上海市空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在開展智能控制算法在航天領(lǐng)域應(yīng)用的研究,將新一代人工智能技術(shù)與航天工業(yè)結(jié)合,有望使人造衛(wèi)星、深空探測器研制不再基于模型,而是讓機(jī)器具有自主學(xué)習(xí)能力,從而在飛行過程中減少對地面操控的依賴。

小衛(wèi)星組網(wǎng)編隊(duì)飛行示意圖

市科委昨天發(fā)布2017年上海市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評估結(jié)果,上海市空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(上海航天控制技術(shù)研究所)等6家實(shí)驗(yàn)室獲評“優(yōu)秀”。記者從上海航天控制技術(shù)研究所獲悉,上海市空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在開展智能控制算法在航天領(lǐng)域應(yīng)用的研究,將新一代人工智能技術(shù)與航天工業(yè)結(jié)合,有望使人造衛(wèi)星、深空探測器研制不再基于模型,而是讓機(jī)器具有自主學(xué)習(xí)能力,從而在飛行過程中減少對地面操控的依賴。

上海航天控制技術(shù)研究所所長劉付成介紹,目前,該所研制的高精度、高穩(wěn)定度大衛(wèi)星的控制精度已達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平,在對地遙感等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。高精度的衛(wèi)星編隊(duì)飛行控制技術(shù)則在研發(fā)過程中。2016年11月,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地球觀測與導(dǎo)航”重點(diǎn)專項(xiàng)“基于分布式可重構(gòu)航天遙感技術(shù)”啟動,上海航天控制技術(shù)研究所等9家單位承擔(dān)這一專項(xiàng)任務(wù),計(jì)劃在未來4年內(nèi)研制出7顆可聯(lián)網(wǎng)、可編隊(duì)的微小衛(wèi)星試驗(yàn)樣機(jī),并在地面網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)上進(jìn)行驗(yàn)證。這種衛(wèi)星能構(gòu)建遙感星群網(wǎng)絡(luò),自適應(yīng)協(xié)同執(zhí)行突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急測繪、全球熱點(diǎn)地區(qū)持續(xù)觀測等任務(wù)。

火星探測環(huán)繞器也在研制過程中,計(jì)劃2020年發(fā)射的我國火星探測器由環(huán)繞器與著陸巡視器(俗稱“火星車”)組成,上海航天控制技術(shù)研究所主要負(fù)責(zé)火星環(huán)繞器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制(GNC)分系統(tǒng)的研制。GNC分系統(tǒng)好比探測器的大腦和神經(jīng)系統(tǒng),是探測器最重要的分系統(tǒng)之一。歷經(jīng)模樣、初樣研制階段后,火星環(huán)繞器目前處于正樣研制階段。

劉付成表示,無論是大衛(wèi)星、編隊(duì)衛(wèi)星還是深空探測,人工智能都大有用武之地。傳統(tǒng)的航天控制系統(tǒng)研發(fā)要基于模型,進(jìn)行動力學(xué)模擬。其耗費(fèi)的人力物力比較大,時(shí)間周期也比較長。而且對大衛(wèi)星來說,其結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,動力學(xué)模擬的難度很大;對深空探測來說,由于距離十分遙遠(yuǎn),地面操控有很長延時(shí)。因此,人工智能可實(shí)現(xiàn)的航天器自主運(yùn)行就顯得越來越重要。衛(wèi)星和探測器如果具有自主學(xué)習(xí)能力,就能在宇宙中根據(jù)實(shí)際情況自行調(diào)整姿態(tài)和軌道,大幅減少地面專家操控的工作量。

據(jù)悉,上海航天控制技術(shù)研究所已派遣骨干科研人員前往希伯來大學(xué)等國外高校進(jìn)修,學(xué)習(xí)人工智能技術(shù),力爭將其與經(jīng)典的航天控制技術(shù)融合,實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的升級換代。航天智能控制算法問世后,上海市空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將開發(fā)相關(guān)軟件,進(jìn)行地面仿真試驗(yàn);隨后通過實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星開展在軌驗(yàn)證工作。

對于這一研發(fā)方向,來自高校、科研院所和企業(yè)的上海市空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會委員都給予了肯定。他們希望實(shí)驗(yàn)室以人工智能為切入點(diǎn),在市科委支持下發(fā)揮綜合性優(yōu)勢,并聯(lián)合相關(guān)單位,在航天領(lǐng)域牽頭申請重大項(xiàng)目。