我国天地一体化信息网络构想（三）

闵士权

（1.中国卫通集团有限公司，北京　100094；2.航天恒星科技有限公司，北京　100086）

我国天地一体化信息网络构想（三）

闵士权1，2

（1.中国卫通集团有限公司，北京100094；2.航天恒星科技有限公司，北京100086）

（接7月刊）

3.3用户段

用户段包括空间用户和地面用户。

3.3.1空间用户

空间层用户航天器：至少有下述四类空间层航天器可作为本天地一体化通信网络的用户航天器：凡是轨道位置在我国内地球站视距以外需测控监视的静止轨道航天器；凡是飞行在我国内地球站视距以外有数据实时传输要求的非静止轨道航天器；凡是飞行在我国内地球站视距以外需全时监视的各种轨道航天器；凡是飞行在我国内地球站视距以外有事件应急处理要求的各种轨道航天器。这些用户航天器包括不同轨道和用途的单星、星座和编队飞行的小卫星子网，以及臷人飞船、空间站等有人航天器。

临近空间层用户飞行器：凡是空间位置在我国内地球站视距以外需测控、数据传输、全时监视和事件应急处理任一种要求的各种临近空间飞行器都是本天地一体化通信网络的用户飞行器。

3.3.2地面用户

各种用户站（用户终端）有机载终端、船载终端、车载终端、手持终端、便携终端和固定终端等多种。还有供物联网用的数据采集终端，有微小终端、固定终端、移动终端、手持终端、拋撒终端等。

4　我国天地一体化卫星遥感网络

4.1天地一体化卫星遥感网络演变

这里卫星遥感网络演变是讲卫星遥感数据获取、传输、处理和分发方法演变。也是讲天地一体化卫星遥感网络空间段与地面段之间功能演变。卫星遥感数据获取、传输、处理和分发类型主要有四种，如表1所示。其中（1）和（2）类对获取数据送地面处理成产品，（3）和（4）类对获取数据由星上直接处理成产品。其中第（3）类设置处理卫星后其与业务卫星和中继卫星之间信息流程见图5。

表1　卫星遥感数据获取传输处理和分发演变

图5　处理卫星与业务卫星和中继卫星之间信息流程示意图［9］

4.2对天地一体化智能卫星遥感要求［10～15］

天地一体化卫星遥感网络设计目标是任何人在任何时间任何地点可及时获取何时何地何种目标发生何种变化的信息。实现这一目标的卫星遥感网络空间段是智能化遥感卫星（IEOS）星座，由此星座与相应地面应用系统组成天地一体化智能卫星遥感网络，近年来它是天地一体化遥感网络研究的热点。

4.2.1功能要求

为实现天地一体化遥感网络设计目标，对智能化卫星遥感网络要求如下：信源多样化，应包含可见光、红外、高光谱和微波等多种信源；遥感信息的获取实现全球化、全时化、实时化；遥感信息加工与处理实现自动化、定量化、实时化；遥感信息管理和分发网格化；遥感信息服务灵性化和大众化；信息服务（在导航、通信支持下）终端多样化，应包括地面、空中和太空中多种终端，其中地面包括车载、船载等移动终端，还包括手机、掌上宝、便携机、台式机、电视机等个人和家用终端。

4.2.2产品要求

不同应用领域的用户对遥感信息有不同需求，但目前提供给用户的数据产品都为单纯的影像数据，不能满足不同用户需求。

按时效性分，可以将遥感的用户分为实时用户、准实时用户和离线用户。实时用户最关注数据的实效性，如在军事应用中，需要每半小时对战场现状和打击效果作出估价；在台风监测中，需要每小时对其预测路径做出修正。准实时用户，如各类灾害应急系统，需要在尽可能短的时间内了解灾害的范围、影响大小；如精细农业应用，每间隔1～3天农民需要获知作物的长势，病虫害情况。离线用户，如土地利用/土地覆盖变化，地图测绘等用户只需获取各个季度、年份的影像即可满足需求。

按用户的专业性分，可以分为专业用户和非专业用户。专业用户一般有专业知识，可以利用专业知识对影像产品自己进行后续的处理，获得所需的信息，如地质找矿、地图制图等。非专业用户一般缺少遥感专业知识，他们所感兴趣并非影像本身，而是通过影像获得有关信息，如环境保护部门可以直接获取河流的污染、空气质量等情况。

从以上对遥感用户的分类可以看出，越来越多的遥感用户需要的不再是单纯的遥感影像，而是基于影像的增值数据产品；并要求将产品直接分发给不同类型的用户，以使各类用户在终端像选择电视节目一样通过简单的操作获取所需的数据。

4.3天地一体化智能卫星遥感网络［10-15］

天地一体化智能卫星遥感网络体系架构如图6所示，图中高轨卫星即是本文的静止卫星。

图6　天地一体化智能卫星遥感网络体系架构［13］

智能化遥感卫星网络空间段采用双层卫星网络结构，网中所有卫星通过星间链路进行联系，协同工作。

第一层由全球覆盖的低轨遥感卫星群组成，这些卫星轨道高度一般在300km以上。它们被分成多个小组，同一个小组的卫星搭载不同的传感器协同工作。每一个小组有一颗卫星称为组长，负责同其他小组组长和第二层静止卫星（即图中高轨卫星）通过星间链路进行联系，管理协同小组中的其他卫星。小组长作用相当于局域网的服务器，负责同外部网络通信并管理本局域网。

第二层由静止卫星组成。由于第一层所有卫星不可能同时为全球范围的用户提供服务，需要第二层卫星与第一层卫星小组长、用户以及地面系统操作中心和数据处理中心通过星间链路和星地链路进行联系，实施数据传输和测控管理。

通常状况下，系统的每颗低轨卫星利用各自搭载的传感器和在轨数据处理设备独立工作，在没有检测到数据变化的情况下不把数据传送给静止卫星、用户或地面测控与通信设施。一旦某颗卫星检测到变化（例如火灾），卫星自动调整角度和姿态，获取地物变化情况，同时，该卫星通知同小组的其他卫星，其他卫星同样自动调整获取数据。这样就可以获取变化前后的多角度、多传感器、多分辨率和多光谱数据。这些数据整合后由小组长根据不同的变化类型传给静止卫星，静止卫星进行压缩等后处理，然后通过星地链路，再传送到用户终端。同时，静止卫星还具备对数据的分析和解译能力，为用户提供增值数据产品，例如可以将预测灾害后的5天火灾蔓延的情况一并提供给用户。

（未完待续）

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.018

TN927，TN96，TN91，P228，P237

A

1672-7274（2016）09-0058-02