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在太空中处理数据:AWS 为地球观测卫星有效载荷提供动力

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亚马逊网络服务 (AWS) 声称已率先在轨道卫星上运行一套机器学习软件,作为其他人使用其云直接在轨道卫星上收集和分析数据的试验台。

该实验在过去 10 个月内在近地轨道上进行,涉及使用 AWS 机器学习 (ML) 模型实时研究卫星图像,AWS IoT Greengrass 提供云管理和分析服务。

在云巨头的宣布 AWS re:Invent 2022 AWS 表示,在会议上,该卫星系统可以让客户检查轨道上的大量原始卫星数据,并只下载最有用的图像进行存储和进一步分析。 它声称,这将降低成本并实现更及时的决策。

图片由 D-Orbit 提供。

图片由 D-Orbit 提供

“使用 AWS 软件在轨道​​卫星上执行实时数据分析,并通过云将分析直接提供给决策者,是对现有空间数据管理方法的明确转变。 它还有助于突破我们认为卫星运营可能的界限,”AWS 副总裁 Max Peterson 说。

对于实验,AWS 表示它与 D-Orbit 和 Unibap 合作。

D-Orbit 经营“太空物流和运输服务行业”,该项目使用其一颗 ION 卫星为 AWS 在轨实验携带硬件。 硬件本身包括一个由 Unibap 建造的符合太空条件的处理有效载荷,Unibap 是一家专门从事星载计算机系统的瑞典技术机构。

图片由 D-Orbit 提供。

ION Satellite Carrier SCV004,发射前用于实验的轨道转移运载工具。 照片由 D-Orbit 提供

据 AWS 称,这些团队致力于构建一个软件原型,其中将包括他们共同确定的对地球观测任务必不可少的工具,其中包括 ML 模型和 AWS IoT Greengrass,该公司的云管理边缘运行时。

计算硬件是 Unibap 的 IX5-100 SpaceCloud“基础设施计算机”。 它具有基于 AMD G 系列嵌入式处理器的处理核心,具有多达 4 个 CPU 核心和集成的 Radeon GPU、2.5GB DDR3 内存以及来自 Microsemi SmartFusion2 系列的 FPGA。

FPGA 显然用于实现运行 FreeRTOS 的 ARM Cortex-M3 处理器,用于监控系统,而 AMD 芯片通常运行 Linux 版本,例如 Lubuntu。

据 Unibap 称,iX5-100 具有用于传感器读出和有效载荷遥测下行链路的接口,以及本地 SSD 存储。 该系统还通过了 S 波段和 X 波段无线电的验证。

这里的计算算不上前沿:G 系列芯片基于大约十年前推出的 AMD Jaguar 内核,但稳定性是嵌入式应用程序的关键考虑因素。

AWS 表示,在整个实验过程中,该团队将各种 ML 模型应用于卫星传感器数据,以识别天空中的特定物体,例如云层和火灾产生的烟雾,以及包括建筑物和船舶在内的地表物体。

据该公司称,监督该项目的团队提出了一些技术解决方案,以帮助更有效地运行轨道有效载荷。 他们开发了一种将大型卫星图像分解成较小数据文件的方法,使用 AWS AI 和 ML 服务将大小减少了 42%,据称这可以在轨道上进行实时推理。

他们还通过在卫星和 AWS 云之间设置可靠的 TCP/IP 代理,实现了数据在多个地面站联系人上的双向移动。 AWS 表示,这让地勤人员更容易管理文件传输,无需手动处理多个联系人的下行链路。

需要注意的是AWS已经有自己的 AWS 地面站 服务,旨在为卫星运营商提供控制卫星和下载数据的能力,而无需建立和维护自己的基础设施。

AWS 表示,该卫星仍在太空中,但与 Unibap 和 D-Orbit 一起,它一直在使用星载实验硬件来测试超出原始测试目标集的新功能。 其中包括在轨处理原始数据的其他技术和更好的数据传输方法。 ®

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