SpaceJournal|美军是如何建设卫星操作数据可视化界面的

2021-09-30 星期四

本文由SpaceJournal唯一作者为您奉献

2021年9月29日



最近,美国太空军又出了一版新的宣传片,在炫酷之外我们也会注意到一些细节,比如说1分19秒能够看到发射任务大厅的可视化控制界面,视频中的这一帧展示的是发射倒计时的画面。



图中正在发射的火箭为联合发射联盟的Delta IV Heavy火箭,多年来为美国军方发射昂贵的军事卫星。


自从美国太空军成立以来,先是2020年3月完成了美国太空军首秀,核战争场景下应用的先进极高频军事通信卫星发射成功,又于今年4月26日发射绝密侦察卫星锁眼-11侦察卫星系列的第18颗卫星。锁眼系列卫星由美国国家侦察办公室(NRO)拥有,NRO也借此次发射庆祝了其成立60周年。


NROL-82任务


不仅仅是在美国太空军的宣传片中惊鸿一瞥,作者以前还给大家展示过美国太空军更多的操作界面。


联合空间行动中心(CSpOC)


如今,随着卫星大量发射,操作数据也正在以前所未有的速度增长,我们关心所有的情况,发射和测控、在轨数据、卫星传感器工作情况,工程人员想要监测一切微小的变化,也导致这些数据堆积如山。


如果能够删除冗余信息,以可视化的图形展示出人们关心的数据就好了。就像在汤姆克鲁斯的电影《少数派报告》中看到的那样。



美国军方也是这样想的。多年前,美国国家地理空间情报局(NGA)想要做一张具有更好视觉效果的世界地图。


NGA是美国情报机构和作战支援机构,提供世界级的地理空间情报,总部设在弗吉尼亚州的斯普林菲尔德,在密苏里州的圣路易斯和阿诺德有两个分支机构。大约有14,500名文职、军职和军事承包商雇员。


从其战略使命来看,作者推测NGA要的世界地图绝不仅仅是一张地图,而应该是各种决策机制的综合平台。NGA找到了好莱坞特效公司Zoic工作室。



这间舒适的办公室属于Zoic工作室,该工作室在洛杉矶拥有150名雇员。他们最擅长的就是制作科幻电影特效,比如说他们参与了《银河战星》《萤火虫》的制作。近年来Zoic的成绩单中还有《国土安全》《CSI》《复仇者联盟-奥创时代》《权利的游戏》《行尸走肉》等,斩获了三个艾美奖,一个戛纳狮。




科幻连续剧《银河战星》


我们爱大火箭,也爱宇宙战舰!NGA的官员为Zoic设计出的宇宙战舰着迷,他们喜欢3D效果。


显然Zoic为NGA交出的未来化视觉效果世界地图取得了客户满意的效果,这从NGA采购局局长2011年接受采访的回答中可以看出。


Barry Barlow负责采购NGA与图像、图像分析和地理空间情报有关的系统。他说,NGA正在建设“GEOINT可视化服务”,我们想要一个类似于Google地球那样的可视化功能,扩展和利用社交媒体信息(NGA每分钟从Youtube和谷歌上读取3000小时的视频),实现即时更新。


NGA也盘活历史数据,将其迁移到新设备中去,将数据获取能力从过去的两三个小时节省至现在的两三分钟,从而增加分析的广度和深度,人们不用分析数据,而是直接获得结果。


在世界地图项目后,NGA又邀请Zoic参加了“扩展深层感知和能力计划”( Broadening the Deepening Awareness and Capabilities project)。



写到这里作者不禁想到,2017年,NGA将遥感数据采购转移给NRO,这是美国政府内部的一次拖泥带水的权利转移,NGA保留了获取其他图像来源的权力,并有责任将其整合;而NRO则掌握着购买商业卫星图像和创建一种新的军事情报卫星图像架构的权力。


太空部队成立后,关于太空部队是否管辖NRO又进行了很长时间的拉锯战,毕竟NRO不仅仅为军方服务,更主要的是为国家情报机构服务。NRO既从军事情报计划(MIP)拿钱,也获得了国家情报计划(National Intelligence Program)的支持。目前的情况是,太空部队有紧急情况下的卫星机动权,但没有卫星任务分配权。


总之,在完成这个项目后,Zoic打开了新世界的大门,忽然发现不只好莱坞,航天圈也有这么豪横的买家。


NGA每年采购Maxar的卫星图像就要花出4400万美元、2018年9月,NRO与Maxar签署了每年3亿美元的“增强视图跟踪项目”合同,同时也结束了与Maxar的“一夫一妻制”关系,开始向其他商业卫星公司采购图像。


于是2013年,Zoic设立了Zoic实验室,提供与数据分析和可视化、虚拟现实、增强现实和人工智能相关的研发、软件开发和UI/UX设计为美国军方服务。但是如果我们访问他们的网站,在介绍这一方面的成功经验时,Zoic说“我们想给你们看更多,但是一些是保密的,另外一些也是保密的。”


大家还记得去年大火的电视连续剧《太空部队》吗?任务大厅中模拟的美国太空部队可视化界面也令人垂涎。


来自美剧《太空部队》


有趣的是在Zoic参与制作电视剧《太空部队》期间,他们也在和真正的美国太空部队合作。Zoic合伙人讲述说,当时他和太空部队的军官们开会,一个人说,“等等,让我捋捋,你一边在和我们太空部队一起干活,一边又在制作电视节目太空部队,是吗?”


Zoic实验室业务宣传短视频


在漂亮的界面之外,一个有效的可视化数据平台核心在于简单快速获得答案。Zoic要创建的是一个交互式、可重新配置的动态工具,允许客户使用它进行分析,这个驾驶舱可以是2D静态的,也可以是3D动态的,也可以是4D增强现实或虚拟现实的。


Zoic有一群软件程序员、脚本编写人员和编码人员,还开发了一块名为“认知代码”的专有软件,这使他们可以很方便的进入航天领域。


今年五月,美国太空部队发布了《数字化军种愿景》,表示天军需要具有数字化头脑和精通技术的人员。雷蒙德将军说,武器系统和业务流程创新也需要一支高科技军队,鉴于天军规模相对较小,其人员必须“流利、高效而灵活地掌握数字化技术 ”。天军要求其人员学习编程语言、机器学习和数据分析,采办计划向全面数字化的设计与工程生态体系过渡。


中美人工智能领域人力资源对比


我国一直倡导支持大数据、云计算和人工智能等领域,今年上半年,作者也主持了一项数据分析平台建设的工作,总体感觉在UI领域我们已经具备了技术储备,但需要更多的定制化产品和明确的甲方需求。(全文完)


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