改进太空人工智能:地面到轨道的努力

改进太空人工智能:地面到轨道的努力

本文发表于 2025年01月20日 编译自 spacenews.com

改进太空人工智能:地面到轨道的努力

人工智能驱动的技术正处于解锁轨道上真正自主性的风口浪尖,有可能使航天器能够独立运行,并向地球提供更多定制、智能管理的数据。

地面网络还需要变得更加智能,以应对卫星通信市场前所未有的扩张,这是由更便宜的卫星带宽和更小、更用户友好的终端推动的。

软件定义的革命

在过去十年中,具有软件定义有效载荷的灵活卫星的出现为将智能送入轨道奠定了基础。卫星的能力不再需要在发射时锁定——具有固定的波束模式和针对特定区域的功率水平。

Quilty Analytics分析师Caleb Henry表示:“波束模式是在发射前设计的,通常呈一个或多个大陆的形状,每个波束都有设定的功率水平。”

“如果新客户出现在该覆盖之外,那就太糟糕了。或者如果新客户在该覆盖之内出现,但波束已经饱和,那也太糟糕了,”

软件定义卫星可以在在轨运行期间中重新编程,现在在航天器订单中所占的份额越来越大,主要来自地球静止轨道运营商,他们寻求灵活性,以适应OneWeb和Starlink等低地球轨道(LEO)星座重塑市场。

然而,软件定义卫星的灵活性差异很大。

Novaspace(前身为Euroconsult)董事总经理Nathan de Ruiter表示,在基本层面上,有简单的覆盖范围重新定义,例如在不改变覆盖形状或容量的情况下调整转向波束。

另一方面,完全在轨可重构性包括调整波束功率和修改用于通信的无线电波的能力。

他补充说,空中客车Onesat、泰雷兹Inspire和MDA的Aurora平台符合完全软件定义卫星的最严格定义,尽管迄今为止订购的卫星预计都不会在2026年之前发射。

Kratos公司高级技术副总裁斯图尔特·道特里奇指出,这一时间表对全面整合先进的人工智能构成了障碍。Kratos公司正在为Thaicom的第一颗软件定义卫星提供地面系统,该卫星基于Onesat平台,将于2027年发射。

道特里奇说:“要实现人工智能,你必须已经有一个系统和训练数据才能实现它。因此,由于这些(完全由软件定义的卫星)还没有部署,你可以看看如何实现人工智能……你可以用一些模拟数据来实现,但在系统启动并运行之前,你真的无法在任何规模上部署它,并且可以获得真实数据来确保训练。”

然而,道特里奇预计,一旦发射了更多灵活的软件定义卫星,人工智能将在轨道上快速发展,特别是为了帮助管理可用容量的涌入。

“如果我必须管理大量的容量,我需要更多的自动化,”他说,“一旦你开始谈论自动化,你就开始谈论人工智能。”

道特里奇补充说,软件定义的卫星还需要一个更协调的地面系统来匹配它们的灵活性,人工智能有助于将卫星和地面通信作为一个统一的网络进行管理。

把手从方向盘上拿开

今天的数据和技术使利用人工智能控制轨道上的卫星成为可能,简化了操作,降低了地面人员的复杂性。

加拿大软件初创公司Mission Control最近宣布计划与Spire合作测试航天器的长期自主性,Spire正在为至少一年的任务提供一颗小型卫星,以评估机器学习(ML)能力。

计划不早于2025年发射的有效载荷将包括人工智能驱动的软件,主要用于分析卫星机载摄像头的图像数据。

值得注意的是,任务控制中心还寻求与合作伙伴合作,分析航天器的遥测数据,使用人工智能监测卫星的健康状况,并确保其在整个使用寿命期间性能一致。

“对于太空探索任务,在飞行前训练ML模型的数据有限,”任务控制中心首席技术官Michele Faragalli说。

“这意味着飞行条件可能与此类任务的训练条件完全不同,因此使用现场收集的数据重新训练模型并在飞行中更新模型是确保ML模型按预期运行的重要一步。”

这个问题不仅限于太空探索。航天器性能会随着时间的推移而下降,由于机载性能或环境的变化,可能会出现异常或不可预见的情况。

从GEO获得更多

来自非软件定义的地球静止卫星的静态波束可以每天以峰值性能照亮一个区域16小时,但在夜间容量未得到充分利用,影响了运营商的每兆比特成本。

地面网络专家ST Engineering iDirect公司企业发展高级副总裁Cynthia Harty表示,软件定义卫星最终通过提高效率帮助运营商降低总体服务交付成本。

哈蒂说:“实现这一目标的能力完全基于这种灵活性,并尽可能优化地利用这些软件定义的卫星。”。

ST Engineering iDirect计划于2025年9月发布一个软件定义的地面系统,该系统能够利用人工智能来协助网络管理任务。

然而,尽管将网络管理外包给人工智能可以显著提高效率,但由于对可靠性和信任的担忧,运营商通常不愿完全采用这些工具。

哈蒂说:“第一天,我们并不主张自动让这两个(地面和太空网络)系统不受干扰地运行。”

她设想了一种“自然进化,在操作员愿意翻转开关并使其真正自动化并让两个系统一起通信之前,有几个用例经过测试、再次测试和再次测试。”

与此同时,她说ST Engineering iDirect正在研究几种用于监控其地面网络的异常检测算法,这可以为预测分析提供信息,以防止出现严重问题。

卫星通信观察 的头像

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注