第三届软件定义卫星创新大赛《指南》出炉

首先要强调：本届大赛的第一阶段——创意赛，只需提交创意设计、技术方案，不需要提交自己编写的软件，只要你有脑洞、无需会编程也是极好的！只需要创意、只需要创意、只需要创意，重要的事情说三遍！

有的小伙伴担心大赛乱收费，自己的软件知识产权被侵犯。这里，大赛组委会郑重承诺：（1）大赛全程不收取任何费用；（2）参赛软件不需提供源代码，软件的知识产权归参赛团队所有；（3）参赛自由，参赛团队可以跨单位、跨行业组队，不需要单位出具证明。

疑问太多难以一一回复，为此，大赛组委会加班加点编写了《大赛指南》，供各位感兴趣的大神们细品。如果你还不懂我们在说什么，可能会和已经在轨飞行的“天智一 ”以及不久将发射的“天智二 ”擦肩而过，错过“让自己的作品在太空中翱翔”的宝贵机会！

话不多说，上硬菜：

软件定义卫星创新大赛《指南》

答疑者：大赛组委会

01

卫星软件有什么用？为什么研制卫星软件？

卫星系统是让软件和硬件的完美结合，使得我们可以观察和访问外太空。卫星系统发射后一般不会再完好无损的返回地球，在轨期间必须收集并下传和任务相关的信息。因此，没有一套可靠的软件系统，卫星似乎失去了上天的意义。

卫星软件用于支持卫星的多种行为，包括遥测遥控、姿态确定与姿态控制、轨道确定与变轨、能源管理与热控、卫星状态监测、载荷控制与数据处理、数据传输等等。

02

现在经常听说“软件定义XX”，甚至“软件定义一切”。那么“软件定义卫星”应该怎么理解？

传统卫星软件通常依据卫星任务来定制，且必须运行于星上专用计算机，软件系统的功能和性能受到了极大的限制。并且定制化的卫星软件，其价格远高于硬件。

“软件定义卫星”则以计算为中心，以软件为手段，通过软件定义无线电、软件定义载荷、软件定义计算、软件定义 络等手段，将传统上由各独立分系统实现的测控、通信、姿轨控、载荷、敏感器、执行机构等各类功能模块，均采用统一的接口方式连接至整星的计算中心，从而将应用任务与卫星硬件设计解耦，便于通过卫星功能的在轨重构，最终实现大部分卫星功能的软件化。

简单来说，“软件定义卫星”类似于Android智能手机，不同手机厂商生产不同品牌的Android智能手机，但均可以使用基于Android系统开发的APP商店。目前还在天上飞行的“天智一 ”卫星提供了基于Android与Linux操作系统的APP部署环境，而后续放飞的“天智二 ”卫星将在Linux系统基础上，采用云原生（CloudNative）技术向APP提供更为开放的执行环境。航天APP商店希望可以看到您研制的软件。

（当别人再用“你咋不上天呢？”来怼你，就可以光明正大地回复：“我的APP真的上天了。”当然，前提是你得赶快 名。创意赛 名将于8月底截止！）

03

航天APP商店需要哪些软件？我能做什么类型的创意？

首先，介绍下“天智一 ”卫星：

已经于2018年11月20日发射升空的国内首颗软件定义卫星“天智一 ”，带有5部相机和多种传感器，具有强大的星上计算能力，同时兼容android和linux两种执行环境。目前在轨飞行正常，并已成功开展星箭分离成像、自主请求式测控、空间目标成像等10多项试验，接下来将继续承担各类飞行试验任务。

再介绍一下“天智二 ”卫星：

计划于2021年发射升空的“天智二 ”卫星功能更为强大，有效载荷系统包括由全色/红外/多光谱等组成的相机阵列、天基超算平台、Ku天线（与高轨通信卫星连接）、X/S天线及北斗导航接收机等，可实现在轨智能信息处理、拍照、测控、数传、姿控等功能，具有强大的星上计算能力，采用Arm-Linux执行环境。

航天APP商店要满足卫星平台运行、载荷性能以及任务的需要，下面分别进行分析。

平台相关软件

卫星在既定轨道上运行，需要知道它的轨道是什么，姿态是什么，能源够不够等一系列基本问题，可以开发以下相关软件。

卫星自主定轨软件：直接利用星上获取的导航数据或者长时间曝光图像轨迹信息等多种信息实现在轨自主定位，摆脱地面站测控限制。

智能姿态控制软件：基于深度学习等算法，通过在轨学习，训练姿态控制算法，实现不同卫星的姿态控制，避免“一卫星一设计”的问题。

智能能源管理软件：基于轨道信息、太阳能帆板能量转化信息以及电池充放电信息，实现自主能源管理与分配。

载荷性能提升软件

卫星载荷包括可见光相机、红外相机、激光雷达、微波雷达、高光谱相机等等多种类型。以常见的可见光相机为例，卫星成像过程中会出现模糊（平台振动、运动速度快）、分辨率低（对地成像距离超过200千米）、阴阳脸（缺乏大气散射，在太阳直射面很亮，反之很暗，看不清楚细节）等问题，可以开发以下软件：

去模糊软件：基于图像序列或者图像阵列自适应去除不同轨道及平台振动造成的运动模糊。

超分成像软件：基于图像序列或者图像阵列实现图像分辨率提升。

高动态成像软件：基于图像序列或者图像阵列给出去重影算法，多曝光融合技术以及色调映射技术，从而实现高动态成像。

图像筛选软件：评估图像质量及成像效果，选择较好图像进行存储。

目标检测与识别软件：海陆空天动目标、建筑、植被、道路、自然灾害等等各种目标识别与检测。

软件定义星敏：基于成像载荷拍摄的空间图像进行恒星识别判断，提供星敏功能。

另外提高图像质量，提升载荷性能的软件还包括：图像去躁、图像复原、图像增强、图像分割、图像感兴趣区域提取、图像边缘提取、几何校正、辐射校正、质心定位、形状提取、图像拼接等等。就如Google lens展示的那样，使用一个真实传感器（相机），在软件中创建一百万个不同的传感器。

任务相关软件

设计创意任务，充分展示卫星的功能与性能。例如以下任务：

面向天文爱好者的太空自定义拍摄服务；

太空自拍：将个人照片上传至星上，合成个人太空照片。

宇宙探秘：拍摄太阳风暴等天文现象视频；

卫星直播：利用手机直播卫星的在轨工作状态；

卫星运行轨迹记录软件：记录卫星在轨运行的实时速度和路程，并将信息下传给地面云中心，所有人可以通过手机APP访问。

地球重点区域变化监测：针对重点监测区域的变化，进行监测、识别和告警

太空环境数据监测：记录卫星空间位置、太阳位置、温度、光压等数据，方便空间环境模拟研究者学习

太空全景图：仿照“街景”做“太空全景图”

打造全民娱乐星：打造一个跨界的太空IP，“太空漫游”、“星辰闪烁”、“平行宇宙”、“外星视角”四大功能，让普通人能够通过手机指挥卫星为自己做一件事。

请放飞自我、尽情脑洞！就算这颗星不能实现，未来还有机会由“天智系列”家族的弟弟妹妹们带你飞，带你浪，带你一起“海草、海草”……

04

我能参加比赛吗？

当然可以。软件定义卫星创新大赛欢迎各界人士参与比赛，不管是中小学生，还是对航天感兴趣的快递小哥，还是对二次元感兴趣的小姐姐，我们都欢迎，希望看到你对探索太空的一份好奇与想象。

大赛第一阶段（创意赛）

只要有任何新奇的创意（包括技术层面或者任务层面），任何关于卫星（不限于天智卫星）、关于太空（可以延伸至深空）的想法均可以提出。作品形式包括文档、PPT或者小视频，只要能展示本人的想法即可。

本阶段将遴选出60个创意作品授予创意金奖、银奖。

大赛第二阶段（决赛）

个人或组建团队参赛，将获奖的创意作品变为软件作品。

Q: 那么，不小心错过第一阶段，或者不想参与第一阶段比赛，还有机会吗？

A: 有的！允许没有参与第一阶段比赛的个人或团队直接参与第二阶段。

05

大赛的软件开发环境是什么？

天智二 卫星系统架构基于微服务思想，采用云原生技术设计实现，支持应用自动化部署、编排和弹性伸缩。所有APP都是以Docker镜像容器的方式运行在星载分布式集群内的各节点上，相互间环境隔离并通过API、RPC等接口方式进行交互。因此攻城狮们可以选用各自熟悉的开发平台和工具，例如Linux c/c++进行开发。只要有代码，无论何种软件依赖环境都可移植到卫星上运行。

组委会计划9月份上线“天智星云” 站，向参赛者提供软件的开发、测试环境。最终，天智卫星项目组会在真实卫星平台上进行严格的测试，确保APP工作的正确性。最终经过评选、获得前10名的软件作品将有可能上注“天智一 ”卫星平台，或者预装在“天智二 ”上，2021年进入太空，进行实际飞行试验。

期待您的APP软件在几百公里外的太空飞行！

了解大赛详情并立即 名～

大赛官方电子邮箱：opensat@iscas.ac.cn

大赛官方 站：www.sdsalliance.net

大赛组织联系人：刘老师

咨询电话：（+86）18612838979（微信同 )