從遙感衛(wèi)星到衛(wèi)星遙感
——智聯(lián)遙感系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)方向

張慶君, 李 堃, 呂 爭(zhēng)

(中國(guó)空間技術(shù)研究院遙感衛(wèi)星總體部, 北京 100094)

0 引言

遙感衛(wèi)星作為重要的近地空間信息獲取手段，因其寬幅覆蓋及全球重訪能力等優(yōu)勢(shì)，受到行業(yè)用戶的廣泛青睞[1]。“十二五”“十三五”期間，我國(guó)通過(guò)“高分辨率對(duì)地觀測(cè)重大科技專(zhuān)項(xiàng)”和“國(guó)家空間基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期規(guī)劃”的實(shí)施，突破了衛(wèi)星遙感高時(shí)間分辨率、高空間分辨率、高光譜分辨率、高輻射分辨率以及全天時(shí)全天候數(shù)據(jù)獲取等關(guān)鍵技術(shù)，在衛(wèi)星及載荷指標(biāo)上逐步向世界先進(jìn)水平靠攏，有效地服務(wù)于國(guó)家應(yīng)急減災(zāi)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域[2]。

然而，隨著遙感應(yīng)用的時(shí)效性、多元化、定量化、個(gè)性化需求不斷提升，當(dāng)前各天基遙感手段孤立工作，造成信息獲取響應(yīng)速度慢、目標(biāo)針對(duì)性不強(qiáng)以及數(shù)據(jù)冗余、雜亂，再分析再利用困難等問(wèn)題日益突出，使在軌遙感衛(wèi)星難以體系化應(yīng)用。不論是出于滿足應(yīng)用需求的目的，還是牽引未來(lái)發(fā)展的考慮，都使新一代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的研究迫在眉睫。從應(yīng)用角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮最大化系統(tǒng)整體效能，而非孤立遙感衛(wèi)星的效能。因此，新一代遙感系統(tǒng)應(yīng)以聯(lián)合規(guī)劃、聯(lián)合響應(yīng)、聯(lián)合處理能力為特征，從信息獲取、信息傳輸、信息處理和信息應(yīng)用的全鏈條進(jìn)行革新，構(gòu)建空天地一體化智聯(lián)系統(tǒng)。其中，衛(wèi)星獲取的對(duì)象應(yīng)由傳統(tǒng)數(shù)據(jù)向近實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)傳輸模式應(yīng)由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的固定傳輸模式向動(dòng)態(tài)近實(shí)時(shí)傳輸模式轉(zhuǎn)變，通過(guò)衛(wèi)星與衛(wèi)星間、衛(wèi)星與地面間的通信，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)需求、已觀測(cè)區(qū)域及所獲取信息的安全互通；同時(shí)，衛(wèi)星在功能上應(yīng)具備在軌實(shí)時(shí)重構(gòu)能力，系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備智能化特征，實(shí)現(xiàn)一體化智聯(lián)遙感。

綜觀科技領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)、第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(5G)、云計(jì)算(Cloud Computing)、大數(shù)據(jù)(Big Data)、區(qū)塊鏈(Blockchain)、人工智能(Artificial Intelligence)、軟件定義(Software Defined)等新興技術(shù)無(wú)疑是各行業(yè)的研究熱點(diǎn)，也同樣是上述問(wèn)題的潛在解決手段。隨著星上及地面終端硬件水平的不斷提升、計(jì)算能力的大幅提高，這些新興技術(shù)已初步具備在新一代智聯(lián)遙感系統(tǒng)中應(yīng)用的可能性，其在空間系統(tǒng)領(lǐng)域的交叉融合必將為衛(wèi)星設(shè)計(jì)帶來(lái)全新的思路。因此，研究基于物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)的空天地一體化智聯(lián)遙感系統(tǒng)，具有迫切的需求與深遠(yuǎn)的意義。

1 現(xiàn)狀與趨勢(shì)

1.1 遙感衛(wèi)星應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)遙感衛(wèi)星在數(shù)十年的發(fā)展歷程中，已由以技術(shù)進(jìn)步為主、僅能滿足單一信息獲取需求的傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感時(shí)期，逐步過(guò)渡到以技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用并重、能夠?qū)崿F(xiàn)多維信息獲取的現(xiàn)代衛(wèi)星遙感時(shí)期。然而，站在用戶需求角度，衛(wèi)星遙感距離好用易用仍存在較大差距?，F(xiàn)有遙感衛(wèi)星體系建設(shè)中存在一“重”一“輕”的情況，“重”的是衛(wèi)星工程建設(shè)，“輕”的是衛(wèi)星應(yīng)用規(guī)劃，導(dǎo)致在軌遙感衛(wèi)星數(shù)量與應(yīng)用效能不匹配，在應(yīng)用中帶來(lái)如下問(wèn)題：

1)衛(wèi)星信息獲取的準(zhǔn)確性和可用性難以滿足應(yīng)用需求：各衛(wèi)星獨(dú)立運(yùn)行，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的獲取未形成體系，共同聚焦到應(yīng)用目標(biāo)，導(dǎo)致獲取的冗余信息和無(wú)用信息過(guò)多，形成大量重復(fù)性、同質(zhì)化的數(shù)據(jù)，一方面給地面處理造成了很大壓力，另一方面有效信息難以滿足應(yīng)用時(shí)效性的需要。

2)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的傳輸下傳是制約衛(wèi)星應(yīng)用效能的瓶頸之一：當(dāng)前，遙感衛(wèi)星唯一的數(shù)據(jù)通路通過(guò)地面站直接下傳，并未建立空間鏈路，沒(méi)有形成空間信息網(wǎng)絡(luò)。隨著發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的增加，衛(wèi)星在軌獲取的數(shù)據(jù)量成倍增長(zhǎng)，該問(wèn)題將越發(fā)突出，同樣大幅影響數(shù)據(jù)應(yīng)用的時(shí)效性。

3)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)中心化模式制約衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的有效分發(fā)和應(yīng)用：我國(guó)衛(wèi)星管理和運(yùn)營(yíng)采用地面站接收+中心分發(fā)的模式，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的處理工作量大、響應(yīng)不及時(shí)，在遙感衛(wèi)星數(shù)量大規(guī)模增長(zhǎng)的形勢(shì)下，易形成數(shù)據(jù)中心手忙腳亂、千頭萬(wàn)緒，用戶卻翹首以盼、望眼欲穿的局面。

4)模式推演結(jié)合人工判讀的方式使衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)難以高效利用：在信息提取和使用方面，我國(guó)大多衛(wèi)星數(shù)據(jù)處于“填圖拼圖、看圖說(shuō)話、模式推演”的狀態(tài)，同時(shí)面對(duì)爆發(fā)式產(chǎn)生的多元數(shù)據(jù)，完全依賴人工判讀的方式已不現(xiàn)實(shí)。

5)相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行體系導(dǎo)致商業(yè)遙感等其他系統(tǒng)難以融入：空間基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)主要依托國(guó)有企業(yè)，而商業(yè)遙感的運(yùn)營(yíng)則主要依托商業(yè)公司，這使得商業(yè)衛(wèi)星常常游離于核心體系之外，難以發(fā)揮其作用，且不利于引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、優(yōu)勝劣汰，制約了衛(wèi)星遙感的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和技術(shù)快速進(jìn)步。

上述種種問(wèn)題迫使我們必須在充分繼承原有規(guī)劃優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，綜合利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，全面突破以上制約，打造“好用、管用、開(kāi)放、共贏、可持續(xù)發(fā)展”的新一代空間遙感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)由遙感衛(wèi)星到衛(wèi)星遙感的全流程規(guī)劃。

1.2 未來(lái)趨勢(shì)

隨著時(shí)代的變革，航天技術(shù)引領(lǐng)信息技術(shù)發(fā)展的模式已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓夹g(shù)驅(qū)動(dòng)航天技術(shù)發(fā)展的模式。當(dāng)今，國(guó)際航天領(lǐng)域正處于技術(shù)革新的機(jī)遇期，智能互聯(lián)、大數(shù)據(jù)所帶來(lái)的信息服務(wù)形式與便利性正深刻地影響著遙感用戶的應(yīng)用需求，受其影響，遙感衛(wèi)星將由獨(dú)立終端轉(zhuǎn)變?yōu)橹锹?lián)系統(tǒng)中的信息節(jié)點(diǎn)，而未來(lái)的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)也將以聯(lián)合規(guī)劃、聯(lián)合響應(yīng)、聯(lián)合處理能力為特征，在信息獲取、信息傳輸、信息處理和信息應(yīng)用等多方面發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，例如：

1)由“圖像/數(shù)據(jù)獲取”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖鼘?shí)時(shí)信息/知識(shí)獲取”；

2)由“單打獨(dú)斗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭翰呷毫Α保瑢?shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)信息完整、及時(shí)、可信、可靠的互聯(lián)互通，滿足智能觀測(cè)需求；

3)由“模式推演為主、測(cè)量為輔”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皽y(cè)量為主、模式為輔”；

4)真正在應(yīng)用方式上有所突破，例如，由災(zāi)后救治向?yàn)?zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變。

因此，依托物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)，利用系統(tǒng)工程理論，開(kāi)展空天地一體化智聯(lián)遙感系統(tǒng)研究，有望為衛(wèi)星遙感行業(yè)帶來(lái)全新的突破。

2 天地一體化智聯(lián)遙感系統(tǒng)構(gòu)想

2.1 體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

面向衛(wèi)星用戶靈活多變的觀測(cè)需求，針對(duì)不同用戶的定制數(shù)據(jù)應(yīng)相互保密、無(wú)法修改等特點(diǎn)，在未來(lái)遙感任務(wù)牽引下，擬構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)的空天地一體化智聯(lián)遙感系統(tǒng)，以適應(yīng)高時(shí)效性、多元化融合、定量化監(jiān)測(cè)、個(gè)性化服務(wù)的要求。系統(tǒng)包含管理層、感知層、傳輸層、處理層、信息層、應(yīng)用層等多層結(jié)構(gòu)，初步設(shè)想如圖1所示。

圖1 智聯(lián)遙感系統(tǒng)體系架構(gòu)

1)管理層：用于智能管理，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)的同規(guī)劃、同調(diào)度、同處理，以滿足系統(tǒng)自主運(yùn)行、效能最優(yōu)的需求；

2)感知層：包含各類(lèi)數(shù)據(jù)獲取傳感器，可根據(jù)觀測(cè)需求進(jìn)行實(shí)時(shí)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遙感信息的智能、靈活獲??；

3)傳輸層：用于信息傳輸，實(shí)現(xiàn)星間、星地的高速通信，實(shí)現(xiàn)“一星獲取，全網(wǎng)皆知”；

4)處理層：用于智能處理，實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)與有效信息間的近實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，真正提升信息獲取時(shí)效性；

5)信息層：用于信息歸類(lèi)和表征，實(shí)現(xiàn)信息高效利用，提升成像計(jì)劃數(shù)據(jù)獲取針對(duì)性，并為用戶使用或政策制訂提供決策信息；

6)應(yīng)用層：直接面向行業(yè)、商業(yè)、個(gè)人等各類(lèi)用戶，統(tǒng)籌在軌衛(wèi)星資源，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制服務(wù)，降低衛(wèi)星使用門(mén)檻，提高衛(wèi)星使用率。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

上述體系架構(gòu)有望大幅優(yōu)化衛(wèi)星遙感系統(tǒng)綜合性能，對(duì)信息獲取、傳輸、處理和應(yīng)用流程進(jìn)行全面革新，其實(shí)現(xiàn)建立在各項(xiàng)新技術(shù)支撐的前提下。例如，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將天基、空基遙感載荷與地面站、用戶終端構(gòu)建為空天地一體化系統(tǒng)；應(yīng)用5G技術(shù)可為遙感衛(wèi)星建立高速率、高容量、大規(guī)模的通信鏈路，解決遙感衛(wèi)星“不可見(jiàn)”、遙感數(shù)據(jù)“下不來(lái)”的問(wèn)題；應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可建立遙感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，形成全球、全國(guó)信息一張圖，提升成像任務(wù)的針對(duì)性及信息使用的便捷性；應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)可融合空天地多域、散布、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)的計(jì)算資源，為協(xié)同智能處理提供算力；應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建立的訪問(wèn)控制與維護(hù)策略可為空間信息資源共享創(chuàng)造可靠的合作機(jī)制，使用戶可直接面向衛(wèi)星，衛(wèi)星亦可識(shí)別用戶，實(shí)現(xiàn)區(qū)分優(yōu)先級(jí)的響應(yīng)；應(yīng)用人工智能技術(shù)可建立系統(tǒng)、衛(wèi)星、載荷三級(jí)智能架構(gòu)，精確匹配用戶需求、精細(xì)規(guī)劃系統(tǒng)任務(wù)、精準(zhǔn)獲取目標(biāo)信息；應(yīng)用軟件定義技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多星協(xié)同、一星多用，優(yōu)化信息獲取與傳輸能力。綜上，對(duì)空天地一體化智聯(lián)遙感系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)梳理如下：

(1)基于區(qū)塊鏈的分布式多中心系統(tǒng)管理技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于信息技術(shù)領(lǐng)域，從本質(zhì)上講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)共享數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)或信息，具有去中心化、不可偽造、全程留痕、可以追溯、公開(kāi)透明、集體維護(hù)等特征。基于上述特征，區(qū)塊鏈技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的信任基礎(chǔ)，為空間信息管理與交互創(chuàng)造了可靠的合作機(jī)制。因此，區(qū)塊鏈可構(gòu)建管理層的基礎(chǔ)，打造分布式、多中心，可支持同規(guī)劃、同調(diào)度、同處理的系統(tǒng)管理機(jī)制。

當(dāng)前，區(qū)塊鏈技術(shù)雖然在金融等行業(yè)中取得了廣泛的應(yīng)用，但在天基領(lǐng)域的應(yīng)用仍屬起步階段。國(guó)外方面，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，美國(guó)開(kāi)展了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的多傳感器衛(wèi)星架構(gòu)技術(shù)研究[3]，以及基于區(qū)塊鏈技術(shù)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)框架研究；國(guó)內(nèi)方面，開(kāi)展了基于衛(wèi)星傳輸?shù)膮^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)研究。總體而言，該項(xiàng)技術(shù)在天基領(lǐng)域的應(yīng)用尚接近于空白，迫切需要開(kāi)展基于區(qū)塊鏈的分布式多中心系統(tǒng)管理技術(shù)研究。

(2)基于人工智能的系統(tǒng)、衛(wèi)星、載荷多級(jí)智能體系設(shè)計(jì)技術(shù)

人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是研究利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的某些思維過(guò)程和智能的學(xué)科(如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等)，近年來(lái)在各領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用，同樣為空間信息的智能獲取提供了有效途徑，可用以構(gòu)造系統(tǒng)、衛(wèi)星、載荷的多級(jí)智能體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)需求的最優(yōu)感知。

遙感是一個(gè)與人工智能關(guān)聯(lián)密切的領(lǐng)域，然而，在遙感衛(wèi)星與載荷設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外并未形成系統(tǒng)性研究。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，基于人工智能的衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)研究成果主要包括：以遙感衛(wèi)星為對(duì)象的遙感自主智能感知技術(shù)，以衛(wèi)星組網(wǎng)觀測(cè)為對(duì)象的遙感群體智能感知技術(shù)[4]。在載荷設(shè)計(jì)方面，主要研究成果包括基于人工智能技術(shù)的光學(xué)遙感載荷系統(tǒng)等[5]。綜上所述，人工智能在遙感衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是點(diǎn)狀的，如何結(jié)合多中心系統(tǒng)管理架構(gòu)，構(gòu)造智能、互聯(lián)的遙感衛(wèi)星體系，仍需開(kāi)展大量的研究工作。

(3)基于軟件定義的衛(wèi)星、載荷多功能可重構(gòu)技術(shù)

軟件定義技術(shù)來(lái)源于軟件定義無(wú)線電概念，其天基領(lǐng)域的應(yīng)用即采取軟件定義的手段,在相同的載荷硬件設(shè)備上通過(guò)超算等手段實(shí)現(xiàn)不同功能的即時(shí)切換。該技術(shù)可通過(guò)功能更新使衛(wèi)星適應(yīng)不斷發(fā)展的用戶需求；可通過(guò)加載不同的軟件，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的多功能化；可改變目前以有效載荷為核心的衛(wèi)星設(shè)計(jì)理念，使衛(wèi)星具備功能的可重構(gòu)能力和靈活性。

近年來(lái)，軟件定義技術(shù)在衛(wèi)星設(shè)計(jì)中的應(yīng)用逐步成為行業(yè)的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。在頂層設(shè)計(jì)方面，主要研究成果包括軟件定義衛(wèi)星的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、空間路由算法及資源管理技術(shù)等[6-7]；在衛(wèi)星與載荷功能設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外在光學(xué)及雷達(dá)系統(tǒng)中均開(kāi)展了初步研究，主要包括光學(xué)圖像增強(qiáng)、雷達(dá)數(shù)字波束形成研究等[8]。相對(duì)其他新興技術(shù)，軟件定義在衛(wèi)星中的應(yīng)用研究具有一定基礎(chǔ)，但如何綜合衛(wèi)星平臺(tái)計(jì)算能力及硬件資源，真正實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星及載荷功能的可重構(gòu)，仍有漫長(zhǎng)的道路需要探索。

(4)基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的星地協(xié)同遙感信息挖掘技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，是采用新處理模式來(lái)獲取無(wú)法通過(guò)常規(guī)手段捕捉的高價(jià)值信息資產(chǎn)的一門(mén)學(xué)科，隨著云時(shí)代的來(lái)臨，該技術(shù)在海量信息的深度分析中展現(xiàn)出很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。云計(jì)算技術(shù)是由多種技術(shù)長(zhǎng)期演變并融合的產(chǎn)物，涵蓋了信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的分布式計(jì)算、并行計(jì)算等。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)大幅降低了大數(shù)據(jù)的應(yīng)用門(mén)檻，是大數(shù)據(jù)的有力承載。數(shù)據(jù)量龐大是遙感衛(wèi)星的典型特征，數(shù)據(jù)的分布、并行存儲(chǔ)與處理，以及星地協(xié)同的信息挖掘可提升信息獲取、知識(shí)共享及任務(wù)規(guī)劃的效率與針對(duì)性，因此，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，可為遙感衛(wèi)星與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的高效利用提供可行的技術(shù)途徑。

隨著深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的突飛猛進(jìn)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)在衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中的應(yīng)用已經(jīng)成為了可能。國(guó)內(nèi)外針對(duì)遙感數(shù)據(jù)異構(gòu)特征明顯、數(shù)據(jù)規(guī)模急速增長(zhǎng)、應(yīng)用時(shí)效性高等特點(diǎn)[9]，開(kāi)展了數(shù)據(jù)中心體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[10]、數(shù)據(jù)并行存儲(chǔ)[11]與調(diào)度機(jī)制研究[12]、程序架構(gòu)設(shè)計(jì)，以及針對(duì)特定遙感手段的目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別等技術(shù)研究，但距離多元、多譜段(頻段)、海量數(shù)據(jù)的分布式存取及星地協(xié)同近實(shí)時(shí)信息挖掘尚有較大差距，亟待通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)真正滿足應(yīng)用需求。

(5)基于物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)的星間、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸與通信技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是解決物與物、人與物、人與人之間的互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，5G技術(shù)是最新一代移動(dòng)通信技術(shù)，其性能目標(biāo)是高速率、低延遲、低能耗、大容量、低成本。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與5G技術(shù)相結(jié)合的天基實(shí)現(xiàn)，將為遙感衛(wèi)星系統(tǒng)星間、星地的數(shù)據(jù)傳輸與通信提供便捷的技術(shù)手段，并使傳輸速率取得質(zhì)的飛躍，成為系統(tǒng)管理及信息分發(fā)的高速公路。

國(guó)內(nèi)外對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已有一定研究基礎(chǔ)，主要探索了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入、信息處理、應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等[13-15]，但高速移動(dòng)下的衛(wèi)星間物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)問(wèn)題仍有待深入研究。5G技術(shù)起源于地面移動(dòng)通信，但隨著低軌商用通信星座建設(shè)的不斷深入，已出現(xiàn)了將5G技術(shù)擴(kuò)展到天基實(shí)現(xiàn)的研究，但尚面臨多項(xiàng)技術(shù)制約，其核心主要包括基于5G標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星星座動(dòng)態(tài)重構(gòu)與協(xié)同組網(wǎng)、動(dòng)態(tài)路由等問(wèn)題[16-17]。總體上，基于物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的星間、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸與通信距離實(shí)現(xiàn)尚有較大的差距。

3 總結(jié)與展望

當(dāng)前，區(qū)塊鏈、人工智能、軟件定義、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)飛速發(fā)展，不斷提升信息技術(shù)在當(dāng)前時(shí)代的影響力，提高了人類(lèi)的生活質(zhì)量。受制于衛(wèi)星系統(tǒng)的復(fù)雜性與產(chǎn)業(yè)的封閉性，上述技術(shù)在遙感衛(wèi)星設(shè)計(jì)中的應(yīng)用仍處于空白階段或起步階段。然而，近年來(lái)，隨著民用航天、商業(yè)航天項(xiàng)目的爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的遙感衛(wèi)星設(shè)計(jì)對(duì)用戶需求的滿足度逐步降低，將上述先進(jìn)技術(shù)引入航天系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)從遙感衛(wèi)星至衛(wèi)星遙感的全流程革新，已刻不容緩。本文基于現(xiàn)有遙感衛(wèi)星體系的不足，提出了具有管理層、感知層、傳輸層、處理層、信息層、應(yīng)用層等多層結(jié)構(gòu)的天地一體化智聯(lián)遙感系統(tǒng)架構(gòu)，以真正實(shí)現(xiàn)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的同規(guī)劃、同調(diào)度、同處理的多元協(xié)同。在此基礎(chǔ)上，梳理了5項(xiàng)亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)，由于本領(lǐng)域涉及諸多交叉學(xué)科，后續(xù)需聯(lián)合各領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)科研院所、高等院校和業(yè)務(wù)用戶，共同開(kāi)展體系規(guī)劃與建設(shè)，建立共享協(xié)同的技術(shù)創(chuàng)新體系，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，共同突破新興技術(shù)在遙感衛(wèi)星領(lǐng)域中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的升級(jí)換代，為我國(guó)建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的宏偉目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。