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《解放日报》:复旦研发“芯云”智能芯片能耗仅为手机十分之一
用“太空碎片”做天基物联网实验

作者:彭德倩、韩蕴如来源:《解放日报》 2017年12月05日发布时间:2017-12-06

长征四号丙运载火箭日前发射升空,将我国风云三号04星(FY-3D)送入预定轨道。昨天复旦大学传出信息,其自主研发的“芯云”智能芯片也随长征四号丙运载火箭一同进入太空,并据此建成了首个末子级留轨智能应用平台,开展了天基物联网实验,至今已稳定运行超过400小时。

将末子级火箭变成太空实验室

以往各国每一次火箭发射后,末子级火箭会随同它的有效载荷一同进入轨道,并长期在太空中占据宝贵的轨道资源,是目前体量最大的“太空垃圾”。这也是国际社会共同关心的一个问题。

能否变废为宝,将末子级火箭变成太空实验室?为此,由复旦大学信息科学与工程学院微纳系统中心、上海智能电子与系统研究院、复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室、上海宇航系统研究所和下属上海埃依斯航天科技有限公司等组成的研究团队,经过两年多联合攻关,对常规微纳卫星功能模块高度集成化与芯片化,通过硬件资源可重构和智能化设计,使其重量降至30克以内。据团队组长、项目总体专家、复旦大学信息科学与工程学院教授郑立荣介绍,通过在末子级上安装这种轻巧便携的智能芯片系统,团队将原本的火箭末子级改造成极低成本的科学实验和通信平台。

此次火箭末子级载荷板采用了复旦大学自行设计的“芯云一号”片上智能系统芯片(SoC)。该SoC集成了传感器接口、数字采样、高可靠处理器、多种信息加密技术、智能电源管理技术,以及丰富的数据接口和网络通信协议等,是一款集成度高、功能完备、自主可控的卫星SoC。值得一提的是,在重量仅1.1千克的整机上,太阳能电池板总面积48平方厘米,还没一个巴掌大,能耗仅为手机的十分之一。这些源于研究团队对于芯片在自主容错、动态重构和能量自治领域的创新。团队成员、复旦大学信息科学与工程学院微纳系统中心研究员邹卓说:“如实验成功,系统有望进一步完善,完全摆脱备用电池,仅需几片数个厘米大小的太阳能板就可实现能量供给。”

已在轨稳定运行430小时

充分利用末子级火箭构建智能应用平台,这在我国尚属首次。复旦大学和航天八院联合开展了低功耗天基广域物联网实验,利用物联网精准监测了火箭末子级本身的飞行轨迹,测量了周边的空间环境以及长期在轨姿态演化规律,并对系统芯片自身功耗和平台能源管理等进行了系列实验和验证。

“截至2017年12月4日,该系统已在轨运行430小时。运行期间,物联网试验节点与地面网络通信稳定,回传空间监控数据以及接收地面控制指令等功能运行如初、状态良好。”团队成员、微纳系统中心副教授秦亚杰说。根据预定计划,团队已经完成在轨核心关键技术试验与验证,并转入在轨长管阶段。

随着技术发展,利用广域物联网对我国偏远地区等进行识别的需求日益迫切。然而由于受到地球曲率的影响,地面和岸基物联网系统可覆盖的范围相对较小。而“芯云”技术能够与航空航天技术叠加,覆盖视线外的广大区域,可操控与伸展的范围大大增加。

 

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