面向密集场景的空天地网络资源分配算法

空天地网络具有覆盖范围大、吞吐量高、弹性强等优点。该文针对大量用户并发接入、网络负载不均衡所引发的网络拥塞、服务质量恶化等问题,提出一种面向密集场景的资源分配算法。首先以用户需求为中心,根据不同类型用户任务的偏好来构建用户效用函数,然后基于匹配博弈的网络选择算法和结合对偶上升法的功率控制算法来实现负载均衡,优化资源分配方案。实验表明,相较于传统策略,所提策略整体用户接入率至少提高35%,时延和吞吐量方面性能提升超过50%;在密集场景下,能更有效地均衡负载,提升网络性能。

智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。

天地一体化网络关键技术研究综述

作为地面网络的补充和延伸,卫星网络有助于加速弥合区域间的数字鸿沟,扩展地面网络的覆盖和服务范围.然而卫星网络拓扑动态性高、传播时延大、星上计算能力和存储能力均受限,因此实现卫星网络与地面网络的有机融合,构建覆盖全球的天地一体化网络面临路由扩展性、传输稳定性等技术挑战.针对天地一体化网络的研究挑战,从网络架构、路由、传输和基于组播的内容分发等方面介绍了国内外的研究现状,并展望了天地一体化网络的发展趋势.

卫星互联网赋能新型电力系统创新应用

卫星互联网是通过卫星规模化组网,以航天、通信、网络、数据等技术为支撑的全球全域全时新型网络信息基础设施。与传统卫星网络相比,具有广覆盖、低时延、高带宽、低成本等优势。通过剖析新型电力系统在广域覆盖、抗毁顽存、垂直应用等信息化能力建设方面的挑战,凝练高中低轨协同的卫星互联网内涵定义与能力特征,提出卫星互联网在电力规划、态势感知、巡视检修、防灾应急等业务领域赋能新型电力系统的实践路径。提出基于零信任的星地融合网络信息安全体系,为建设、运行及发展空天地全面一体、通导遥深度融合的新型电力系统提供基础参考,进一步提升新质生产力水平。

农牧交错区草地生物多样性研究进展:方法、挑战、不足与展望

土地利用变化是生物多样性丧失的主要驱动因素,农牧交错区耕地-草地界面变化对草地生物多样性有显著影响,系统梳理相关研究进展,对于区域可持续发展至关重要。本文首先从空间尺度、研究层次、研究方法和应用决策4个角度对农牧交错区草地生物多样性研究进展进行了系统阐述,然后分析了当前农牧交错区草地生物多样性保护面临的挑战和机遇,最后就目前已有研究的局限性和未来的发展方向进行了探讨。研究表明,当前农牧交错区“耕地-草地界面变化对生物多样性影响”的研究十分薄弱,研究层次有待扩展、跨尺度集成研究亟须加强。未来应当融入空天地一体化的遥感监测技术,系统推进农牧交错区草地生物多样性研究,在全面理解影响机制的基础上,探索耕地粮食生产和草地生物多样性保护的双赢方案,促进区域可持续发展。

基于移动边缘计算的空天地一体化网络架构

下一代无线通信技术将通过支持智能交通、智能医疗、虚拟现实/增强等服务来提高用户的体验质量。这些新兴的服务通常都是计算密集型和时延敏感型的,必须满足严格的时延、能耗和可靠性要求,而基于云计算的服务难以满足这些要求。为了解决以上问题,提出移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)技术,解决将卸载请求回传到云计算中心所具有的高时延和高带宽消耗的问题。空天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network,SAGIN)作为6G的重要研究方向,可以弥补全球范围内的巨大覆盖缺口,受到广泛关注。通过将MEC技术、联邦学习技术和人工智能技术引入SAGIN,高效管理网络中海量、异构的资源,构建低时延、低能耗、高可靠性的SAGIN,以支持新兴的各种服务。

无人机辅助智能边缘网络技术综述

简要介绍了无人机作为空基信息平台的主要应用场景,结合6G多接入网络和用户为中心网络架构,讨论了无人机在构建智能边缘网络中的重要作用。结合无人机平台在不同场景下的通、感、算能力特点,介绍无人机自组网、无人机通感一体化、无人机边缘计算等无人机辅助智能边缘网络关键技术。最后,围绕无人机在构建智能边缘网络过程中与无线接入网新技术结合时产生的新问题,探讨无人机通信信道建模、三维立体部署与路径规划、携能有限与续航问题、无人机网络安全、无人机集群异构网络融合等关键技术挑战和未来研究方向。

面向无人作业的天空地协同网络:需求、挑战、技术变革机遇

在偏远、危险地区,机器人可感知环境、智能交互,协同完成复杂任务。以卫星和无人机为主体的天空地协同网络能够为这些机器人提供全域泛在、随遇接入的通信服务。首先,分析无人作业发展趋势和机器人通信需求。基于此,面向机器人通信的特点,建议跳出“信息传输管道”的传统视角,在支持信息传输的同时,关注信息的内容和价值。进一步综合考虑机器人通信中信息生成的动作及其反馈,提出潜在技术变革的切入点。具体地,从结构化通信资源配置、机器人行为调控和感-传-算-控闭环模型三个方面阐述维纳控制论启发的通信范式变革途径。

无人机协同空天地一体化战场信息采集策略研究

围绕空天地一体化战场信息采集场景,建立优化目标为最大化系统效率和性能的信道分配和设备匹配模型。针对信道分配和设备匹配决策变量具有相关和耦合性的特点,提出一种基于遗传算法和深度强化学习的两阶段资源分配(GD2A)算法。通过仿真验证,分析超参数对GD2A算法的性能和收敛速度的影响。对比实验表明,GD2A算法能在6G空天地异构网络中保障军事通信的可靠性和安全性,最大化系统效用。

流域防汛智慧化总体框架建设及实施路径研究

为大力推进智慧水利和数字孪生流域建设,在防洪减灾领域需要构建流域防汛智慧化总体框架并研究实施路径,进而推动新阶段水利高质量发展。分析流域防汛智慧化建设过程中涉及的防汛业务应用智能化水平和应用系统建设水平等现状,从打造智慧化防洪“四预”体系、建设“三算”能力提升体系等方面构建我国防汛智慧化总体框架,并从优化提升洪水监测预报能力、加强洪水模拟推演和防洪调度模拟仿真技术应用、提升洪水风险管理与科学精准决策能力等方面提出具体实施路径。研究成果能为水利部门开展智慧化流域防洪业务、流域防洪规划修编提供技术支撑和对策参考。

面向空天地一体化网络的数字孪生技术架构及应用

详细探讨了数字孪生技术在空天地一体化通信中的具体架构,以及网络优化方面的应用。将数字孪生分为虚拟空天地一体化网络和智能决策层。虚拟网络是对物理空天地通信网的精准映射,支持实时监控和测试验证功能。在智能决策层,通过环境感知与业务预测实现网络优化。最后,验证了面向空天地一体化的数字孪生技术在动态通信网络优化中的巨大潜力,为网络优化的未来发展提供了创新思路。

基于“空-天-地”一体化的地震灾害风险动态监测与评估策略研究

针对当前城市地震灾害风险监测手段单一、数据库不够精细以及风险评估静态化等问题,基于“空-天-地”一体化理念,探讨地震灾害风险动态监测和评估的策略研究:将卫星遥感、无人机拍摄和地面观测集成起来,构建了“空-天-地”一体化的监测体系,实现地震灾害全方位动态监测;建立数据信息网络层,使得各种终端能够实现数据共享;通过和风险普查数据相结合,构建了精细化的动态数据库;基于收集到的数据,进行动态风险评估。该地震灾害风险动态监测与评估策略具有高效、智能的特点,对加强普查成果数据的精细化管理以及城市防灾减灾事业的发展具有积极的作用,有望在未来地震预警和防范工作中得到广泛应用。

基于概率博弈的空天地一体化网络安全路由算法

针对空天地一体化网络存在的安全问题,提出了使用路由证据的方法对洪泛攻击、灰洞/黑洞攻击进行防御的方案。该方案可以检测出自组织网络中存在的恶意节点,以保证路由的安全可靠性;克服了已有方案存在的不足,可以自适应地在空天地一体化网络等容断容迟网络中应用。此外,搭建了仿真平台,通过仿真验证的手段,证明了该方案可以检测出90%以上的恶意节点,验证了其有效性。

天地异构网络资源融合管理与智能调度技术

针对天地网络资源跨域分散、快速配置调度难、综合利用率低等问题,开展天地异构网络资源特性及融合模式分析,以网络性能优化为目标设计天地异构网络资源融合管理架构。针对资源的异质异构性进行网络资源的分类与虚拟化,针对不同的网络服务需求进行资源多维描述和子网构建,针对业务的动态变化进行虚拟化资源的智能分配与动态调整。采用上述技术实现了网络资源的协同运用与自主调优,通过全网资源的统一调度和智能分配提高了网络资源利用率,提升了网络服务质量。

重大工程建设中地质灾害综合遥感监测技术方法应用——以北京2022冬奥会延庆赛区为例

随着我国经济社会发展,工程建设成为地质灾害的主要诱因之一。天-空-地一体化综合遥感监测技术能够实现不同尺度、不同规模的立体监测,为重大工程建设中地质灾害隐患提供丰富的监测手段。在阐述天-空-地一体化综合遥感监测技术的基础上,以北京2022年冬奥会延庆赛区为例,针对赛区发育的多类型、多灾种的地质灾害隐患,综合利用高分辨率光学遥感、时序合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture Radar,InSAR)、无人机航空摄影测量、激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)和地基干涉雷达测量对赛区地质灾害隐患开展动态监测,查明了泥石流沟内物源变化特征以及工程边坡、雪道的变形区域和时序变形特征,总结了重大工程建设中地质灾害综合遥感监测方法,并提出多手段、多平台、多灾种、全流程的灾害监测应用设想。

天空地一体化的耕地“非粮化”监测技术研究

耕地“非粮化”是影响国家粮食安全和农业持续稳定发展的重要因素。本文面向耕地“非粮化”监测与监管需求,以广东省廉江市为研究区域,在收集第三次全国国土调查和永久基本农田等业务数据资料基础上,充分借助卫星遥感天基平台可大范围、低成本采集地面数据优势,利用无人机空基平台可多角度、灵活获取数据高分辨率航片数据特点,结合网格化的地面调查验证手段,探索天空地一体化的耕地“非粮化”遥感监测调查技术流程与方法,开展耕地“非粮化”监测工作,实现耕地全生命周期的科学精准监测,为高效支持粮食安全保障工作和全面推进乡村振兴提供数据决策支撑。

智能无人集群系统跨域协同技术研究现状与展望

随着智能化技术和无人系统技术的快速发展,智能无人集群系统跨域协同的概念应运而生并得到了广泛关注与深入研究,智能无人集群系统跨域协同技术逐渐成为世界各国抢占无人系统技术竞争中的制高点。本文从我国智能无人集群系统跨域协同技术的发展需求出发,梳理了海空、空地以及海陆/海陆空等典型无人场景跨域协同技术的研究现状;深入分析了智能无人集群系统跨域协同技术的发展现状、技术需求以及未来的重点研究方向。最后,从总体思路、体系架构、理论创新和技术攻关4个层面,提出了推动智能无人集群系统跨域协同技术稳健与快速发展的对策建议,以期促进我国无人系统应用能力的持续提升。

基于聚类算法内容流行度预测的空天地一体化网络缓存方法

针对空天地一体化网络中恶劣的自然条件可能造成连通异常和通信阻塞的情况,对一种新的空天地一体化网络缓存方法进行研究,即基于聚类的内容缓存方法。基于空天地一体化网络架构,利用提取的内容特征来预测流行度,并用于缓存替换决策。内容的流行度预测是由动态聚类算法实现的,这种方法可以有效地减轻地面核心网的通信压力,从而进一步提升用户体验。使用开放数据集对算法进行评估,实验仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。

无人机应急通信虚拟仿真实验平台建设

为解决通信专业实验课程体系独立且设备昂贵,难以线下进行综合性实验等问题,建设了无人机应急通信虚拟仿真实验平台。通过Unity3D建模、人机交互等技术设计了空天地一体化实验教学环境、多层次多课程贯通的实验教学内容,与实验内容相对应的多场景综合实验考核体系。平台整合了应急组网配置、无人机部署与控制、星-空-地链路传输控制、5G网络规划与配置、应急通信链路性能测试与对比等内容系统化展现专业基础知识在无人机应急通信场景中的综合应用。教学实践表明:学生在有效掌握实验原理与应用的同时,进一步实现对多门课程的知识整合与综合运用,达到培养具有综合通信实践能力的新工科专业人才的目标。

“天空地”协同技术在三峡库区消落区“四乱”监管中的应用

针对传统河湖“四乱”监管采用人工巡查方式监管时效性低、覆盖范围不全等问题,将卫星遥感技术、无人机航拍摄影、人工地面监测等多元监测手段与“四乱”目标监管进行深度融合,从整体到局部再到重点区域构建“天空地”协同的“四乱”目标立体监管模式,可快速、准确获取大范围水域岸线“四乱”问题等信息。选取三峡库区消落区上、中、下3段11个区县的重点河段作为示范应用对象,对研究区内2022年3—5月存在的违规建设、耕种、开挖等“四乱”行为进行监测及分析,监测结果可全面、直观地为三峡库区消落区发现和解决“四乱”问题提供决策依据和技术支撑。