基于虚拟星座的卫星网络切片与路由策略研究

现有的大规模卫星网络由于具有节点密度高、拓扑动态性强、星间切换频繁等特点,难以保障承载业务的Qo S。为解决这一问题,提出一种基于虚拟星座的拓扑控制策略,通过抽象卫星的相对位置关系构建全覆盖的静态虚拟星座网络,解决动态拓扑管理问题并简化星间切换流程。在此基础上,提出针对不同业务类型的虚拟网络切片构建方案,实现网络资源的按需分配和定制化管理。同时,针对切片网络中的虚拟路径,采用改进的动态映射算法规划物理网络的星间路由,保障多样化业务的端到端Qo S要求。仿真结果表明,与其他路由算法相比,所提出的算法在求解时间、端到端时延以及丢包率等方面均有显著提升,在面对海量业务时表现出更好的稳定性与均衡性。

面向应急观测的虚拟星座任务规划技术

虚拟星座为充分利用卫星资源提供了一种高效的解决方案。首先研究设计了任务与资源管理、任务与资源匹配、协调与任务规划的三层协调运行机制,建立了基于多智能体的三层动态交互式体系结构模型;然后通过基于改进合同网协议算法模型,研究虚拟卫星协同任务的招标对象筛选策略、协商合同投标方法、协商合同评标方法;最后针对海上目标监视搜索场景构建仿真实验用例,仿真结果验证了虚拟星座的运行机制和体系结构的合理性、可行性与基于扩展合同网协议的虚拟星座任务规划算法的有效性和正确性。

采用商业卫星构建虚拟星座

提出了虚拟星座的概念,从商业卫星资源优势、卫星参数差异和传感器特征差异3个方面分析了构建虚拟星座的可行性。以LANDSAT-7卫星和SPOT5卫星为试验对象,验证了构建虚拟星座的可操作性。

虚拟星座资源组合关键技术研究

随着卫星在各领域上的应用越来越广泛,实际应用需求日益复杂,虚拟星座的技术发展愈受关注。为了更高效地处理卫星成像任务,充分地利用卫星资源,及时、有效地对目标区域进行覆盖,达到用户满意的需求,提出了一种虚拟星座资源组合技术。介绍了卫星资源联盟方法,将非层次、分布式、相互独立和成像能力互补协同完成复杂对地观测任务,且分别属于不同卫星中心的卫星资源整合,通过任务和资源双边匹配机制,使任务和卫星资源联盟之间形成关联关系。实验结果表明,该技术不仅能够形成针对任务的卫星资源联盟,而且可以剔除无用的成像卫星,同时提高卫星资源的调度效率和利用率。

虚拟星座构建方法与关键问题研究

随着各国遥感卫星能力的日益提升,逐步由中低分辨率向高分辨率、单颗卫星向星座组网发展,由单一规划的星座向更加复杂的、多元参与的虚拟星座组网发展,这对传统星座的构建方法和资源保障提出新的挑战。随着全球对地观测需求以及商业航天产业兴起,国际组织及航天企业提出了很多卫星组网计划。起初,国际对地观测卫星委员会(CEOS)提出了多个虚拟星座项目,并在空间与重大灾害国际宪章(CHARTER)机制下运行着一系列虚拟星座;金砖国家、上合组织等也提出了构建跨区域的虚拟星座实施规划,虚拟星座俨然已成为遥感卫星发挥其固有能力和潜力的重要发展趋势。

CEOS虚拟星座及其发展

CEOS虚拟星座通过相对独立空间资源的协同合作,实现统一标准下的全球持续、系统性观测,是空间资源合理高效运行的一种新思路。在回顾虚拟星座概念产生与发展的基础上,重点介绍了CEOS虚拟星座情况及进展,包括陆地表面成像、海面地形、大气成分、降水、海洋水色辐射测量和海面风矢量六大示范星座。最后,系统分析了虚拟星座当前发展存在的主要问题,并指出虚拟星座概念在我国空间对地观测领域的应用前景。

灾害监测应急虚拟卫星星座及应用服务研究

建设灾害遥感卫星及应用服务系统,对于应对我国严峻自然灾害形势、提高综合防灾减灾与灾害应急管理能力具有重要意义。文章依据自然灾害管理的备灾、救灾、恢复重建、减灾等4个阶段特点,分析了灾害遥感存在的问题和需求;根据《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015年—2025年)》的卫星资源统筹原则,综合考虑高低轨与敏捷组网、高中低分辨率互补、光学与雷达星协同,提出构建"4+4+6+X"灾害监测应急虚拟卫星星座设想。星座以"4+4+6"卫星为主体,通过共享使用气象卫星、海洋卫星和其它陆地观测卫星,实现自然灾害应急观测、高分辨率观测和地球系统综合观测;阐述了综合防灾减灾卫星应用系统组成、信息服务模式,并对卫星系统建设、运行机制和产业化推广进行了展望。文章的研究结果可为交通运输、自然资源、环境保护等行业卫星系统的论证建设提供借鉴。

遥感卫星任务规划技术: 现状与展望

伴随人类对地表图像数据需求的增长和航天技术的进步,遥感卫星对地观测系统的建设正在全球兴起,但日益增长的个性化需求和规模化资源对卫星任务规划技术提出了新的挑战.针对卫星任务规划关键环节,分别综述了需求筹划和卫星调度的研究现状.面向未来遥感卫星应用需求,讨论了任务规划技术面临的挑战,并结合新型信息技术,提出了任务规划技术的可能发展方向,为构建自动化、智能化和网络化的卫星任务规划系统提供借鉴和思路.

多尺度遥感数据按需快速处理与定量遥感产品生成关键技术2013年度报告

该课题重点解决全球陆表综合观测多源遥感协同反演与多尺度定量遥感产品生成的重大关键技术,建立全球陆表综合观测的定量遥感产品技术体系,集成开发新一代全球综合观测陆表定量遥感产品生产原型系统,形成全球高精度、多尺度共性定量遥感产品生产能力,推动共性定量遥感产品在我国矿产、森林、水、粮食等资源环境监测的应用,为实现全球资源环境遥感监测的业务运行服务提供技术支撑。在全体人员的共同努力下,今年该课题在以下几个方面取得了重大进展:(1)初步建立了共性定量产品生产技术体系,包括共性产品的生产技术体系、共性定量遥感产品生产技术标准规范、制定了多尺度数据的全球剖分标准等;(2)多源多尺度遥感数据归一化处理关键技术取得突破,发展了中高和中低两个不同尺度上的几何、辐射归一化技术,发展了多种数据的光谱归一化技术,发展了中高分辨率数据大气校正技术等;(3)多源遥感协同高精度定量反演关键技术攻关取得突破,确定了几类共性定量产品的卫星数据组网方案,在辐射收支、植被结构与生长状态、水热通量、冰雪参数等方面都取得了关键技术突破,形成了部分产品的软件模块;(4)初步搭建了共性定量遥感产品生产原型系统软硬件环境,完成了中高分辨率遥感数据的归一化处理技术集成,完成了数据库分系统、运管分系统的研发,完成了30 m分辨率共性定量遥感产品生产算法的集成,形成了中高分辨率数据处理能力与30 m分辨率共性定量遥感产品的生产能力;(5)共性产品试生产与应用示范:利用该课题研发的算法为应用课题生产了部分共性定量遥感产品,并在鄱阳湖地区开展了初步的应用示范;(6)在国内外学术期刊上发表了27篇论文,其中SCI论文10篇,申请了国内发明专利5项。

基于多传感器洪水监测同化技术的初步研究

本文针对提高洪水监测的监测频率问题提出了多卫星多传感器洪水监测信息同化技术的研究。虚拟星座技术的出现与发展,为全球灾害监测系统的建立提供了支持,同时正逐渐应用到洪水监测中。本文基于虚拟星座技术提出多传感器专题信息同化概念,并对其技术路线和信息同化技术做了初步研究。

面向新型基础测绘的遥感影像数据源保障探讨

卫星遥感影像是现代基础测绘最为重要的数据源之一,随着新型基础测绘对卫星影像数据的要求不断提高,我国卫星遥感影像数据源建设水平与新型基础测绘数据需求的不匹配问题也变得更加突出。该文通过分析新型基础测绘在覆盖范围、分辨率、时效性和覆盖频次等多方面的新需求,结合国内外遥感卫星资源,提出了基于虚拟星座的多星协同影像获取解决方案,并从构建虚拟星座、多星组网拍摄、多源影像优选等关键技术点介绍了虚拟星座的构建途径。最后通过在第一次全国地理国情普查标准时点核准遥感影像保障工作中的成功应用,验证了基于虚拟星座的多星协同影像获取方案的可行性和有效性,同时表明其在新型基础测绘影像保障方面具有广阔的应用前景。