？一群清华的博士在天上玩“卫星情报”。
高芬二世在2017拍摄的故宫，地面分辨率不足一米。
在日益清晰的卫星影像背后，遥感卫星正在产生海量数据——据自然资源部《卫星遥感应用报告(2020)》[1]统计，我国在轨自然资源遥感卫星有19颗，年数据量已达1.6 Pb (1pb = 65439)。
但是以前中国自己的星间传输没有我们日常生活中用手机那么方便，所以要把这么多数据传回国内并不容易。考虑到目前国内卫星地面站很少，在中国上空通过时只能获得几分钟的窗口，一次只能传输几十Gb的有限数据。所以卫星在数据传输上消耗的时间远大于拍摄所花费的时间。
以拍上图的“高芬二号”为例。该卫星可存储约4Tb的数据，记录不少于20分钟的拍摄信息。“高芬二号”的传输带宽是2x450Mbps，也就是说传回4Tb的数据需要75分钟以上。然而，每次飞越中国只能获得几分钟的窗口时间，因此需要多次下载和以天计算的时间延迟才能最终完成这项工作。
随着商业卫星的蓬勃发展，不仅遥感卫星的数据采集和处理成为越来越多的问题，包括通信、导航、科研和技术试验卫星在内的整个产业链，甚至最终的卫星互联网和天地一体化网络都面临这样的瓶颈。
刘冬雨|作者
李拓|
更多卫星数据，更广阔的市场。
地球空间越来越忙。根据UCS卫星数据库的统计，截至去年9月，地球轨道上共有4550颗卫星，其中近一年新发射的卫星超过1000颗，这得益于商业卫星产业的快速发展，尤其是美国的卫星最多，而且大部分是商业卫星。
UCS卫星数据库和开放式火箭发射数据
中国的商业卫星公司虽然发展势头不错，但并没有像美国那样把更多的商业卫星送上天空；政策支持是中国商业卫星公司最值得期待的发展因素。春节假期前，国家给卫星行业发了一个“大红包”:《中国航天2021》白皮书，为商业航天定下了基调。具体措施，包括支持商业航天发射-
未来五年，中国将在加强航天产品统一技术体系的基础上，进一步完善现有航天发射场系统...并建设商业发射站和商业航天发射场，满足各类商业发射需求。
也有更多的商业机会-
未来五年，中国航天将抓住数字产业化和产业数字化机遇，面向经济社会发展和大众多样化需求，加大航天成果转化和技术转移力度，丰富应用场景，创新商业模式，推动航天应用与数字经济发展深度融合。拓展卫星遥感和卫星通信应用的广度和深度，实施北斗产业化工程，为国民经济各行业和大众消费提供更加先进、经济的优质产品和便捷服务。培育发展航天旅游、航天生物制药、空间碎片清除、航天试验服务等航天经济新业态，提升航天产业规模效益。
暂时搁置太空旅游、太空垃圾清除等商业化方向，还需要时间。今天的商业卫星业务仍然集中在通信、导航、遥感和科学实验四大领域。对于中国商业卫星公司来说，由于导航通信领域主要由“国家队”主导，遥感成为商业化最迅速的领域。
遥感卫星在全世界已经高度商业化。根据SIA数据和投宝研究院的安排，2020年，全球卫星遥感服务市场已经达到24.2亿美元，预计2025年将达到43.6亿美元[3]。另有数据显示，2020年中国遥感卫星市场预计为81.8亿人民币，2018年至2020年年增长率为8.23%~8.34%。[4]
卫星遥感服务产业的全球市场规模。图SIA，投宝研究院[3]
中国遥感卫星产业的市场规模。图3前瞻产业研究院[4]
蓬勃发展的市场永远面临着文章开头的问题:数据量大，但有效数据少；传输时间长导致数据时效性差，限制了遥感卫星的应用场景。
比如一颗典型的光学卫星在某次飞行中拍摄10分钟，数据传输需要再绕地球飞行十圈甚至更多，每次经过中国上空只能传回一部分原始数据。星测未来联合创始人、首席运营官曹德向果壳硬科技介绍，在耗费大量时间、靠卫星能源下载的原始数据中，由于云层覆盖等原因，无效数据的比例可能超过一半。
还有一种遥感卫星，SAR卫星，叫做“合成孔径雷达”。这是一种利用微波雷达进行探测的卫星，不受天气和云层的影响。它具有全天候、全天候的优点，对地表物体的高度非常敏感(最高精度可达毫米级)，还可以分析地表植被、含水量等信息，因此特别适用于气象灾害、应急、农业、海事等需求，服务于金融、国防和公共* * *事业[5]。
在去年7月河南暴雨中，河南自然资源卫星应用技术中心调用国内外SAR卫星数据，对受淹区域和城市道路进行分析。[6]
SAR卫星的商业应用也受到数据处理的限制。SAR卫星典型的工作模式是“条带成像”，即随着卫星在轨运行，雷达以相对均匀的速度扫描地面，连续采集雷达反射图像，然后经过长时间的原始数据传输，才能拼接出最终的遥感信息。
如何更好地挖掘卫星数据的价值，并将其应用到各种业务场景中，一个简单易懂的解决方案是压缩甚至过滤卫星上的数据，只返回最重要的信息。
这种方法必须建立在计算的基础上，就像在手机上，为了处理照片，我们在手机里塞进了ISP、NPU等几个芯片和一系列的场景识别、图像处理算法。但是在卫星上，如何解决最小计算能力和算法问题？
卫星智能如何实现？
目前，“测星未来”的主要任务之一就是为这些遥感卫星提供高能效的边缘计算平台和场景化应用解决方案，通过在轨压缩和在轨处理提升其数据计算和传输处理能力，从而为金融、应急响应、区域安全等下游应用市场提供服务。其实遥感信息的智能处理也分不同的层次，既能解决数据传输的问题，又能提高卫星数据的价值和运行效率。
最基础的工作是压缩卫星上的数据，以减少返回数据包的大小，减轻通信带宽的压力。
光学卫星图像压缩(长光卫星，恒星测量未来)
首要的智能是过滤掉无效的数据，比如去除被云层遮挡的图像，或者在有明确任务的情况下丢弃拍摄到的海洋部分，比如扫描地面。这部分工作也可以节省数据流量。
更高级的智能是在卫星上直接完成目标识别、跟踪等任务。这也是让卫星数据具有很高商业价值的关键。本来它需要在地面上完成数据完整的传输回来之后。如果在卫星上识别，可以直接获得有效的切片数据或目标信息，甚至可以调整卫星星座的工作模式，进一步精确采集重要的局部信息。
SAR卫星识别船(天体仪器研究所，测星未来)
SAR卫星船舶监测与水体识别
(厦门大学天一研究院、星策未来)
再者，如果卫星的任务包括识别走私货船等特定目标，智能卫星甚至可以实时向地面报告一条短信，“某个位置出现了什么东西”，比发回图像更实时。
可见，随着智能化的提高，卫星数据更加贴近业务需求，可以补充和拓展很多传统遥感流程无法实现的应用场景。
为了实现卫星智能化，需要为卫星引入低成本、高效率的计算能力。什么样的芯片和星上计算平台适合在太空中进行计算？通常卫星的芯片都是航天专用产品，往往采用成熟工艺，稳定性较高，但在性能、功耗、价格上并无优势。使用大公司标准化的芯片已经成为一种低成本和计算密集型的选择，但不一定适合在太空环境中工作。
正是在这里，恒星测量的未来打开了一个突破口。曹德引进了壳牌硬质技术。首席执行官仓和曹德志是毕业于清华大学工程物理系核电子学实验室的兄弟。核电子学实验室过去参与了与CERN(欧洲核子中心)的合作，提供了许多辐照环境下的高性能软硬件平台，完成每秒数百Gb的高通量数据的筛选和处理。因此，团队的专业背景是对软硬件计算平台及其在辐照环境中的应用有充分的了解。
从2016开始，实验室的本科生和研究生同时开展了一项太空探索项目——“天空网格计划”。利用商用立方卫星平台搭载的空间探测载荷，进行伽玛暴巡天的星座组网方案。这也启发了创业团队利用CubeStar开展空间实验，加深对空间粒子探测和空间辐照的理解，在充分的地面测试后将芯片和星上计算平台送上太空进行在轨验证，以帮助卫星测试未来迭代可靠性加固方案设计，包括异构系统的硬件筛选、软件系统的冗余备份、通过神经网络架构搜索建立的算法的容错设计和验证优化。
因此，团队开发了多种“星玺”系列星上计算平台，这些平台都使用商用级器件(如FPGA、GPU或ASIC芯片等。)来替代航天级设备，降低行业成本，但具有高冗余性和可靠性。
“星溪”从2020年开始迭代了几次。目前成熟的产品星玺02采用FPGA+GPU的计算方案，可以实现20W功耗，20TOPs计算能力。根据发射计划，本月(2022年2月)星西02将搭载卫星平台发射并在轨部署，实现工业级器件全过程在轨验证和后续长期运行试验。
星玺02产品概念图
据介绍，未来卫星测量星上智能方案已与国内多家商业卫星企业达成合作，如可见光遥感领域的长光卫星、SAR卫星领域的天一研究所等。通过产业链上的广泛合作，卫星测量未来将获得更多在轨验证、业务场景拓展等关键机会，实现从科研、工程样机到市场化的过程。
技术服务科学研究
星测的另一项未来业务——“星测”系列空间实验平台，是通过科研卫星的载荷形式，开展包括空间辐照试验、空间粒子探测、通用数据采集与处理等产品和服务。
曹德向壳牌硬科技介绍，“测星”平台也源于他们在太空探索领域的技术积累，其产品优势如下:
第一，可以用更低的成本实现科学的载荷研制，可以用更快的时间验证新技术。一颗大型科研卫星通常承载多个实验载荷，构成一个复杂的系统，许多新技术带来的系统风险需要进行前期关键技术的在轨测试。卫星测量空间实验平台是载荷研制能力和空间辐照试验服务相结合，完成这一任务，帮助大型科研卫星降低风险。
第二，独立使用小卫星收集数据，快速推动空间科学研究成果的诞生。一颗大型科研卫星通常需要5~10年的研发周期，而基于低成本、高可靠的商用点载荷产品和立方体卫星搭载模式，科学目标的观测和数据采集可在短短一年内完成，并可发表新的科研成果。
第三，开辟空间科学新的观测模式，通过多星组网实现阵列、中继等科学观测模式，比如观测面向宇宙瞬态源的天体事件爆发位置，比如面向太阳、星云的长期中继观测，将从新的角度打开天文和宇宙学观测的新窗口。
一方面，“卫星调查”平台服务于科学家的科学探索，具有降低成本、加快速度、促进科研产业发展的作用。另一方面也加强了自身在未来卫星测量方面的技术验证，使得未来卫星测量在空间探测、卫星数据采集、星上边缘处理等领域始终处于新技术的前沿。
曹德志表示，虽然科研卫星服务的市场空间受限于科研经费，大致为几十亿元/年，但对于卫星测量的未来，通过“卫星测量”平台业务打开了行业内的局面，树立了品牌，成为公司一期业务的主要现金流来源。
博士如何经营一家公司？
我们也很好奇一个问题:星测未来的团队成员主要来自清华、斯坦福、中科院等知名高校和科研院所，大部分从事产品研发；对于两位创始人和几位核心管理团队成员来说，这也是他们的第一份工作。他们是如何从研究人员转行成为企业管理者的？
据介绍，星测未来团队人数不多，全职10人左右，兼职实习生30人。但公司成立之初，面临国内疫情、R&D分工、生产调试等情况，也开启了远程协作之路。由于团队的大学背景，星未来团队从一开始就非常重视文档的保留和信息的流通。“这可能是我们公司的一种习惯或文化。想不清楚就写下来，用文件更完整系统地传达。”曹德志这样说。
这与飞书的理念不谋而合。所以在考察了多家办公协作平台后，最终选择用飞书来承载公司的平台进行文档记录和电话会议。因为作为国内办公合作的代表之一，舒菲还引入了一种会议方式——“飞阅会”，一种基于阅读和评论舒菲文件的会议方式。
曹德志说，“初创企业最重要的是不被扭曲。人们可以坦诚交流，升华信息，快速将客户需求与产品连接起来，最终实现整个业务的提升。”在使用飞书文档的过程中，团队还根据公司的发展和业务需求，开发了一些适合的工作模式，一是用文档构建的知识库，二是用多维表构建的客户管理系统。
对于一个创业公司来说，成熟的CRM或者低代码工具是好的，但不代表能解决业务流程中的核心问题。“首先你要搞清楚怎么做，然后工具才能发挥应有的作用。”简单的表格和文件背后，你要清楚的表达你想做什么，你想传达什么，然后你才能加速初创企业的业务发展。
“通过文档和多维表的形式，信息可以从一个地方传输到另一个地方。舒菲提供的信息流机制已经成为我们业务中非常重要的一部分。飞书所携带的代码和文件，最终都会被带上天空。”曹德志总结了飞书在具体工作中的作用。