彭會湘，陳金勇，楊 斌，劉曉麗，楊紀偉

(1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.北京市遙感信息研究所，北京100192)

0 引言

衛(wèi)星遙感系統(tǒng)通常由遙感衛(wèi)星和地面測控系統(tǒng)、運控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。測控系統(tǒng)利用地基測控站實現(xiàn)對衛(wèi)星的跟蹤測量、遙測遙控及軌道維持[1]，計算衛(wèi)星最新軌道發(fā)送至運控系統(tǒng)，并將運控系統(tǒng)生成的衛(wèi)星控制指令利用測控站上注衛(wèi)星執(zhí)行；運控系統(tǒng)接收各類遙感需求，對其所管理的衛(wèi)星和數(shù)據(jù)接收站進行統(tǒng)籌規(guī)劃，生成衛(wèi)星控制指令發(fā)送至測控系統(tǒng)上注衛(wèi)星，生成數(shù)據(jù)接收計劃下發(fā)至數(shù)據(jù)接收站；遙感衛(wèi)星根據(jù)控制指令進行對地觀測獲取遙感數(shù)據(jù)并傳輸給數(shù)據(jù)接收站，數(shù)據(jù)接收站收到數(shù)據(jù)后發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對原始遙感數(shù)據(jù)進行處理，生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品或信息產(chǎn)品發(fā)送給遙感用戶。

可以看出，地面測控站和數(shù)據(jù)接收站是遙感業(yè)務不可或缺的重要資源，然而隨著遙感需求的增加和衛(wèi)星制造技術的成熟，在軌衛(wèi)星數(shù)量急劇增加，而地面測控站和數(shù)據(jù)接收站的建設步伐遠遠滯后于衛(wèi)星的發(fā)展，致使測控和接收資源異常緊。為解決這一問題，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)采用周期性、批處理的運行方式，針對大量常規(guī)遙感需求，根據(jù)需求優(yōu)先級對衛(wèi)星資源、測控資源及接收資源進行統(tǒng)籌規(guī)劃，當資源不足以支撐所有遙感需求時，優(yōu)先級低的需求便不能被安排[12]，針對常規(guī)遙感需求的資源不足通常表現(xiàn)為沒有足夠的接收資源。當有優(yōu)先級高的應急觀測需求時，則需要對已經(jīng)上星尚未執(zhí)行的指令進行調整，為了盡快拿到應急需求的遙感數(shù)據(jù)，往往需要征用分配給其他衛(wèi)星的接收資源，導致其他已有需求不能被執(zhí)行；另外，應急遙感需求通常需要臨時申請測控資源將應急指令上注衛(wèi)星，這種對資源進行申請-響應的模式，在一定程度上增加了應急條件下測控的響應時間[2]，有時因測控資源的不足申請不成功而導致應急遙感需求不能執(zhí)行。

地面測控資源和數(shù)據(jù)接收資源不足對衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的能力造成了很大制約，致使遙感衛(wèi)星的能力不能被充分發(fā)揮，也導致了大量遙感需求不能被安排，現(xiàn)有衛(wèi)星遙感系統(tǒng)越來越難以充分滿足社會的遙感需求。而6G 網(wǎng)絡將構建地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，將寬帶衛(wèi)星通信與地面移動通信進行整合，以超快速度實現(xiàn)全球覆蓋和萬物互聯(lián)[3-5]。研制建設基于6G天地一體化[6-8]寬帶網(wǎng)絡的新型衛(wèi)星遙感系統(tǒng)，徹底擺脫對地面測控和接收資源的依賴，能夠實現(xiàn)觀測需求最大化滿足、衛(wèi)星資源最大化利用、應急業(yè)務[9-10]快速可靠響應，滿足對遙感觀測的需求。

1 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 相關資源的概念

為了獲取詳細的遙感信息，遙感衛(wèi)星大部分是低軌衛(wèi)星，軌道高度一般在200～800 km，衛(wèi)星圍繞地球高速運行，相對地面速度約為8 km/s，加上各種傳感器的使用約束，衛(wèi)星與地面目標或設備相互作用的時間都很短，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)需要在極短的時間內執(zhí)行相應指令，保證遙感任務的最終完成，與時間密切相關的幾個概念包括：

衛(wèi)星觀測資源[11]：遙感衛(wèi)星的傳感器主要包括光學傳感器和SAR傳感器。傳感器在衛(wèi)星運行方向的視場角很小，使衛(wèi)星對地面點目標訪問的時間很短，尤其是大部分光學傳感器的幾何形狀為線性陣列，與衛(wèi)星前進方向垂直，靠衛(wèi)星的運動對地面景物推掃成像，光學線性陣列對地面點目標的訪問時間小于1 s，為了保證對目標可靠觀測，傳感器一般采用提前開機、滯后關機的策略。為了衛(wèi)星安全，傳感器開機要與上次關機保持一定時間間隔，不同衛(wèi)星要求不同，一般十幾秒到幾十秒。在衛(wèi)星遙感系統(tǒng)中，把傳感器一次開機前的準備時間+開機工作時間稱為一個衛(wèi)星觀測資源。

測控資源與接收資源[11]：地面站天線的仰角處于一定范圍才能對衛(wèi)星進行有效跟蹤。地面站對低軌遙感衛(wèi)星跟蹤的時間也很短，最長一般為10 min左右，在衛(wèi)星遙感系統(tǒng)中，將一個測控站對一顆衛(wèi)星的一次跟蹤時間稱為一個測控資源，將一個數(shù)據(jù)接收站對一顆衛(wèi)星的一次跟蹤時間稱為一個接收資源。

1.2 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)組成與工作流程

衛(wèi)星遙感系統(tǒng)通常由遙感衛(wèi)星和地面的測控系統(tǒng)、運控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。測控系統(tǒng)由測控中心和相關測控站組成，運控系統(tǒng)由運控中心和相關數(shù)據(jù)接收站組成，如圖1所示。

圖1 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)組成Fig.1 Composition of satellite remote sensing system

測控系統(tǒng)的主要作用是對衛(wèi)星進行測量定軌、軌道維持和上注衛(wèi)星控制指令；運控系統(tǒng)是整個地面系統(tǒng)的任務協(xié)調組織者，是整個地面系統(tǒng)指揮中樞[3]，主要作用是接收遙感需求，對衛(wèi)星觀測資源、測控資源及接收資源進行統(tǒng)籌規(guī)劃，形成衛(wèi)星控制指令和地面測控站/數(shù)據(jù)接收站工作計劃，完成遙感數(shù)據(jù)的接收；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對原始遙感數(shù)據(jù)進行輻射校正及幾何校正，并根據(jù)遙感用戶需求生成相應的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品，通過網(wǎng)絡發(fā)送給遙感用戶，工作流程如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)工作流程Fig.2 Workflow of satellite remote sensing system

具體工作流程如下：

① 測控系統(tǒng)根據(jù)工作計劃對各衛(wèi)星進行測量定軌，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星偏離軌道后，進行軌道維持，使衛(wèi)星回到設計軌道；

② 測控系統(tǒng)根據(jù)定軌得到的最新軌道根數(shù)以及各測控站的地理位置，計算每顆衛(wèi)星的測控資源，并將最新的軌道根數(shù)和衛(wèi)星測控資源數(shù)據(jù)發(fā)送至運控系統(tǒng)；

③ 運控系統(tǒng)接收到最新的衛(wèi)星軌道根數(shù)后，根據(jù)各數(shù)據(jù)接收站的地理位置，計算每顆衛(wèi)星的接收資源；

④ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收遙感用戶發(fā)送的遙感數(shù)據(jù)需求，如果有符合用戶要求的數(shù)據(jù)直接提供給用戶；如果沒有符合要求的數(shù)據(jù)，則生成衛(wèi)星遙感需求發(fā)送至運控系統(tǒng)；

⑤ 運控系統(tǒng)接收到遙感需求后，利用所有衛(wèi)星的最新軌道根數(shù)，對遙感需求進行訪問計算，得到所有的衛(wèi)星觀測資源，并過濾掉不符合時間要求的衛(wèi)星觀測資源；

⑥ 運控系統(tǒng)對所有衛(wèi)星觀測資源、測控資源和接收資源進行統(tǒng)籌規(guī)劃，形成衛(wèi)星控制指令和測控站業(yè)務測控計劃發(fā)送至測控系統(tǒng)執(zhí)行，形成數(shù)據(jù)跟蹤接收計劃下發(fā)至數(shù)據(jù)接收站執(zhí)行；

⑦ 測控系統(tǒng)接收到衛(wèi)星控制指令和測控站業(yè)務測控計劃后，將指令上注到衛(wèi)星；

⑧ 遙感衛(wèi)星根據(jù)控制指令執(zhí)行遙感任務，并將原始遙感數(shù)據(jù)發(fā)送至運控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收站；

⑨ 運控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收站接收到原始遙感數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

⑩ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對原始遙感數(shù)據(jù)進行處理，生成相應的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品，發(fā)送給遙感用戶。

1.3 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著遙感需求的增加和衛(wèi)星制造技術的成熟，特別是以“吉林一號”為代表的微納遙感衛(wèi)星的研制成功，衛(wèi)星制造成本顯著降低，在軌衛(wèi)星數(shù)量急劇增加，并且隨著傳感器技術的進步，遙感圖像的分辨率越來越高、觀測范圍越來越大，導致原始遙感數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量越來越大，而地面測控站和數(shù)據(jù)接收站的建設數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸帶寬的發(fā)展卻遠滯后于衛(wèi)星的發(fā)展，特別是大部分測控站和接收站都處于境內，致使測控和接收資源異常緊張。為了緩解這一矛盾，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)通常采用周期性、批處理的運行方式。各遙感用戶需要提前2～3天將遙感需求發(fā)送至衛(wèi)星遙感系統(tǒng)，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)提前1～2天根據(jù)遙感需求的優(yōu)先級，對衛(wèi)星觀測資源、測控資源和接收資源進行統(tǒng)籌規(guī)劃，生成衛(wèi)星控制指令和跟蹤接收計劃，分別上注衛(wèi)星和發(fā)送至數(shù)據(jù)接收站。當遙感需求數(shù)量比較多而接收資源不夠時，優(yōu)先級低的遙感需求將不能被安排，盡管衛(wèi)星資源仍有剩余。

當有重大突發(fā)事件發(fā)生，需要用遙感衛(wèi)星進行觀測時，就會產(chǎn)生優(yōu)先級很高的應急觀測需求，該需求會與提前安排的觀測計劃產(chǎn)生沖突，因為應急觀測需求的緊迫性和重要性，需要盡快安排衛(wèi)星觀測、盡快拿到遙感數(shù)據(jù)。為了保證應急需求的盡快可靠執(zhí)行，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)會計算所有衛(wèi)星對應急需求的訪問時間[12-13]，選擇訪問時間最快的1～3顆衛(wèi)星執(zhí)行此任務。如果被選中衛(wèi)星上存在與應急需求沖突的指令，則需要用應急需求生成的指令代替原有指令。為了盡快拿到遙感數(shù)據(jù)，還要選擇該衛(wèi)星最早的接收資源接收遙感數(shù)據(jù)。由于多顆衛(wèi)星過頂?shù)孛嬲镜臅r間窗口可能會出現(xiàn)交叉[4]，由此便產(chǎn)生了多顆衛(wèi)星之間的接收資源沖突，如衛(wèi)星A能夠最快過頂應急需求，過頂應急需求的時間是9：40，衛(wèi)星A對地面站X的過頂時間是10：00-10：10，而衛(wèi)星B對地面站X的過頂時間是10：05-10：15，但在前期常規(guī)任務規(guī)劃[10]中，將地面站分配給了衛(wèi)星B，此時如果要用地面站X接收衛(wèi)星A的應急遙感數(shù)據(jù)，便和衛(wèi)星B的接收資源產(chǎn)生沖突，但為了盡快拿到應急遙感數(shù)據(jù)，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)會將地面站X臨時分配給衛(wèi)星A使用，而衛(wèi)星B下傳的數(shù)據(jù)將被地面站X忽略。由此看出，衛(wèi)星A執(zhí)行應急任務，不僅影響衛(wèi)星A本身的原有任務，有時還會影響其他衛(wèi)星的任務，如果為了保證應急需求的可靠性，會用多顆衛(wèi)星來執(zhí)行應急需求，對系統(tǒng)原有工作計劃的影響將進一步擴大。

隨著社會的快速發(fā)展，各種應急觀測需求逐年快速上升，應急觀測有常態(tài)化的趨勢，衛(wèi)星遙感系統(tǒng)越來越難以適應發(fā)展的需要。

2 6G通信網(wǎng)絡的特點

6G網(wǎng)絡將構建地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，將寬帶衛(wèi)星通信與地面移動通信相整合，以超快速度實現(xiàn)全球覆蓋和萬物互聯(lián)[5]。

全球關于6G通信市場的競爭已經(jīng)開始。CNET報道稱，2019年3月，美國聯(lián)邦通信委員會一致決定開放“太赫茲”頻段，為6G開放實驗頻譜許可證，以此繞過5G市場，直接進入6G時代。與此同時，美國抓緊布局太空6G衛(wèi)星網(wǎng)絡，以填補5G空白，完善全球網(wǎng)絡覆蓋。美國商業(yè)航天公司SpaceX首次將60顆“星鏈” (Starlink)互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星送入軌道。未來，SpaceX將建造12 000顆獅子座衛(wèi)星，利用這些衛(wèi)星建立一個全球性的衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡，這也是目前6G建設的首次實質性嘗試。如果SpaceX真的能夠實現(xiàn)發(fā)射12 000顆衛(wèi)星的目標，將是全球無線網(wǎng)絡的一個巨大飛躍[5]。

6G移動通信技術建立在5G移動通信技術的基礎之上，屬于5G移動通信技術的全面優(yōu)化和拓展延伸[6]。預計6G基站可以同時接入上千個無線連接且其容量可高達5G基站的1 000倍，下載速度預計可達1 TB/s。6G移動通信將應用全新的太赫茲頻譜頻段，廣泛使用空間復用技術，并在高速通信、衛(wèi)星雷達和物聯(lián)網(wǎng)等十余個領域起到核心作用[7]。對于一些環(huán)境惡劣的地區(qū)，如在一些高遠山區(qū)、海洋，建造5G基站難度很大，而在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)下，6G可以彌補5G網(wǎng)絡的空缺，更重要的是能在重點尖端科技領域提供有力支持，如在潛海、太空和軍事等更多的空間發(fā)揮特殊作用[5]。

6G移動通信采用毫米波與太赫茲等技術，對空間通信傳輸進行了優(yōu)化，可使無線或移動終端的傳輸速率高達11 Gb/s，是5G傳輸速率的100倍左右，采用6G無線移動通信，不會再有任何等待延遲的感覺。

6G衛(wèi)星通信網(wǎng)絡可應用于電信衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感圖像傳輸及衛(wèi)星導航定位與授時等，實現(xiàn)衛(wèi)星通信天地融合全覆蓋，集地面通信、衛(wèi)星通信、海洋通信于一體的全連接寬帶通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，填補沙漠、無人區(qū)及海洋等移動通信的“盲區(qū)”。

5G做到的是信息急速傳輸，卻做不到真正全面的萬物互聯(lián)。6G網(wǎng)絡將構建地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信，讓網(wǎng)絡信號抵達任何一個偏遠之處，并以超快的速度實現(xiàn)萬物互聯(lián)，標志真正物聯(lián)通信的開始，人類將告別互聯(lián)網(wǎng)，進入物聯(lián)網(wǎng)時代[5]。

3 基于6G天地一體化寬帶網(wǎng)絡的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)

3.1 6G通信對衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的影響

6G天地一體化寬帶網(wǎng)絡建成后，將形成一個對全球近地空間無縫覆蓋的寬帶網(wǎng)絡，全球近地空間任意位置將可以采用無線方式快速接入進行數(shù)據(jù)傳輸。衛(wèi)星遙感系統(tǒng)組成和運行模式也將發(fā)生革命性的改變，屆時測控時間窗口、數(shù)據(jù)傳輸時間窗口的概念將不復存在，系統(tǒng)將不再依賴有限的測控站在指定的時間窗口上注衛(wèi)星指令，而是借助無處不在的天地寬帶網(wǎng)絡隨時上注指令，而且上注指令時衛(wèi)星可以在近地空間任何位置。同樣，遙感數(shù)據(jù)的下傳也將擺脫數(shù)據(jù)接收站在合適時間窗口的限制，衛(wèi)星可以在任何位置將遙感數(shù)據(jù)傳輸至全球任意位置，數(shù)據(jù)存儲延后回放這種數(shù)據(jù)傳輸模式將會成為歷史，衛(wèi)星的數(shù)傳模式將以實時傳輸為主。在某種程度上可以認為，測控資源和接收資源是無限的，遙感衛(wèi)星將再也不受測控資源和接收資源的限制，可以將衛(wèi)星的能力發(fā)揮到極致，從而實現(xiàn)需求最大化滿足、資源最大化利用。

3.2 6G通信時代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)展望

衛(wèi)星遙感系統(tǒng)由遙感衛(wèi)星、測控系統(tǒng)、運控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，如圖3所示，但每個系統(tǒng)的職能或工作方式將與現(xiàn)在有很大變化。

圖3 6G時代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)組成Fig.3 Composition of satellite remote sensing system in 6G Era

遙感衛(wèi)星將作為重要的信息節(jié)點，無縫接入天地一體化寬帶網(wǎng)絡，其主要作用還是根據(jù)控制指令執(zhí)行遙感任務，只是接收指令和下傳數(shù)據(jù)的方式發(fā)生了變化，接收指令和下傳數(shù)據(jù)將依托天地一體化寬帶網(wǎng)絡執(zhí)行，可以根據(jù)任務需要隨時隨地進行。

測控系統(tǒng)的主要作用是對衛(wèi)星進行測量定軌和軌道維持，上注衛(wèi)星指令將不再是其主要職能。屆時，測控系統(tǒng)對衛(wèi)星的測定軌工作將主要依托天地一體化網(wǎng)絡[14]中的測控節(jié)點進行，不再受時間窗口的限制，可以全球實時測控，地面測控站將作為保留手段在特殊情況下發(fā)揮作用。

運控系統(tǒng)將隨時接收各用戶的遙感需求，對衛(wèi)星觀測資源進行統(tǒng)籌分配，不再考慮接收資源分配的問題，從而大幅降低任務規(guī)劃的難度，形成的衛(wèi)星控制指令也不必提前較長時間集中上注，而是在該需求觀測時刻之前即時上注，上注后將很快執(zhí)行，星上不會預存大量待執(zhí)行的指令。因為所有的觀測需求都是即時上星的，因此常規(guī)觀測需求和應急觀測需求的界限將不再明顯，只有優(yōu)先級的差別，突發(fā)事件的應急觀測需求不會對已有觀測需求造成太大的沖擊，并且因為不再使用測控站上注衛(wèi)星指令，所以不存在申請測控資源的問題，也不會因申請測控資源失敗導致應急觀測需求不能執(zhí)行的問題；因為不再使用數(shù)據(jù)接收站接收數(shù)據(jù)，所以也不存在執(zhí)行應急任務的衛(wèi)星與其他衛(wèi)星爭奪接收資源的問題，借助天地一體化寬帶網(wǎng)絡，應急觀測需求的遙感數(shù)據(jù)將會實時下傳，大幅縮短的應急響應時間。

6G時代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的工作流程如圖4所示。

圖4 6G時代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)工作流程Fig.4 Workflow of satellite remote sensing system in 6G Era

具體工作流程如下：

① 測控系統(tǒng)根據(jù)工作計劃對各衛(wèi)星進行測量定軌，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星偏離軌道后，進行軌道維持，使衛(wèi)星回到設計軌道，并將最新軌道根數(shù)發(fā)送至運控系統(tǒng)；

② 遙感用戶隨時向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提出數(shù)據(jù)需求，或者直接向運控系統(tǒng)提出遙感需求；

③ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收遙感用戶發(fā)送的遙感數(shù)據(jù)需求，如果有符合用戶要求的數(shù)據(jù)直接提供給用戶，如果沒有符合要求的數(shù)據(jù)，則生成衛(wèi)星遙感需求發(fā)送至運控系統(tǒng)；

④ 運控系統(tǒng)根據(jù)所有遙感需求的優(yōu)先級，對衛(wèi)星觀測資源進行統(tǒng)籌規(guī)劃，將衛(wèi)星觀測資源分配給相應的遙感需求，生成衛(wèi)星控制指令，并通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡上注到衛(wèi)星；

⑤ 遙感衛(wèi)星根據(jù)控制指令執(zhí)行遙感任務，并將原始遙感數(shù)據(jù)通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡實時發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或遙感用戶；

⑥ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對原始遙感數(shù)據(jù)進行處理，生成相應的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品，發(fā)送給遙感用戶。

3.3 基于IPv6的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)

6G時代萬物互聯(lián)之后，現(xiàn)有的IPv4將不能滿足物聯(lián)網(wǎng)的容量需求，IPv6將成為主流網(wǎng)絡協(xié)議。萬物互聯(lián)時代人工智能技術必將高度成熟和廣泛應用，屆時每一顆遙感衛(wèi)星都是一個具有遙感功能的智能網(wǎng)絡終端，都有一個獨立的IP地址。經(jīng)過授權，遙感用戶[15]將可以通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡直接控制衛(wèi)星執(zhí)行遙感任務、獲取遙感數(shù)據(jù)。隨著衛(wèi)星智能化水平的提高，運控系統(tǒng)的職能也將發(fā)生改變，其主要作用不再是進行衛(wèi)星觀測資源分配，而是進行衛(wèi)星觀測資源使用授權，運控中心將根據(jù)業(yè)務需要和用戶級別，將不同的衛(wèi)星觀測資源授權給相應的用戶，向用戶發(fā)布衛(wèi)星位置和空閑時段，用戶可以使用專用衛(wèi)星應用終端通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡將遙感需求直接發(fā)送至衛(wèi)星。當不同用戶的觀測需求產(chǎn)生沖突時，遙感衛(wèi)星智能控制系統(tǒng)將根據(jù)需求的優(yōu)先級進行仲裁，并將仲裁結果反饋給衛(wèi)星應用終端；當衛(wèi)星受理新需求，觀測資源狀態(tài)改變后，通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡通知運控中心更新衛(wèi)星觀測資源狀態(tài)。衛(wèi)星執(zhí)行完遙感任務后可以將遙感數(shù)據(jù)通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或直接發(fā)送至用戶的衛(wèi)星應用終端。

基于IPv6的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)工作流程如圖5所示。

圖5 基于IPv6的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)工作流程Fig.5 Workflow of satellite remote sensing system based on IPv6

具體工作流程如下：

① 測控系統(tǒng)根據(jù)工作計劃對各衛(wèi)星進行測量定軌，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星偏離軌道后，進行軌道維持，使衛(wèi)星回到設計軌道，并將最新軌道根數(shù)發(fā)送至運控系統(tǒng)；

② 運控系統(tǒng)根據(jù)用戶級別授權用戶使用的衛(wèi)星觀測資源，并實時向遙感用戶、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)布衛(wèi)星觀測資源使用狀態(tài)；

③ 遙感用戶隨時向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提出數(shù)據(jù)需求，或者根據(jù)運控系統(tǒng)發(fā)布的衛(wèi)星觀測資源狀態(tài)通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡直接將遙感需求上注衛(wèi)星；

④ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收遙感用戶發(fā)送的遙感數(shù)據(jù)需求，如果有符合用戶要求的數(shù)據(jù)直接提供給用戶，如果沒有符合要求的數(shù)據(jù)，則生成衛(wèi)星遙感需求，并通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡直接將遙感需求上注衛(wèi)星；

⑤ 遙感衛(wèi)星收到不同用戶遙感需求后，對有沖突的遙感需求根據(jù)用戶的優(yōu)先級進行仲裁，將仲裁后的遙感需求自動轉化為衛(wèi)星控制指令；

⑥ 遙感衛(wèi)星根據(jù)控制指令執(zhí)行遙感任務，并將原始遙感數(shù)據(jù)通過天地一體化寬帶網(wǎng)絡實時發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或遙感用戶；

⑦ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對原始遙感數(shù)據(jù)進行處理，生成相應的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品，發(fā)送給遙感用戶。

4 結束語

6G天地一體化網(wǎng)絡目前尚處于論證階段，本文分析了其對衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的影響，展望了6G時代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)各組成部分職能的變化，提出了基于6G天地一體化寬帶網(wǎng)絡和IPv6協(xié)議的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)工作模式和流程，該工作模式可大幅降低衛(wèi)星遙感系統(tǒng)運行的復雜度，充分發(fā)揮遙感衛(wèi)星的使用效能，可以為未來新型衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的論證提供參考。隨著6G天地一體化網(wǎng)絡的深化論證和發(fā)展，其能力和特點將逐步明晰，也必將促進對6G時代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的論證工作。