2022年科技趋势推荐之人工智能——星地计算推荐（7）
2022-10-11
星地计算
卫星及地面一体化的通信与计算，促进空天地海全面数字化[1-1]
6G技术的高传输能力、微秒级的网络延迟，能实现地面无线与卫星通信集成的全连接世界。而越来越多的低轨卫星（距离地球上空200至2000公里）加入，正成为“星地计算”设立在天空的信息基站，将有利于形成天空、大海、陆地的“大链接”。正因如此，“星地计算”必然成为组成6G时代的重要部分。基于地面网络和计算的数字化服务局限在人口密集区域，深空、海洋、沙漠等无人区尚是服务的空白地带。高低轨卫星通信和地面移动通信将无缝连接，形成空天地海一体化立体网络。由于算随网动，星地计算将集成卫星系统、空中网络、地面通信和云计算，成为一种新兴的计算架构，扩展数字化服务的空间。[1-2]
星地计算将卫星系统、空中网络、地面通信和云计算集成，成为一种新兴的计算架构。星地计算实现卫星及地面一体化的通信与计算，促进空天地海全面数字化。所谓星地计算，是指集成卫星系统、空中网络、地面通信和云计算，实现卫星和地面一体化的通信与计算。星地智能化协同，将提升对海量的卫星数据的智能化处理能力。预计未来三年，低轨卫星数量会迎来爆发式增长，卫星及其地面系统将成为新型计算节点。随着低轨道卫星星座的加快部署，卫星星座每天将产生海量数据，需要将地面数据中心的能力与星上数据处理相结合，实现地面数据中心与卫星系统的融合。人工智能技术将助力卫星遥感数据应用于各行业。利用计算机视觉技术处理卫星遥感数据，将在舰船检测、水体识别、农业产量预测等领域得到广泛应用。航天商业化将开启大众服务窗口。未来，航天的产品设计将更加注重现有技术的不断迭代和工业化量产。太空旅行、空间站商业化、太空电影拍摄将逐步向大众市场普及。亚轨道旅行、卫星影像私人定制、时空信息数字化等新物种将加速涌现。[2]
中国电子科技集团公司张晓娜等针对低轨(LEO)卫星通信系统卫星与信关站之间的馈电链路频繁切换，且星载设备处理能力受限的特点，提出基于软件定义网络(SDN)的星地一体路由架构，星地路由计算是研究的重点；地面控制中心结合卫星运动的规律性，周期性地算各颗卫星对信关站的覆盖时间；采用最大覆盖时间准则选取切换卫星，计算切换时间进行切换预测，并将计算结果注入星上，到达计算的切换时间激活注入的星地路由；仿真结果表明，与信关站发出切换请求后再实时进行星地路由计算的标准星地路由协议相比，基于切换预测的星地路由协议在丢包率上有明显的优势，减少切换过程对星地路由造成的影响。[3]
注释：中国电子科技集团公司张晓娜等针对低轨(LEO)卫星通信系统卫星与信关站之间的馈电链路频繁切换，且星载设备处理能力受限的特点，提出基于软件定义网络(SDN)的星地一体路由架构，星地路由计算是研究的重点；地面控制中心结合卫星运动的规律性，周期性地算各颗卫星对信关站的覆盖时间；采用最大覆盖时间准则选取切换卫星，计算切换时间进行切换预测，并将计算结果注入星上，到达计算的切换时间激活注入的星地路由；仿真结果表明，与信关站发出切换请求后再实时进行星地路由计算的标准星地路由协议相比，基于切换预测的星地路由协议在丢包率上有明显的优势，减少切换过程对星地路由造成的影响。[3]
[1].达摩院：2022十大技术趋势.[EB/OL].[2022-01-10].
https://damo.alibaba.com/techtrends/2022
[2].2022年展望：5大数字科技趋势③丨星地协同.[EB/OL].[2022-05-16]http://w.dzwww.com/p/10235491.html
[3].张晓娜，张亚生，何辞：基于低轨星座的星地路由技术研究.[J].2019.27(10):264-267.