服務(wù)“一帶一路”沿線國家的衛(wèi)星綜合智能管控系統(tǒng)設(shè)想

  本文為了統(tǒng)籌管理和協(xié)調(diào)使用“一帶一路”沿線國家的通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星和地面站資源，提高星地資源的綜合使用效能，針對沿線國家不同類型用戶復(fù)雜多樣的衛(wèi)星使用需求，開展了衛(wèi)星綜合智能管控系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計(jì)與仿真評估，重點(diǎn)研究多類型用戶需求智能化輔助分析、多星多任務(wù)協(xié)同規(guī)劃與調(diào)度、星地一體化的效能評估等關(guān)鍵內(nèi)容。提出了“一帶一路”智能化衛(wèi)星綜合調(diào)度和管控總體架構(gòu)設(shè)想，設(shè)計(jì)了與通信衛(wèi)星、氣象/ 海洋/ 資源衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、沿線國家衛(wèi)星的運(yùn)行流程及接口關(guān)系。通過綜合調(diào)度沿線國家通導(dǎo)遙衛(wèi)星，提供覆蓋“一帶一路”沿線的通信、遙感、導(dǎo)航服務(wù)，可以在應(yīng)急減災(zāi)、氣象預(yù)報(bào)、海洋監(jiān)測等方面提升服務(wù)能力，在“一帶一路”發(fā)展框架下，更好地利用空間資源為沿線國家和地區(qū)提供服務(wù)。　　一、引言 “一帶一路”地區(qū)沿線國家眾多，政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會差異性極大，各國對空間信息應(yīng)用的需求也存在較大差異性。以現(xiàn)有各國家空間信息為基礎(chǔ)，完善和細(xì)化“一帶一路”沿線國家用戶需求，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)現(xiàn)有在軌衛(wèi)星星群、規(guī)劃發(fā)射衛(wèi)星以及與國際衛(wèi)星資源的關(guān)系，進(jìn)行頂層統(tǒng)籌規(guī)劃。對不同衛(wèi)星的使用需求進(jìn)行分析和有效統(tǒng)籌，優(yōu)化調(diào)度衛(wèi)星及地面站資源;建立多星協(xié)同工作機(jī)制，集同多星完成復(fù)雜衛(wèi)星服務(wù)任務(wù);設(shè)計(jì)針對國內(nèi)外通導(dǎo)遙衛(wèi)星及地面系統(tǒng)的效能評估。

 　　二、需求分析 服務(wù)“一帶一路”沿線國家的通導(dǎo)遙衛(wèi)星綜合智能管控系統(tǒng)的設(shè)想中需要研究沿線國家通導(dǎo)遙衛(wèi)星資源綜合管控需求、各國用戶復(fù)雜多樣的需求、接收站網(wǎng)綜合調(diào)度需求、突發(fā)事件進(jìn)行快速響應(yīng)的需求。

 1)沿線國家通導(dǎo)遙衛(wèi)星資源綜合管控需求。通導(dǎo)遙衛(wèi)星綜合智能管控系統(tǒng)的首要任務(wù)是衛(wèi)星資源的綜合應(yīng)用，在現(xiàn)有的單個(gè)國家的衛(wèi)星資源有限(尤其“一帶一路”沿線的不發(fā)達(dá)國家)且衛(wèi)星能力存在巨大差異和沿線國家遇到重大事件需要衛(wèi)星資源保障時(shí)，尚無獲得他國衛(wèi)星資源應(yīng)用的渠道。通過對沿線國家的通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星進(jìn)行綜合管控，有利于充分發(fā)揮各國衛(wèi)星應(yīng)用效益。其中，通信衛(wèi)星系統(tǒng)需要提供“一帶一路”衛(wèi)星寬帶廣播、移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，面向覆蓋“一帶一路”空域的各類民航客機(jī)飛行全過程的航空通信服務(wù)，面向覆蓋“一帶一路”海域的各類船舶海事通信服務(wù);遙感衛(wèi)星系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對地球陸地表面、海洋、大氣等多種要素的連續(xù)綜合觀測，空間分辨率涵蓋高、中、低多個(gè)層次，觀測波段覆蓋可見光、紅外、微波等波段;導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)需要面向“一帶一路”沿線地區(qū)提供安全戰(zhàn)略導(dǎo)航服務(wù)，推動(dòng)智能交通、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧旅游、智慧港口、智能管網(wǎng)等新興行業(yè)。

2)用戶對通導(dǎo)遙衛(wèi)星的需求也復(fù)雜多樣。首先，通導(dǎo)遙衛(wèi)星不再局限于滿足主要用戶的需求，還需面向大量行業(yè)、區(qū)域、大眾用戶;第二，用戶需求不局限于單一衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)，需要不同尺度、不同類型的衛(wèi)星綜合實(shí)現(xiàn);第三，用戶需求渠道多種多樣沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，用戶需求的復(fù)雜性需要通過智能化衛(wèi)星資源調(diào)度和管控系統(tǒng)來解決。

 3)接收站網(wǎng)的綜合調(diào)度需求。要實(shí)現(xiàn)接收天線對在軌運(yùn)行衛(wèi)星的統(tǒng)籌接收，地面系統(tǒng)需要根據(jù)實(shí)時(shí)過境的衛(wèi)星情況，對各個(gè)接收站的接收天線進(jìn)行綜合調(diào)度。為滿足“一帶一路”空間遙感信息共享和服務(wù)平臺的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收需求，地面系統(tǒng)按照統(tǒng)籌接收、協(xié)調(diào)兼顧的思路建設(shè)地面接收設(shè)施。地面接收站網(wǎng)由國內(nèi)站、極地站、移動(dòng)站構(gòu)成。國內(nèi)站以北京、西北、海南、東北為主站，西南站為輔助;極地站分布在南北兩極;移動(dòng)接收主要部署在海上科考船;衛(wèi)星中繼對接收能力進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)“一帶一路”空間信息的海外市場推廣，地面接收資源的綜合管控還需考慮境外接收資源的調(diào)度，例如泰國、南非、委內(nèi)瑞拉、東盟各國的接收站設(shè)施，并可擴(kuò)展。 

　4)定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)資源的綜合調(diào)度需求。衛(wèi)星性能的在軌定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定量化應(yīng)用的關(guān)鍵。衛(wèi)星在軌定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn)實(shí)施前，需要根據(jù)定標(biāo)和檢驗(yàn)場的空間位置和定標(biāo)檢驗(yàn)的時(shí)間要求，對衛(wèi)星資源進(jìn)行綜合調(diào)度，安排成像計(jì)劃，因此衛(wèi)星定標(biāo)和檢驗(yàn)的需求也是衛(wèi)星綜合管控設(shè)計(jì)研制中需要考慮的內(nèi)容。

 5)實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件的快速響應(yīng)需求。搶險(xiǎn)救災(zāi)等應(yīng)急行動(dòng)在時(shí)間、空間上具有很強(qiáng)的突發(fā)性和不確定性，對地觀測任務(wù)需要統(tǒng)籌調(diào)度遙感衛(wèi)星系統(tǒng)做出近實(shí)時(shí)快速響應(yīng)。因此突發(fā)事件不能遵循常規(guī)任務(wù)分時(shí)段、分批次的規(guī)劃調(diào)度模式，而必須充分利用敏捷衛(wèi)星的多維快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力、地球同步軌道衛(wèi)星的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力等特點(diǎn)，并考慮近實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)等環(huán)境條件的約束和衛(wèi)星變軌、補(bǔ)網(wǎng)等方式的可行性，突破應(yīng)急任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)整規(guī)劃技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在對原常規(guī)任務(wù)規(guī)劃方案的變動(dòng)盡可能小的情況下，盡可能好地滿足突發(fā)任務(wù)的需求。