文档介绍：浅析数字孪生卫星概念、关键技术及应用
摘要：在分析卫星产业发展趋势与升级转型新需求后，为推动卫星与新技术融合发展，提升大型卫星工程的整体管理水平与流程管控能力，促进卫星产业数字化、网络化、智能化、服务化转型升级，将数字孪生技术与卫星工程的信行业发展的必然趋势；③在智能化方面，基于数字化与网络化，借助智能卫星、智能设备、大数据、人工智能等技术，实现对数据、知识、经验的分析挖掘，进而提高自动控制、设备管控、网络管理、系统运行等环节的自组织、自同步、自学****自适应能力；④在服务化方面，一方面，提高卫星产业内不同阶段、不同对象、不同系统、不同应用场景的服务化水平，提升应用、管理、协作效率，另一方面，加强卫星产业的应用业务服务化、系统平台服务化、卫星资源服务化，提高服务和应用的质量与效益。(2)卫星产业与
NewIT技术融合发展新需求随着云计算、物联网、大数据、区块链、人工智能、虚拟现实(VirtualReality,VR)和增强现实
(AugmentedReality,AR)等NewIT技术的迅速发展与广泛应用，卫星产业与NewIT技术融合发展已成为必然趋势，两者将成为相互促进、共同发展的关系，这既是外界系统环境的需求，也是行业内部发展的需求。一方面，NewIT技术的大面积发展应用促使卫星产业需要在接口、功能、应用上与NewIT技术进行对接，并出现基于卫星互联网的大型物联网、基于卫星遥感数据的大数据挖掘分析等应用研究；另一方面，卫星产业的进一步发展转型，也离不开
NewIT技术的支持，并产生基于云计算的卫星数据存储和业务服务、基于物联网的卫星总装车间各要素感知互联、基于大数据的卫星数据分析与决策、基于区块链的卫星网络安全维护、基于人工智能的卫星智能管控和网络智能管理、基于VR和AR的卫星装配工艺可视化及培训等方面的探索与应用。(3)卫星系统工程协同管理新需求卫星互联网等项目比以往更加依赖各专业、各阶段、各系统间的协同，由此对卫星系统工程管理提出更高的要求。①专业性上，不仅需要传统卫星研制相关专业的参与，还需要网络设计、网络运营、网络服务提供商等领域专家的参与，专业跨度更大；②阶段性上，从卫星互联网总体设计到卫星互联网运维，从卫星详细设计到卫星在轨管控，彼此间模型、数据、服务的依赖程度更大，不同阶段间的合作需求更大；③系统性上，卫星互联网工程需要卫星研制、运载火箭、发射场地、测运控系统、网络运营、卫星及地面互联网服务提供商等诸多系统彼此协同才能实现并应用，系统组成与分布更复杂。实现各专业、各阶段、各系统间的协同需要更加科学、更加连续、更加全面的卫星系统工程管理，开展卫星系统工程协同管理理论研究和工程探索十分必要。(4)卫星及相关系统智能应用/服务新需求制造批量化、功能多样化、在轨可重构、组网智能化、业务服务化等趋势与需求的出现，对硬件为主、软件为辅的传统产业模式下卫星及相关系统的智能应用/服务能力提出了新需求。例如：卫星产品方面，对卫星功能可配置、软件系统可重构、在轨自运行、环境自感知等能力的新需求；卫星制造车间(含装配、集成与测试)方面，对工艺自动规划、设备智能管控、产线优化调度、数字化测试试验等功能的新需求；卫星通信网络方面，对网络可配置、网络快速重构、网络智能管理、网络紧急组网等应用的新需求。针对以上新需求，亟需借助信息化手段提升卫星及相关系统智能应用/服务的能力。近年，数字孪生
(DigitalTwin)引起全球工业界与学术界的广泛关注和研究。作为一种实现数字化、网络化、智能化、服务化转型升级的有效手段，数字孪生与
NewIT技术具有极高的融合度［12］。在产品设计、制造、运维
等阶段以及全生命周期管理中得到广泛的应用与探索，同时在航空航天产品、航空总装线、军事复杂系统等方面均有相关研究与应用，与上述卫星产业发展新需求不谋而合。因此，本文在总结分析卫星产业发展趋势以及转型需求后，以面向卫星互联网的低轨卫星通信系统工程为研究分析对象，阐述了卫星工程流程现状特点，基于前期相关工作探索提出数字孪生卫星的概念，将数字孪生与卫星工程中关键环节、关键场景、关键对象紧密结合，从空间维度和时间维度对数字孪生卫星的概念内涵进行阐述，并总结数字孪生卫星关键技术体系，然后从全生命周期视角对数字孪生卫星的应用进行探讨和设想，最后对已开展相关工作进行介绍，以期为未来卫星产业发展及卫星工程建设提供参考。
卫星工程以面向卫星互联网的低轨卫星通信系统工程为例，卫星工程包括卫星总体设计、卫星详细设计、卫星生产制造（含总装、集成和测试）、卫星发射入轨、卫星在轨管控（在轨运行、在轨维护、在轨更新、故障预测与健康管控等）、卫星网络运维（卫星组网、卫星网络服务、星座更新运维等）等多个阶段，是一项多学科、多技术、多系统协同工作的复杂系统工程，其全生命周期流