走在深空通信的前沿

2012年2月6日，正值中国的元宵节。在这一天，中国国家国防科技工业局正式公布了中国探月工程的又一重大科技成果：嫦娥二号月球探测器获得了7米分辨率达100%覆盖的全月球影像图。这也是目前国际上已的分辨率最高的全月球影像图。这其中，凝聚了李云松教授和吴成柯教授以及他们团队的智慧与汗水。凭借在深空通信领域的突出成果，这支团队荣获了2012年国家科技进步奖二等奖。这是该年度在通信领域唯一的一支获国家奖的高校团队。

深空通信是什么7它对我国航天工程有哪些重要作用7带着这些问题，记者采访了西安电子科技大学图像传输与处理研究所的李云松教授和他的导师――74岁高龄的吴成柯教授。

揭开深空通信的神秘面纱

深空通信是指地球与月球及以远星球之间的通信，其主要目标之一是实时获取星载相机拍摄的各类高分辨率图像数据。如何在传输距离远、信噪比低以及载荷资源有限的条件下实时、可靠地获取高分辨率图像数据，是深空探测和卫星遥感中亟需解决的问题。为解决这一问题，必须突破两大技术瓶颈：大压缩比图像压缩技术和高速数据传输技术。谁能率先突破这两大瓶颈，谁就在深空通信领域占据无可争议的发言权。

对于图像压缩技术，为了满足星载应用的需求，不仅要求压缩比大、恢复图像质量高，还要同时满足重量轻、功耗低、体积小、可靠性高等方面的要求。这就需要从压缩算法，硬件架构、系统实现与运行机制等各方面进行创新性的设计与完善。为了达到这些要求，李云松教授和吴成柯教授以及他们的团队十几年来不断探索，锲而不舍，突破了一个又一个技术瓶颈，取得了一个又一个创新成果，登上了我国卫星图像压缩与传输研究新高峰。

1999年，团队完成了基于小波变换的高效压缩方法的硬件架构，突破了二维遥感全色图像高效压缩技术。2001年至2002年，团队数名青年教师骨干和近十名博士生集中攻关，研究卫星图像压缩系统中小波变换算法及硬件实现，终于在满足图像质量要求的前提下将压缩比成功提高到4倍，进而又提高到8倍。这一关键技术的突破对后续型号项目的成功意义重大。

2004年，图像所受中科院空间科学与应用中心委托，正式开始“嫦娥一号”实时图像压缩系统的研制工作。有了良好的研究基础，团队成员圆满完成了从原理样机到系统初样、正样的改进和完善工作。我国第一个在深空探测通信系统中应用的高性能图像压缩系统，在这里宣告诞生。

与“嫦娥一号”不同，“嫦娥二号”承担的任务更加艰巨，她将获得高分辨率的立体全月图像。随着相机分辨率的提高，卫星获取的数据量成几何级数增长：嫦娥一号目标为获取分辨率为120米全月图像，嫦娥二号则提高到优于10米，数据量增加了近200倍，而她的预期寿命时间只有6个月。要想在短短6个月内将如此巨大的全月图数据传回地面，必须提高图像压缩比和传输速率。

李云松和他的团队通过努力，实现了我国第一套对月面立体图像进行高效实时压缩的星载图像压缩系统，具有恢复图像质量高、处理速度快、集成度高、抗误码能力强的特点，同时实现了高压缩比压缩，而且压缩比在线可调，确保了嫦娥二号在较短时间内完成获得全月面立体图像的重大任务。

卫星图像压缩领域的领先者

一同接受采访的吴成柯教授说，他们早在2003年，就开始了深空通信相关的研究工作。而图像压缩算法和硬件系统的研制则从1995年就开始了。在学科带头人吴成柯教授的带领下，以李云松等为骨干组成团队，开始了关于静止图像和活动图像的处理与传输的研究工作。西电图像所就此成为国内最早开展卫星遥感图像压缩算法和硬件系统研制的单位之一。

吴教授回忆说：“当时，所里都是些年轻的教师和研究生。我们研究的内容，在国际上也是比较新的。这是对今后搞科学研究的年轻人一个很好的启示，就是要善于抓住国际上最新的东西。二是要真正踏踏实实地搞科研，为我们国家的现实需要服务。”

李云松教授说：“要想研究成果能够在国家重大工程中得到应用，我们就必须稳扎稳打，全力以赴，必须确保我们研制的系统不出丝毫差错。”

正是这群朝气蓬勃的年轻人，经过自己的艰苦努力，取得了一系列的成果。

2012年，李云松和吴成柯团队完成的“深空通信压缩与传输技术及应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。李云松表示，该项目突破了二维遥感全色图像、多光谱图像和立体图像压缩技术和高速数据传输技术的原理性和系统实现难题，系统解决了限制我国深空通信发展的瓶颈问题，取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，为推动我国航天技术的发展做出了重要贡献，达到了国际领先水平。

荣誉属于整个团队

在采访过程中，记者有一个特别的感受，就是李教授与导师吴教授之间那份互相尊重、互相信赖的深厚情感。面对荣誉，李教授总是强调说：“我是在吴老师的帮助下成长起来的，这个工作是吴老师领导的。”而吴教授也很坦诚地告诉记者，李老师做出了重要的贡献。可以看到，他们之间的关系，是整个团队成员之间关系的缩影。吴教授说，团队里那种互相信任、互相尊重的气氛是很重要的。李老师年纪轻轻就站到了领奖台，却一点也没有骄傲。吴老师75岁了，仍然保持着一种年轻人一般的工作热情，拼命地工作，这些对团队的其他成员来说，都是一种无形的鼓励与教育。

闪亮的荣誉背后是团队每个人的努力付出，李云松教授在采访中一直强调：只有优秀的集体，没有优异的个人。“工作中我们沟通顺畅、关系融洽，每位成员都以整个团队的集体荣誉和利益为先，以为国家做贡献为荣，不计较个人得失。团队作风踏实严谨，每位成员都有很强的责任心，以身作则，出了问题从不推脱责任，正是这种责任心和求真务实的态度为整个团队赢得了相关部门以及合作单位的信任和赞誉。”李云松教授无不欣慰地说。

回首十余载，他们在图像压缩编码方面取得的丰硕成果令人惊叹。如今，“嫦娥三号”发射已经进入倒计时，李云松和他的团队负责了“嫦娥三号”卫星中多个相机图像压缩系统的研制工作。“我们会始终坚持围绕国家重大需求开展学术研究，为我国的科技事业做出更大贡献。”这是李云松教授的心声，也是西安电子科技大学图像传输与处理研究所每个成员的心志。