一种智能微纳卫星制造技术

本发明专利技术公开了一种智能微纳卫星，本发明专利技术通过设计智能微纳卫星软硬件架构，主要包含探测感知单元、规划决策单元、行动控制单元、应用服务单元、网络通信单元和环境保障单元，各单元进行综合化模块化，并通过能源和数据总线进行网络联接，分布式部署，结合机器学习等结合人工智能技术，解决卫星自主感知决策行动等智能化问题。

An intelligent micro nano satellite

The invention discloses an intelligent micro-nano satellite. By designing the software and hardware architecture of the intelligent micro-nano satellite, the invention mainly includes detection and perception unit, planning and decision unit, action control unit, application service unit, network communication unit and environmental protection unit. Each unit is integrated and modularized, and through energy and number. According to bus, network connection, distributed deployment, machine learning and artificial intelligence technology are combined to solve intelligent problems such as satellite autonomous perception, decision-making and action.

【技术实现步骤摘要】
一种智能微纳卫星
本专利技术涉及卫星
，特别是涉及一种智能微纳卫星。
技术介绍
随着集成电路与微系统、新材料、计算机、软件、即插即用、综合化电子系统等技术的发展，及其在微纳卫星平台上的大量应用，给微纳卫星的设计带来了新的机遇和挑战。得益于微纳卫星中的立方体卫星规范和标准的普及，以及一箭多星、空间站释放等多种发射模式，使得微纳卫星技术及应用服务得以很快发展，已经从技术试验发展到业务应用，其提供的服务在全球商业航天市场占据重要地位。传统微纳卫星设计方法，平台和载荷严格划分，计算单元大多是CPU架构，卫星完成的功能和服务在设计阶段已经固化，卫星核心软件固化在部组件存储单元，不适合快速更改相应软件和功能，此外，卫星本身的智能化水平还有很大发展空间。
技术实现思路
本专利技术提供了一种智能微纳卫星，以解决现有技术卫星的智能化水平有待提高的问题。本专利技术提供了一种智能微纳卫星，包括：环境保障单元，用于使智能微纳卫星在空间辐照和极端温度环境下正常工作；行动控制单元，用于使智能微纳卫星在空间轨道保持预设姿态和预设变轨机动操作；规划决策单元，用于使智能微纳卫星根据探测感知信息进行在轨计算处理，任务规划、任务管控和飞行规划；网络通信单元，用于使智能微纳卫星与其他卫星、卫星地面站进行数据交换；探测感知单元，用于智能微纳卫星进行射频频段感知、空间、临近空间、空中、地面、水面等各类目标感知；应用服务单元，用于给空间、临近空间、空中、地面、水面用户提供通信、导航、遥感和技术试验服务。进一步地，所述探测感知单元进一步包括射频感知模块和目标感知模块；所述射频感知模块包括多个软件定义无线电平台，分别进行射频频段感知，进行各频段检测和存储；所述目标感知模块包括多个可编程成像仪，分别进行空间、临近空间、空中、地面和水面目标感知和存储。进一步地，所述规划决策单元包括飞控软件平台、硬件计算平台和支撑单元。进一步地，所述硬件计算平台进一步包括CPU模块、GPU模块、NPU模块和XPU模块；所述CPU模块包括多个计算处理单元，用于进行智能微纳卫星各部组件信息处理、智能微纳卫星计算、存储、能源、网络资源综合处理和诊断监控、各类任务所需资源的处理和规划、各类任务的管理和控制、姿态和变轨的计算和处理计算处理任务；所述GPU由多个图像处理单元集成，用于进行智能微纳卫星各级各分辨率图像类数据的处理；所述NPU模块由多个神经网络处理单元集成，用于进行射频识别模型计算、目标识别模型计算和矩阵计算处理；所述XPU模块由多个未知处理单元集成，以供模块拓展。进一步地，所述飞控软件平台进一步包括平台抽象层、系统服务层和应用层；其中，所述平台抽象层由裁剪过的轻量级Linux操作系统及驱动程序构成；所述系统服务层由软件总线、时间服务、事件服务、控制服务和上传服务中间服务模块组成；所述应用层由共性的可重复使用的APP和跟任务相关的APP组成。进一步地，所述应用服务单元进一步包括通信服务模块和遥感服务模块。进一步地，通信服务模块，用于为用户进行数据传输、数据中继和网络交换服务；遥感服务模块，用于为用户进行各类不同空间的目标识别、态势感知和图像大数据服务进一步地，射频感知模块和通信服务模块是以软件定义无线电平台为基础，通过编程改变任务功能，进行模块功能重构。进一步地，目标感知模块和遥感服务模块是以可编程的成像仪为基础，通过编程改变任务功能，进行模块功能重构。本专利技术有益效果如下：本专利技术通过设计智能微纳卫星软硬件架构，主要包含探测感知单元、规划决策单元、行动控制单元、应用服务单元、网络通信单元和环境保障单元，通过能源和数据总线进行网络联接，具有分布式综合化模块化特点，结合机器学习等人工智能技术，解决卫星自主感知决策行动等智能化问题。附图说明图1是本专利技术实施例的一种智能微纳卫星的结构示意图；图2是本专利技术实施例的智能微纳卫星各单元内部构成框图；图3是本专利技术实施例的探测感知单元组成框图；图4是本专利技术实施例的规划决策单元组成框图；图5是本专利技术实施例的硬件计算平台组成框图；图6是本专利技术实施例的飞控软件平台组成框图；图7是本专利技术实施例的应用服务单元组成框图；图8是本专利技术实施例的智能微纳卫星应用拓展流程图；图9是本专利技术实施例的射频机器学习软件训练流程图；图10是本专利技术实施例的射频机器学习软件工作流程图；图11是本专利技术实施例的射频自主配置软件工作流程图；图12是本专利技术实施例的射频机器学习软件训练流程图；图13是本专利技术实施例的目标识别软件工作流程图。具体实施方式为了解决现有技术卫星的智能化水平不高的问题，本专利技术提供了一种智能微纳卫星，本专利技术通过设计智能微纳卫星软硬件架构，主要包含探测感知单元、规划决策单元、行动控制单元、应用服务单元、网络通信单元和环境保障单元，各单元进行综合化模块化，并通过能源和数据总线进行网络联接，分布式部署，结合机器学习等结合人工智能技术，解决卫星自主感知决策行动等智能化问题。以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种智能微纳卫星，参见图1，该卫星包括：环境保障单元，用于使智能微纳卫星在空间辐照和极端温度环境下正常工作；行动控制单元，用于使智能微纳卫星在空间轨道保持预设姿态和预设变轨机动操作；规划决策单元，用于使智能微纳卫星根据探测感知信息进行在轨计算处理，任务规划、任务管控和飞行规划；网络通信单元，用于使智能微纳卫星与其卫星、地面站进行数据交换；探测感知单元，用于智能微纳卫星进行射频频段感知、空间、临近空间、空中、地面、水面等各类目标感知；应用服务单元，用于给空间、临近空间、空中、地面、水面用户提供通信、导航、遥感和技术试验服务。也就是说，本专利技术实施例通过设计智能微纳卫星软硬件架构，主要包含探测感知单元、规划决策单元、行动控制单元、应用服务单元、网络通信单元和环境保障单元，各单元进行综合化模块化，并通过能源和数据总线进行网络联接，分布式部署，结合机器学习等结合人工智能技术，解决卫星自主感知决策行动等智能化问题。具体来说，本专利技术实施例智能微纳卫星包含探测感知单元、规划决策单元、行动控制单元、网络通信单元、环境保障单元和应用服务单元，各单元可通过I2C、CAN、1553B、SPACEWIRE等主流数据总线和能源总线进行网络连接，如图1所示，各单元内部组成见图2。环境保障单元，主要保障智能微纳卫星在空间辐照、极端温度等恶劣空间环境下可以正常工作，包含结构热控分系统、能源供配电分系统等。行动控制单元，主要用于智能微纳卫星在空间轨道保持需要的姿态和变轨机动操作，包含姿态控制分系统和推进分系统。规划决策单元，主要用于智能微纳卫星根据探测感知信息，在轨进行高效计算，进行任务灵活规划和自主管控、飞行自主规划，包含飞控软件平台、硬件计算平台和所需共性平台。网络通信单元，主要用于智能微纳卫星与其他卫星、地面站进行网络通信，包含通信收发机和天线等。探测感知单元，主要用于射频频段感知、各类目标感知等，包含射频感知模块、目标感知模块和其他感知模块。应用服务单元，主要用于给空间、临近空间、空中、地面、水面等用户提供通信、导航、遥感等服务，包含通信服务模块、遥感服务模块和其他服务模块。具体实施时，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能微纳卫星，其特征在于，包括：环境保障单元，用于使智能微纳卫星在空间辐照和极端温度环境下正常工作；行动控制单元，用于使智能微纳卫星在空间轨道保持预设姿态和预设变轨机动操作；规划决策单元，用于使智能微纳卫星根据探测感知信息进行在轨计算处理，任务规划、任务管控和飞行规划；网络通信单元，用于使智能微纳卫星与其他智能微纳卫星、地面节点进行数据交换；探测感知单元，用于智能微纳卫星进行射频频段感知、空间/地面目标感知；应用服务单元，用于给空间、临近空间、空中、地面、水面用户提供通信、导航、遥感和技术试验服务。

【技术特征摘要】
1.一种智能微纳卫星，其特征在于，包括：环境保障单元，用于使智能微纳卫星在空间辐照和极端温度环境下正常工作；行动控制单元，用于使智能微纳卫星在空间轨道保持预设姿态和预设变轨机动操作；规划决策单元，用于使智能微纳卫星根据探测感知信息进行在轨计算处理，任务规划、任务管控和飞行规划；网络通信单元，用于使智能微纳卫星与其他智能微纳卫星、地面节点进行数据交换；探测感知单元，用于智能微纳卫星进行射频频段感知、空间/地面目标感知；应用服务单元，用于给空间、临近空间、空中、地面、水面用户提供通信、导航、遥感和技术试验服务。2.根据权利要求1所述的智能微纳卫星，其特征在于，所述探测感知单元进一步包括射频感知模块和目标感知模块；所述射频感知模块包括多个软件定义无线电平台，分别进行射频频段感知，进行各频段检测和存储；所述目标感知模块包括多个可编程成像仪，分别进行空间、临近空间、空中、地面和水面目标感知。3.根据权利要求1所述的智能微纳卫星，其特征在于，所述规划决策单元包括飞控软件平台、硬件计算平台和支撑单元。4.根据权利要求3所述的智能微纳卫星，其特征在于，所述硬件计算平台进一步包括CPU模块、GPU模块、NPU模块和XPU模块；所述CPU模块包括多个计算处理单元，用于进行智能微纳卫星各部组件信息处理、智能微纳卫星计算、存储、能源、网络资源综合处理和诊断、各类任务所需资源的处理和规划、各类任...

【专利技术属性】
技术研发人员：康海龙，陆洲，周彬，张纬栋，李斌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11