星載傳算能力——天地一體化網(wǎng)絡(luò)在軌邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的攔路虎

2023年11月18日CCF YOCSEF太原在太原理工大學(xué)明向校區(qū)信計(jì)學(xué)院北樓一層會(huì)議室舉辦“衛(wèi)星計(jì)算賦能天地一體化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展”技術(shù)論壇，本論壇由CCF YOCSEF太原副主席徐雙和學(xué)術(shù)秘書董云云擔(dān)任執(zhí)行主席，學(xué)術(shù)秘書翟雙姣和AC委員姚姍姍擔(dān)任線上主席。

徐雙和董云云作開場介紹

本次論壇邀請到浙江工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)科負(fù)責(zé)人、國家優(yōu)秀青年基金獲得者錢麗萍，北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院副教授潘恬，北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室講師、中國科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目獲得者馬驍，中科星圖測控技術(shù)股份有限公司高級副總裁高娟，航天宏圖衛(wèi)星載荷副總師吳昕穎擔(dān)任引導(dǎo)嘉賓。此外，本次論壇還邀請到東北大學(xué)副校長、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者王興偉，沈陽航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長趙亮，中國移動(dòng)研究院主任研究員鄧平科，中電網(wǎng)絡(luò)通信研究院高級工程師王冬冬，陽泉市科技局黨組書記、局長董增壽，中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院副教授姚金杰，中關(guān)村實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙潔潔，長沙天儀空間科技研究院有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理余鑫擔(dān)任特邀嘉賓。

引導(dǎo)發(fā)言

第一位引導(dǎo)嘉賓浙江工業(yè)大學(xué)教授錢麗萍以《面向智慧海洋的感通算融合網(wǎng)絡(luò)》為題，介紹了面向智慧海洋的感通算融合網(wǎng)絡(luò)，主要涉及海洋數(shù)據(jù)的感知、通信、計(jì)算、存儲、利用等諸多方面。針對海洋數(shù)據(jù)的海量性、多元性、冗余性、不安全性以及海洋通信-計(jì)算等資源的稀缺性給數(shù)據(jù)傳輸、利用帶來的諸多難題，她分享了團(tuán)隊(duì)在利用有限網(wǎng)絡(luò)資源最大化傳輸高價(jià)值的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)海洋有效監(jiān)測方面的工作。她首先介紹了空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)背景下的感通算融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)層、控制層和應(yīng)用層；然后，闡述了如何基于數(shù)字孿生有效協(xié)調(diào)?；?、地基、空基跨域感知-通信-計(jì)算多維資源的使用以提高海洋監(jiān)控能力；最后，展示了衛(wèi)星通信在海洋監(jiān)測中如何通算互換實(shí)現(xiàn)監(jiān)測圖像的低時(shí)延高可靠天地傳輸。

錢麗萍作引導(dǎo)發(fā)言

徐雙、董云云為引導(dǎo)嘉賓錢麗萍頒發(fā)感謝證書

第二位引導(dǎo)嘉賓北京郵電大學(xué)副教授潘恬分享了題為《低軌衛(wèi)星組網(wǎng)協(xié)議與仿真驗(yàn)證》的報(bào)告，首先介紹了低軌衛(wèi)星組網(wǎng)相對于高軌衛(wèi)星在通信時(shí)延、構(gòu)建成本、網(wǎng)絡(luò)魯棒性和容量可擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢，同時(shí)指出了低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)因拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、巨型組網(wǎng)規(guī)模和星上資源受限所帶來的挑戰(zhàn)。在組網(wǎng)方面，具體的挑戰(zhàn)點(diǎn)包括星間動(dòng)態(tài)拓?fù)湎碌穆酚捎?jì)算、超大規(guī)模星座的路由收斂、衛(wèi)星星座與地面節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編址以及星地動(dòng)態(tài)拓?fù)湎碌囊苿?dòng)切換等。針對這些問題，他分享了所在實(shí)驗(yàn)室近年來開展的一些研究工作，包括基于動(dòng)靜結(jié)合的軌道預(yù)測最短路徑優(yōu)先路由協(xié)議、面向低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)涞姆€(wěn)定路由生成算法、面向低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的輕量級路由洪泛機(jī)制以及基于身份與位置分離的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)管理協(xié)議。最后，他分享了搭建大規(guī)模低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，從最早基于國外成熟仿真工具進(jìn)行協(xié)議設(shè)計(jì)與驗(yàn)證開始，到后來為了提升仿真性能的可擴(kuò)展性、仿真功能的靈活度以及仿真軟件的自主可控性，基于容器構(gòu)建了云原生跨主機(jī)可擴(kuò)展衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)和半實(shí)物仿真系統(tǒng)。

潘恬作引導(dǎo)發(fā)言

徐雙、董云云為引導(dǎo)嘉賓潘恬頒發(fā)感謝證書

第三位引導(dǎo)嘉賓北京郵電大學(xué)講師馬驍以《衛(wèi)星計(jì)算展望：機(jī)遇與挑戰(zhàn)》為題，首先從低軌星座迅速發(fā)展趨勢以及低軌星座重要應(yīng)用場景作為導(dǎo)入點(diǎn)，重點(diǎn)分析了部署衛(wèi)星計(jì)算的三大動(dòng)機(jī)——彎管架構(gòu)局限性、太空數(shù)據(jù)迅猛增長以及網(wǎng)絡(luò)控制功能上星的必要性，并指出三大動(dòng)機(jī)同時(shí)也是衛(wèi)星計(jì)算研究與發(fā)展的三大機(jī)遇，即新型衛(wèi)星計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)與任務(wù)調(diào)度、基于星-地面站-云系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與傳輸以及星載核心網(wǎng)部署與服務(wù)性能優(yōu)化。其次，她圍繞衛(wèi)星計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)與任務(wù)調(diào)度問題，指出星上能耗與散熱是限制衛(wèi)星計(jì)算能力的兩大重要挑戰(zhàn)，并介紹了能耗感知的星載任務(wù)調(diào)度與數(shù)據(jù)傳輸分配方案。然后，圍繞星地協(xié)同的數(shù)據(jù)處理與傳輸，考慮衛(wèi)星內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)場景面臨的存儲與通信能力受限問題，分享了衛(wèi)星合作內(nèi)容緩存與分發(fā)方案。之后，針對星上網(wǎng)絡(luò)控制問題，介紹了星地協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)，并對未來核心網(wǎng)星上部署與功能優(yōu)化方案進(jìn)行了探索。最后，她對衛(wèi)星計(jì)算未來的重點(diǎn)研究方向進(jìn)行了展望。

馬驍作引導(dǎo)發(fā)言

徐雙、董云云為引導(dǎo)嘉賓馬驍頒發(fā)感謝證書

第四位引導(dǎo)嘉賓中科星圖測控技術(shù)股份有限公司高級副總裁高娟以《地基測運(yùn)控的現(xiàn)狀與發(fā)展》為題，首先分析了國內(nèi)外商業(yè)航天測運(yùn)控的發(fā)展現(xiàn)狀，并指出了當(dāng)前國內(nèi)商業(yè)衛(wèi)星測運(yùn)控發(fā)展面臨的諸多制約因素，包括地面站、衛(wèi)星等多方接口不統(tǒng)一、商業(yè)模式的測運(yùn)控體制和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚未形成等問題。其次，還分享了星圖測控的商業(yè)航天測控站網(wǎng)體系，以分布各地的地面站為傳感網(wǎng)絡(luò)，以太空資產(chǎn)管理服務(wù)平臺為處理中心，上聯(lián)衛(wèi)星，下達(dá)地面運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，面向商業(yè)航天提供測控服務(wù)、軌道增值服務(wù)、地面站支持業(yè)務(wù)、測運(yùn)控中心建設(shè)業(yè)務(wù)等建設(shè)、運(yùn)維等一體化服務(wù)。最后，她表示隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，商業(yè)航天測控和載荷數(shù)據(jù)接收具有巨大的市場潛力，星圖測控計(jì)劃布局更多的地面站，迎接商業(yè)航天的未來。

高娟作引導(dǎo)發(fā)言

徐雙、董云云為引導(dǎo)嘉賓高娟頒發(fā)感謝證書

第五位引導(dǎo)嘉賓航天宏圖衛(wèi)星載荷副總師吳昕穎以《構(gòu)建全球領(lǐng)先融合衛(wèi)星星座打造衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新生態(tài)》為題，首先指出了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程的初步探索、平行共存、融合交織三個(gè)階段，闡釋了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的概念內(nèi)涵，指出了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢：需求牽引技術(shù)產(chǎn)品不斷迭代，系統(tǒng)容量性能快速攀升；應(yīng)用服務(wù)不斷拓展，通導(dǎo)遙融合成為發(fā)展方向；空間資源加快整合，提升系統(tǒng)綜合效能；天地網(wǎng)絡(luò)融合快速推進(jìn)，手機(jī)直連成為熱點(diǎn)；資源加快并購整合，系統(tǒng)綜合效能提升，賽道領(lǐng)跑者逐步擴(kuò)大領(lǐng)先地位。其次，她從空間網(wǎng)絡(luò)+感知能力構(gòu)成全球化數(shù)字服務(wù)體系，傳感器、載荷技術(shù)提升與多源數(shù)據(jù)融合，星間通信鏈路實(shí)現(xiàn)即時(shí)遙感與信息服務(wù)能力，商業(yè)遙感衛(wèi)星邊緣計(jì)算的需求等方面分析了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)需求。最后，她介紹了航天宏圖自主構(gòu)建的女媧星座的定位、目標(biāo)、建設(shè)進(jìn)展和應(yīng)用產(chǎn)品，并展望了未來多維感知構(gòu)筑的數(shù)字世界以及“數(shù)據(jù)+平臺+應(yīng)用”發(fā)展的新格局。

吳昕穎作引導(dǎo)發(fā)言

徐雙、董云云為引導(dǎo)嘉賓吳昕穎頒發(fā)感謝證書

中國科學(xué)院院士高俊發(fā)來微信祝賀

思辨環(huán)節(jié)

激烈的思辨現(xiàn)場

思辨點(diǎn)一：面對當(dāng)前算力、通信、組網(wǎng)等限制，衛(wèi)星邊緣計(jì)算在天地一體化網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用前景如何？應(yīng)用需求有哪些？

中國移動(dòng)研究院主任研究員鄧平科指出隨著5G網(wǎng)絡(luò)及其邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，“連接加算力”已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，我們的世界正變得越來越數(shù)字化和智能化。然而，傳統(tǒng)的云計(jì)算模式仍然面臨著一些挑戰(zhàn)，例如長距離傳輸帶來的延遲、大時(shí)空尺度數(shù)據(jù)同步、廣域覆蓋的需求等問題，這也促使衛(wèi)星邊緣計(jì)算成為了下一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。衛(wèi)星邊緣計(jì)算通過連接將計(jì)算和存儲資源推向離全球廣域用戶更近的地方，例如互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星、地面站等。這種分布式計(jì)算的模式可以幫助我們解決大尺度的傳輸延遲和泛在連接的問題，實(shí)現(xiàn)更快速、更可靠的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。在未來面向6G的天地一體化網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星邊緣計(jì)算具有更廣闊的應(yīng)用前景。它可以為無人機(jī)、無人車和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供更強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理能力，提高系統(tǒng)的安全性和使用效能。同時(shí)，衛(wèi)星邊緣計(jì)算還可以支持實(shí)時(shí)遙感、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)應(yīng)用，為災(zāi)害預(yù)防、減災(zāi)和遠(yuǎn)程醫(yī)療提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然而，我們也面臨著一些挑戰(zhàn)和需求，如需要更高性能的通信網(wǎng)絡(luò)來支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸、設(shè)計(jì)更高效的邊緣計(jì)算算法和軟硬件架構(gòu)以及解決數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)問題?？傊?，在當(dāng)前通信、算力和存儲等有限的情況下，衛(wèi)星邊緣計(jì)算在未來仍然具有廣闊的應(yīng)用前景，可以提供更高速度的數(shù)據(jù)處理核心應(yīng)用，支持天基物聯(lián)網(wǎng)、天基實(shí)時(shí)遙感、視頻傳輸、廣域數(shù)據(jù)分發(fā)等領(lǐng)域的發(fā)展。

陽泉市科技局黨組書記、局長董增壽認(rèn)為邊緣計(jì)算在解決衛(wèi)星之間通信互聯(lián)更具應(yīng)用前景，尤其在以下幾方面具有很大的技術(shù)價(jià)值：1）通信數(shù)據(jù)傳輸路徑的減少和延遲降低；2）星上數(shù)據(jù)的處理與分析以及分布式存儲與分發(fā)；3）邊緣智能和決策等。此外，他強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要充分結(jié)合地區(qū)產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展優(yōu)勢，形成產(chǎn)學(xué)研用深度融合的新范式，這是實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)需求融合發(fā)展的關(guān)鍵。

長沙天儀空間科技研究院有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理余鑫結(jié)合業(yè)務(wù)場景分析了衛(wèi)星邊緣計(jì)算的應(yīng)用優(yōu)勢。目前天儀研究院自主研發(fā)的SAR（合成孔徑雷達(dá)）衛(wèi)星上已經(jīng)部署了星上AI模塊，打破了“拍照在天，處理在地”的傳統(tǒng)應(yīng)用模式，通過圖像的在軌即時(shí)處理實(shí)現(xiàn)緊急情況下對重點(diǎn)目標(biāo)檢測識別的快速響應(yīng)。目標(biāo)識別方面，在衛(wèi)星未過站無法數(shù)據(jù)回傳情況下，利用星上AI模塊對圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測和識別，進(jìn)而通過北斗短報(bào)文手段將有價(jià)值目標(biāo)信息回傳至地面。其次，在應(yīng)急救災(zāi)方面，通過星上AI模塊直接處理SAR遙感圖像，快速對陸地和水體分類，提取水體面積的變化，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測洪澇災(zāi)害情況。相比于衛(wèi)星過站數(shù)據(jù)回傳地面后再處理的方式，通過星上AI模塊大大縮短衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)處理時(shí)間，顯著提升了衛(wèi)星服務(wù)的時(shí)效性。此外，在衛(wèi)星平臺智能化提升、星間通信和星地通信、以及自然資源農(nóng)業(yè)農(nóng)村、海洋環(huán)境、智慧城市等場景數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用有待積極探索。

中北大學(xué)副教授姚金杰認(rèn)為目前天地一體化領(lǐng)域中涉及邊緣計(jì)算的應(yīng)用需求較多，如空天地海一體化應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)、空間碎片成像與定位、四代北斗抗干擾能力提升等。但受限于衛(wèi)星資源，可用于邊緣計(jì)算的空間和能量都有限，仍受到計(jì)算散熱、材料效率等影響。為此，推進(jìn)空天地一體化網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算可以考慮實(shí)施分步戰(zhàn)略，可以首先大力推廣星地聯(lián)合計(jì)算，之后再逐步推進(jìn)衛(wèi)星的邊緣計(jì)算。

中關(guān)村實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙潔潔指出了邊緣計(jì)算在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中較具潛力的應(yīng)用場景具有以下特點(diǎn)：計(jì)算任務(wù)實(shí)時(shí)性高，來不及下載到地面；所處理業(yè)務(wù)發(fā)生概率低，數(shù)據(jù)全部下載地面篩查效率低等，例如預(yù)測空間站故障、識別衛(wèi)星周圍突發(fā)氣象災(zāi)害、重點(diǎn)野生動(dòng)物監(jiān)測與保護(hù)。針對此類應(yīng)用需求，通過衛(wèi)星與地面協(xié)同計(jì)算來解決數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)處理問題，能夠避免潛在的不良后果，提高處理效率。

北京郵電大學(xué)講師馬驍指出星地、星間通信和組網(wǎng)能力是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星邊緣計(jì)算的基礎(chǔ)，通過類比地面云計(jì)算和邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展階段，衛(wèi)星場景中數(shù)據(jù)通信對于計(jì)算能力的瓶頸問題在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的較早階段暴露出來。此外，她認(rèn)為星上計(jì)算、衛(wèi)星組網(wǎng)、星間通信的發(fā)展彼此互補(bǔ)，而且星間通信能夠?yàn)樾l(wèi)星計(jì)算提供支撐能力。

胡欣宇、徐雙、董云云為特邀嘉賓鄧平科和余鑫頒發(fā)感謝證書

思辨點(diǎn)二：天地一體化網(wǎng)絡(luò)擁抱邊緣計(jì)算所面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題與挑戰(zhàn)是什么？

東北大學(xué)副校長王興偉指出邊緣計(jì)算的初衷是實(shí)現(xiàn)就近處理，改善應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間和性能，而邊緣的處理能力、存儲能力和網(wǎng)絡(luò)能力能夠滿足應(yīng)用的需要是進(jìn)行邊緣處理的重要前提。天地一體化網(wǎng)絡(luò)對于邊緣計(jì)算能不能擁抱、擁抱到什么程度，取決于星上載荷能力、星上處理能力和星間通信能力，因此天地一體化網(wǎng)絡(luò)與邊緣計(jì)算結(jié)合的關(guān)鍵前提在于衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)此前提滿足的情況下，天地一體化網(wǎng)絡(luò)擁抱邊緣計(jì)算最主要的兩個(gè)關(guān)鍵問題是：1）天地協(xié)同的云邊體系架構(gòu)；2）面向應(yīng)用需求的任務(wù)劃分機(jī)制?？傊?，邊緣計(jì)算和云計(jì)算在天地一體化網(wǎng)絡(luò)中要發(fā)揮好作用，最主要的還是依賴衛(wèi)星技術(shù)提供的載荷空間、計(jì)算裝置，存儲裝置、網(wǎng)絡(luò)裝置能力。這也啟發(fā)我們關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)突破，是技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步最重要的決定因素。

中電網(wǎng)絡(luò)通信研究院高級工程師王冬冬探討了星載邊緣計(jì)算落地實(shí)現(xiàn)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)：1）傳輸方面，高效、可靠的物理層傳輸鏈路是星載邊緣計(jì)算能夠穩(wěn)定工作的必要條件，低軌衛(wèi)星的高動(dòng)態(tài)會(huì)導(dǎo)致星間和星地通信鏈路頻繁切換，如何在通信鏈路頻繁切換的場景下確保業(yè)務(wù)的不間斷、高效、可靠傳輸是需要解決的關(guān)鍵問題。2）天基分布式云計(jì)算方面，僅基于高動(dòng)態(tài)的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)星載邊緣計(jì)算困難較大，而高、中、低軌混合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中絕大部分是準(zhǔn)靜態(tài)的，可以為地面云邊計(jì)算技術(shù)向天基遷移帶來便利，同時(shí)需要設(shè)計(jì)分布式云架構(gòu)來適應(yīng)天基準(zhǔn)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。3）算力模型和傳輸模型融合方面，傳輸模型要求能夠容忍一定的丟包，而算力模型則不能出錯(cuò)。那么在天地一體化云網(wǎng)場景下如何有機(jī)地融合上述兩種模型，充分發(fā)揮算力網(wǎng)絡(luò)的最大效能。

中北大學(xué)副教授姚金杰認(rèn)為天地一體化網(wǎng)絡(luò)擁抱邊緣計(jì)算面臨的問題主要有兩方面，一是衛(wèi)星本身給邊緣計(jì)算可以提供的能量、資源、空間等大小，直接影響到邊緣計(jì)算的能力；二是邊緣計(jì)算本身的優(yōu)化問題，如優(yōu)化模型的建立、計(jì)算量的優(yōu)化、計(jì)算程序的優(yōu)化等。此外，天地一體化組網(wǎng)理論、協(xié)同融合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、跨媒介信息高速實(shí)時(shí)可靠傳輸機(jī)制等也會(huì)影響邊緣計(jì)算的發(fā)展。

長沙天儀空間科技研究院有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理余鑫從衛(wèi)星研制單位的角度指出，目前微小衛(wèi)星平臺可承載300~500公斤的載荷，可以搭載大型服務(wù)器和處理機(jī)開展在軌科研以及業(yè)務(wù)應(yīng)用，由天儀研究院與北京郵電大學(xué)合作的“天算星座”正在進(jìn)行在軌邊緣計(jì)算方面的積極探索。其次，由于微小衛(wèi)星成本低、體積小、質(zhì)量輕、發(fā)射靈活等，越來越多國家的政府和企業(yè)紛紛推出自己的微小衛(wèi)星發(fā)展計(jì)劃，發(fā)布了少則幾十、多則上萬規(guī)模的衛(wèi)星星座規(guī)劃，隨之產(chǎn)生的問題是衛(wèi)星軌道資源日益緊張，以及產(chǎn)生大量的空間碎片風(fēng)險(xiǎn)，容易對在軌運(yùn)行的包括空間站和人造衛(wèi)星在內(nèi)的航天器構(gòu)成碰撞威脅。目前主要是通過監(jiān)測和預(yù)警、碰撞規(guī)避以及主動(dòng)離軌等手段來保護(hù)航天器，以主動(dòng)、積極地減緩空間碎片的增長。在空間碎片監(jiān)測方面，目前通過地面手段對10厘米直徑以上空間碎片的監(jiān)測技術(shù)相對完善，可以實(shí)現(xiàn)對空間站和衛(wèi)星運(yùn)行軌道周圍的空間碎片進(jìn)行預(yù)警，航天器可以及早的通過主動(dòng)調(diào)整姿態(tài)和變軌來規(guī)避空間碎片。在空間碎片協(xié)調(diào)委員會(huì)（IADC）等相關(guān)部門的有關(guān)指導(dǎo)下，目前發(fā)射入軌的衛(wèi)星上都有部署自動(dòng)離軌裝置，衛(wèi)星服役壽命結(jié)束后會(huì)在5-25年內(nèi)自動(dòng)離軌。對于地球靜止軌道衛(wèi)星，工作壽命結(jié)束后采取抬高軌道至“墳?zāi)管壍馈钡姆绞竭h(yuǎn)離地球，從而確保靜止軌道工作狀態(tài)下的衛(wèi)星的安全。此外，低軌衛(wèi)星在工作壽命結(jié)束后，可以通過自動(dòng)離軌措施再入大氣層隕落。作為中國航天的商業(yè)力量，天儀研究院一直高度重視“太空環(huán)?！惫ぷ?，并積極投入力量開展衛(wèi)星離軌技術(shù)攻關(guān)，踐行“太空環(huán)?！崩砟?。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，天儀研究院自研的衛(wèi)星離軌技術(shù)，能有效縮短離軌時(shí)間，實(shí)際離軌效果顯著，已經(jīng)在天儀自研的衛(wèi)星上推廣使用，助力我國空間碎片技術(shù)研究與發(fā)展。

胡欣宇、徐雙、董云云為特邀嘉賓王興偉、王冬冬和姚金杰頒發(fā)感謝證書

思辨點(diǎn)三：數(shù)字孿生技術(shù)能否對衛(wèi)星計(jì)算賦能的天地一體化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起到本質(zhì)上的推動(dòng)作用？

沈陽航空航天大學(xué)副院長趙亮指出IEEE INGR衛(wèi)星通信組的白皮書中已經(jīng)將衛(wèi)星邊緣計(jì)算相關(guān)內(nèi)容納入標(biāo)準(zhǔn)化工作中，并規(guī)劃在2020年至2035年間，以每5年為一個(gè)階段完成衛(wèi)星通信和邊緣計(jì)算的分階段實(shí)施與部署。然而，衛(wèi)星邊緣計(jì)算仍面臨很多困難，包括星間通信、星地通信時(shí)延、星上算力散熱等挑戰(zhàn)。衛(wèi)星邊緣計(jì)算的應(yīng)用更多的是面向一些小概率的事件，如自然災(zāi)害、國防安全、月球上部署鵲橋網(wǎng)等場景。此外，他分析天地一體化網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生可劃分為兩種：一種是數(shù)字孿生模型提升技術(shù)、算法和方法的能力，二是場景的數(shù)字孿生建模。數(shù)字孿生引入到天地一體化網(wǎng)絡(luò)中必然會(huì)帶來非常多的好處，但同時(shí)也面臨最本質(zhì)的問題，即成本問題。數(shù)字孿生發(fā)揮重要作用的場景之一即為仿真無法滿足需求的情況。例如衛(wèi)星發(fā)射前、鵲橋網(wǎng)部署前相關(guān)算法和場景的測試和驗(yàn)證，可以借助孿生網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證、迭代、優(yōu)化。最后，他點(diǎn)出衛(wèi)星邊緣計(jì)算中關(guān)鍵的兩點(diǎn)為計(jì)算卸載、數(shù)據(jù)緩存，同樣面臨效率、往返時(shí)延、場景局限等挑戰(zhàn)，但與此同時(shí)也會(huì)帶來數(shù)字孿生如何部署、AI算法如何輕量化、實(shí)驗(yàn)如何驗(yàn)證等新的問題。而無論是衛(wèi)星邊緣計(jì)算還是天地一體化網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生，最關(guān)鍵的痛點(diǎn)均在于具體場景需求少。

中關(guān)村實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙潔潔就數(shù)字孿生技術(shù)在天地一體化網(wǎng)絡(luò)上的推動(dòng)作用給出了以下兩點(diǎn)看法：1）衛(wèi)星邊緣計(jì)算的許多場景需要的衛(wèi)星規(guī)模大、復(fù)雜度高，很難找到驗(yàn)證平臺，在此情況下利用數(shù)字孿生技術(shù)建模邊緣計(jì)算場景就變得非常重要；2）利用真實(shí)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)，結(jié)合前沿的數(shù)字孿生技術(shù)，對大規(guī)模衛(wèi)星應(yīng)用進(jìn)行孿生建模，實(shí)現(xiàn)模擬仿真和網(wǎng)絡(luò)策略優(yōu)化驗(yàn)證，從而縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

中國移動(dòng)研究院主任研究員鄧平科指出從6G天地一體化網(wǎng)絡(luò)上星之后，將其運(yùn)管系統(tǒng)做成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生是未來6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)原生目的。與此同時(shí)為了最大化數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的利用率，希望將其作為業(yè)務(wù)運(yùn)營層或者業(yè)務(wù)層本身，在運(yùn)營層開展相關(guān)的研究。將原來外生的計(jì)算、外生的智能和外生的安全等全部抽象到傳統(tǒng)的控制面、用戶面、數(shù)據(jù)面之上，做成支持內(nèi)生安全、內(nèi)生計(jì)算和內(nèi)生智能的數(shù)字孿生本體。

中科星圖測控技術(shù)股份有限公司高級副總裁高娟認(rèn)為隨著衛(wèi)星數(shù)量的增多，衛(wèi)星（尤其是業(yè)務(wù)星）發(fā)生異常時(shí)，為了不影響業(yè)務(wù)正常進(jìn)行，衛(wèi)星的操作者往往對遙控異常處理格外謹(jǐn)慎，希望在地面上有一個(gè)衛(wèi)星的數(shù)字孿生體，在真正發(fā)令前進(jìn)行指令的驗(yàn)證。在此巨型星座場景下，通過數(shù)字孿生建模進(jìn)行驗(yàn)證就非常必要。

胡欣宇、徐雙、董云云為特邀嘉賓趙亮和趙潔潔頒發(fā)感謝證書

最后，YOCSEF太原現(xiàn)任主席胡欣宇對本次論壇進(jìn)行了總結(jié)與致謝，他希望本次技術(shù)論壇的舉辦能夠?yàn)槭?nèi)外高校、科研院所和企業(yè)搭建一個(gè)良好的交流平臺，推動(dòng)山西省高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同探索衛(wèi)星計(jì)算賦能天地一體化網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。本次技術(shù)論壇得到了太原理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（大數(shù)據(jù)學(xué)院）、大數(shù)據(jù)融合分析與應(yīng)用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科國宇（天津）智能科技有限公司、成都論之道科技有限責(zé)任公司的贊助支持。

YOCSEF太原主席胡欣宇作總結(jié)和致謝

合影留念

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論壇現(xiàn)場花絮

撰稿：徐雙 翟雙姣

審稿：胡欣宇

審核：胡欣宇

CCF YOCSEF太原

中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇（CCF Young Computer Scientists & Engineers Forum，簡稱CCF YOCSEF）是由中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)1998年創(chuàng)建的系列性學(xué)術(shù)活動(dòng)。CCF YOCSEF太原是2013年5月成立的分論壇，自成立以來，CCF YOCSEF太原分論壇緊密結(jié)合太原科技、學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)，圍繞地方學(xué)術(shù)與科技熱點(diǎn)問題展開研究思辨與討論，為地方發(fā)展提供智庫支持，聚集了一批自信、活力、敢于創(chuàng)新、有抱負(fù)、有能力的青年精英。歷屆主席分別為強(qiáng)彥（2013-2014）、秦品樂（2014-2015）、趙鵬（2015-2016）、王憲朝（2016-2017）、趙涓涓（2017-2018）、郭威（2018-2019）、宋昌（2019-2020）、裴向東（2020-2021）、董媛香（2021-2022）、魏巍（2022-2023），現(xiàn)任主席為胡欣宇。

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