服务“一带一路”沿线国家的卫星综合智能管控系统设想

2018-03-01航天恒星科技有限公司闫东磊齐昕浒陈昕

卫星应用 2018年2期

● 文|航天恒星科技有限公司闫东磊齐昕浒陈昕

一、引言

“一带一路”地区沿线国家众多，政治、经济、文化、社会差异性极大，各国对空间信息应用的需求也存在较大差异性。以现有各国家空间信息为基础，完善和细化“一带一路”沿线国家用户需求，统筹协调现有在轨卫星星群、规划发射卫星以及与国际卫星资源的关系，进行顶层统筹规划。对不同卫星的使用需求进行分析和有效统筹，优化调度卫星及地面站资源；建立多星协同工作机制，集同多星完成复杂卫星服务任务；设计针对国内外通导遥卫星及地面系统的效能评估。

二、需求分析

服务“一带一路”沿线国家的通导遥卫星综合智能管控系统的设想中需要研究沿线国家通导遥卫星资源综合管控需求、各国用户复杂多样的需求、接收站网综合调度需求、突发事件进行快速响应的需求。

1）沿线国家通导遥卫星资源综合管控需求。通导遥卫星综合智能管控系统的首要任务是卫星资源的综合应用，在现有的单个国家的卫星资源有限（尤其“一带一路”沿线的不发达国家）且卫星能力存在巨大差异和沿线国家遇到重大事件需要卫星资源保障时，尚无获得他国卫星资源应用的渠道。通过对沿线国家的通信、导航、遥感卫星进行综合管控，有利于充分发挥各国卫星应用效益。其中，通信卫星系统需要提供“一带一路”卫星宽带广播、移动通信和互联网服务，面向覆盖“一带一路”空域的各类民航客机飞行全过程的航空通信服务，面向覆盖“一带一路”海域的各类船舶海事通信服务；遥感卫星系统需要实现对地球陆地表面、海洋、大气等多种要素的连续综合观测，空间分辨率涵盖高、中、低多个层次，观测波段覆盖可见光、红外、微波等波段；导航卫星系统需要面向“一带一路”沿线地区提供安全战略导航服务，推动智能交通、精准农业、智慧旅游、智慧港口、智能管网等新兴行业。

2）用户对通导遥卫星的需求也复杂多样。首先，通导遥卫星不再局限于满足主要用户的需求，还需面向大量行业、区域、大众用户；第二，用户需求不局限于单一卫星来实现，需要不同尺度、不同类型的卫星综合实现；第三，用户需求渠道多种多样没有统一标准，用户需求的复杂性需要通过智能化卫星资源调度和管控系统来解决。

3）接收站网的综合调度需求。要实现接收天线对在轨运行卫星的统筹接收，地面系统需要根据实时过境的卫星情况，对各个接收站的接收天线进行综合调度。为满足“一带一路”空间遥感信息共享和服务平台的卫星数据接收需求，地面系统按照统筹接收、协调兼顾的思路建设地面接收设施。地面接收站网由国内站、极地站、移动站构成。国内站以北京、西北、海南、东北为主站，西南站为辅助；极地站分布在南北两极；移动接收主要部署在海上科考船；卫星中继对接收能力进行补充。同时，为实现“一带一路”空间信息的海外市场推广，地面接收资源的综合管控还需考虑境外接收资源的调度，例如泰国、南非、委内瑞拉、东盟各国的接收站设施，并可扩展。

4）定标与真实性检验资源的综合调度需求。卫星性能的在轨定标和真实性检验，是实现卫星定量化应用的关键。卫星在轨定标和真实性检验实施前，需要根据定标和检验场的空间位置和定标检验的时间要求，对卫星资源进行综合调度，安排成像计划，因此卫星定标和检验的需求也是卫星综合管控设计研制中需要考虑的内容。

5）实现对突发事件的快速响应需求。抢险救灾等应急行动在时间、空间上具有很强的突发性和不确定性，对地观测任务需要统筹调度遥感卫星系统做出近实时快速响应。因此突发事件不能遵循常规任务分时段、分批次的规划调度模式，而必须充分利用敏捷卫星的多维快速姿态机动能力、地球同步轨道卫星的实时监控能力等特点，并考虑近实时气象数据等环境条件的约束和卫星变轨、补网等方式的可行性，突破应急任务动态调整规划技术，实现在对原常规任务规划方案的变动尽可能小的情况下，尽可能好地满足突发任务的需求。

三、智能管控与调度系统建设思路

1.技术架构

在卫星管控技术方面，国内在成像卫星星地综合调度技术[1]、多类型对地观测卫星联合任务规划[2]、多类异构对地观测平台协同任务规划的方法进行了研究[3]，同时也有对通导遥卫星的卫星通信、导航和遥感融合系统的关键技术研究[4]，也提出了智能规划中领域知识的提取、推理和应用策略研究[5]等内容，结合国外对地观测卫星技术发展[6]，提出“一带一路”框架下通导遥卫星综合智能管控系统。

“一带一路”通导遥卫星综合智能管控系统针对中俄、中巴、孟中印、中东、新疆、福建等“一带一路”沿线国家和地区在重点工程、基础设施、安全生产、林业、海洋、环境、资源相关领域调查、监测、应急保障的需求以及重点区域的应用需求，统筹可利用的通信、导航、遥感卫星资源、国内外地面站接收资源，协调有合作关系的国外卫星管理机构，建立面向“一带一路”需求的卫星组网规划、智能化业务调度、资源动态监测和效能评估体系。

系统主要具备两种应用模式：

模式一：基于现有各卫星管理机构业务运行不变，顶层建立需求智能统筹、综合卫星管控。对国内用户以及“一带一路”国际合作国家的卫星服务需求进行汇总、统筹分析；将需求分解为通信服务需求、遥感服务需求、导航服务需求；针对统筹的通信、遥感、导航服务需求对“一带一路”沿线国家的通信、遥感、导航卫星分别进行卫星轨道计算、任务规划等，生成各遥感卫星的观测方案、通信卫星调整方案、导航卫星增强方案，向具体的国内民用卫星管理机构和国际合作卫星管理机构提出卫星使用申请并进行沟通协调，由各卫星管理机构完成相应卫星的载荷控制、数据接收任务。

模式二：将“一带一路”国际合作国家接收站网资源使用情况透明化，建立接收站网交互使用机制，顶层进行综合规划，统筹使用各国接收站网，提升星地资源的应用效能。对国内用户以及“一带一路”国际合作国家的卫星服务需求进行汇总、统筹分析；将需求分解为通信服务需求、遥感服务需求、导航服务需求；针对统筹的通信、遥感、导航服务需求对“一带一路”沿线国家的通信、遥感、导航卫星分别进行卫星轨道计算、任务规划等，生成各遥感卫星的观测方案、通信卫星调整方案、导航卫星增强方案，如需调度使用国际合作国家的接收站网资源，则向相应的资源管理部门发送资源使用申请。

“一带一路”通导遥卫星综合智能管控系统的总体设计如图1所示。