>> 華西證券-國防軍工行業(yè)動態(tài)報告-軟件定義衛(wèi)星：AI+航天新突破-240102
| 上傳日期： |
2024/1/3 |
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pdf 共16頁 |
來源： |
華西證券 |
| 評級： |
推薦 |
作者： |
陸洲 |
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軟件定義衛(wèi)星：硬件標(biāo)準(zhǔn)化、功能軟件化
軟件定義衛(wèi)星是指以計算為中心，以軟件為手段，通過軟件定義無線電、軟件定義載荷、軟件定義數(shù)據(jù)處理計算機、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等手段，將傳統(tǒng)上由分系統(tǒng)實現(xiàn)的通信、載荷等功能以軟件方式實現(xiàn)，總體上將各類敏感器和執(zhí)行機構(gòu)通過軟件連接為一個整體，最終實現(xiàn)大部分衛(wèi)星功能的軟件化。將應(yīng)用任務(wù)與衛(wèi)星硬件設(shè)計解耦，便于通過軟件實現(xiàn)衛(wèi)星功能的在軌重構(gòu)，支持應(yīng)用軟件按需加載，因此衛(wèi)星可以在不同空間、不同時間扮演不同角色，為不同用戶服務(wù)。
軟件定義是衛(wèi)星智能化的關(guān)鍵，是大勢所趨
軟件定義方式助力衛(wèi)星實現(xiàn)在軌計算、自主決策、任務(wù)規(guī)劃等功能，并有效降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期：1）將智能計算平臺集成在衛(wèi)星/火箭上成為"大腦"，便可承載姿態(tài)控制、星座管理、任務(wù)調(diào)度、圖像處理等各類APP。2）通過軟件最大化、硬件最小化，有助于降低衛(wèi)星的研發(fā)成本、縮短其研發(fā)周期。軟件易于迭代和復(fù)用，通過更改、優(yōu)化軟件即可滿足多種多樣的應(yīng)用場景和需求。3）更多的工作直接在太空中完成，在星上就可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時識別和處理，而不是回到地面中心，這大幅提高了效率，減少了低效的星地數(shù)據(jù)傳輸，直接向地面提供加工后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。4）軟件定義衛(wèi)星是適應(yīng)未來多域智能網(wǎng)聯(lián)、裝備體系化應(yīng)用的新理念，以滿足應(yīng)對突發(fā)事件的快速響應(yīng)和分布式多域協(xié)同作戰(zhàn)需求。
歐美紛紛布局軟件定義衛(wèi)星，啟動商業(yè)航天新紀(jì)元
歐洲于2021年發(fā)射世界首顆完全軟件定義衛(wèi)星“量子”衛(wèi)星，具備改變衛(wèi)星覆蓋范圍、頻段、功率和帶寬的能力，從而響應(yīng)服務(wù)需求變化。據(jù)歐洲空間局官網(wǎng)2022年公告，“量子”衛(wèi)星用于數(shù)據(jù)和移動通信的八個波束中的六個已出售給包括政府和其他用戶在內(nèi)的組織。
洛馬公司推出最新智能衛(wèi)星軟件定義架構(gòu)，將低軌衛(wèi)星與預(yù)警衛(wèi)星連接，使高超聲速武器跟蹤、導(dǎo)彈防御系統(tǒng)和太空信息中繼融為一體。該技術(shù)不僅限于洛馬公司新發(fā)射的衛(wèi)星，該公司5年前交付的在軌衛(wèi)星也能實現(xiàn)在軌任務(wù)調(diào)整。
SpaceX充分利用軟件定義技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)了高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座Starlink、可靠的商業(yè)載人龍飛船、經(jīng)濟(jì)高效的一箭60星與可回收火箭技術(shù)等。據(jù)網(wǎng)易科技報道，SpaceX軟件工程師曾于2020年表示，當(dāng)時SpaceX每月向太空發(fā)射60顆“星鏈”互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，每批衛(wèi)星都攜帶有4000臺精簡版Linux電腦。據(jù)悉，載人龍飛船運行的也是Linux系統(tǒng)，SpaceX自行開發(fā)能與自家硬件交互的定制驅(qū)動程序，從而形成一個分布式計算機系統(tǒng)。
國內(nèi)軟件星發(fā)射成功，居國際一流水平
國內(nèi)楊小牛院士最早于2002年提出“軟件星”概念，致力于發(fā)展一種能夠?qū)⑼ㄐ?、偵查、干擾融為一體多功能衛(wèi)星。2014年開始，中科院軟件所牽頭組織上海微小衛(wèi)星工程中心、中科院西光所、光電院、航天科技集團(tuán)771所等單位開展了軟件定義衛(wèi)星技術(shù)的研究工作。2018年發(fā)射“天智一號”，目前已成功開展星箭分離成像、自主請求式測控、空間目標(biāo)成像等10多項試驗，涉及智能測運控、智能信息處理等不同領(lǐng)域。如通過云檢測軟件，“天智1號”衛(wèi)星可剔除云層遮擋的無效圖像，數(shù)據(jù)下傳效率提高72%。天智超算系統(tǒng)型譜驗證樣機于2022年升空，單機在軌計算性能提升了4倍，達(dá)到國際先進(jìn)水平?！疤熘嵌枴盌星于2023年1月發(fā)射，僅重19公斤，星載算力卻高達(dá)每秒40萬億次，可支持星上超分，實現(xiàn)米級對地分辨率。
此外，軟件定義衛(wèi)星技術(shù)聯(lián)盟于2022年發(fā)布64800顆虛擬衛(wèi)星的共享星座共建計劃，將承載數(shù)以百萬計的應(yīng)用軟件。據(jù)澎湃網(wǎng)，軟件定義衛(wèi)星技術(shù)聯(lián)盟秘書長表示，按每顆虛擬衛(wèi)星平均每天可以獲得1萬元的訂單計算，則總的訂單規(guī)模將高達(dá)2365.2億元?？紤]到全球有14.2億輛汽車、3409萬艘航船、56.4萬架飛機，還有30億人沒有接入互聯(lián)網(wǎng)，如果這些人、車、船、飛機都能成為虛擬衛(wèi)星的用戶，按每天每人每車每船每飛機收1元服務(wù)費，其總收益將高達(dá)1.6萬億元。
投資建議
目前，軟件定義衛(wèi)星仍處于初期驗證階段，國內(nèi)主要由中科院軟件所牽頭，體制內(nèi)院所及民營企業(yè)共同參與研制。但算法優(yōu)先的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計理念已是大勢所趨，發(fā)展在軌數(shù)據(jù)處理、自主規(guī)劃、協(xié)同組網(wǎng)等智能算法至關(guān)重要。未來在空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求下，衛(wèi)星將持續(xù)朝著軟件化、智能化方向演化，人工智能技術(shù)將在其中發(fā)揮重要作用。AI+航天的融合和探索將持續(xù)創(chuàng)造新可能，進(jìn)而推動衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈的加速發(fā)展。
衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈主要受益標(biāo)的：普天科技、天奧電子、臻鐳科技、鋮昌科技等。
風(fēng)險提示
研制進(jìn)度不及預(yù)期等。
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