克日，，，，，我院黄铠教授团队李岳瑾博士后在IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing期刊揭晓题为“LEO Satellite Constellation for Global-Scale Remote Sensing with On-Orbit Cloud AI Computing”的文章。。。。。该事情由来自优德官网、香港中文大学（深圳）、武汉大学与中科云盘算研究院的五位作者相助完成，，，，，将漫衍式云盘算与卫星在轨盘算的思绪团结，，，，，提出基于低轨卫星（LEO）星群的卫星云盘算架构计划。。。。。

在低轨卫星星群中，，，，，每个具有在轨盘算能力的低轨卫星被视作一个云盘算节点。。。。。这些卫星拍摄的遥感图像将作为外地数据存储在卫星端。。。。。通过整合空间信息网络中的在轨卫星存储/盘算资源，，，，，以及星-星、星-地的互传网络资源，，，，，整个低轨卫星系统将成为一个具有原始数据集的算力云资源池。。。。。地面用户可通过卫星控制中心对星群节点存储、盘算与通讯资源举行集中治理、状态监控与算力调理，，，，，更好地效劳航空航天、应急通讯、生态监测、防灾减灾和都会建设等智能应用。。。。。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10254243

Y. Li, M. Wang, K. Hwang, Z. Li and T. Ji, "LEO Satellite Constellation for Global-Scale Remote Sensing With On-Orbit Cloud AI Computing," in IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 16, pp. 9796-9808, 2023, doi: 10.1109/JSTARS.2023.3316298.

期刊先容

IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing是IEEE地球科学与遥感学会（GRSS）旗下四大权威学术刊物之一，，，，，主要关注遥感领域应用于陆地、海洋、大气和太空等方面的科学与工程的理论和手艺，，，，，以及对相关信息的处置惩罚、解译和撒播。。。。。该刊2022-2023最新影响因子为5.5。。。。。

研究配景

图1. 卫星云系统架构。。。。。通过整合空间信息网络中的在轨卫星存储/盘算资源，，，，，以及星-星、星-地的互传网络资源，，，，，整个低轨卫星系统将成为一个具有原始数据集的算力云资源池。。。。。地面用户可对星群节点存储、盘算与通讯资源举行集中治理、状态监控与算力调理。。。。。

低轨卫星星座具有高频次、大规模的空间特征，，，，，实现了面向全球热门营业区域的高密度笼罩。。。。。近年来，，，，，低轨卫星星座已被普遍应用于实时性大规模场景动态视察、广区域信息互联、长时间一连感知等民用商业化效劳的应用场景。。。。。如阻止2023年9月，，，，，SpaceX的星链卫星星座已经为全球凌驾90个国家，，，，，200万用户提供了互联网通讯效劳。。。。。中国航天科工集团空间工程总部也于2023年7月提出超低轨通遥一体卫星星座妄想，，，，，可为全球任何陆地与海洋区域举行分米级精准感知与分钟级实时传输。。。。。显然，，，，，低轨卫星星座已然成为新一代空间基础设施平台。。。。。

随着星载硬件手艺的生长，，，，，低轨卫星最先搭载高性能盘算与存储载荷资源，，，，，星上信息处置惩罚直接效劳用户逐渐成为空间智能效劳的生长趋势。。。。。相比于单星盘算，，，，，整合差别载荷、差别轨道的智能低轨卫星使其整体协同更能知足用户多使命、实时化、动态化的需求。。。。。唬；；；；；诙嘈切鞯男畔⑿Ю陀型糜诖χ贸头Ｐ亲衅渌佬且约捌渌亲佬腔袢〉牡厍蚴笨兆试词荩，，，，并依托星地、星间链路资源，，，，，实现数据存储转发及共享，，，，，提高卫星星群通讯-盘算资源使用率，，，，，助力全球规模一连视察、整体感知互联与智能普惠。。。。。

图2. 由武汉大学牵头，，，，，航天东方红卫星有限公司等机构配合完成的互联网智能遥感科学实验卫星珞珈三号01星。。。。。该星于2023年1月15日11时14分发射，，，，，完成了亚米级多模式光学成像、智能化在轨数据处置惩罚、高效率数据压缩传输、分钟级全流程信息效劳等在轨测试，，，，，将成为卫星云架构的在轨验证平台。。。。。

因此，，，，，本研究围绕空间多源信息融合感知及智能效劳需求，，，，，开展面向时空一连效劳的星群在轨天基云平台系统与智能协同盘算理论研究。。。。。本研究将基于项目组优德官网云漫衍式云中心的现实搭建履历与相助单位武汉大学发射的智能遥感卫星珞珈三号01星的运维数据，，，，，开发基于低轨卫星协同的星群智能云盘算理论架构。。。。。通过软件界说的云原生星群资源治理机制，，，，，提高星载盘算资源使用效率，，，，，并设计多星协同智能处置惩罚手艺计划，，，，，提高星群协同盘算效能。。。。。

研究要领

针对星群盘算平台结构差别大与卫星星群动态网络拓扑等特点，，，，，笔者研究了软件界说的星上资源治理机制，，，，，可基于开放系统架构，，，，，对硬件资源举行统一管控、按需分派，，，，，实现应用与软件按需加载、系统功效快速重构。。。。。笔者使用基于Kubernetes的容器编排方法对星载存储与盘算资源举行虚拟化。。。。。用户能够通过地面管控平台对星群资源举行统一治理调理，，，，，并凭证典范遥感智能效劳场景需求，，，，，实现需求快速对接与使命高效安排的天基云跨节点资源治理系统。。。。。

图3.基于软件界说的星上资源治理机制，，，，，使用容器方法对星载存储与盘算资源举行虚拟化，，，，，并基于Kubernetes对低轨卫星资源容器举行编排。。。。。用户能够通过地面管控平台对星群资源举行统一治理调理，，，，，并凭证典范遥感智能效劳场景需求，，，，，实现需求快速对接与使命高效安排。。。。。

Kubenetes组件在每个LEO卫星从节点上运行。。。。。通过星间链路从主节点吸收使命信息，，，，，并凭证使命需求装载相关的Docker容器来建设Pod，，，，，处置惩罚种种遥感应用。。。。。多个Pod可通过Kube-proxy举行星间链路通讯，，，，，以执行协作盘算。。。。。平台的所有营业逻辑状态存储在一个漫衍式键值存储etcd中，，，，，并映射到地面控制中心。。。。。通过etcd，，，，，地面用户可以利便地盘问差别调理状态下的作业和效劳详情。。。。。这种主从治理模式允许地面卫星控制中心实时监控低轨卫星星座中每颗卫星的运行情形，，，，，并允许地面用户交互地会见、编辑和操作卫星资源。。。。。

古板遥感运作模式中，，，，，遥感卫星拍摄图像之后需要先期待其运行至地面吸收站上空后将数据传回地面，，，，，再于地面盘算中心执行辐射校正、大气校正、无缝拼接等事情，，，，，无法应对时延敏感型效劳。。。。。卫星云框架中，，，，，通过调配星群在轨存储、盘算与通讯资源，，，，，多个卫星节点将直接基于拍摄的遥感图像开展处置惩罚，，，，，并依托于高带宽的星间链路执行图像拼接与协同剖析，，，，，再通过地面用户的过顶卫星将效果返还给用户。。。。。

图4.低轨遥感卫星在轨并行执行的遥感图像辐射校正、大气校正与无缝镶嵌，，，，，相比将原图像传回地面数据中心处置惩罚能节约更多过顶传输时延。。。。。

针对星上盘算资源受限、卫星节点动态网络拓扑的问题，，，，，笔者参照地面漫衍式盘算与算力网络相关算法构建基于动态链路联通的协同智能盘算战略，，，，，基于珞珈三号01星及其他卫星算力与通讯数据搭建模拟情形，，，，，较量了卫星协同盘算相比于地面中心云盘算与地面漫衍式盘算的盘算效率，，，，，以及卫星星上盘算效果返还给地面用户相比于地面中心云盘算、边沿盘算的传输效率。。。。。实验效果显示，，，，，一律算力与带宽条件下，，，，，卫星云能实现更高的盘算效率及带宽使用率。。。。。

图5. 基于真实卫星算力与通讯数据搭建模拟情形，，，，，较量了卫星协同盘算相比于地面中心云盘算与地面漫衍式盘算的盘算效率，，，，，以及卫星星上盘算效果返还给地面用户相比于地面中心云盘算、边沿盘算的传输效率。。。。。一律算力与带宽条件下，，，，，卫星云能实现更高的盘算效率及带宽使用率。。。。。

研究结论

本研究首次提出了面向低轨卫星星群在轨协同智能效劳的卫星云盘算系统架构，，，，，解决使命智能安排、在轨资源编排、多星协同剖析等问题，，，，，实现海量信息获取到应用终端的实时精准智能效劳。。。。。本研究对推动未来地面应用的星载迁徙，，，，，实现多样化地星载智能应用并显著提高终端用户信息获取时效性和星群效劳能力具有主要的意义，，，，，将为未来6G空间信息基础设施建设提供一种可行的思绪。。。。。

作者简介

本文第一作者李岳瑾，，，，，本科结业于武汉大学金融工程专业。。。。。硕士结业于英国伦敦政治经济学院危害与随机专业、及英国圣安德鲁斯大学金融与经济专业。。。。。博士结业于香港中文大学（深圳）盘算机与信息工程专业，，，，，师从校长讲座教授黄铠教授。。。。。李岳瑾研究偏向为漫衍式云盘算、卫星在轨盘算与人工智能，，，，，曾在IEEE Transactions on Cloud Computing, IEEE Transactions on Computers等多个期刊上揭晓文章，，，，，曾获全球智慧都会峰会暨第三届国际都会信息学大会(GSCS & ICUI 2023)Best Paper Merit Award等奖项。。。。。

本文通讯作者王密教授，，，，，武汉大学教授、博导、国家优异青年基金获得者、珞珈优异学者、珞珈三号 01 星手艺总师。。。。。2010 年入选教育部新世纪优异人才、2013 年入选湖北省首批高端人才、2015 年入选武汉市黄鹤英才妄想。。。。。主持国家自然科学基金优异青年项目、重点项目、重大妄想集成项目和面上项目、863 妄想项目、国家 973 妄想课题、“高区分率对地视察系统”国家重大专项等二十余项国家级研究课题。。。。。恒久从事国产光学卫星地面数据处置惩罚理论与算法研究和系统研制事情，，，，，在国产高区分率光学卫星遥感影像高精度几何定位的基础理论与要害手艺方面取得了里程碑式立异效果。。。。。研究效果获 2012 年国家科技前进二等奖 1 项、2016 年中国测绘地理信息学会测绘科技前进特等奖 1 项、2018 年国家优异青年科学基金、2020 年国家科技前进一等奖等奖项。。。。。

本文通讯作者黄铠教授，，，，，伯克利加州大学盘算机科学博士。。。。。唬；；；；；祁淌谠诿拦霞哟笥肫斩纱笱谓潭嗄辏，，，，2018年加入香港中文大学（深圳）担当校长讲座教授，，，，，兼任优德官网高性能智能盘算中心主任。。。。。他在盘算机结构、并行处置惩罚、云盘算与物联网方面著作等身，，，，，桃李满天下。。。。。被评选入全球2%顶级科学家。。。。。他揭晓了10部专著，，，，，以及300多篇学术论文，，，，，被Google Scholar引用凌驾23300次。。。。。2005年获中国盘算机学会CCF首届外洋优异孝顺奖，，，，，2012年获天下云盘算大会（CloudCom）终身成绩奖。。。。。2019年获全球华人影响力盛典揭晓的开国70年科技立异成绩奖，，，，，2020年团队获得吴文俊人工智能自然科学奖。。。。。

本文其他作者李政道，，，，，香港中文大学（深圳）理工学院博士生，，，，，师从黄铠教授。。。。。他在北京邮电大学信息与通讯工程学院取得电子与通讯工程学士和硕士学位，，，，，之后在北京百度公司从事大数据和云盘算事情，，，，，任高级工程师，，，，，曾获得百度云盘算之星奖、重大突破奖。。。。。他的主要研究偏向为图机械学习，，，，，漫衍式云盘算和大数据应用系统。。。。。博士论文专注于图机械学习及其在交通、医疗等偏向的应用。。。。。

本文其他作者季统凯，，，，，香港中文大学（深圳）兼职教授，，，，，中科云盘算中心主任，，，，，广东电子工业研究院院长、国云科技股份有限公司董事长。。。。。他曾获得2010年度中国产学研相助立异奖、中国科学院院地相助奖先进小我私家一等奖。。。。。2011年中国科学院授权他在松山湖国家高新区组建全院唯一的云盘算中心。。。。。他向导团队自主开发云操作系统（G-CLOUD）。。。。。季教授在海内外主要聚会及期刊上揭晓论文40多篇，，，，，向导团队申请发明专利500多项，，，，，申请国际发明专利（PCT）近20项。。。。。他加入黄铠教授的研究团队，，，，，于2020年获得吴文俊人工智能自然科学奖。。。。。

* 相关信息由论文作者提供