力箭一号送超智算一号入轨：任务指令集仿真——三项观测，为什么最后只完成一项？
摘要：本文通过MATLAB仿真，演示如何用任务指令集把「优先A区洪水应急、其次B区农田、最后C区城市」的观测要求转化为可执行的卫星任务安排。仿真发现：优先级最高的A区因观测窗口较晚，反而让B区最先开拍；当电量下限从30%提高到50%后，B、C两项常规观测因电量不足被排除，最终只保留A区应急观测。文章用具体数据说明观测窗口、设备占用、电量和通信窗口如何共同决定任务的取舍。
2026年9月20日，力箭一号遥十八运载火箭将超智算一号等9颗卫星送入预定轨道。超智算一号搭载可见光相机与AI计算机，探索在轨完成影像解析、目标识别，再把高价值结果传回地面，面向应急救灾、农业、城市遥感等场景。
不同业务的观测需求放到同一颗卫星上，任务安排就有了取舍：洪水应急希望尽早拿到结果，农田、城市观测各有可拍摄时段，几项任务还要共享相机、处理器、电池与下传通道。我在MATLAB中搭建了一组仿真，设置A区洪水应急、B区农田和C区城市三项观测，通过任务指令集连接大模型与离线仿真程序；结果中有个值得留意的地方，优先级最高的是A区，最先开拍的却是B区。
01｜把观测要求转化为任务指令
我给模型的业务要求是：
优先A区洪水应急观测，其次B区农田，最后C区城市；三项任务均要完成拍摄、处理和结果下传，全部下传必须在第48分钟前结束，全程电池电量不得低于30%。
我约定了拍摄CAPTURE、处理PROCESS、下传DOWNLINK三类动作，由大模型将这段要求整理成JSON任务指令，保留观测对象、优先顺序和完成条件；仿真程序再安排每一步的起止时刻，检查设备占用、电量和缓存，判断各项任务能否执行。
本次使用对话中生成并保存的指令，在MATLAB中离线运行，观测窗口、设备耗时、日照供电和电池参数均由我设定，仿真时间覆盖第0至70分钟。程序按优先级为每个区域安排完整的拍摄、处理、下传过程，先保留A区所需的设备时间，再检查B、C能否加入；只有整个过程都满足条件，才接纳这项任务。
02｜A区优先级最高，为什么B区却最先开拍？
B区的观测窗口在第5分钟开启，拍摄用时2分钟，随后处理到第15分钟；A区最早要到第12分钟才进入观测窗口，拍摄也恰好在第15分钟结束。于是，第12至15分钟，相机正在拍摄A区，处理器仍在计算B区影像，两个设备并行工作；等A区拍摄完成，处理器随即转入应急任务，B区没有推迟A区的执行安排。
C区在第20至22分钟完成拍摄，此时处理器还在计算A区的数据，原始影像先存入缓存；直到第27分钟A区处理完成，才轮到C区，三项影像在第33分钟全部处理完毕。这段等待来自处理器被占用，与前面A、B使用不同设备的并行情况不同。
三份结果都准备好了，下传却要等到第40分钟。地面站可通信窗口设在第40至48分钟，结果按A、B、C的顺序发出，A区在第43分钟完成下传，最后一份C区结果在第46.5分钟传完，三项任务都赶上了期限。
这次能传完，与星上处理后的数据量有关。我把A区原始影像量设为240MB，处理后待下传的结果量设为12MB，数传速率为每分钟4MB，A区因此需要3分钟下传；8分钟的地面站窗口最多发送32MB数据，仅A区的原始影像就已超出容量，而三份处理结果合计26MB，占用6.5分钟，能在这一次过站中传回地面。
A区从处理完成到开始下传，仍等了13分钟。应急观测需要地面拿到结果，这段等待也影响响应时间，因此我把任务完成时刻定在下传结束；最高优先级能让A区先发送，却不能让通信窗口提前开启。
03｜提高电量下限，最后只留下应急观测
接下来，我把任务要求中的电量下限从30%提高到50%，其余条件保持不变。大模型输出的指令依旧包含A、B、C三个区域，仿真程序最终只接纳A区，B、C未通过电量检查，没有进入执行时间表。
两套仿真均从65%的初始电量出发，三项全部执行的方案，全程最低电量约40.3%；只保留A区后，最低电量约56.2%，应急任务的执行时间也没有改变。每次加入新任务前，程序都会预测候选安排在整个仿真时段的电量变化，再决定是否接纳，所以这里的取舍在执行前就已完成。
单看56.2%这个结果，还能不能再安排B或C？我把电量下限暂时恢复为30%，分别验算A+B和A+C，得到的最低电量是47.3%和49.2%，都低于50%的要求；按这次优先顺序，保留A区以后，即便只增加一项常规观测，也无法满足提高后的电量下限。
图中第28至50分钟的灰色区域，对应卫星进入阴影、太阳能供电中断的时段。C区处理持续到第33分钟，其中5分钟处于阴影内，处理器100W的功耗叠加平台45W的基础功耗，电池消耗加快；第33分钟处理结束，曲线下降速度随之减缓，到下传阶段又因通信设备工作而增大。
在三项全部执行的方案中，第46.5分钟传完所有结果，平台仍持续耗电，最低电量出现在第50分钟，比下传结束晚了3.5分钟；此时卫星恢复光照，100W的太阳能供电超过45W的平台功耗，剩余功率用于给电池充电，电量曲线开始回升。
资料参考：中科宇航，2026年9月20日力箭一号遥十八发射公告及《中科宇航与超智算跨界合作，开启太空算力新探索》。
配图：任务指令示意及本算例MATLAB计算结果。
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