航天领域标志性事件！中国首颗软件定义卫星发射成功！

11月20日7时40分，我国首颗软件定义卫星“天智一号”在酒泉卫星发射中心搭载发射升空，成功进入太空预定轨道。

“天智一号”由中科院软件所牵头,中科院微小卫星创新研究院、航天九院771所、中科院光电院等单位参与研制,是规划“天智”系列的首颗技术验证星，同时也是全球首颗实际开展工程研制并发射的软件定义卫星。

发射现场视频（姚军鹏  提供）

什么是软件定义卫星？

软件定义卫星，就是一种以天基超算平台为核心，采用开放系统架构，支持有效载荷即插即用、应用软件按需加载，能够方便地通过更新软件去重新定义卫星功能，从而灵活适应多种任务、多类用户的新型智能卫星。

传统卫星一般都是封闭系统架构，其软件与硬件是紧耦合的，硬件难以互换，软件无法复用；除了卫星的研制者，广大第三方程序员很难、也没有机会为卫星编写软件。其研制模式一般都是“为特定任务定制卫星，为特定卫星定制载荷，为特定载荷定制软件”。所以，一切从头开始，量身定制，研制成本高，研制周期长，有首打油诗“一星一任务，一箭定终生，动辄三五亿，鬓白功始成”，形象地概括了这种情况。 

软件定义卫星概念图

发展软件定义卫星首先是为了提高卫星研制、使用的效费比。指导思想是尽可能多地用软件去解决问题，做到硬件模块化、最小化，软件动态化、最大化。 

其次是为了改变当前卫星系统软硬件之间的紧耦合关系，打造一种全新的航天生态链，让更多的人能够为卫星写软件，并且能够在更多的卫星上部署智能软件，为更多的行业和个人提供更好的服务。

软件定义卫星的开放性表现在两个方面，一方面，允许并且鼓励广大第三方为它开发软件，这就意味着理论上任何人都可以为卫星开发App；另一方面，允许广大用户共享使用，这就意味着人们可以从航天应用商店中选择一款App，并将其部署在选定的一组卫星上，让这些卫星为自己服务。 

当软件定义卫星技术发展成熟之后，在卫星出厂之前就有大量的软件/APP可供预装；在卫星发射之后，有大量的软件/APP可供上注。 

简单地说，软件定义卫星可以像Android智能手机一样进行软硬件研制，支持像共享单车一样的应用方式。

“天智一号”有什么独到之处

此次发射成功的“天智一号”软件定义卫星整星重约27公斤，运行在500公里高度的太阳同步轨道，采用“开放架构、模块集成、软件定义、一星多能”的创新设计理念。

“天智一号”发射图

“天智一号”是一种智能成像卫星，主要载荷是4个大视场相机和1个采用计算光学技术的高分辨率相机，核心是能耗低、计算能力强的云计算平台，通过上注和加载不同的App，便可以执行不同的任务。

“天智一号”具有姿态调整能力，既可以对天成像，也可以对地成像，能够通过计算摄影算法和软件，根据成像场景自动选择最佳的工作模式和参数，获取最佳拍摄效果，提高成像质量；还可以通过人工智能算法和软件，检测和识别拍摄目标；还支持自主定轨、自主任务规划。

 “天智一号”具有三大特色优势：一是智能程度高，卫星所获大部分数据处理均可在轨完成，根据需要下传地面；二是卫星为开放型系统，用户可以为卫星开发软件，并可根据一定流程将开发的软件上注卫星，开展在轨试验；三是卫星的实时状态，普通大众可通过手机利用“追星APP”访问查询，并与卫星互动，甚至在“天智一号”空闲时指挥卫星在轨实时执行“太空自拍”等空间任务。

 研制中的“天智一号”卫星（来源：中科院软件所）

“天智一号”升空 带来三大改变

“天智一号”的成功发射有可能会成为航天领域的一个标志性事件。从此，卫星的研发方式、使用方式有可能发生根本性改变，卫星的研制也将因此而变得更加模块化、精准化。

首先，卫星开始平台化了。从“天智一号”开始，卫星开始有了一个开源的系统级的软件解决方案Sputnix，这样一来就有可能解除卫星应用软件和特定卫星型号之间的绑定关系，从而催生一批独立于卫星厂商的卫星软件公司。这有助于改变目前卫星厂商直面卫星用户的产业模式，而开始形成一个由卫星厂商、航天软件/服务提供商、广大行业/个人用户构成的全新航天生态。

研制中的“天智一号”卫星（来源：中科院软件所）

其次，卫星开始虚拟化了。将来，要完成某个特定的任务不一定需要专门研制和发射一颗卫星，也许可以通过开发一个App，将其上注到一颗或者多颗卫星之上，从而快速构建出一个“虚拟卫星”来解决问题。

第三，卫星开始智能化了。软件和算法是卫星智能化的关键。过去，卫星的研制都是硬件为主、软件为辅；将来，卫星的研制将变成软件为主、硬件为辅。随着更多的智能算法和软件部署到卫星上，卫星的智能化程度也会越来越高。

“天智二号“明年上天

中科院软件所透露，“天智一号”卫星是“天智”系列新技术试验卫星中的第一颗，未来5到8年时间内，该所天基综合信息系统重点实验室还将领衔与软件定义卫星技术联盟的成员单位一起，将目前已经规划的从“天智二号”到“天智十号”共17颗卫星研制成功并送入太空，进一步发展和验证软件定义卫星相关的共性技术和应用技术。目前，“天智二号”卫星的研制工作已启动，预计2019年下半年择机发射。

为了方便人们为天智卫星研发软件，同时也为了降低技术门槛，提高开发效率，中科院软件所正在抓紧搭建天智星云开发平台。届时，人们只要登录到天智星云上，便可以随时随地为天智卫星开发软件了！

本文有关资料来源于中国科学院软件研究所

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