目前世界，已进入大数据和云较量引领的信息手艺新时代。大数据正深刻改变着人们的脑筋、生产和生活体式，掀起新一轮财富和手艺革命。跟着多源大数据的获取成本进一步降低，合营较量能力的持续增进，以及人工智能框架和算法的络续立异，大数据与各个行业发生深度融合，改变着每个行业的业态成长。作为高精尖的航天范畴天然也不破例，从航天器型号设计、研制过程、生产中的智能制造到航天器发射运行过程中的监控，再到发射之后的太空索求、航天功效发布应用的全过程中，每一个主要环节都有着发生、治理和应用大数据的需乞降应用，都能够发现大数据手艺对航天事业纵深成长的撑持。本文从这几个维度介绍大数据在航天范畴中的运用近况和瞻望。

大数据助力航天器：从“制造”向“智造”改变

航天科研试验与装备制造过程会发生海量数据，是航天企业实现工业数字化、收集化、智能化成长的根蒂性计谋资源。跟着三维造型、数字样机、虚拟实际等手艺的普遍应用，型号设计模型的数据量敏捷增大；跟着虚拟仿真手艺在型号方案、设计、故障剖析、生产制造等阶段的普遍使用，发生了大量的仿真模型和剖析究竟数据；同时，航天产物全生命周期的各个阶段会有大量的实验和测试，分歧单机、分歧产物、分歧发次的实验和测试都邑发生大量的数据，这些数据是产物经验信息的主要构成部门，隐含了型号产物的质量信息，需要进行有效的存储和治理。

智能制造是鞭策航天强国扶植的计谋性行动，是航天范畴抢占新一轮科技革命和财富厘革时机的主要抓手。是以，在智能制造情况下环绕航天大数据应用对于鞭策航天企业立异能力提拔、加速制造强国成长具有主要意义。跟着智能制造、工业4.0持续推进，航天制造业面临转型升级的需求，在生产过程中将大数据融合云较量、人工智能等多个范畴的进步手艺，应用于航天型号产物的研发设计、运行监控、机床治理、日程编排等全环节应用的慢慢深化，航天制造业络续从流程驱动向数据驱动改变。数字化逐渐在航天智能制造研发设计过程中成为主流，从更高的维度来看，智能制造已成为全球新工业革命的焦点驱动力和科技财富成长的计谋制高点，是以要深化制造业和大数据融合成长，对峙立异驱动、开放合作、研用并重、试点先行，积极推进航天智能制造进步手艺与模式的应用推广。

以常见的基于大数据的协同智能制造..为例，经由这个..，将产物的设计制造测试过程赐与打通，以达到以下结果：

基于大数据的协同智能制造..

①航天器制造的全流程延伸，贯穿从设计、制造、生产到测试的全流程大数据存储，从元器件到整体产物总装的全制造过程跟踪。一方面用于提拔各环节生产效率，另一方面也能够经由大数据剖析，找到要害质量节点，以提拔产物质量。

②更进一步，大数据在智能制造之中能够经由信息回馈，对整个生产流程进行严厉的监控，在提拔产物质量和生产效率的根蒂之上从新构建买卖流程，使得整个生产治理都能够实时、透亮，进行有效的科学管控。

③再进一步，大数据能够对航天发射和运行过程中的测试数据进行综合，剖析使用过程之中的各项参数数据并进一步剖析，从而能够为设计环节供应思路，用于改善产物功能、提拔产物靠得住性、降低产物成本等偏向供应数据撑持和参考。

④将来，经由全流程的打通，以及数据的储蓄，可以更进一步对整体设计制造生产测试进行数字化建模，完成“数字孪生”，从而对设计中或者显现的问题进行快速测试剖析，进一步提高设计效率。

然而，要达到以上结果，需要连系大数据与工业制造范畴，攻关一系列要害手艺，研制云端协同的工业大数据处理系统，包罗端侧的撑持内陆大数据预处理和实时较量的边缘洞察较量系统，以及云侧的大数据汇集较量处理的工业大数据云处理系统。并打通工业大数据与现有信息化大数据系统，竖立起云端融合架构工业互联网的大数据分布、协同的机制和模式。在此根蒂上，针对工业互联网情况各类工业流、音视频流、图像等多模态数据，动态适配的多模态工业大数据混搭处理架构，知足构造化、非构造化模型存储与批处理、流较量需求；研究大数据存储与处理优化方式，包罗基于高效压缩队列夹杂的存储、智能索引、海量数据并行查询等；研究高机能分布式并行可伸缩较量架构，经由引擎-代理较量模式、大规模并行+共享内存的较量手艺实现可弹性、高效的大数据处理义务调剂与通信。

大数据在航天器发射和运行过程中的撑持感化

上一节讲述的是在设计制造过程中大数据的感化，除此以外，航天器在发射和运行过程中也会有较多的大数据运用。典型的如航天测控系统是撑持航天义务完成的主要保障系统，首要完成对航天器的测量和测控数据领受处理等工作，具有义务种类多、采集信息量大、数据类型多、处理实时性要求高档特点。从需求上看，在发射过程中，航天器会经由其上的传感器采集当前运行数据如速度、角度、加快度、温度等各项数据，并实时向地面发送大量的测控大数据，而且必需在划定的时间内完成快速存储，对大数据实时性要求很高。在这些实时而正确的大数据的撑持下，基于大数据..能够实现航行器航行状况与系统数据同步，提拔地面临航行器的实时测控与数据共享，更进一步基于这些数据进行远距离掌握航天器的航行和执行义务，对大数据系统来说，必需以最快的速度完成实时数据的精准处理。能够说，航天大数据不光具有一样大数据的特点，并且要求高靠得住和更高效的处理速度，这也是为什么航天是最早提出成长大数据手艺的范畴，也是取得大数据功效最多的范畴。

下面以“天问一号”探火系统和“嫦娥五号”月球采样返回项目为例来解说大数据的感化。

在“天问一号”火星探测义务中，大数据在运载发射、轨道批改、深空灵活、火星围绕、着陆巡视等义务中施展了主要感化。在整个过程中，地面掌握系统与探测器之间的信息传输将会发生大量实时数据，这就需要采用大数据进行海量数据治理和大规模并发处理，用户可凭据遥测数据感知探测器的运行状况，实现对“天问一号”的精准测控。在发射阶段，发射基地需要进行景象观测、地面保障、火箭跟踪测控等焦点系统中运用大数据..用于存储各类数据，不乱运行，保障探测器顺利升空；在地火转移阶段，需要采集测控数据，包管地面飞控中心正确较量轨道线路；在火星着陆阶段，为探测器持续供应高精度测量数据，助力着陆巡视器成功下降火星。这一过程对大数据系统的靠得住性要求较高，需要系统拥稀有据容灾备份和故障秒级切换等功能，实现数据接见、存储时的负载平衡，必需在高速入库和大量查询的情形下包管数据的高可用和完整性，有效提拔了系统的整体机能。最后，在完成了天问工程之后，还能够经由全过程中的各传感器采集的大数据进行进一步剖析挖掘，同时汇聚在生产制造过程中的要害数据，竖立数字模型，为将来的型号设计供应更多的参考，从而实现持续迭代优化。

“天问一号”火星探测义务过程示意图

“嫦娥五号”义务由运载发射、地月转移、近月减速、环月航行、月面着陆、月面采样、月面上升、交会对接、环月航行、月地转移、轨道星散、再入收受等阶段组成。在这些阶段，同样需要大数据供应周全保障和数据撑持。

“嫦娥五号”义务过程示意图

其他面向航天大数据的运用前景

前两个部门更多是从航天器自身运行过程中需求去钻研大数据的感化，更多的存眷在大数据对航天工程的感化，用于辅助航天范畴的成长。但实际上，我国开展民用航天的更主要的方针是办事国计民生。今朝在运行的各类类人造卫星如通信、导航、遥感卫星中，时时刻刻都在发生着海量数据，规模可以达到PB级甚至EB级，这些应用级的大数据如同一个伟大的金山，需要我们从中获得更多的价格，而运用于大数据之上的各类数据剖析挖掘处理手艺则如同一个厉害的矿镐，匡助我们络续挖掘。

以遥感卫星为列，跟着我国络续新发数量的快速增加以及空间、时间、光谱等差别率的络续提高，遥感数据的规模宏大、构造复杂、数据量增进速度快等大数据特征越来越显着，给航天遥感系统中的星地数据传输、数据存储治理、数据预处理、数据剖析应用等要害环节带来了伟大的挑战，但同时也带来时机，经由竖立模型，进行大数据剖析挖掘，实现遥测数据的高效访存、索引、压缩和较量，既有助于解决航天遥感系统在快速获取、高效存储、智能化治理等方面的难题，又更进一步获得数据价格，并高效办事于农业、情况监测、灾祸预防、地图测绘以及城市扶植和治理等中。

遥测卫星与地面的实时大数据领受处理示意图

又如在天文观测范畴中，在近地空间和太阳系中有着海量的大巨细小的未知航行物，在观测获得的大数据根蒂上，应用人工智能手艺，以深度进修为焦点，融汇图像、视频、天文学、语义识别等范畴，对未知航行物进行分类，发现并定位新航行物，为进一步剖析和运用供应依据，将远高于今朝人工识其余效率和正确度,陪伴着大数据手艺、高机能较量资源的成长，获得了成功的应用，成为解决主动方针识别问题的一种有效途径。

在军事范畴中，大数据手艺能够应用于构建从陆海空天电网六位一体的态势批示作战系统，供应多源数据的快速实时谍报汇总剖析，从而快速发现和识别敌对军事方针，从而掌控疆场优势。

瞻望将来，大数据在航天各个范畴必将成为无所不在的存在，然而今朝大数据的应用仍存在数据采集与存储交流不敷，虚耗了大量的潜在资产；处理能力稀奇是对于图像、遥感、视频、音频等非构造化数据的处理手艺水平仍有不足；数据较量剖析能力不敷，大数据在应用与设计制造范畴的反馈闭环尚需进一步完美；以“数字孪生”为代表的数据模型仍不敷雄厚等问题。将来需要更进一步打破数据壁垒，借助“东数西算”的新时机，综合运用跨范畴多源大数据，深入推进大数据手艺在航天范畴内的深度运用，这既是打造航天智能制造手艺立异冲破的前沿阵地和应用示范的首要疆场，也是实现中华民族伟大答复对航天人的使命理睬。