移动互联网时代中的卫星应用

2015-07-18上海航天技术基础研究所应振华尹清卿

卫星应用 2015年5期

● 文|上海航天技术基础研究所应振华尹清卿

移动互联网时代中的卫星应用

● 文|上海航天技术基础研究所应振华尹清卿

1967年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）花了数十亿美元开发了一种军用网络系统——ARPANET，这就是互联网的前身。半个多世纪来，互联网的发展经历了从军用、民用、商用的演变历程，已成为全球大多数人们生活不可或缺的一部分。目前，全球互联网用户数达20多亿。其中，中国网民数超过6亿，几乎是美、日、德、英、法5个发达国家的总和。

随着智能手机、平板电脑等移动终端的普遍，互联网进入了移动互联网的新阶段。移动互联网是以移动通信和互联网的融合为技术基础，旨在满足人们在任何时候、任何地点、任何方式获取并处理信息的一种新兴业态。中国互联网络信息中心（CNNIC）发布的《2013—2014年中国移动互联网调查报告》显示，截至2014年6月，我国手机网民规模为5.27亿，在整体网民中占比达83.4%。

一、移动互联网时代的新特点

移动互联网时代不仅是互联网在移动终端的延伸，还具有以下特点。

（1）互联网将与移动通信网、物联网相融合

未来，互联网、移动通信网，物联网将充分结合，形成一个包括地下光缆、地面微波和蜂窝移动通信、天上通信卫星系统的全球网络。在这个全球覆盖、天地一体化的新一代网络中，每一个物件都可能分配一个IP地址，世上万物都可通过传感设备去感知物理世界，并把辨识的信息与互联网连接进行信息交换和移动通信，最终实现对物体的智能化管理与控制。

（2）互联网业务从“信息发布”向“金融平台”发展

传统互联网业务主要以“信息发布”为主，用户点击数和广告几乎是网站盈利的唯一途径。随着电子商务的发展，互联网业务开始向“商务平台”发展，其主要业务是在互联网平台上进行商品交易，同时网民开始成为商品的提供者和信息分享者。近几年，互联网业务进一步向“金融平台”发展，一些网站开始取代传统的金融机构，提供资金融通、金融理财、网上支付等金融业务。如“阿里金融”电商平台可为阿里巴巴、淘宝、天猫等电商平台的小微企业提供小额贷款，金额从数千元到数十万元。宜信、拍拍贷、人人贷等P2P网络平台可为用户提供个人对个人的投融资服务。

（3）移动互联网改变人们的生活方式和消费习惯

移动互联网使人们生活方式、消费习惯发生了重大改变。以往人们使用手机仅用于电话和短信，功能比较单一，现在手机已成为人们与外部世界连接的超级终端，可以提供信息服务、视频点播、个人导航、金融理财、网上购物等各类服务，人们用手机享受便捷的服务已成为时尚，如2014年“双11”活动开始后仅38分钟，天猫网上交易额就突破100亿元，当天移动终端购买比例高达47.2%。通过移动互联网与大数据、位置服务等融合，更使人们享受到了全新的个性化服务体验。

二、卫星应用在移动互联网时代中的作用

卫星应用是指基于天基信息的信息系统集成和服务，是新一代信息技术产业的重要组成要素。其中，卫星导航、卫星遥感、卫星通信等天基信息都对移动互联网的发展起到重要作用。

（1）卫星通信实现互联网全球覆盖、无缝连接

目前互联网服务还无法实现全球覆盖，对于偏远地区或海上客户，由于传统的地面电信业务难以覆盖，形成了大量的信息孤岛。通信卫星具有覆盖范围大、通信距离远的特点，可提供广域甚至全球的移动通信和互联网服务，并能对环境和物体进行信息监测和数据采集，满足目前方兴未艾的物联网发展需求，因此卫星通信对未来互联网的发展非常重要，越来越多的互联网巨头和创新企业将眼光转向卫星互联网领域。

1）通信卫星向小型化发展的趋势会愈加明显，因为通过多颗低轨小卫星组网的方式不仅可以达到全球覆盖的效果，还可以提高卫星系统的生存能力。

2）卫星通信技术向高效智能化发展，包括多址多路技术、自适应技术、Ka频段通信和激光通信技术的大量运用，因此采用卫星通信新技术的高性价比地面通信系统成为卫星通信应用系统的发展方向。

3）卫星通信地面用户终端（通信卫星地面用户终端、便携式多媒体终端、卫星搜救及用户信标等）向小型化和智能化发展，更加方便用户的移动通信业务以及通信服务的便利性。

4）通信卫星网络与地面网络将相互融合，形成天地一体化信息网络，将带来卫星通信应用业务发展的多样化，包括高速因特网接入、电子商务、家庭购物、远程医疗、远程教育、电视会议，以及其他话音、数据和图像传输等都将是未来卫星通信的发展方向。

（2）卫星导航满足精准、广域的位置服务需求

近几年，位置服务（LBS）成为互联网发展新重点。百度、阿里巴巴、谷歌等互联网企业纷纷推出手机地图、手机导航、移动社交定位、个人周边信息搜索等服务，可以根据对用户位置信息的把握，提供个性化商业服务。在位置定位时，特别是移动中的物体，最好的解决方法是利用卫星导航。目前室外移动位置服务应用最为普遍的是GPS导航卫星，近几年一些卫星导航定位解决方案中，已经可以综合使用GPS、GLONASS和北斗数据信息，使位置导航更精准。另外，位置定位已经能够覆盖室内，满足目前大量的室内定位需求。

（3）卫星遥感提供精确、实时的图像信息服务

目前在互联网上获取卫星图像，已经是比较普遍的事情。谷歌地球和百度的地图业务都能提供相应位置的卫星照片。然而，传统的服务模式涉及到卫星研制商、运营商、服务提供商等多个环节，造成卫星图片大都是比较过时的图像，限制了很大部分互联网的应用。在移动互联网时代，一些新兴卫星遥感公司更加关注海量卫星数据的获取，并从出售数据向出售信息或提供服务转变，从而适合互联网用户个性化、定制化的需求。以谷歌收购的美国天空盒子成像公司（Skybox）为例，该公司能使广大用户在互联网平台上直接向其研制的微小卫星星座指派拍摄任务，实时获取天基高分辨率图像和全色视频（图1）。用户还可建立自己的算法，开发适合于自身需要的遥感应用。

图1　Skybox卫星影像图

三、移动互联网时代的卫星应用发展

随着全球经济一体化、信息一体化以及互联网技术、通信技术的迅速发展，卫星通信、卫星遥感和卫星导航等也将进行升级改变，将在移动互联网时代发挥着越来越不可替代的作用。

1.卫星通信

2.卫星遥感

1）未来卫星遥感数据面对不同用户需求将更有针对性，将改变过去以国家层面为主要应用背景的局面，针对具体用户深入开发更具个性化的数据产品。

2）数据的连续性和图像的质量将成为制约卫星遥感应用的关键指标，目前主要商业遥感公司运营的卫星在技术继承性和空间分辨率方面不断提高。低成本的数据方案是商业遥感盈利的主要途径，随着遥感数据应用的日益广泛，成本的降低将成为趋势，这对商业遥感公司的技术水平和运作模式提出了更高的要求。

3）商业应用需求将逐步代替社会公益需求，成为主流市场需求。一些新兴热点应用领域（如互联网、工程建设、数字城市等）将带动卫星遥感市场。环境监测、地质灾害调查和监测将成为一个日益重要的应用领域，带动卫星遥感市场中长期发展。

3.卫星导航

1）卫星导航将进入发展的上升通道，成为所有车辆、飞机、船舶、卫星的标准配置，成为移动电话和便携式设备的标准配置，成为所有智能电子信息终端的标准配置。

2）地基增强和天基增强网是卫星导航系统的补充，借助增强系统可以进一步提升卫星导航的定位精度、信号可用性、完好性和抗摧毁能力。因此，针对导航增强系统的基础设施建设、软硬件产品研发和军民应用服务模式探索等将成为导航应用的一个重要方面。在导航应用领域，高精度卫星导航产品将会越来越普及，走向大众化。

3）泛在定位是指用户利用多种感知技术来感知目标位置、环境及其变化的活动，是以用户为中心研究任何地点和任何时间的定位、地图、信息获取、处理与传输的技术。泛在定位适应以人为本的发展模式，具有广阔的商业应用价值。今后10～20年间，导航服务进入室内，进入泛在服务的发展阶段，以时间和空间两大参量为核心的位置服务成为移动互联网、物联网和智慧城市的标准配置。目前，泛在定位的一个研究重点是室内高精度定位以及室内外无缝衔接定位技术，主要包括室内定位芯片、算法、解决方案和商业应用等。

4）交通运输是卫星导航应用的传统领域，也是引领卫星导航应用产业发展的重点领域。飞机、船舶和车辆等交通载体在服务需求和性能指标上有所不同，但导航终端产品的小型化、低功耗、低成本、高集成度和高精度以及信息服务的高效、实时和智能化是它们共同的发展目标。此外，导航与通信一体化和云计算等技术将会进一步拓展导航应用，使其在应急救援、精细农业和特定人群服务等领域发挥更大的作用。

5）卫星导航多系统并存以及与移动通信网、互联网、物联网等其他信息系统间的相互渗透、集成、融合成为发展大趋势。目前，卫星导航正从单一的GPS时代转变为真正实质性的多星座并存兼容的GNSS新时代，开创了卫星导航体系全球化和增强多模化的新阶段。从以卫星导航为应用主体转变为定位、导航、授时与移动通信和因特网等多信息载体融合的新时期，开创信息融合和产业一体化以及应用智能化的新阶段。这些融合，将从根本上改变人们的生存方式和生活方式。

6）位置服务和地理信息是基于卫星导航的两个广阔市场。空间地理信息技术是卫星导航应用的基础，更是导航和位置服务类产品的核心，直接决定了产品的服务质量和用户体验。