空間信息網發展態勢及關鍵技術

科技 05-12

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空間信息網憑藉衛星得「天」獨厚的優勢，對廣域空間信息資源進行一體化組織與處理，是具有按需服務能力的空間信息基礎設施。空間信息網是由不同軌道上不同種類、不同性能的衛星或星座系統以及相應的地面設施，按照信息資源的最大有效綜合利用原則，通過星地、星間鏈路構成的天地一體化綜合網路系統，能夠集信息獲取、信息分發、信息處理於一體，以最小的代價獲取儘可能廣泛、實時的信息，並快捷地發送到各終端，已經成為軍民信息應用領域不可缺少的重要系統。

空間信息網綜合了軍民兩用的多種航天系統......傳統的各類衛星應用系統分離的控制中心通過網路信息技術從單一平台轉移到綜合信息網路上，能夠實現陸海空天信息融合共享，實現不同信息獲取和應用組織的跨域信息互通互操作，並最終實現信息在軍事和民用領域全天時、全天候、全方位的無縫支持。

1 空間信息網應用需求

廣域信息感知需求

空間信息系統中的遙感衛星、測繪衛星、氣象衛星等為大時空廣度、多譜段的信息獲取提供了技術手段，多顆遙感衛星組網可實現對指定區域的連續探測。通過分散的感測器信息集成，預警衛星系統可以在彈道導彈的助推段發現目標，提供預警信息，擴展了地面雷達和預警機的預警範圍，為反導作戰贏得寶貴的準備時間。測繪衛星、氣象衛星可以提供戰場的詳細信息，縮短了信息獲取時間，為作戰決策提供有力的支持。

通信和指揮控制需求

與地面通信網相比，天基信息系統不受地域、地形的影響，能夠完成快速組網，短時間內可實現全球範圍內的終端用戶接入，為災害救援、聯合作戰、遠洋編隊等任務提供廣域通信支持.......能夠減少指揮層級實現扁平化的快速決策和響應，實現跨領域、跨地域的聯合行動。

信息融合需求

為實現信息的實時提取和高效分發利用，空間信息網利用星載信息處理技術，可以直接從遙感圖像信息中提取有效信息並下傳給用戶，不僅大幅度降低了數傳信道壓力，還能顯著提高信息產品的時效性。基於空間多源信息獲取平台，利用空間信息處理技術對信息進行自動化融合處理，能夠極大提高信息獲取的準確性、目標提取的實時性和信息分發的目的性......

2 空間信息網發展態勢

空間信息網的發展經歷了「單星系統-單層衛星系統-多層衛星系統」三個發展階段，目前正向「異構多功能衛星系統」，即空間信息網發展演進。空間信息網的本質是實現了空間衛星系統的網路化和一體化，將系統中的各個節點通過星間鏈路、星地鏈路有效地組織起來，提高系統的靈活性、機動性和智能化。因此，通信網路化、衛星智能化、深空通信等成為未來空間信息網發展的熱點方向。

空間組網通信

2001年美軍提出軍事轉型計劃，支持美國大陸和政府網路間的通信。相互連接以後，以前區域性的網路可連接到空間信息網實現全球互聯，支持用戶、處理中心和存檔中心間的信息交換。隨著空間路由技術的發展，美國開展了「思科低軌衛星路由器」（CLEO）研究計劃......

美國國防部於2006年開展「太空互聯網路由」（IRIS）計劃。在地球同步衛星空間環境下，測試評估星載IP路由器的工作性能以及對IP業務傳輸與路由的影響。衛星發射成功後將構建以星上IP路由器為交換核心的IRIS網路，為美軍提供話音、視頻和數據通信服務，並實現互聯網分組業務的「一跳」轉發......

空間信息網發展態勢及關鍵技術

NASA綜合網路體系結構

星載高速信息處理

星載信息處理載荷通過智能處理技術能夠從遙感圖像信息中提取有效信息直接下傳給用戶。目前，世界上發達國家已經將星載信息處理載荷應用於多種類型的業務衛星，使空間信息獲取系統不僅能獲取數據，並能對數據進行聚集和系統化處理，變成用戶容易接受的形式，形成用戶可直接利用的信息。美國計劃大力發展星上信息「融合」技術、神經網路技術、圖像壓/擴技術等，經星上處理後的信息，可供用戶實時採用。

深空探測組網

20世紀末美國國防高級研究計劃局（DARPA）資助NASA噴氣推進實驗室（JPL）進行名為「行星際互聯網」（IPN）的研究計劃，該計劃比「思科低軌衛星路由器」等研究計劃涵蓋的範疇更大，將應用於火星等其他行星的科學研究上。系統構成包括行星網、行星際擴展網、行星際骨幹網三部分。美國國防高級研究計劃局基於IPN的體系結構，結合地面移動網路、AdHoc網路、感測器網路等受限網路的特徵，提出了容延遲網路（DTN）。DTN可以處理具有間歇式連接和大傳輸延遲特性的網路互聯問題和異構網路互聯問題。其相關組件主要由消息轉發機制、節點與端點機制、命名與定址機制、路由與轉發機制、安全機制、服務質量保障機制和匯聚層適配器組成，相關協議在開放式系統互聯（OSI）層次模型中處於傳輸層之上，應用層之下。

空間信息網發展態勢及關鍵技術

信息系統戰術應用

衛星信息實時應用於戰術目的的需求日益凸顯。為解決前線基層作戰人員無法實時按需獲取戰區情報的問題，美國國防高級研究計劃局於2012年3月12日提出了「提高軍事作戰效能的空間系統」（SeeMe）項目發展構想，該項目實質上是以低成本為最高優先順序，通過創新衛星研製模式、創新圖像獲取和處理技術、創新發射部署模式......

在空間信息的綜合利用方面，美國針對如何從大數據中自動化、智能化地識別最有價值的信息，並進行分析處理，幫助指戰員更好地做出決策，美國國防高級研究計劃局在2010年後推出了多個項目，如「洞察」（Insight）火星著陸器等......該項目2013年進入了第二階段，進一步增強綜合、分析、集成多源信息能力。

未

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待

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