1. 引言
近年来,太空探索任务不断发展,使得航天器任务和工作环境日益复杂化,对航天器
的智能化、高性能、高可靠等能力提出了更高的要求
[1]
.无论是深空探测、载人登月,还是
空间基地、火星计划,都需要人工智能技术的应用和支撑.如探月、探火任务中由于月球、
火星同地球之间距离遥远,地面操作人员无法及时操作,要求月球车、火星车等探测器必
须能够自主地完成在未知环境下的任务.美国、日本、欧空局等许多航天强国和空间组织也
都在积极地开展航天人工智能技术研究并积极地推动其实用化进程.在航天器上部署人工智
能算法,提升航天器的智能化能力,已是目前航天器的重要发展趋势.
目前以神经网络算法为代表的深度学习技术在解决高级抽象认知问题上带来了显著的
成果,使人工智能的发展迈上新台阶,在多个领域中甚至表现出了超越人类的智能水平,
可有效地支撑航天器高精度地完成多目标检测、识别与跟踪等复杂任务.但此类算法运算复
杂度和所需的数据量巨大,以主流的 VGG16 卷积神经网络模型为例,该模型的推理需要
15.5G 次的乘累加运算以及 19.7M 次的比较运算.而航天计算机的设计受限于功耗、体积、
空间辐照等约束,其计算资源一般较为有限,难以为智能算法提供算力保障,并逐渐成为
目前航天器智能化发展的瓶颈问题.
针对上述问题,本文梳理了航天智能应用对计算能力的需求,并对智能计算技术发展
现状开展了调研和分析,最后探讨了天基智能计算技术的发展趋势.
2. 航天智能应用对计算能力需求分析
人工智能技术促进了航天应用的新发展,图 1 中罗列了目前典型的航天智能化应用,
主要分为“对天”、“对地”和“控制”三个方面,一些航天大国已经开始研制开发具有某些智
能特征的航天器
[2]
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