国产时序数据库 IoTDB 助力朱雀二号改进型火箭成功发射及卫星数据管理

国产时序数据库IoTDB助力朱雀二号改进型火箭成功发射,并为卫星提供星间数据互备份、星地数据协同能力,为航天数据管理开辟新路径。

原文标题:朱雀二号改进型火箭成功发射!国产时序数据库IoTDB 以时序数据之力,助力中国航天书写新的星辰篇章

原文作者:数据派THU

冷月清谈:

蓝箭航天朱雀二号改进型遥二运载火箭成功发射,搭载6颗卫星进入预定轨道。本次发射任务中,清华大学自主研发的国产时序数据库IoTDB发挥了关键作用。在火箭试验阶段,IoTDB构建统一时序数据平台,实现了试验数据的实时入库、集中存储和统一编目,提升了数据分析效率。在卫星应用方面,IoTDB为天仪45星(北邮二号)和天仪46星(北邮三号)提供星间数据互备份、星地数据协同、断点续传等能力,支持两颗卫星星间交换监控数据,并将卫星监控数据高效下传至地面。IoTDB通过TsFile压缩技术实现数据无损压缩,并利用流处理插件将数据实时下传至地面站,为航天级场景提供了卓越的数据管理方案。

怜星夜思:

1、IoTDB 在这次航天任务中主要解决了哪些传统数据管理方法的痛点?仅仅是效率提升吗?
2、北邮二号和三号卫星使用 IoTDB 进行星间数据备份和星地数据协同,这种模式未来在更大规模的卫星网络中有什么应用前景?会是未来卫星通信的标配吗?
3、文章提到IoTDB使用了TsFile格式进行数据压缩和传输,这个TsFile相比其他时序数据存储格式有什么优势?为什么能特别适合航天应用?

原文内容



图1:朱雀二号改进型遥二运载火箭发射成功的报道新闻


北京时间 2025  5  17  12  12 分,由蓝箭航天空间科技股份有限公司(以下简称蓝箭航天)自主研发的朱雀二号改进型遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,将搭载的长沙天仪空间科技研究院的天仪 29 星、天仪 34 星、天仪 35 星、天仪 42 星、天仪 45 星(北邮二号)、天仪 46 星(北邮三号) 6 颗卫星顺利送入预定轨道。


值得一提的是,清华大学软件学院王建民教授带领科研团队自主研发的国产时序数据库IoTDB 不仅为朱雀二号改进型火箭试验提供了高效数据管理支撑同时为天仪 45 星(北邮二号)和天仪 46 星(北邮三号)提供了卫星间的数据互备份、星地数据协同、不定期关机场景下数据的断点恢复与续传等能力,实现星-星数据协同与星-地数据协同。


图2:朱雀二号改进型遥二运载火箭发射成功


1. 朱雀二号改进型火箭试验:IoTDB 驱动高效存储与分析


朱雀二号改进型为我国首款采用全过冷加注的双低温液体运载火箭,面向低轨和太阳同步轨道任务,正逐步成长为服务中国商业航天主力市场的核心产品。在持续优化基础上,遥二火箭相较首飞型号进行多项升级,其技术创新进一步提升了整箭任务适应性。


在复杂航天试验场景中,发动机试车数据采集频次高,并需要长期存储、支持多维交叉分析。此前,蓝箭航天使用专用二进制文件存储发动机监测数据,虽然满足单次试验数据记录需求,但分散存储的文件格式导致跨试车周期的数据关联分析效率低、大规模文件协同管理复杂


2022 年起,蓝箭航天引入 IoTDB 构建统一时序数据平台,实现试验数据的实时入库、集中存储和统一编目,消除数据孤岛。目前,IoTDB 为火箭发动机热试车数据的接入和存储提供了稳定支撑,其便捷的处理与分析能力为火箭发动机热试车任务顺利完成提供重要保障。


发动机研发中心某位工程师评价:“过去需要 3 名工程师坐在一起一下午完成的分析,现在午餐时间就能自动生成报告,还能直接对比半年前的数据,这是我们研发数字化进程的里程碑。


图3:朱雀二号改进型遥二运载火箭


2. 北邮二号、三号卫星:IoTDB 助力太空数据管理新突破


作为我国算力星座的首创者,天算星座是北京邮电大学发起并主导建设的开放开源卫星研究平台,旨在使全球学术界能够使用实际卫星进行太空实验,推动卫星计算和网络技术的发展。


继“天算星座”的首颗主星北邮一号后,北邮二号与北邮三号卫星为“天算星座”二期的首批卫星。其集成了自主研制的多项载荷及应用系统,将星间网络、星地网络和传统的地面网络三网合一,为应用层提供无感的卫星网络服务。天算星座二期将重点围绕空天计算、6G 网络、智能遥感等多个前沿领域开展创新研究,为我国开展 6G 空天信息基础设施和太空云计算基础设施建设提供坚实支撑。


图4:北邮二号、三号卫星


继北邮一号后,作为北邮二、三号双星的核心软件载荷,IoTDB 在卫星任务中提供了两大支撑


  • 支持两卫星星间交换监控数据:管理卫星的 CPU 负载、温度、电压等测点数据,并通过双活架构建立星际双副本传输,实现星间数据实时同步,构建高可用太空数据库。基于自研时序数据标准文件格式 TsFile 建立的高效数据传输链路,能够在有限计算资源环境下,稳定支持数据断点续传,保障数据完整性。


  • 支持卫星监控数据高效下传至地面:星上 IoTDB 利用 TsFile 压缩技术将数据无损压缩,借助流处理插件将数据实时下传至地面站。地面 IoTDB 通过文件自动监听装载功能,实时监听地面下行目录新增文件,并快速 load 至数据库,供大屏监控展示,实现星-地无缝数据协同


图5:IoTDB 在北邮二号、三号的整体应用架构


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此次朱雀二号改进型火箭与北邮双星任务的圆满成功,不仅验证了国产时序数据库 IoTDB 在航天级场景中的卓越性能,更为时序数据库技术在太空领域的深度应用开辟了新路径。面对我国商业航天快速发展的新机遇,IoTDB 将持续优化航天领域数据管理方案,期待与航天产业链各环节伙伴深化合作,共同构建覆盖火箭、卫星、空间站自主可控的全域数据管理体系,为人类探索宇宙提供更智能、更可靠的数据基础设施,让每一份太空数据都能创造更大价值,让“中国力量”翱翔太空



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抖个机灵:TsFile 就像是航天数据的“太空压缩包”,体积小、速度快,而且解压方便,非常适合在星际旅行中使用!认真地说,它的优势在于针对时序数据的特点做了优化,例如数据按照时间序列存储,相邻数据相似度高,更容易进行压缩。这种针对性优化是通用压缩算法无法比拟的。

星间数据备份和星地数据协同这种模式,我觉得在未来的大规模卫星网络中肯定有很大的应用前景。你想想,如果每个卫星都能实时备份数据,并和地面站保持同步,那么整个网络的可靠性和 resilience 会大大提升。这对灾难救援、环境监测等需要实时数据的领域尤其重要。
标配估计还得看成本和标准化程度,但方向肯定是没错的。

TsFile 是一种列式存储的时序数据文件格式,它最大的优势是压缩率高,查询性能好。在航天场景下,数据量巨大,存储空间有限,高效的压缩可以节省存储成本,同时也能加快数据传输速度,这对于星地通信链路带宽受限的情况非常重要。
另外,TsFile 支持 schema-free,可以灵活地适应不同类型的数据,这在航天试验中,数据类型经常变化的情况下很有用。

从技术角度来看,这种模式非常有潜力。想象一下,如果一个卫星网络像一个分布式的数据库,数据可以在星间快速共享,地面站可以随时访问最新的数据。这将极大地提高数据利用率和响应速度。
但是,也需要考虑一些挑战,比如星间链路的带宽限制、安全问题,以及不同卫星厂商之间的数据格式兼容性等。

我查了些资料,TsFile除了压缩率高,还支持高效的范围查询和聚合计算,这对于分析航天试验数据非常有用。可以快速地筛选出特定时间段内的数据,并进行统计分析,帮助工程师快速发现问题。

楼上分析得很到位!我补充一点,这种模式甚至可以用于构建太空边缘计算平台。卫星可以利用备份的数据进行本地计算,并将结果快速回传地面,这可以减轻地面站的计算压力,提高数据处理效率。感觉星辰大海,指日可待!

楼上说的都有道理,我补充一点,航天数据管理还得考虑安全性和可靠性。IoTDB 的双活架构和星间数据互备份机制,提升了数据的可用性,降低了单点故障带来的风险。对于关键的航天数据,数据安全是重中之重嘛。

同意楼上的看法!而且航天数据的特点是高频、海量,传统关系型数据库可能难以胜任。IoTDB 这种时序数据库专门针对时序数据进行了优化,无论是在存储效率还是查询性能上,都能更好地满足航天应用的需求。此外,通过支持断点续传,可以保证数据完整性,避免数据丢失。

我觉得不仅仅是效率提升。传统方法可能面临数据孤岛问题,不同试验周期的数据难以关联分析。IoTDB 统一了数据存储格式,实现了集中管理和统一编目,消除了信息孤岛,这对于航天这种需要长期积累和交叉分析数据的领域至关重要。此外,IoTDB 提供的实时数据处理能力,也使得工程师可以更快地获取试验结果,及时调整研发策略。