船領域。第二是嵌入式GPU系統(tǒng);第三代是NPU系統(tǒng)，從處理的效能和識別精度上有了進一步的提升，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的國產(chǎn)化和全面自研。

　　三、新型遙感服務的探索

　　長光衛(wèi)星成立最早應該追溯到07年小衛(wèi)星研究室，2015年年底實現(xiàn)真正獨立，這幾年來我們一直關注于以下四個方面，一、怎樣實現(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米和預研0.3米，充分發(fā)揮我們在光學載荷的優(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)務領域，視頻、夜光、立體和光譜方面，這些產(chǎn)品很多時候體現(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，實現(xiàn)135公里，這個衛(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計，目前組網(wǎng)規(guī)劃是在2022年左右達到130顆。最后一點就是怎樣通過技術創(chuàng)新來持續(xù)不斷地降低成本，五年來我們整個成本已經(jīng)下降了接近兩個數(shù)量級左右，而且還會在后續(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，下個月出廠13顆衛(wèi)星，總計達到33顆規(guī)模，已經(jīng)進入快速批產(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)品還是標準的高分辨率產(chǎn)品。目前數(shù)據(jù)中心可以提供一級到五級的標準影像，也可以跟各個下游數(shù)據(jù)處理廠商進行相應的合作。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)，客戶對任務執(zhí)行情況和圖像的生產(chǎn)情況進行實時監(jiān)測，同時方便我們生產(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。

　　多時相產(chǎn)品方面，我們是利用大量的在軌衛(wèi)星對應急區(qū)域進行一個高頻次的重訪，這是四川木里的火災情況，從多時相產(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，我們可以更好的識別出過火區(qū)域和火情的嚴重情況。多角度和DSM產(chǎn)品是我們視頻衛(wèi)星的衍生產(chǎn)品，這個是中國尊240秒超長視頻，整個觀測角變化達到了120度，可以用來建立非常精準的三維模型。

　　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，絕對輻射精度優(yōu)于5%。這是機靈一號光譜衛(wèi)星和哨兵二號和環(huán)境八號的對比圖，在地物的精細分類方面有一些優(yōu)勢，從表中大家可以看出分類精度比其他的衛(wèi)星高三個百分點以上。

　　米級夜光遙感，是我們公司目前在全球領先的產(chǎn)品，這是成都的夜光遙感的圖，整個夜光的分布和經(jīng)濟活動是有高度關聯(lián)性的，大家平時認為繁華的城市區(qū)域，晚上燈光也是非常密集。同時我們對長春市的住房空置率進行了統(tǒng)計，之前根據(jù)實際排查，統(tǒng)計的準確度非常高，這個算法也已經(jīng)形成了標準產(chǎn)品，在很多地方政府進行應用，該產(chǎn)品可以保證房地產(chǎn)的建設更有序，而且更健康的發(fā)展。目前米級夜光產(chǎn)品形成全球重點城市的夜光數(shù)據(jù)庫，并且已經(jīng)可以提供相應的處理軟件。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注武漢的情況，我們調(diào)用了衛(wèi)星對武漢進行大量的拍攝，這個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)，燈光又恢復了當年的璀璨和明亮，說明地方經(jīng)過進行了快速的復蘇。這是兩維的變化，在應急響應方面目前可以實現(xiàn)10分鐘以內(nèi)的快速應急響應。這是利用機動站和快速處理系統(tǒng)實現(xiàn)的，同時我們數(shù)據(jù)引接系統(tǒng)已經(jīng)在很多客戶那進行部署，可以把產(chǎn)品直接推廣給用戶。在國際的應急服務方面我們和GEO進行了全面合作，也成立了相應的分中心，對國際災害進行數(shù)據(jù)響應。

　　四、發(fā)展的趨勢展望

　　在衛(wèi)星業(yè)務上有三點。第一是衛(wèi)星制造業(yè)務，衛(wèi)星制造是技術創(chuàng)新驅(qū)動，以性價比為主要優(yōu)化目標，這一領域目前競爭日益激烈，已經(jīng)快速進入到了低利潤時代，航天技術和大工業(yè)融合，催生了新的生產(chǎn)流程與質(zhì)量體系，重點就是如何降低研制成本，提高批產(chǎn)品能力。第二，衛(wèi)星運營業(yè)務方面，商業(yè)化的運營系統(tǒng)可以大幅度降低運營成本，星座組網(wǎng)規(guī)模迅速上升，給運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，也吸收運營系統(tǒng)提高自動化水平，能夠更好保障大規(guī)模星座的運轉(zhuǎn)。在衛(wèi)星的數(shù)據(jù)業(yè)務方面，隨著組網(wǎng)規(guī)模擴大，數(shù)據(jù)量指數(shù)級增長，給處理機存儲帶來挑戰(zhàn)。另一方面與各行各業(yè)深度融合，大數(shù)據(jù)和AI技術變數(shù)據(jù)災難為數(shù)據(jù)紅利。數(shù)據(jù)產(chǎn)品極大的豐富，價格大幅下降新興應用加速孵化。衛(wèi)星遙感應用端，最后一公里快速打通，全產(chǎn)業(yè)鏈形成正向價值反饋，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年計劃年發(fā)射50顆以上，后續(xù)將進入第四代產(chǎn)品量產(chǎn)階段，發(fā)射將進一步提速。在資本技術和人才相對補占優(yōu)勢的領域，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，這也是我們整個航天人的使命，也是我們長光衛(wèi)星的使命。