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復(fù)旦大學(xué)科研團隊研發(fā)“芯云”芯片開展天基物聯(lián)網(wǎng)實驗

    
未來我國天、空、地、海大尺度的萬物互聯(lián)網(wǎng)將有望通過衛(wèi)星的信號傳輸來實現(xiàn)穩(wěn)定、安全的全覆蓋，而無需再依賴移動互聯(lián)網(wǎng)。助力這一天基物聯(lián)網(wǎng)形成的是原本該成為太空垃圾的火箭末子級。承擔(dān)這一任務(wù)的“芯云”智能芯片載荷，由復(fù)旦大學(xué)完成自主研發(fā)后首次投入試驗，截至昨天上午，已在太空穩(wěn)定運行430小時，通過了首期考驗。
　　
　　“芯云”由復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長鄭立榮領(lǐng)銜的團隊自主研發(fā)。在11月15日凌晨2時35分，隨我國風(fēng)云三號04星(FY-3D)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心由長征四號丙運載火箭成功發(fā)射升空。而搭載在長征四號丙運載火箭末子級的多個“芯云”載荷不僅將記錄下這一火箭末子級的運行軌跡，還將為天基物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)提供首批實驗數(shù)據(jù)，未來，這些載荷將在太空自組衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，為天基物聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)。
　　
　　據(jù)鄭立榮介紹，過去每一次火箭發(fā)射后，隨著一級火箭、二級火箭以及整流罩的脫落并返回地面，末子級火箭會隨它的有效載荷一同進入軌道，并長期在太空中占據(jù)寶貴的軌道資源，對在軌空間飛行器造成安全威脅，是目前體量最大的太空垃圾，即便是正在實驗中的火箭回收技術(shù)，也難以回收火箭的末子級。
　　
　　為了解決這一問題，鄭立榮的研究團隊經(jīng)過歷時兩年多攻關(guān)，對常規(guī)微納衛(wèi)星功能模塊進行高度集成化與芯片化，硬件資源進行可重構(gòu)和智能化設(shè)計，使其重量降至30克以內(nèi)，整機結(jié)構(gòu)重量降低到1.1千克，最終由復(fù)旦大學(xué)無錫研究院實現(xiàn)了他們的設(shè)計。據(jù)悉，這一芯片建立了具有類腦自主容錯能力的架構(gòu)，功耗和芯片面積大大減少。相關(guān)研究成果已在國際權(quán)威雜志上發(fā)表。
　　
　　團隊成員、復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院微納系統(tǒng)中心鄒卓研究員說：“此次實驗成功，意味著系統(tǒng)有望完全擺脫備用電池，僅需幾片數(shù)厘米大小的太陽能板就可實現(xiàn)能量自治?！?br/>　　
　　復(fù)旦大學(xué)與航天八院雙方研究人員在此次發(fā)射中安裝了多組“芯云”系統(tǒng)，建成了首個末子級留軌智能應(yīng)用平臺。據(jù)航天八院的有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在火箭發(fā)射任務(wù)相對頻繁的當(dāng)下，這種方法發(fā)射周期短、在軌數(shù)量多、載荷成本低等，對構(gòu)建未來多軌道天基信息網(wǎng)絡(luò)有重要的價值。
　　
　　根據(jù)預(yù)定計劃，團隊已經(jīng)完成在軌核心關(guān)鍵技術(shù)試驗與驗證，并轉(zhuǎn)入到在軌長期管理階段。隨后雙方研究團隊將進一步開展組網(wǎng)和路由、傳輸控制協(xié)議等系列實驗，并對芯片的自主容錯、動態(tài)重構(gòu)等功能進行驗證，對太空碎片的行為模型進行分析。
　　
　　據(jù)項目指導(dǎo)、中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)電磁波信息科學(xué)教育部重點實驗室主任金亞秋介紹，隨著我國“一帶一路”倡議和海洋強國戰(zhàn)略的實施，利用廣域物聯(lián)網(wǎng)對我國偏遠地區(qū)、外圍海域、熱點地區(qū)等進行識別和監(jiān)測的需求日益迫切。然而由于受到地球曲率的影響，地面和岸基物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可覆蓋的范圍相對較小。而“芯云”技術(shù)能夠覆蓋視線外的廣大區(qū)域，猶如伸出一條巨大的手臂，可操控與伸展的范圍大大增加。
　　
　　此次的新型物聯(lián)網(wǎng)載荷系統(tǒng)，為我國后續(xù)在天基物聯(lián)網(wǎng)、空間碎片監(jiān)測、空間環(huán)境探測、高空地磁測繪等研究打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，同時也是對火箭回收利用和太空碎片處理這項國際性公共難題的巧妙而極具意義的嘗試。
　　
 
來源:文匯報