2022年2月27日，我国在文昌卫星发射中心使用长征八号遥二运载火箭托举22颗卫星分别顺利进入预定轨道，标志着长征八号运载火箭的技术改进和商业航天应用取得了重大进展，同时也刷新了我国一箭多星发射的最高纪录。
在这发射的22颗卫星中，遥感卫星除了大家耳熟能详的现在达到全球任意地点30分钟内重访，全面建成后全球任意地点十分钟内重访的吉林一号系列卫星，还有在几天前提供乌克兰佩切尼吉水库大坝完好和戈斯托梅利安东诺夫机场不幸毁于战火的安225大型运输机的SAR影像的天仪研究院研制的“巢湖一号”合成孔径雷达卫星，而今天制造君要带大家认识的是”海南星座”系列卫星。
“海南星座”有何与众不同？
遥感普遍应用于国防安全、自然环境监测、地质监测、交通监测等方面，此次海南省委托北京微纳星空科技有限公司研制的“文昌一号01/02星“，委托深圳东方红卫星有限公司研制的”海南一号01/02星“共同组成了”海南星座“的首期4颗卫星，除搭载传统的宽幅高分辨率相机外，四颗卫星还同时搭载了AIS信号搜集装置。
究竟什么是AIS呢？它是船舶自动识别系统（Automatic IdentificationSystem）的简称，这套系统安装在大小船舶上，它能够配合全球卫星定位系统将船位、船速、航向等船舶动态信息结合船名、吃水深度等静态资料通过甚高频通信频道向四周船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握海面动态信息，有效防止撞船事故发生，并且有利于海事部门维持航行秩序。
随着海南自贸港、海南国际旅游岛等项目的落地，海南环省海域的交通会更加繁华，海面船只的管理调度就成了不得不面对的问题，此时，我们太空中的”海南星座“不仅能够对海南及环省海域进行遥感成像，而且由于卫星上携带AIS信号搜集装置，还能够获得影像上每条船的名称、吨位、航速，从而增强了对海南外海船只的管理效率。同时还能使违法违规驶入目标海域的船只无可遁形，甚至可以依靠卫星自身数据对该船只进行精确定位。
使用像片对目标进行定位的原理其实很简单，简单来说，在相机按下快门的一瞬间，相机的焦点、被摄物体和照片上的被摄物体是在一条直线上，这条直线的数学表达式是由相机在拍摄瞬间的姿态决定的，一般卫星上都有惯性测量系统来实时获得拍摄瞬间卫星相机的姿态角，这条直线的方程的参数就可以基本确定，然后把目标在像片上的坐标代入直线方程再加上相机焦点在大地坐标系中的坐标（通过卫星上面的卫星定位芯片实时获取或在卫星星历中内插获得）就能对卫星影像上的一辆车、一艘船、一栋建筑进行定位。
但是，在实际应用中，存在各种问题，比方说因为光在大气中传播会产生折射现象导致直线弯曲、卫星在太空中拍摄照片时姿态不稳定、相机参数变化都会使得这个方法产生误差，因此，使用卫星影像对大中型水面舰艇进行较精确定位在一段时间里是制约我们整个对海监视体系发展的突出问题。
大船定位太复杂，怎么才能打到……不对，找到它。曾获得过国家科学技术进步奖的周志鑫院士，他带领团队系统研究并发展了我国天基海洋探测定位和海上移动目标动态检测系统，解决了长期困扰我国的对海上舰艇目标发现难、定位难的问题，他们使用我国当年数量远不如今天的卫星星座实现了对当时全球19艘大型水面舰艇进行实时动态监测。
美海军航母战斗群舰艇编成与位置大意图
为什么是19艘，因为当年外军值得我们下功夫去监测的大型水面舰艇只有那19艘拥有直通甲板的大船。在查找相关论文时，周志鑫院士主导的该课题中并没有出现使用上文提到的卫星影像直接定位的方法，而是使用电子侦察卫星星座对舰船辐射的电磁信号进行定位。
AIS怎么用？
那这和我们的“海南星座”有什么关系呢？海南星座只是普通的光学遥感卫星星座，根本不具备电子侦察能力。那和我们前面的段落有什么关系呢？
事情是这样的，为了提高电子侦察的定位精度，周院士团队创新性的在用于目标定位的电子侦察卫星上挂载了和“海南星座”相同的AIS信号搜集装置，当然不是为了来搜集那19艘大型舰艇的AIS信号，因为这些舰艇未必会打开AIS。他们搜集的是附近海域民船发出的AIS信号中民船的高精度位置信息，然后与自身通过测量民船发出的电磁信号确定的民船位置做比较，对误差进行建模分析，求解改正模型来改正电子侦察的测量误差，这样就能提高了对那些大型舰艇的定位精度，其效能如何，感兴趣的读者可以去查一下相关论文。
经过使用AIS数据进行目标关联和修正后，定位精度误差由之前的千米量级减小到了几十米，通过卫星影像对舰船目标进行定位取得了实质性的进展。虽然说定位误差还在七十米左右，但是对于引导弹进行攻击完全足够，因为导弹在末端自身会使用弹载雷达进行扫描，对于百米级的误差产生的概略区域完全够用 图源：中国电子科技集团
当然从2015年前后我军反舰弹道导弹体系形成战斗能力来看，其对目标进行实时监测和定位的精度是完全满足导弹对于目标指示的战术需求。同时，我认为这篇文章也开启了运用AIS信号用于卫星对目标辅助定位的新路径。
随着近年来我国遥感事业的发展，遥感卫星数量大大增加，通过遥感影像对目标进行定位的研究也取得不小的成就。借鉴摄影测量理论中使用若干地面已知点坐标对影像成像瞬间的光线模型进行整体纠正的方法得到了发展，这种方法不需要过多的硬件支持，只要获取被拍摄区域的几个物体的位置即可。
但是茫茫大海中去哪找固定的高精度的已知坐标点，这时刚才提到的AIS信号搜集设备就有了用处，军事科学院的刘勇研究员在《基于高低轨卫星联合监视的海上目标信息融合》一文中通过搜集卫星影像上各船舶发出的AIS信号，把信号中的位置信息和影像上的船只相关联，得到若干已知坐标点，从而纠正卫星影片在成像时实际目标与影像目标之间的关系，从而使得将图上坐标代入直线方程计算实际坐标的精度更高。
不难发现，搭载有AIS信号搜集装置的“海南星座”仅依靠自身不仅能对过往的船只进行监控，还能对非法闯入的不明船只进行较高精度的定位，大大增强了对海南周边海域的管控监视能力。
此次一箭22星的创举令国人欣喜，仔细琢磨这22颗卫星上的载荷更是让人激动不已，“海南星座”上的新装置结合我国的遥感新技术就能实现对海上不明目标的探测和较高精度定位，在某国舰艇频繁对我南海海域进行骚扰的大背景下，“海南星座“的建成还将具有巨大的国防价值。
