6U立方星在轨训练热分割模型：约13分钟微调后mIoU超0.9，再用它闭环把姿态对准月球
核心概要
一颗6U立方星在近地轨道上完成了热红外分割模型的在轨训练与推理，并把模型输出接入姿态确定与控制系统，用实时热像流闭环指向月球。训练在NVIDIA Jetson TX2 NX的GPU上进行，30轮加30轮共约13分钟，最终mIoU超过0.9；2026年1月26日和30日的两次跟踪实验把指向误差均值降到7.4和13.5像素，早期实验则出现明显振荡。
深度剖析
立方星不再只把训练好的模型带上天，而是在轨用GPU完成热红外分割模型的训练，再把训练出的模型直接用于实时姿态控制。 此前的在轨机器学习演示多集中在CPU或视觉处理单元上的推理，部分任务涉及在轨再训练，但不是在自由飞行航天器的GPU上训练模型。 在2025年8月8日和12月15日的三次在轨训练实验中，模型在NVIDIA Jetson TX2 NX上以批大小2、75%/5%/20%的训练/验证/测试划分训练，30轮加30轮共约13分钟，最终mIoU超过0.9。
分割模型给出月球在图像平面的质心，卡尔曼滤波平滑该坐标，姿态确定与控制系统据此生成指向月球的姿态指令。 早期闭环实验在水平面出现振荡，姿态指令和像素坐标都显示过冲而非稳定跟踪。 把相机帧缓冲从4帧改为1帧、帧率从1 Hz提到2 Hz、控制增益两次下调（1月26日起用0.5），并在1月26日和30日两次实验中把指向误差均值降到7.4和13.5像素。
整套软件栈用ROS 2 Foxy作为数据中间件，并采用带校验和自修复能力的OpenZFS文件系统。 据作者所知，ROS此前未在自由飞行的航天器上运行过，ZFS也未在太空使用过。 在轨约一年内完成12次实验，发射后6个月和12个月各做一次ZFS scrub，未发现校验和错误；SSD在轨累计通电约45小时。
启示与展望
演示限定在一颗运行于约500公里太阳同步近极轨道的6U立方星上，使用FLIR Boson+长波红外相机和NVIDIA Jetson TX2 NX，任务是在热像流中分割月球并指向它；作者明确把这一定位为关键技术演示，并指出其他视觉控制方案仍是未来工作方向。
作者指出分割在月球与背景边界上并不完美，质心估计的噪声导致残余指向振荡；监督学习依赖地面上传的标签，对更复杂任务构成限制；相机条纹与过曝也影响分割一致性。作者还说明未在轨专门验证GPU计算的完整性，也未观察到单粒子效应迹象。