美军可以用商用低轨卫星做什么?远远超过你的想象...

时间:2020-10-26 20:34 点击:113

原标题:美军能用商用矮轨卫星做点啥?远比你想象的要多……

摘 要:

为了降矮成本和追求新的解决方案,美国军方对商用卫星的行使一向比较屡次。随着现在大量商用矮轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星的安放,美国军方已经最先行使这些新显现的创新服务并学习有关周围的先辈技术来强化其军事航天能力。文中最先概述了现在美国商用矮轨卫星的发表近况及军事行使;然后,挑炼了商用矮轨卫星周围值得借鉴的关键技术,分析了商用矮轨卫星的发展趋势;末了,总结了值得军方借鉴的美国商用矮轨卫星发展的经验哺育,以期为国内有关钻研人员挑供新的思路。

引 言

空间周围现在正在发生宏大变化,进入空间的成本骤然大幅降低,以及越来越幼、越来越益处的卫星赓续显现,这些幼卫星能够几十颗同时发射,安放在矮地球轨道,竖立一个比传统卫星功能更富强的全球星座。 这些商用矮轨卫星正在瞄准突破传统的空间工业模式,实现向全球用户挑供新营业和开辟新市场。这些变化推动着空间周围赓续革新,异日将对军事作战的性质产生宏大影响。

美国商用矮轨卫星的发展正处在全球最活跃的状态,从2010年旁边最先,美国以铱星、鸽群、鹰眼360等为代外的新一代矮轨幼卫星星座建设计划成功掀首了幼卫星编制钻研和发展浪潮,成为了现在空间周围最受关注的炎点。 相较于军事卫星,商用矮轨卫星不光成本矮廉,而且能更快地实现在轨能力,并能够在更多的卫星上分配威慑和弹性能力,进而添补了敌方湮没现在标的数目和栽类。另外,新技术还能够始末矮轨卫星的更新迭代,赓续被纳入空间编制。 钻研并分析美国商用矮轨卫星可供军方借鉴的关键技术和发展趋势,并结相符商用矮轨卫星的发展动向总结值得军方借鉴的经验哺育,也能同时为吾国赓续添进的空间军事行使需求挑供借鉴手段。

1. 美国商用矮轨卫星的

发表近况及其军事行使

与上一轮90年代的商用矮轨卫星炎潮相比,本轮星座建设的最大特点就是成本的大幅度降低。上一轮星座的投资都在数十亿美元乃至上百亿美元级别(三十年前计价手段),而本轮星座的投资只有数亿美元(现在计价手段)。同时,新的商用矮轨卫星固然幼巧,但功能富强、技术先辈,能弥补美军现在在军事卫星能力方面的缺口,实现更快、更正确、更周详的战术通信、作战侦察和射频监测能力,所以吸引了美军的多项投资和钻研[1]。

1.1 发表近况

1.1.1 通信

在一切的商用矮轨卫星行使周围中, 美国矮轨通信卫星星座的发展最为活跃,这些卫星尤以互联网星座最多,例如Starlink和OneWeb星座。它们吸引了来自商业、军方、当局的各项融资,现在有些已经发射起飞,有些正在渐渐开展编制建设,并且在卫星复制化生产、及时安放、行使等方面推翻了传统的走业格局,这对美国军方来说不光是一个可选方案,更是其对异日作战样式和技术发展的探路者。

1)新一代矮轨通信卫星编制传输性能已挨近于地面通信网络。现在,美国新兴矮轨卫星星座大都以挑供全球遮盖为现在标,其包含的卫星数目从一百多颗到几千上万颗不等,并且单颗卫星的性能也大幅升迁,大量引入高性能的星上义务载荷、星上数据存储和处理能力、正确指向和姿态控制以及高速下走链路等先辈技术,使得新兴矮轨卫星星座的传输性能大幅升迁,可挑供挨近于地面通信网络的性能。新兴矮轨通信星座大都能够实现50 ms以内的时延,与地面光纤网络相等,相较于传统的同步轨道卫星的传输时延清淡为500 ms旁边[2]。

2)异日的高容量和挑衅。始末在星座中添补更多的卫星,能够很浅易地以边际成本添补容量,从而添补每个用户的吞吐量。但现在随着越来越多新的参与者正竞相推出新的星座项现在,在全球周围内,一切矮轨上的卫星挑供的总容量将超过150 Tbps。所以,现在面临的重要题目是市场上是否有有余的位置来原谅一切卫星[3]。

3)数据服务成为中央营业:上个世纪90年代的铱星和全球星等星座都重要挑供话音通钦佩务,而数据服务只有幼批,由于其服务成原形比地面移动通信运营商来说过高,所以它们只能选择地面移动通信遮盖周围之外的市场,所以用户数目不及,一连面临休业的命运。现在,新兴商用矮轨卫星星座都将营业转向了数据服务,例如SpaceX公司宣称的行使服务重要有两类:长途互联网交换和家庭连接,而OneWeb也瞄准了家庭和修建物连接需求 [2]。

4)Ka频段是矮轨星座项方针首选频段。频段是挑高吞吐量的关键,但可用性有限,随着视频消耗、云访问等新的数据浓密型行使的发展,持有有限数目的频段不再是一栽选择。由于不是一切的频段都具有相通的特性,所以频段对运营商来说具有差别的价值,同时频段的宽度也很重要。高的频段更难行使,但是有更多的带宽可供行使。C频段和Ku频段已行使多年,资源重要;V频段由于频段较高,技术实现难得;而Ka频段的行使,尽管添进快捷,却是比来才最先。总的来说,Ka频段是矮轨星座项方针首选频段,但异日很难接入[3]。

1.1.2 遥感

遥感世界就像卫星通信世界相通,正在被推翻。异日5年内,对地不悦目测矮轨卫星星座将占市场的50%以上[7]。

现在,立方体卫星平台在遥感周围广受迎接, 其近年来的发射数目面临极大添进,这重要得好于走星公司、斯派尔等遥感运营商的强势外现。其次,相符成孔径雷达卫星也渐渐发展,高分辨率的卡佩拉空间公司正在添紧组织相符成孔径雷达卫星星座。然后,矮轨卫星遥感运营商 更添偏重产品交付速度,以已足用户赓续发展的需求。走星公司始末优化星上柔件,采用激光通信技术等手段对用户需求做出更快速逆答。美国暗空公司推出暗空星座以实现对重要设施的高频重访[8]。

另外,卫星图像的数目在以前五年中隐微添补,倘若说以前进入空间是真实的挑衅,而获得空间能力的能够性是关键的有利因素,那么现在情况已经转折,挑衅将是获取、存储、管理、处理和挑供正经和及时新闻的能力。 行使人造智能(AI),云计算和物联网(IoT)的多源数据分析现在具有庞大的潜力,将推翻传统卫星营业模式,推动数字转型并创造庞大的永远价值。

还有,卫星遥感服务进一步多元化,图像服务不再是唯一服务。2018年,斯派尔公司、地理光学公司和GHGsat公司发布的公告,都挑到了开展无线电掩星、温室气体监测、红外线营业,试图始末新的手段已足客户需求。北方天空公司通知展看,到2027年非图像数据的收好机会将添进到近2.55亿美元,复相符年添进率为45.7%,高于图像数据添进速度。

末了,数据资源相符作与共享将赓续推进。空客防务与空间公司和走星公司、轨道洞察公司、走星不悦目察者公司相符作,强化遥感数据共享,共同开发卫星数据的行使价值。E-Geos公司推出了一个基于云的实时海事监控平台与轨道洞察公司和Ursa公司分享数据[8]。

1.1.3 无线电频谱监测

2018年12月,鹰眼360公司发射了首批三颗卫星构成的星座编队,第二批三颗卫星现在已完善环境测试。2019年12月10日,美国联邦通信委员会向鹰眼360公司颁发允诺证,赞许其额外再发射并运走15颗矮轨道卫星用于绘制射频地图,此外该允诺证还允诺鹰眼360公司在15年内发射多达80颗卫星。 至今为止,鹰眼360公司已经筹集超过1亿美元的资金[9]。

1.2 军事行使

在一个以新闻为主导的异日,军事单位必须能够快速齐集,同时拥有击败片面敌军并快捷巩固效能的作战能力。商用矮轨星座分布式、模块化、矮成本的重要技术特点较好契相符了美国行为军事大国对空间作战能力的新需求,从技术上、平台上均具备军事行使的潜力,值得关注。 2017年,美空军航天司令部制定“空间作战架构”(SWC),其中稀奇强调军民商友人有关的重要作用,这意味着军民商融相符是美国异日空间力量体系的重要基础之一。

详细来说,美国将始末相符理行使商用矮轨卫星,或者采用其先辈技术建设一个更添富有弹性和变通性的空间体系架构,以期赓续维持其作战上风,并添速推进商用矮轨卫星资源在军事周围的融相符和行使。

1.2.1 通信

美军在借鉴商用矮轨通信卫星技术方面一向比较积极。 2019年,美国新成立的空间发展局(Space Development Agency,SDA)正式挑起程展以矮轨星座为基础的下一代空间体系,计划在2022年之前完善传输层的星座安放和运营,即在矮轨安放军用通信卫星网络,始末星间光学交叉链路将陆海空天多域节点连接首来,挑供近实时和基础的数据传输服务。SDA构想的传输层将由上百余颗幼卫星构成,据称会行使暗杰克项现在以及商用矮轨互联网卫星星座的钻研收获。建成后的传输层将有能力在全球肆意两点之间挑供超矮延时的数据通钦佩务, 声援美军作战管理,控告和通信能力将进一步升迁。暗杰克项现在是美国国防高级钻研计划局于2018年发首的项现在,旨在行使最新的商用矮轨卫星技术构建首一个幼型、坦然、矮成本、短周期的矮轨军事卫星通信星座,其能力与现在在地球同步轨道运走的军事通信卫星相通[4]。一般来讲,该项方针基本套路是要将具有军用特色的有效载荷装到商用卫星平台上。

除了借鉴商用矮轨卫星的各项技术和编制研发军事项现在以外,美军还直接行使各个商用矮轨卫星星座来强化其军事能力。例如下一代铱星星座,能够说铱星已足够融入美军作战[5],2018年,美国防部成为了铱星公司最大的收好来源,将在5年时间内为该公司挑供价值4亿美元的融资。与此同时,美军将能获取铱星的行使权,并且还十足掌握了铱星星座安放在夏威夷关口站的运走和控制权。

此外,美军还先后启动了“铱星强化卫星移动服务”(EMSS)、“分布式战术通信编制”(DTCS)等多个项现在,积极开发铱星终端设备。还有多条线索指使,起码22颗下一代铱星搭载了天基杀伤评估(SKA)载荷,从而构成了一个天基杀伤评估编制。

另外,SpaceX公司的4万颗Starlink卫星星座近期也是行家关注的炎点,并且也成为美国空军的现在标。美国空军已经向SpaceX公司付与了一项名为 “商业空间互联网国防实验”(DEUCSI)的相符同,旨在追求行使商用矮轨通信卫星星座,为美空军在空间构建全球周围高弹性、高可用性、高带宽、矮延时的通信设施,声援空军的各项作战走动。美国军方期待行为这些新兴通信营业的前期采用者,在卫星星座最先发射前期,就能够和商业卫星公司签约进走测试,而不消等到这些星座具有全网通信能力才启动相符作[6]。如此一来,美军就能从这些新兴发展项现在中得到更多新闻,处于有利的位置,并做出明智的决定。

1.2.2 遥感

对于军方来说,商用矮轨卫星对地不悦目测编制的一个益处是,它们不受国家主权权利的影响,所以能获得现在标周围的新闻,而不会面对各国对卫星进走任何干预。此外,军事战略规划尤其倚赖于在尚未安放军队的情况下搜集的新闻,现在走星公司的鸽群卫星几乎能够挑供遮盖全球的近实时新闻,这将极大强化美国军方的战术能力。 以前,侦察卫星图像仅允诺人们看到非赓续地区的图像,而走星公司赓续的卫星图像能够让军方监视并且晓畅全球运动,并快速获取一切图像。军方还能够涉猎从2009年至今的一切数据,并且每天监视中央区域。走星公司和美国国家地理空间情报局(NGA)签定了很多次相符同,能够看出NGA及其支援的部队(美国国防部及情报机构)对该公司产品价值的认可。

另外一个美军方行使商用矮轨卫星星座的案例是美国暗空公司的商用遥感卫星,该卫星星座和美国军方的鹰眼卫星均由美国空间飞走工业公司完善设计,能够发现,两栽卫星的平台性能、有效载荷能力均高度相通。暗空公司采用矮成本、卫星幼型化、快速技术更新以及多轨道运走的理念,十足和美军弹性和松散化的军事航天请求相反。

异日,天空中的眼睛只会越来越清亮。倘若任何国家试图暗藏战略设施或设备,他们只有迁移到地下,云云才能避免遥感幼卫星的监控。

1.2.3 无线电频谱监测

2019年12月11日,美国国家侦察局(NRO)宣布付与美国射频信号监测与定位公司鹰眼360一份商业射频遥感的数据集成钻研相符同。始末该相符同, 鹰眼360将钻研集成公司的商用射频功能和产品到NRO的地理空间情报体系架构中。鹰眼360的客户包括当局、公司和国防机构,他们认为这栽新编制能挑供现在标的射频地理位相新闻和行使数据(或滥用数据)的情况,而这些是地面探测手段无法挑供的,或者挑供的数据精度不足高。鹰眼360的重要行使将荟萃在通信、广播、运输和数据分析市场,以及帮忙当局监管。该卫星的质量只有15 kg,具有特意微弱和复杂的设计,能在18个月的时间外内设计、建造、飞走相符格并投放市场[9],其用于美国军方能够说是无疑的原形,甚至一些报道直接将这栽卫星称为“空间情报侦察卫星”。

2. 美国商用矮轨卫星周围

可供军方借鉴的关键技术

现在,商用矮轨卫星周围开发的产品为美国及其友邦的军队和当局挑供了很多关键能力,且特定军事开发技术和商用技术之间的周围越来越暧昧。固然很多功能源自军方的请求,但它们是在商用基础上开发的。商用空间周围的关键技术,尤其是当今的矮轨卫星采用的新技术,能为美国军方挑供发展的思路。

2.1 自动化技术

随着幼卫星星座周围的扩大,其飞走义务控制必须实现肯定程度的自动化,并最大限度地缩短人机交互。

第一代铱星星座最先平常运转后,卫星网络管理中央的操作员每天需完善大量星座维护做事,且大片面做事都是重复和死板的。为了改善这栽情况,铱星地面指挥控制编制始末多方面的自动化,不光大大缩短了操作员的舛讹,而且能够让操作员荟萃精力完善编制的重要义务。另外,在二代星的更新过程中,一代星和二代星构成的同化星座要运走2年之久,面临的挑衅是必要完善一个一代星和二代星的综相符义务规划编制,推动两代卫星和地面站的自动化。为了实现二代星外部自动化指挥过程的实走,铱星公司普及行使了InControl的程序平台CORBA API。自动化编制的实现以及其他流水线式操作使操作团队将做事重点从操控卫星星座迁移到网络运走[10-11]。

走星公司旗下的天空卫星也是实现自动化的一个成功案例,其“熄灯操作”概念请求解决变态分类所需的做事量日好添补的题目,所以竖立了自动变态逆答编制,末了在空间资产添补了五倍的情况下,将每人每周操作卫星所需的时间缩短了三倍,所开发的编制使公司不再必要在一个特意的操作中央配备全天候做事人员[12]。自动化不是一挥而就的,自天空1号卫星发射以来,飞走义务幼组渐渐开发了各栽编制和程序,为赓续添补的卫星进走例走维护。倘若自动化是预先设计到编制中的,那么星座运走的节奏和风险评估将是僵硬的,就无法对卫星赓续变化的需求做出逆答,所以“迭代”对于走星公司来说是一个特意重要的概念。

2.2 柔件定义无线电(SDR)

随着大量商用矮轨卫星发射起飞,地面站的安放变得极为重要。 为了答对新形势下多颗卫星同时测控通信的需求,地面站必须已足一些技术请求,其中用到的关键技术就是SDR。另外,为及时更新或转折空间有关义务程序,星上SDR载荷也刚好契相符了这一需求。

为已足大量幼卫星的测控通信需求,最先地面站必须能在任何给准时间内处理多个卫星信号。现在很多幼卫星都占用业余无线电频段,添上幼卫星周围行使各栽差别的调制技术、数据速率和制定,所以,地面站必要将多栽通信标准集成到一个单一的平台上。另外,现在的频段越来越拥挤,所以必要对频段进走更有效的行使。普及认为,能够采用通用的可编程硬件来解决这一题目,这栽SDR在有噪声或有争议的频谱中也很正经,并且能最大限度地行使先验新闻以最幼化初首捕获和检测带宽[13]。

其次,必要可安放的移动地面站网络,以添补接时兴间,如欧空局的全球卫星操作哺育网(GENSO)编制和卫星网络盛开地面站(SatNOGS)。基于SDR硬件的地面站适用于全球分布式编制,云云即使更新包含与新波形通信的柔件,也能在差别的长途地面站之间共享,而不必要硬件升级[13]。

末了,SDR的发展为幼卫星挑供了改进空间义务开发和操作空间通信网络收发机的新手段。一旦SDR安放到空间,就能始末柔件转折无线电的做事特点,云云不光能体面新的科学机会,并保证了有效载荷或通信编制变态恢复的变通性。此外,始末SDR建造通用的空间平台以已足详细飞走义务的请求,还能降矮开发成本和风险。

2.3 云计算

当今新一轮的幼卫星炎潮产生了多栽类的庞大数据集,为了从这些数据荟萃及时获守新闻,遥感周围必要配备一个更好、更富强的计算和存储平台。云计算平台能以最矮的行使付费成本挑供所需的计算能力,所以是一个很好的选择。行为全球云服务的领先企业, 美国亚马逊网服务(AWS)一向在为遥感卫星运营商和卫星数据供答商挑供云计算服务。

最先,在测控方面,如何完善大量幼卫星的测控一向是空间周围的难题,Kratos公司行使AWS云计算完善了1 000颗卫星测控仿真[14]; 其次,在数据处理方面,如何完善海量数据的处理和分析现在也是一个钻研炎点,按照文献原料表现,行使AWS云服务和现有的美国国家海洋和大气局(NOAA)产品完善卫星数据处理的经验,能够用于幼卫星大数据处理,挑供一栽变通、可扩展和矮成本的能力[15]; 末了,倘若AWS只是挑供云服务,企业照样面临数据授与和迁移的题目,云云不光消耗成本并且整个数据获取流程缓慢,AWS始末竖立地面站服务,以及与洛马公司相符作,解决了这个题目,并且将其用于军方。

倘若美国国防部和硅谷或者其他计算钻研中央竖立更添周详的相符作,形成例如国防创新单元实验相通的机构,这栽多平台网络将使美军作战更具备弹性,让敌方不浅易进攻地面编制至其瘫痪。

2.4 带有电子跟踪功能的平板天线

地球同步轨道卫星的重要益处是用户天线不必要实际跟踪卫星在天空中的移动,而矮轨轨道卫星清淡在5 min~10 min内穿越天空,所以必要具有快速跟踪能力的地面终端。在这栽情况下,采用电子跟踪而不是传统死板跟踪卫星的手段,地面站的正经性将会大大挑高。 现在,幼卫星星座通信组网能力的安放涉及的一个关键技术就是具有电子跟踪功能的新式地面编制,现在这栽地面天线重要做成平板样式,其既可用于卫星行使终端,也可用于地面测控站。

这栽带有电子跟踪功能的平板天线的 第一个益处是能实现在新的或清淡受局限的地方,如飞机,较幼的轮船和游艇,以及在乡下和偏远地区,快速装配地面设备,这对于大型卫星星座服务而言尤其重要。另一个益处是移动部件极少甚至异国。倘若配备多个协同的平板天线,能够实现近半球或全半球遮盖,异国任何移动部件。末了,通中动(COTM)也是平板天线技术的一个有利因素。与移动的飞机、舰船或车辆赓续通信的需求推动了对体面环境而不是受限于环境的技术投资。

决定平板天线需求的最重要因素是外形,平板天线幼巧、紧凑、便携,所需功率幼,挑供的数据量却极大。现在新涌现的技术还能实现高频谱效果,用于矮轨和地球中轨道(MEO)卫星操控时能够从一个波束移到另一个波束,也可同时跟踪2颗卫星。另外,柔件无线电和辐射倾向图重构的发展能够实现用一个终端与多颗具有多个频段和多个轨道的卫星通信。

新技术的显现推动新式平板天线快速投入市场以已足这些需求。随着大周围幼卫星通信星座的添快研制和安放,各天线供答商也在添紧研制新式平板天线,以尽快攻陷地面市场。其中,Kymeta公司的平板天线由于行使meta原料,最受关注,如图1所示。Phasor公司开发了能够电子跟踪LEO卫星信号的天线模块化设计,该公司正在开发一栽扁平天线,该天线将挑高智慧度性能,并可体面飞机侧面,用于飞机与矮轨卫星之间的移动通信[1],如图2所示。

图1带电子跟踪的Kymeta平板天线[1]

图2 相量模块化扁平天线,可成形为相符飞机侧面[1]

现在,这些平板天线(或共形天线)的成原形对于传统的填充天线而言比较腾贵,但大周围生产的周围经济正在快捷降矮这些成本。SpaceX已经向美国联邦通信委员会挑交了一份请愿书,请求获得100万个宽带用户终端收发器的类型允诺,以相符作其Starlink卫星星座,云云大周围的平板用户天线安放将隐微降矮成本。

3. 商用矮轨卫星的发展趋势

3.1 通信频段向Ka和光通信转折

随着数据高速传输以及对S频段和X频段通信需求的添补,S和X频段的可用频谱越来越拥挤,已不克已足幼卫星义务的通信需求,所以,幼卫星星地通信将考虑行使Ka频段和光通信技术。现在NASA已计划将26 GHz的Ka频段用于异日幼卫星义务中。对于美国军方来说,已有文献表现, 美国空军资金声援过息斯网络编制公司钻研Ka频段商用通信卫星架构在军方的行使。该文献介绍了四栽Ka点波束卫星设计方案,这些方案采用了成熟的转发器技术,以实现矮风险和矮成本[16]。

激光通信技术对于幼卫星是很有吸引力的,由于其终端设备体积幼,数据速率高,坦然且成本更矮,同时可已足幼卫星运走尺寸、重量和功率受限的需求。现在很多星座在星间链路中都采用了激光通信技术,但是星地通信在很长一段时间内由于各栽因为并未大周围行使,不过各栽星地链路的试验卫星越来越多了。现在,星地光通信照样面临视距阻截的难题,但地面站分集技术有看解决这个题目。异日的地面站网将不可避免地行使激光通信技术。

另一栽成熟度还比较矮的技术是 非对称激光通信。链路一端的激光硬件位于地面(不必要星上信号载波),另一端的调制后向逆射器(MRR)位于星上。MRR调制激光波束(用卫星数据对其进走编码),然后将其逆射回地球。美国海军空间与海上作战编制指挥部(SPAWAR)正在开发这栽技术,行使基于微机电编制(MEMS)的MRR,而NASA埃姆斯钻研中央也在研发相通的能力,行使调制量子阱(MQW)设备行为MRR[17]。

由于 光通信的诸多益处,展看异日10~15年,卫星到地面光通信将得到较大发展。现在商用激光通信编制并异国行为特意的网络来声援军方链路,但是值得仔细的是,射频通信对于民用和军用分配了差别的频段,而光波异国进走任何类型的分配,所以对于激光服务来说,将军用和商用通钦佩务相结相符不会有任何频谱分配的局限。

3.2 面向异日的量子计算

商用卫星军事化行使必要面对的一个重要挑衅就是网络坦然题目,商业卫星运营商必要始末多栽手段来招架网络抨击。 所以,异日的军事和国防有关卫星编制,不论是专用的军事网络照样用于战略方针的商业编制,都必要添密并防止各栽方法的网络抨击。

在空间的真空中,几乎异国原子作梗 量子信号。美国国防部在2012年至2017年间对量子计算、人造智能、大数据的投资从56亿美元添补到74亿美元,能够看出美国也在尝试用量子技术珍惜其军事卫星通信。洛马公司曾挑到,未便于详细商议美国的量子通信钻研,但重要义务照样是整个工业在防护技术方面获得挺进[18]。现在,为军事通信意料的最大挑衅,所以相符理的价格交付能够处理来自敌人的多栽胁迫的编制,要解决这个题目,就必要结相符美国的商用矮轨卫星编制,钻研其清淡卫星部件和新技术在网络坦然方面的设计方案。

3.3 大数据和人造智能尚有发展空间

现在大量遥感幼卫星获取的大数据给及时、周详的数据分析带来了庞大挑衅,解决该题目的两个重要手段是机器处理和人造智能算法,即数据“自动”分析或更高级的人造智能来进走“推理”分析。

从历史上看,在坦然退守环境中,新闻是始末主不悦目分析手段得到的,重要基于经验和分析人员的技能,这些分析人员能够直不悦目地注释图像。当分析必要遮盖大周围、实走定量调查、实走复杂监测以及必要快速特出特征的时候,分析过程的(半)自动化可促进注释过程。固然行使鲁棒算法/模型将能频谱新闻转化成“有效的”新闻,但是却必要正确参数化新闻,这栽手段必要学习大量的知识、进走重复测试和环境建设,以确定物理有关。而在国防坦然周围,上述有些需求无法已足,所以必要行使替代算法来促进分析过程。对频谱新闻和新闻有关表象的待评估有关进走统计分析,能缩短或者转换数据维数,添补计算效能(例如图像分类)。多时相数据相符并和变化检测计算能力能更好地声援(半)自动监测差别时间阻隔的地外变化,这也简化了对日好添补的图像数据的处理[19]。

3.4 行使新式商用中继卫星星座挑供快速数据分发

鹰眼360编制能向各国当局、商业益处、国防单位挑供近乎实时的可操作数据,这栽监测效果的快速传递是始末行使新的商用数据中继星座来实现的。这栽手段的 上风在于,不消签定着陆允诺制定,能更快地为客户挑供分析数据。鹰眼360已经考虑的一个选择是行使Audacy公司的数据中继卫星网络,以便即时下载获得的频率行使数据[9]。该网络旨在及时下载数据,并且发送到位于全球位置的地面站。

越来越多的卫星运营商都必要避免一个题目,即只能在卫星经过正当位置的地面站时才能下载数据。鹰眼360星座已经确定,倘若其数据能够以尽能够挨近实时的手段挑供给其商业客户,那么所以而获得的添值能力将使其更有效地出售其射频地理位置数据。倘若这栽射频地理定位幼卫星服务在商业上获得成功,很能够会有其他卫星编制追求挑供能力相通的竞争性商业服务,包括射频行使的即时下载服务。异日,美国军方用户不光能够行使这个思路发展本身的卫星编制,还能够行使更多的有关服务来添补军事能力。

4. 值得军方借鉴的

商用矮轨卫星发展经验哺育

历史再次重演,挑供高速互联网服务的LeoSat公司因匮乏投资而停留运作,著名的卫星互联网公司OneWeb申请休业珍惜,展现了发展商用矮轨互联网星座面临的诸多风险。为此,美国军方必须仔细总结发展商用矮轨互联网星座的经验哺育,制定一项正当军事卫星的发展战略。本章重要分析通信和遥感商用矮轨卫星的经验哺育。

4.1 通信

在成本题目上,固然Oneweb公司始末批量生产能够降矮卫星的成本,但其行使的火箭 发射成本照样很高,而且发射进度赓续延迟。

第二是 频谱资源攻陷与落地权难度大的题目。卫星频谱资源是全球的稀缺资源,也是一个国家太空基础设施建设的基础,现在的通信矮轨卫星公司都竞相向FCC申请攻陷可用的频谱资源,以获得优先权,但这和落地权题目相通,特意难和谐。

第三是 矮轨空间环境的考验题目。矮轨通信卫星对卫星抗辐射能力挑出了很高的请求。此外,卫星还存在与微流星和轨道碎片碰撞的风险,而且,卫星数目多多,退伍后一旦成为新的太空垃圾,将会对后续卫星的安放产生很大影响。

第四是 卫星地面终端平板天线技术现在还不成熟。Starlink用户终端采用死板调向平板天线以降矮成本,但其价格和性能是否体面消耗者宽带市场仍有待不悦目察。

第五是 矮轨卫星传输时延远矮于同步轨道卫星,但是现在大片面宽带行使对时延并不敏感。LEO星座的时延在30 ms旁边,与地面网络挨近,远矮于GEO卫星的480 ms。但是现在视频通话、视频点播、网页涉猎等大片面宽带行使对传输时延并不敏感。

4.2 遥感

最先,商用矮轨遥感卫星固然数目多多,能产生大量高效有效的数据集,但由于数据公开,所以对于军方来说固然能获得可用的数据,但是这些数据敌方国家同样也能获取,不具备非对称性。 所以军方答在行使商用矮轨卫星数据的时候关注保密性和坦然的题目,与商业公司签定保密制定,或者说相符行使军事和商用卫星等;其次,遥感矮轨卫星现在面临的庞大题目是大数据处理,走星公司所拥有的卫星群每天可拍摄140万幅图像,总遮盖面积达3亿平方公里。

随着组网做事的完善,走星公司现在面临的重要挑衅是把大批图像转化成数据产品。所以,把数据变成有效的不悦目点和见解是现在的钻研炎点,这就必要行使机器学习技术对图像进走自动化分析,但现在这栽技术的程度还不足智能,照样特意倚赖人的参与和行家的分析,所以军方必要着力突破这方面的技术难题。另外,幼卫星由于平台空间受限,用于照相的载荷也受到局限,所以分辨率相较中高轨卫星来说较矮,对于军方来说,想要获取一些高清情报能够无法已足需求。

结 语

现现在美国商用矮轨卫星正处在发展的高点,各类创新理念、新技术、新思维习以为常。美国军方抓住了这个发展的契机,行使商用矮轨卫星星座完善更及时、更高效、更矮成本的军事服务,并着力学习其先辈技术,有力地弥补了军事各方面能力的缺口。吾国现在还在进走各类矮轨卫星的安放,钻研并分析美国商用矮轨卫星的军事潜力,能为吾国商用矮轨卫星的军事化行使以及军事卫星的异日发展挑供新的思路。

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本文转载自“学术plus”,原标题《【深度】美国商用矮轨卫星的军事借鉴》, 作者 | 中国西南电子技术钻研所行家蒋罗婷,版权归《中国电子科学钻研院学报》一切。

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