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探访珞珈实验室:武大造智能遥感卫星计划明年发射

发布时间:2021年02月24日 09:30 来源:楚天都市报
芯片研究人员在武大物理学院的超净实验室内工作

  □楚天都市报极目新闻记者 柯称 通讯员 吴江龙 胡浩 赵洁 摄影:楚天都市报极目新闻记者 黄士峰

  武大自主研制的卫星明年底发射、无人驾驶小车将开进校园、空天装备中国芯正在攻坚……近日,极目新闻记者在武汉大学探访珞珈实验室基础设施时,多位院士、教授透露了不少硬核“内幕”。

  珞珈实验室聚焦空天科技领域,非常高大上,离老百姓的生活也很近。实验室四个研究方向为:高精度时空基准与智能导航定位、空天科技关键芯片与核心装备、空天信息人工智能方法与安全技术、空天信息探测与实时智能服务,聚集了十几名院士。实验室一方面研究前沿理论,一方面也会打通产业链,和企业一起让百姓尽快享受到科技进步的成果。

  实验室名片

  实验室名:珞珈实验室

  牵头单位:武汉大学

  共建单位:

  中科院精密测量研究院、中国地质大学(武汉)、中国信息通信科技集团、小米科技(武汉)、湖北移动、航天科工、科大讯飞、京东、东风、高德红外等科研院所和企业。

  研究任务:

  围绕国家自主可控的空天信息科技发展战略,以世界前沿科学理论创新、重大科技任务攻关和国家大型科技基础设施为主线,以空天战略性前沿技术体系构建与自主核心软硬件研制为目标,开展战略性、前瞻性、基础性、系统性科技创新和集成性、融合性产业化实践。

  开车将和开飞机一样智能

  导航大家都常用,那么智能导航定位是什么概念?

  在武汉大学国家卫星定位系统工程技术研究中心办公楼外,极目新闻记者看到多台车辆的顶部都安装了一些设备,有的是卫星导航接收器,有的是光学相机,有的是惯导测试设备。

  中心主任、珞珈实验室智能导航研究方向首席科学家姜卫平教授介绍,中心有五个研究所和一个国际卫星导航组织数据分析中心,除了做基础理论研究和应用设计等工作外,还有不少研究人员日常工作中,要长期开着这些车进行户外实验。

  “现在大家用的导航一是还不够精准,比如区分高架桥上下的高度定位、室外到室内定位无缝衔接等方面;二是不够智能,无法适应复杂路况和无人驾驶的需要。”姜卫平说,该中心的研究就是要发展以北斗为代表的GNSS高精度定位、导航和授时方法及面向复杂环境的适应性智能导航等共性技术,支撑移动智能设备、机器人无人系统、智能网联汽车、轨道交通等位置服务应用和产业发展。智能驾驶方面,会联合企业攻关,解决硬件、软件、方案设计等方面的难题。

  “不久的将来,我们驾驶智能汽车就像开飞机一样,上高速或快速公路前就像‘起飞’阶段,需要自己操作,上了高速就交给电脑来控制,非常轻松。”姜卫平说,智能导航是万物互联的重要标志,智能驾驶除了能让驾驶员更轻松、交通更有序、物流更高效外,还是构建工业互联网,推进智能制造的“先遣兵”。

  要让空天装备用上中国芯

  大家都知道,拥有“院士天团”的武汉大学测绘学科,是国际一流学科。但是,我国空天科技关键芯片仍需要依赖进口,处于被“卡脖子”的状态。珞珈实验室将补齐短板,实现“空天地海”移动通讯用芯片、高光谱成像机芯、导航定位芯片设计、集成与制造的自主可控。

  在武大物理学院,记者穿上类似防护服的防尘服,跟随管志强教授进入纳米科学与技术研究中心微纳加工实验室。“我们主要开展芯片的关键基础技术研究,需要超净实验室环境,比如千级室的标准是每立方米空气中,直径超过1微米的颗粒要在10000个以内。”管志强说。

  在聚焦离子束FIB工作区,研究人员操作设备,可以进行芯片电路的原位检测与修复;在光刻区,可以进行小至30纳米以内的精细电路图案曝光;在镀膜区,有几个大烤箱一样的装备,可以通过物理或化学的方法进行镀膜。“我们的设备可以满足最大6英寸的硅基半导体工艺的实施。”管志强介绍。

  珞珈实验室在该领域的首席科学家徐红星院士介绍,珞珈实验室将围绕空天装备中国芯集中力量攻坚克难,继续推进芯片先进智能制造技术和以光子作为信息载体的片上集成光信息技术。

  和企业一起让生活更智能

  在人工智能领域,珞珈实验室主任、武汉大学副校长李建成院士担任首席科学家。

  李建成院士介绍,此前武汉大学已经成立人工智能研究院,和小米科技共建了人工智能实验室,接着还会和京东、科大讯飞等头部企业合作共建实验室。不久,在武大校园内还能见到和东风合作的智能无人驾驶小车。“企业创新规模很大,要把企业的力量引入实验室,这对科研成果最终产业化非常重要。”李建成院士说。

  人工智能会给生活带来哪些改变?记者来到武汉大学国家多媒体软件工程技术研究中心探访。

  该中心有一个缩小版城市交通监控系统仿真模型,模型车在路上按照交通指示灯行驶,每个路口都安装了监控,一旁的电脑实时分析着数据流。“城市监控系统会产生巨大的数据量,难以存储,我们做的就是有效压缩和编码这些数据,需要调用时可以高质量复原、分析。”中心主任、武大人工智能研究院常务副院长杜博教授介绍,这套系统已在武汉等城市应用。

  另外,该中心还利用人工智能算法帮助查找和处理所需的视频画面,此前曾在破获武汉一起重大案件时,迅速锁定了嫌疑人。在寻找交通肇事逃逸车辆时,人工智能算法也能根据多个路口的画面“拼”出肇事车的准确信息,节约了公安人员的大量时间。

  “我们的研究,是用影音的手段结合人工智能的技术来服务社会。”杜博教授举例,去年疫情期间,他的团队和武大人民医院合作,研发了新冠肺炎CT影像智能诊断系统,为抗疫做出了贡献。

  武大造卫星明年发射

  “珞珈三号02星,争取明年底按期发射!它是我们自主设计、制造、集成、测试的首颗高精度智能遥感卫星。”珞珈实验室空天信息探测与实时智能服务研究方向首席科学家龚健雅院士透露。

  2018年底,武汉大学宇航科学与技术研究院揭牌成立,龚健雅院士任院长。目前,研究院已拥有制造小卫星和遥感仪器的条件和科研团队。龚健雅院士介绍,珞珈三号02星是一颗0.5米的光学遥感卫星,主要用于高精度的测绘和遥感数据的获取,主要技术指标处于国内最高水平。

  在宇航研究院地下一层的卫星环境实验室,记者看到一个内径2米、长2.5米的大密封罐。实验室负责人介绍,这是热真空罐,可以模拟太空的真空和温度环境,测试卫星对空间环境的适应能力。实验室里还有给卫星精密测量“体重”的设备,可以模拟空间温度变化的“卫星及载荷温箱”,以及能模拟发射阶段火箭震动的设备。

  “我们除了研制卫星,最主要工作还是研发卫星传感器,如大型光学相机、激光雷达等遥感仪器设备。”龚健雅院士介绍,珞珈实验室要突破对天对地观测与探测、卫星组网、智能卫星系统以及空间信息智能服务等关键技术问题。这些都需要更精密的仪器和更先进的算法。

  珞珈实验室还要实现5分钟内可响应的亚米级高清分辨率的智能组网观测系统。龚健雅院士解释,我们现在获取卫星影像要经过调动卫星拍摄、地面接收站接收数据、处理数据等步骤,需要几个小时,“未来要做到实时获取,需要卫星能够在轨处理数据,通过遥感卫星集成通信功能或者和通讯卫星链接等办法,实时传回5分米甚至更高分辨率的图像。”

  龚健雅院士畅想,将来我国的卫星基础设施更充沛以后,市民想去景区前,可以先调看卫星拍摄的景区画面,看游客是否爆满;媒体报道新闻时,可以直接发布当地实时卫星图片。

(编辑:裴春梅)
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