为什么卫星很容易发现航母？ 第1页

发现确实不容易，但是发现难度也是越来越低。早些年卫星找航母困难，原因一个是卫星少，另外对卫星传回来的数据分析困难。但是这些年卫星数量越来越多了，而且对卫星传回的海量数据可以借助大型计算机自动分析识别，所以现在卫星找航母也容易多了。卫星找航母可能不像很多人认为的那样全球范围乱找的，很可能是一直跟踪的，航母全速1小时也就60公里左右，而两次卫星侦察时间间隔也已经越来越短，两次侦察间隔航母可能并没有走太远，全世界像样的航母就那几艘，跟踪难度真的越来越小了。

总之我认为战时航母能不被定位的可能性几乎不存在，哪怕卫星全瞎了，只根据收集到的舰载机活动情报，航母也能被猜出个大致位置。

现在是2021年，这几年新技术突飞猛进，今天晚上我在琢磨怎么用神经网络多帧超分恢复超远距离到的人的模型，刷到这个问题，我们就来算算建一个覆盖全球真实时追航母的卫星星座最少需要多少钱，并通过一个简单的神经网络识别算法验证。（为了简化问题，只考虑RGB相机，可见光范围下无云层遮挡的识别，夜间红外，合成孔径传感器就太贵了）

首先，本着能省就省的原则，卫星成像拍摄我选小米10pro，不是打广告，毕竟上过天已经过验证，nano 卫星系统是现成的，省去额外开发成本

这就是那颗小米10 pro卫星，整挺好，正负100度太空环境，抗震，太阳能电池板，数据通信一应俱全：

文中写到小米10 pro垂直分辨率为60m/pixel，拿一张福特级航母测试，效果不太好，识别难度不小，50m/pixel识别难度太高：

但我们可以从淘宝采购5x放大的长焦镜头，这款300+元的105mm不错：

5x放大后，航母的分辨率已足够进行分类识别了：

和新闻里看到的卫星拍的航母图差不多：

硬件选型好了，然后我们从kaggle下载一堆卫星拍摄的各种船的训练数据：

是这个样子的：

但没有航母的数据，花了一阵在网上找到，各种类别都分好了：

数据处理需要花不少时间，需要根据图片所提供信息将图像缩放到10m/pixel的物理尺度上，为了省事，我就只挑了50张在大海航行的航母/普通船图，根据肉眼人肉缩放到差不多尺寸，就酱。

然后使用yolo v4 进行识别，yolo v4的介绍以及代码：

为了能让yolo v4在手机上运行（这样就不需要下传照片了，只需要下传识别结果，也就是航母坐标），需要做一点优化：

1.首先是去掉多尺度的深层卷积，因为相机离航母根据卫星轨道在400-600km之间，航母的感受野尺度不会超过50像素，也不小于30像素。

2.然后是将1亿像素12k*9k的图切成13*10张扔到1024的网络里进行识别（边缘需要有25像素以上overlap）。

3.最后yolo原输入尺寸608，改成1024。

4.按12k*9k分辨率，一次成像能覆盖90km区域，卫星飞行速度7.9km，拍摄间隔需小于11.3s，所以网络性能需优化到11.3才能实时处理。yolo干掉深层卷积后，GPU加速的fp16网络我这2080都跑的1kfps了，手机上10fps应该可以做到。

训练几分钟就收敛不下去了，是数据整得太挫了 LoL，拿一张网上长光卫星拍的照片，resize成10m/pixel尺度测试，航母被正确框出来，但也误检出了地面的建筑物，所以花点钱（5万rmb？）通过外包数据公司进行手工标注和更好的数据整理应该可以显著提升网络能力。

最后算一算组个实时监控的星座需要多少个这样的nano卫星

假设每个nano卫星4个手机，以12k*9k*4的分辨率，每像素覆盖10*10平方米(感谢评论区纠正)，则每个卫星可覆盖90km*480km的区域，90分钟重复拍摄一次要84颗卫星才能对整个地球全面覆盖，考虑到实时性，每个位置10分钟重复拍摄一次，则需要 760颗卫星，去掉南北极和不感兴趣的区域，缩减到500+颗卫星应该难度不大。

拆掉手机外壳和显示屏，把上文的卫星重新设计一下，争取把4个手机的pcb+电池塞入1U的cube sat里，加上结构隔热太阳能板1kg不知道能不能做到，以今年的价格发射上去差不多2-4万美金/颗，算上1-2年开发周期，根据spalcex给的价格预测，2023年发射成本批发价5k-1万美金。

这个PhoneSat的结构设计挺合理：

当然还需要星间Sband通信模块，但好像比较贵：

想了想，就是发一个航母坐标，用北斗模块的上行短信也可以呀，才几百元呢。

所以，综上所述，5千-2万美金/个发射费用，加上几千美金/个卫星硬件成本，总价1-2kw美金内，就拥有了一个10分钟不间断全球（白天）监控航母的星座。

btw，晚上待机，每次环绕周期45分钟工作，45分钟休息，每天工作12小时，以我对小米常温下质量的了解，预计寿命1-2年？