彭木根，張世杰，許宏濤，張夢菲，孫耀華，程瑛

綜述

低軌衛(wèi)星通信遙感融合：架構(gòu)、技術(shù)與試驗

彭木根1，張世杰2,3，許宏濤1，張夢菲1，孫耀華1，程瑛3

（1.北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點實驗室，北京 100876；2.銀河航天（北京）科技有限公司，北京 100192；3.媒體融合生產(chǎn)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室，北京 100803）

低軌衛(wèi)星系統(tǒng)是獲取空間信息和破解寬帶數(shù)字鴻溝的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，通信與遙感融合是解決現(xiàn)有遙感和通信分治、衛(wèi)星重置、應(yīng)急業(yè)務(wù)響應(yīng)不及時等問題的有效途徑。概述了低軌通信和遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的現(xiàn)狀，針對通信和遙感融合需求，提出了通信遙感融合方案及體系架構(gòu)，闡述了基于該體系架構(gòu)的硬件組成及融合試驗方案，最后探討了相關(guān)挑戰(zhàn)和未來發(fā)展。

通信遙感融合；低軌衛(wèi)星；即感即傳

0 引言

低軌遙感衛(wèi)星系統(tǒng)為對地觀測提供了數(shù)據(jù)保障，已廣泛應(yīng)用于森林火災(zāi)監(jiān)測、應(yīng)急救援、大氣觀測等領(lǐng)域，促進了社會與經(jīng)濟發(fā)展，同時在國防領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略地位也日益凸顯。另一方面，低軌寬帶通信衛(wèi)星近年來受到廣泛關(guān)注，美國以O(shè)neWeb、Starlink為代表的低軌商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)星座已進入快速建設(shè)期，并為“黑杰克”“空間傳輸層”等項目提供服務(wù)[1]；我國也相繼提出了鴻雁星座、虹云工程等一系列低軌星座發(fā)展計劃[2]，在商業(yè)等領(lǐng)域均有巨大應(yīng)用前景?，F(xiàn)有遙感系統(tǒng)采用周期性、批處理的運行方式，存在衛(wèi)星過頂時間短、地面接收資源不足、各處理環(huán)節(jié)相對獨立煩雜等問題，難以滿足大量、低時延的遙感信息獲取需求[3]。為解決上述問題，結(jié)合低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展，以及節(jié)省有限的低軌衛(wèi)星載荷、軌道和頻率等寶貴資源，低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的遙感和通信融合大勢所趨。實際上，6G的一個重要技術(shù)特征就是采用非體面網(wǎng)絡(luò)（non-terrestrial network，NTN），在提供10 100倍于5G傳輸速率的同時，開發(fā)新的空中接口，實現(xiàn)傳感、通信、導(dǎo)航、計算的融合[4]。

為克服傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)性能瓶頸，通信遙感功能可依托低軌衛(wèi)星進行融合，最終實現(xiàn)即感即傳的愿景。具體而言，通過在低軌衛(wèi)星上同時搭載通信與遙感載荷，并借助在軌任務(wù)調(diào)度與信息智能分發(fā)、高速綜合信號處理、地面站網(wǎng)資源融合管控等關(guān)鍵技術(shù)，提升遙感數(shù)據(jù)分發(fā)速率和遙感任務(wù)實時響應(yīng)能力。

國內(nèi)外對衛(wèi)星遙感通信融合展開了初步研究。文獻[5]設(shè)計了一個快記錄慢發(fā)布模式的遙感數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和對應(yīng)的下行鏈路，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)無損壓縮準實時下傳。針對遙感衛(wèi)星的通信任務(wù)規(guī)劃，文獻[6]綜合考慮數(shù)據(jù)采集鏈中的各類資源，提出了一個標簽約束最短路徑的框架以實現(xiàn)快速響應(yīng)。針對多星協(xié)同問題，文獻[7]比較了地面和低軌小星座無線感知網(wǎng)絡(luò)的異同，提出一種從衛(wèi)星負責(zé)感知、主衛(wèi)星負責(zé)與地面站通信的多星協(xié)同通感方案。此外，文獻[8]基于具備星間鏈的Walker低軌遙感星座提出了一種遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)算法，能夠最小化遙感數(shù)據(jù)請求和數(shù)據(jù)下傳的時間。通過在應(yīng)急導(dǎo)航/通信系統(tǒng)中集成地球觀測信息、在地面/衛(wèi)星混合網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中集成納米衛(wèi)星，文獻[9]提出了面向應(yīng)急場景的通信、導(dǎo)航、遙感三網(wǎng)協(xié)同方法。與此同時，各國關(guān)于衛(wèi)星通感融合的相關(guān)項目也在推進當(dāng)中：2018年，美國國防高級研究計劃局發(fā)起“黑杰克”項目，計劃開發(fā)一個搭載軍用通信、導(dǎo)航、偵察、預(yù)警等多類任務(wù)載荷的自主智能低軌星座[10]；美國陸軍融合項目計劃借助低軌星座通信傳輸能力連接傳感器與作戰(zhàn)武器，構(gòu)建20秒殺傷鏈；俄羅斯于2018年提出打造通導(dǎo)遙一體化星座——“球體”，提供寬帶通信、機器對機器通信、偵察、導(dǎo)航等多種功能[11]；針對集成遙感、通信、導(dǎo)航系統(tǒng)的空間基礎(chǔ)設(shè)施，我國在《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015—2025年）》中提出了一星多用、多星組網(wǎng)、多網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)集成發(fā)展的思路。總體來說，基于低軌星座的遙感通信融合研究已取得一些進展，但低軌衛(wèi)星同時部署遙感和通信載荷的試驗?zāi)壳吧袩o公開案例。

1 低軌衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)展

遙感起源于航空探測，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，現(xiàn)代遙感系統(tǒng)借助光學(xué)相機、合成孔徑雷達（synthetic aperture radar，SAR）等傳感器，接收來自地球空間的各種電磁波信息并進行處理分析，能實現(xiàn)全天候觀測從而得到目標的物理特征及變化規(guī)律，具有宏觀動態(tài)的優(yōu)點。隨著遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、國防戰(zhàn)略安全等領(lǐng)域應(yīng)用愈加廣泛，全球各國積極組織遙感衛(wèi)星技術(shù)研發(fā)，空間分辨率、時間分辨率等性能指標不斷提高。

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

全球在軌運行的遙感衛(wèi)星主要運行在300 800 km的低軌道，運行速度快、周期短，相比于無人機、浮空器等遙感類型具備獨有的周期性廣域覆蓋和全球快速訪問優(yōu)勢[12]，因此遙感衛(wèi)星建設(shè)已成為各國科技發(fā)展競爭的焦點，美國、法國、俄羅斯、日本、歐洲航天局等國家和機構(gòu)均展開了衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的建設(shè)和規(guī)劃。目前具有代表性的先進高分辨率系統(tǒng)有美國的WorldView系列、法國的SPOT系列、加拿大的RadarSat系列以及中國“高分”系列等?？傮w而言，全球低軌遙感衛(wèi)星規(guī)模不斷壯大，美國在其中仍處于領(lǐng)先水平。我國航天事業(yè)發(fā)展40多年，現(xiàn)已躋身航天大國行列，衛(wèi)星事業(yè)正面臨難得的發(fā)展機遇?；谖覈虬l(fā)展戰(zhàn)略和國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，近年來國家接連論證發(fā)布了《高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項》《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015—2025年）》和《中國面向全球的綜合地球觀測系統(tǒng)十年執(zhí)行計劃（2016—2025年）》，計劃構(gòu)建多分辨率配置、多觀測技術(shù)組合的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)以提升全球觀測和數(shù)據(jù)獲取能力，加快中國的空間信息與應(yīng)用技術(shù)發(fā)展[13]。

1.2 傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星體系架構(gòu)

衛(wèi)星遙感系統(tǒng)完成一次任務(wù)操作，涉及的環(huán)節(jié)包括指令上注、數(shù)據(jù)獲取、星上處理、數(shù)據(jù)下傳、數(shù)據(jù)處理與分發(fā)。遙感衛(wèi)星的工作模式則包括成像記錄、數(shù)據(jù)回放、準實時數(shù)傳任務(wù)等10種，同一時刻只能工作在一種工作模式中，具體由運控指令進行控制。傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖1所示，由衛(wèi)星平臺、有效載荷、星地鏈路、地面系統(tǒng)4個子系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)有序協(xié)同配合，完成遙感作業(yè)[14]。

● 衛(wèi)星平臺：遙感衛(wèi)星常采用太陽同步軌道、回歸軌道等1 000 km以下低軌[15]，也有部分處于地球同步軌道，本文主要針對低軌遙感衛(wèi)星與星座進行探討。低軌衛(wèi)星具有發(fā)射成本低、重訪次數(shù)高、數(shù)據(jù)傳輸率高等優(yōu)點，更利于完成全球觀測任務(wù)和觀測數(shù)據(jù)快速下傳。

● 有效載荷：有效載荷即衛(wèi)星平臺搭載的對地感知觀測設(shè)備，目前已投入使用的包括光學(xué)、合成孔徑雷達、多光譜/高光譜等各類載荷，其性能直接關(guān)系到遙感的分辨率和成像質(zhì)量。我國高分二號衛(wèi)星已具有全色0.8 m的高空間分辨率。

圖1 傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的體系架構(gòu)

● 星地鏈路：主要包括測控鏈路和數(shù)傳鏈路，測控鏈路主要以S/X頻段為主，數(shù)據(jù)傳輸鏈路主要以X頻段為主[15]。我國部分地面站具備Ka頻段的下行數(shù)據(jù)接收能力，碼速率可達4×1.5 Gbit/s[16]。

● 地面系統(tǒng)：地面段主要包括運控系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收站、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[3]。運控系統(tǒng)作為地面控制中心，根據(jù)遙感需求生成衛(wèi)星控制指令和遙感任務(wù)計劃、統(tǒng)籌調(diào)度地面站網(wǎng)資源；測控系統(tǒng)負責(zé)衛(wèi)星遙測與軌道保持、上注運控系統(tǒng)分發(fā)的控制指令、監(jiān)視衛(wèi)星平臺和載荷運行工況；數(shù)據(jù)接收站根據(jù)運控系統(tǒng)發(fā)布的工作計劃，完成遙感數(shù)據(jù)下行接收；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對原始遙感數(shù)據(jù)做輻射校正及幾何校正等進一步處理，生成對應(yīng)的遙感信息產(chǎn)品分發(fā)給用戶。目前，我國遙感衛(wèi)星地面站承擔(dān)著中國全部的民用陸地觀測衛(wèi)星和空間科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)，呈現(xiàn)了以北京總部為中心，連接密云、喀什、三亞、昆明、北極5個衛(wèi)星接收站的結(jié)構(gòu)，形成了完整的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收、傳輸、存檔、處理、分發(fā)體系[16]。

1.3 問題挑戰(zhàn)

隨著遙感精度不斷提升，原始遙感數(shù)據(jù)量成倍增長，每日生成數(shù)據(jù)量可達幾十TB。同時，遙感作為搶險救災(zāi)、海域監(jiān)察、全球目標監(jiān)測等場景中的重要輔助手段，應(yīng)實現(xiàn)分鐘級的響應(yīng)。然而，以下因素嚴重限制了遙感信息獲取的時效性。

● 地面系統(tǒng)由于各種因素?zé)o法實現(xiàn)全球布站，大部分測控站和接收站都處于境內(nèi)且發(fā)展較為滯后，測控和接收資源都非常有限。

● 衛(wèi)星運控、接收、處理和應(yīng)用環(huán)節(jié)相互獨立，信息獲取鏈條復(fù)雜繁長，響應(yīng)較慢[17]。

● 低軌衛(wèi)星平臺高速飛行的特點決定了衛(wèi)星大部分時間在境外，由于單地面站過頂時長不超過10 min，相對于有限的地面站布局而言，衛(wèi)星可見時間短。

● 遙感衛(wèi)星只能處于一種工作模式，觀測任務(wù)和數(shù)傳任務(wù)無法并行。

● 現(xiàn)有遙感衛(wèi)星功能側(cè)重在遙感數(shù)據(jù)獲取和處理，星地鏈路數(shù)據(jù)傳輸能力較弱，無星間鏈路，制約了遙感信息分發(fā)能力。

綜上，傳統(tǒng)遙感系統(tǒng)存在過度依賴地面資源、信息分發(fā)能力受限問題，導(dǎo)致遙感信息服務(wù)響應(yīng)滯后。與美國針對敏感事件12 min內(nèi)的響應(yīng)時間相比，我國遙感系統(tǒng)對境內(nèi)事件的反應(yīng)時延長達10 h，對境外事件的反應(yīng)時延則高達2 030 h，性能差異明顯。

1.4 通信—導(dǎo)航—遙感融合的體系架構(gòu)

近年來，我國對導(dǎo)航、遙感等天基信息服務(wù)的覆蓋需求趨于全球化。隨著低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展，學(xué)術(shù)界提出了衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、遙感融合的天基信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想，文獻[3,18-20]中進行了深入探討，依托具備全球無縫覆蓋能力的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)，實現(xiàn)在軌多源信息的實時傳輸分發(fā)，將原來各自獨立的通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)有機融合。

通信—導(dǎo)航—遙感融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)如圖2所示，與傳統(tǒng)遙感系統(tǒng)不同，此架構(gòu)下遙感衛(wèi)星作為天基感知節(jié)點接入融合網(wǎng)絡(luò)，由全球覆蓋的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)輔助遙感指令和遙感數(shù)據(jù)即時傳輸轉(zhuǎn)發(fā)，衛(wèi)星測控、任務(wù)更新、數(shù)據(jù)下傳不再依賴有限的地面測控、運控、接收資源，星地鏈路傳輸速率大幅提升，可以根據(jù)任務(wù)需要隨時隨地高速進行，從而突破地面站布局對衛(wèi)星服務(wù)的限制，保障任何人在任何時間、任何地點均能實時可靠地獲取高精度定位導(dǎo)航授時和遙感信息[19]。

圖2 通信—導(dǎo)航—遙感融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

上述方案實現(xiàn)了通信、導(dǎo)航、遙感功能的互聯(lián)互通，可讓遙感衛(wèi)星隨時隨地接收控制和任務(wù)指令并實時或準實時地高速回傳遙感數(shù)據(jù)，大幅提升遙感時效性，然而，該解決方案目前仍處在建設(shè)構(gòu)想階段?？紤]我國現(xiàn)有低軌通信衛(wèi)星數(shù)量少、衛(wèi)星軌道資源珍貴，可初步考慮首先在單顆低軌衛(wèi)星實現(xiàn)通信、遙感功能的融合，相比前述通導(dǎo)遙融合架構(gòu)可以減少所需的衛(wèi)星數(shù)量、節(jié)省軌道和頻率資源，同時降低發(fā)射運維成本。

2 基于通信遙感融合的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)

隨著低軌衛(wèi)星設(shè)計和制造技術(shù)的不斷發(fā)展以及星載處理能力的增強，單星有望同時搭載多種載荷，實現(xiàn)“一星多用”，具體而言，借助強大的星載高性能處理單元，單顆低軌衛(wèi)星能夠在執(zhí)行遙感任務(wù)的同時進行星間/星地數(shù)據(jù)傳輸。通過采用通信遙感融合衛(wèi)星，可以減少通信遙感融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中所需的衛(wèi)星數(shù)量，充分利用稀缺的軌道資源，實現(xiàn)即感即傳?；谠撊诤闲l(wèi)星，本文提出了新型的低軌衛(wèi)星通信遙感融合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。

低軌衛(wèi)星通信遙感融合系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖3所示，低軌衛(wèi)星通信遙感融合系統(tǒng)由通信遙感融合衛(wèi)星、地面遙感中心、衛(wèi)星信關(guān)站、地面通信系統(tǒng)組成。新型遙感系統(tǒng)對地面站網(wǎng)資源進行了融合管控。傳統(tǒng)地面站由測控、運控、數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)組成，為了拓展遙控接收覆蓋區(qū)域以及數(shù)據(jù)獲取能力，地面站的接收系統(tǒng)之間布站遙遠，鏈路距離極長，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜[16]；測控、運控、接收、處理系統(tǒng)節(jié)點分布分立、環(huán)節(jié)存在冗余，服務(wù)響應(yīng)鏈條見長。在新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，可以將現(xiàn)有地面站整合為地面遙感中心，其主要職能包括衛(wèi)星測量控軌、衛(wèi)星控制和任務(wù)指令生成與上注、原始遙感數(shù)據(jù)接收處理以及遙感信息分發(fā)。

在新的架構(gòu)下，用戶獲取遙感信息的途徑變得更加多元：新架構(gòu)中的遙感中心對原有地面站進行功能整合，兼容原有的運行方式，用戶可直接向遙感中心發(fā)送遙感需求并接收數(shù)據(jù)產(chǎn)品；用戶可以按照傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)端到端的通信方式，與遙感中心建立鏈接，發(fā)送需求并接收產(chǎn)品；網(wǎng)絡(luò)中的孤立節(jié)點，如執(zhí)行海上救援的船只，可直接與遙感衛(wèi)星進行通信，發(fā)送遙感服務(wù)請求并獲取數(shù)據(jù)，然而，由于遙感原始數(shù)據(jù)量巨大，該方式需要星上有較強的計算處理能力對原始數(shù)據(jù)進行壓縮甚至直接生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

在無星間鏈的情況下，針對遙感中心和境內(nèi)衛(wèi)星間的交互，網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)如圖4所示。

● 遙感中心可以在特定的可視時間窗口直接與衛(wèi)星進行通信，進行指令上注和原始遙感數(shù)據(jù)接收，此時遙感中心與衛(wèi)星間的鏈路可以采用現(xiàn)有衛(wèi)星通信體制，例如DVB-S2X。

圖3 低軌衛(wèi)星通信遙感融合系統(tǒng)體系架構(gòu)

圖4 無星間鏈路的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

● 衛(wèi)星可以通過地面網(wǎng)絡(luò)的空中接口，如5G NR，接入配備對空天線的基站，經(jīng)過地面核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)后與遙感中心實現(xiàn)信息交互。然而，由于原始5G NR是專門為地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，需要進一步評估衛(wèi)星典型的信道特征對其的影響，如高傳播時延、大多普勒頻移等[21]。

● 衛(wèi)星可以通過含有基站處理單元的信關(guān)站進行基于5G NR體制的星地傳輸，隨后再通過核心網(wǎng)與遙感中心通信，此時在架構(gòu)上信關(guān)站用作地面基站的射頻天線，通過前傳鏈路與基站進行通信。

在存在星間鏈路的情況下，針對遙感中心和境外衛(wèi)星A的交互方式，以數(shù)據(jù)下傳為例進行說明，如圖5所示。衛(wèi)星A先將遙感數(shù)據(jù)由星間鏈路轉(zhuǎn)發(fā)至衛(wèi)星B或衛(wèi)星C，然后由衛(wèi)星B通過5G NR下傳至地面站、通過核心網(wǎng)傳輸至遙感中心，或由衛(wèi)星C直接通過現(xiàn)有衛(wèi)星通信空中接口下傳至遙感中心。此時，衛(wèi)星需具備星上處理以及路由能力，搭載可再生載荷。這種體系架構(gòu)顯然更加復(fù)雜，成本也更高。特別地，當(dāng)衛(wèi)星A通過衛(wèi)星B下傳遙感數(shù)據(jù)時，從信關(guān)站/基站角度而言，對于NR接口物理層、MAC層的傳播時延只須考慮與衛(wèi)星B之間的星地鏈路。

圖5 有星間鏈路的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

通過以上方式，新型衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的數(shù)據(jù)下傳性能從3個維度實現(xiàn)了提升。一是星地鏈路傳輸帶寬的極大擴展。目前，各國遙感衛(wèi)星迅猛發(fā)展將導(dǎo)致廣泛使用的S、X頻段非常擁擠，而Ka等高頻段傳輸帶寬可達2.5 GHz以上，與S（90 MHz）、X（375 MHz）頻段相比具有顯著優(yōu)勢[22]，衛(wèi)星業(yè)務(wù)通信預(yù)計可保障至少1 Gbit/s的單通道速率[23]。二是對衛(wèi)星過頂時間的充分利用?，F(xiàn)有遙感系統(tǒng)需要地面站的天線仰角在一定范圍內(nèi)才能對衛(wèi)星進行跟蹤，導(dǎo)致衛(wèi)星與地面站之間的一次通信最大只能維持10 min左右，通過在星上實現(xiàn)通信、遙感兩種工作模式并行，可即感即傳，有效利用可視時間進行數(shù)據(jù)下傳。三是遙感衛(wèi)星的地面接收資源大幅增加。隨著遙感系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)的融合，衛(wèi)星的數(shù)據(jù)下傳不再僅僅依賴有限的地面數(shù)據(jù)接收站，泛在的地面網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點均可以為衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)鏈路，從而顯著降低遙感數(shù)據(jù)獲取時延。該架構(gòu)通過多顆通信遙感融合衛(wèi)星建鏈組網(wǎng)、地面遙感站點功能融合、網(wǎng)絡(luò)泛在接入，真正實現(xiàn)“一星多用、多星組網(wǎng)、多網(wǎng)協(xié)同、數(shù)據(jù)集成”的多樣化、精細化、高實效性遙感信息服務(wù)[24]。

3 低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的通信遙感融合試驗

為了驗證評估上述所提網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的可行性和先進性，針對應(yīng)急維穩(wěn)等遙感信息即時傳輸需求，需要構(gòu)建基于通信遙感融合的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，提出基于通感融合的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的實時遙感信息的關(guān)鍵性生產(chǎn)資料采集、傳輸、解譯的新模式，研究通信遙感一體化對遙感信息時效性的影響評價方法，優(yōu)化實時遙感信息即時采集與傳輸系統(tǒng)的設(shè)計，并進行典型應(yīng)用場景的試驗驗證。

本文融合試驗?zāi)繕耸菍崿F(xiàn)高分辨率遙感圖像的快速獲取、即時下傳遙感數(shù)據(jù)并進行處理、快速將數(shù)據(jù)產(chǎn)品分發(fā)至用戶端。為此，基于上述所提的通信遙感融合體系架構(gòu)，進一步闡明星上通信、遙感載荷的功能部署與接口等，提出了如圖6所示的試驗體系架構(gòu)。相較于傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，該架構(gòu)系統(tǒng)利用通信傳輸實現(xiàn)了遙感的即時性，并擴展了遙感服務(wù)對象，未來可以更好地向開放合作、規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展。

3.1 試驗體系架構(gòu)

通感融合低軌衛(wèi)星系統(tǒng)由空間段和地面段組成，其中空間段主要包括衛(wèi)星平臺、通信載荷和遙感載荷等，地面段包括Q/V頻段信關(guān)站、X頻段測控/數(shù)傳站、Ka頻段衛(wèi)星終端和試驗管控平臺。

融合的低軌衛(wèi)星通過在軌推掃成像、連拍高清成像等多種方式采集圖像數(shù)據(jù)，利用與地面站間的遙測數(shù)傳鏈路、饋電鏈路進行數(shù)據(jù)下傳。測控數(shù)傳站綜合了傳統(tǒng)測控站與數(shù)據(jù)接收站的功能，因此系統(tǒng)兼容傳統(tǒng)遙感系統(tǒng)的運行方式，即在試驗管控平臺的控制下，通過X頻段遙測數(shù)傳鏈路對衛(wèi)星進行軌道控制、指令上注以及數(shù)據(jù)接收。工作于Q/V頻段的信關(guān)站與試驗管控平臺相連，能夠接收管控平臺的設(shè)備工作計劃并實現(xiàn)程序跟蹤，具備低軌衛(wèi)星饋電側(cè)無線信號收發(fā)功能，同時能夠通過融合衛(wèi)星的透明轉(zhuǎn)發(fā)功能與衛(wèi)星終端進行雙向通信。衛(wèi)星通信終端工作于Ka頻段，并連接地面5G網(wǎng)絡(luò)，可以作為數(shù)據(jù)下傳的入口，兼具通信與借助5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遙感信息的功能。試驗管控平臺直接或間接通過地面網(wǎng)絡(luò)與地面段測控/數(shù)傳站、信關(guān)站相連，對系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，此外，在接收并處理原始遙感數(shù)據(jù)后，負責(zé)整合時間數(shù)據(jù)、文字信息等，生成即時新聞并快速分發(fā)給用戶。

圖6 基于通信遙感融合的低軌系統(tǒng)硬件試驗體系架構(gòu)

3.2 衛(wèi)星載荷介紹

商業(yè)化低軌衛(wèi)星平臺目前常規(guī)的是200 kg量級，整星重約190 kg（包括寬帶通信載荷和遙感相機48 kg），功耗約1 350 W，預(yù)計壽命至少5年，典型代表是銀河航天公司研發(fā)在軌的低軌寬帶通信衛(wèi)星平臺。平臺主要包括姿軌控、綜合電子、結(jié)構(gòu)、電源、數(shù)傳等分系統(tǒng)，為有效載荷提供安裝、供電、溫度保證、測控等支持服務(wù)，配置Ka頻段用戶天線、X頻段測控/數(shù)傳天線、Q/V頻段饋電天線、遙感相機、激光終端。測控鏈路設(shè)置在X頻段，上行遙控碼速率可達2 kbit/s，下行遙測碼速率可達8 kbit/s。遙感數(shù)傳鏈路也選用X頻段，下行碼速率可達300 Mbit/s。基于以上配置，融合試驗衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)20 Gbit/s以上低軌寬帶通信能力和光學(xué)遙感能力，從而高效支持即時遙感信息的生成和快速分發(fā)。

（1）寬帶通信載荷

衛(wèi)星的有效載荷設(shè)計高效支撐及時遙感信息寬帶傳輸?shù)臅r效性要求，為了降低成本和增加壽命，通信載荷可以基于透明轉(zhuǎn)發(fā)模式，配置Ka頻段的多波束用戶天線和可接力使用的Q/V頻段饋電天線，天線采用圓極化方式。此外，通信載荷集成了V-Ka頻段前向鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器和 Ka-V頻段返向鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器，用于實現(xiàn)信關(guān)站、衛(wèi)星、衛(wèi)星終端之間的通信，提供20 Gbit/s以上寬帶通信保障，從而滿足遙感信息的大帶寬即時傳輸需求。

（2）遙感相機

衛(wèi)星配置0.42～0.7 μm譜段RGB彩色面陣相機和TB級別的存儲空間，相機成像數(shù)據(jù)通過X頻段高速數(shù)傳鏈路回傳。為保障數(shù)據(jù)分發(fā)的靈活性，支持延時回放和邊記邊放功能，加快遙感信息生產(chǎn)的效率，連續(xù)最長成像時間可達10 min，星下點分辨率可達2 m@500 km。支持在軌推掃成像、視頻成像和連拍高清成像等。

3.3 地面站硬件構(gòu)成

（1）信關(guān)站

信關(guān)站系統(tǒng)組成包括Q/V頻段天伺饋、射頻子系統(tǒng)、基帶設(shè)備、協(xié)議處理設(shè)備、測運網(wǎng)控客戶端設(shè)備。其中，天伺饋子系統(tǒng)的天線面選用拋物面天線，能夠?qū)崿F(xiàn)過頂衛(wèi)星的實時高精度跟蹤，而自跟蹤則采用單脈沖跟蹤方式。測運網(wǎng)控客戶端負責(zé)接收試驗管控平臺設(shè)備工作計劃，控制信關(guān)站實現(xiàn)天線的對星跟蹤，同時采集顯示信關(guān)站系統(tǒng)狀態(tài)和設(shè)備指標參數(shù)。信關(guān)站總體功能包括低軌衛(wèi)星饋電側(cè)無線信號收發(fā)和射頻信號處理、基帶信號處理和空口協(xié)議處理、接收運控的設(shè)備工作計劃，控制信關(guān)站天線實現(xiàn)程序跟蹤，通過低軌衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)與衛(wèi)星終端的數(shù)據(jù)通信。

（2）數(shù)控/測控站

數(shù)控/測控站工作于X頻段，發(fā)射左/右旋圓極化可選，接收測控左/右旋圓極化可選，進行數(shù)傳時兩種極化方式可同時工作。在關(guān)鍵性能方面，可達64 kbit/s的遙測速率， 20 kbit/s的遙控速率，1 Mbit/s的上行注入速率，數(shù)據(jù)傳輸支持雙通道同時解調(diào)，每通道速率可達600 Mbit/s。

（3）Ka頻段衛(wèi)星通信終端

本文融合試驗主要包含便攜/車載終端和固定終端兩類。便攜/車載終端采用平板相控陣天線，固定終端采用大口徑拋物面天線。其中相控陣天線主要功能包括衛(wèi)星追蹤、射頻信號收發(fā)、基帶信號處理、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議處理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理、星歷輸出處理、用戶接口、時鐘同步、資源管理等，能自動跟蹤衛(wèi)星并建立雙向射頻鏈路。

4 未來展望與技術(shù)挑戰(zhàn)

通信遙感融合體系架構(gòu)及其硬件試驗初步驗證了通信和遙感融合帶來的性能增益和未來的巨大前景，也為典型應(yīng)用場景提供了參考。為了進一步提升融合性能，減少融合衛(wèi)星功耗和降低信號處理復(fù)雜度等，未來需要開展通信遙感一體化、靈活的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、先進的信號處理、智能數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)研究等。

4.1 通信遙感一體化處理

通信遙感一體化技術(shù)利用單一傳輸信號進行通信與感知，可有效提高頻譜利用率。此外，通過布署單一系統(tǒng)滿足通信、遙感需求，能節(jié)約軌道資源并降低系統(tǒng)部署與維護成本。考慮到通信與感知對系統(tǒng)具有不同的要求，一體化系統(tǒng)的重要設(shè)計目標之一是進行系統(tǒng)資源的分配以權(quán)衡通信與感知各自的需求。具體而言，它包括分配功率、時域傳輸資源（持續(xù)時間與周期）、頻域資源（信號帶寬）、波束資源（波束方向、形狀）以滿足感知精度、感知范圍、通信速率、時延、吞吐量等多方面的指標。在定位功能集成方面，3GPP發(fā)布的TR 38.821報告中指出，地面NR接口有望支持包含低軌衛(wèi)星的非地面網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)有NR標準定義的基礎(chǔ)上，用于信道估計的參考信號（如SRS以及同步信號模塊SSB）對于收/發(fā)端是已知且通常是固定的，可以用于位置感知[25]。如文獻[26]以NR為基礎(chǔ)，增加了定位資源塊PRSB，并通過在同步信號模塊中增加PRSB的配置信息設(shè)計了通信參考信號模塊CRSB，其兼容原有時頻同步功能。用戶可根據(jù)CRSB按原有的通信方式進行接入，如果有位置感知需求則根據(jù)CRSB所含的PRSB配置信息對來自多個衛(wèi)星的PRSB模塊進行測量。未來進行一體化設(shè)計還需要對現(xiàn)有的信號結(jié)構(gòu)作出必要調(diào)整，并改進物理層控制流程。

4.2 靈活的通感融合體系架構(gòu)

多顆融合衛(wèi)星的靈活組網(wǎng)是遙感系統(tǒng)實現(xiàn)全球?qū)崟r觀察、低時延遙感信息傳輸?shù)年P(guān)鍵。然而，對于低軌衛(wèi)星而言，多星組網(wǎng)面臨著網(wǎng)絡(luò)拓撲高動態(tài)、星間鏈路不穩(wěn)定等挑戰(zhàn)。此外，雖然通信遙感融合衛(wèi)星具有多重功能，但考慮到衛(wèi)星功耗以及處理能力限制，需要遙感中心對遙感、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)在不同衛(wèi)星間進行合理統(tǒng)一規(guī)劃，在保證系統(tǒng)對地觀測覆蓋范圍的同時保持對地通信鏈路的穩(wěn)定，做到對遙感需求的快速響應(yīng)。

4.3 寬窄波束智能管理

窄點多波束天線具有高增益、可實現(xiàn)低旁瓣的特點，在提供大范圍覆蓋的同時通過頻率、極化復(fù)用還可成倍提高衛(wèi)星容量，成為了未來星載天線的重要發(fā)展方向?，F(xiàn)階段的通信遙感融合試驗衛(wèi)星一般采用16根窄波束天線。此外，在衛(wèi)星通信標準（如DVB-S2X）中，已經(jīng)考慮擴展符號信噪比的研究范圍以支持Ka頻段多波束天線，同時還對多波束雙色復(fù)用、四色復(fù)用方式下的系統(tǒng)容量進行了評估[25]。結(jié)果表明，隨著復(fù)用方式由四色轉(zhuǎn)為雙色、接收天線口徑由45 cm增加至1 m，系統(tǒng)容量由C/N轉(zhuǎn)為C/I受限，這意味著波束間干擾將嚴重影響系統(tǒng)性能的提升。因此對于多波束系統(tǒng)而言，需要進行時域、頻域、空域、功率域的多維度系統(tǒng)性能優(yōu)化。

4.4 軟件定義可重構(gòu)載荷

通信遙感融合需要星上靈活的載荷調(diào)整能力。軟件定義可重構(gòu)載荷可按需配置衛(wèi)星功能，提供了一種理想的解決方案[27]。通過可編程硬件和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，地面可實時上注更新融合衛(wèi)星任務(wù)。在星載軟件控制器的幫助下，衛(wèi)星資源能靈活重組重用、載荷功能可快速重構(gòu)，滿足了各種任務(wù)的要求。搭載可重構(gòu)載荷的衛(wèi)星可以被在軌編程從而提供通信、遙感圖像智能處理、數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)等多種服務(wù)，能最大限度提高硬件集成度、縮短任務(wù)響應(yīng)時間。

5 結(jié)束語

為滿足未來大量、低時延遙感信息服務(wù)要求，遙感系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)需要不斷演進。通過與通信系統(tǒng)的融合，遙感系統(tǒng)可真正實現(xiàn)“即感即傳、全球覆蓋”。本文通過融合在軌任務(wù)調(diào)度與信息資源智能分發(fā)、高速綜合信號處理與模塊管理、地面站網(wǎng)資源融合管控等關(guān)鍵技術(shù)，提出了以低軌通信遙感融合衛(wèi)星為基礎(chǔ)的通信遙感融合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，介紹了該架構(gòu)下遙感信息服務(wù)方式。業(yè)界目前暫無公開通信遙感融合試驗的成功案例，本文依據(jù)此架構(gòu)設(shè)計了通信遙感融合試驗，并詳細介紹了其中的衛(wèi)星平臺載荷、地面站硬件組成。最后探討了未來發(fā)展在通信遙感一體化、多星組網(wǎng)、波束管理、軟件定義可重構(gòu)載荷等方面面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，希望能促進國家、行業(yè)對空天地海一體化的研究與建設(shè)。

[1] 鏈星. 美軍利用商業(yè)低軌通信星座的新動向分析[J]. 國際太空, 2019(5): 8-14.

LIAN X. Analysis on the new trend of US military using commercial LEO communication constellation[J]. Space International, 2019(5): 8-14.

[2] 汪春霆, 翟立君, 徐曉帆. 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與展望[J]. 無線電通信技術(shù), 2020, 46(5): 493-504.

WANG C T, ZHAI L J, XU X F. Development and prospects of space-terrestrial integrated information network[J]. Radio Communications Technology, 2020, 46(5): 493-504.

[3] 彭會湘, 陳金勇, 楊斌, 等. 6G通信時代的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)展望[J]. 無線電工程, 2020, 50(7): 523-529.

PENG H X, CHEN J Y, YANG B, et al. Prospect of satellite remote sensing system in 6G communication[J]. Radio Engineering, 2020, 50(7): 523-529.

[4] CHEN S Z, LIANG Y C, SUN S H, et al. Vision, requirements, and technology trend of 6G: how to tackle the challenges of system coverage, capacity, user data-rate and movement speed[J]. IEEE Wireless Communications, 2020, 27(2): 218-228.

[5] ZHANG Y, HE Y F, DONG G. Downlink design and operating mode optimization of remote sensing satellite data transmission system[C]//Proceedings of 2021 IEEE/ACIS 20th International Fall Conference on Computer and Information Science (ICIS Fall). Piscataway: IEEE Press, 2021: 281-284.

[6] CHEN H, LI J, JING N, et al. User-oriented data acquisition chain task planning algorithm for operationally responsive space satellite[J]. Journal of Systems Engineering and Electronics, 2016, 27(5): 1028-1039.

[7] COLITTI W, STEENHAUT K, DESCOUVEMONT N, et al. Satellite based wireless sensor networks: global scale sensing with nano- and pico-satellites[C]//SenSys '08: Proceedings of the 6th ACM conference on Embedded network sensor systems, [S.l.:s.n.], 2008: 445-446.

[8] BUNKHEILA F, CUOLLO M, ORTORE E. An optimal microsatellite system for optical remote sensing data management[J]. Acta Astronautica, 2013, 91: 157-165.

[9] DEL RE E. Satellite communications for emergency[C]//Proceedings of 2012 IEEE First AESS European Conference on Satellite Telecommunications. Piscataway: IEEE Press, 2012: 1-5.

[10] 李菲菲, 胡敏, 武暾, 等. “黑杰克”項目動向及應(yīng)用前景分析[J].中國航天, 2020(9): 57-61.

LI F F, HU M, WU T, et al. Analysis on the trend and application prospect of black jack project[J]. Aerospace China, 2020(9): 57-61.

[11] 紀凡策. 2020年國外通信衛(wèi)星發(fā)展綜述[J]. 國際太空, 2021(2): 36-41.

JI F C. Overview of the development of foreign communication satellites in 2020[J]. Space International, 2021(2): 36-41.

[12] 趙忠明, 高連如, 陳東, 等. 衛(wèi)星遙感及圖像處理平臺發(fā)展[J].中國圖象圖形學(xué)報, 2019, 24(12): 2098-2110.

ZHAO Z M, GAO L R, CHEN D, et al. Development of satellite remote sensing and image processing platform[J]. Journal of Image and Graphics, 2019, 24(12): 2098-2110.

[13] 顧行發(fā), 余濤, 田國良, 等. 40年的跨越—中國航天遙感蓬勃發(fā)展中的“三大戰(zhàn)役”[J]. 遙感學(xué)報, 2016, 20(5): 781-793.

GU X F, YU T, TIAN G L, et al. Up to the higher altitude—the new “three campaigns” for the development of China spaceborne remote sensing application[J]. Journal of Remote Sensing, 2016, 20(5): 781-793.

[14] 周擁軍, 羌麗, 李元祥. 國外高分辨率對地成像觀測系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 飛控與探測, 2021, 4(5): 1-8.

ZHOU Y J, QIANG L, LI Y X. Status and development trends of foreign space-borne high-resolution imaging remote sensing systems[J]. Flight Control & Detection, 2021, 4(5): 1-8.

[15] 楊學(xué)猛, 趙悅, 李娟, 等. 低軌星座系統(tǒng)測運控技術(shù)與管理研究[J]. 無線電通信技術(shù), 2020, 46(5): 517-526.

YANG X M, ZHAO Y, LI J, et al. Research on TT & C and operation management technology for LEO constellation[J]. Radio Communications Technology, 2020, 46(5): 517-526.

[16] 李安, 黃鵬, 石璐, 等. 中國遙感衛(wèi)星地面站衛(wèi)星地面系統(tǒng)的發(fā)展[J]. 遙感學(xué)報, 2021, 25(1): 251-266.

LI A, HUANG P, SHI L, et al. Update of remote sensing satellite ground system of China remote sensing satellite ground station[J]. National Remote Sensing Bulletin, 2021, 25(1): 251-266.

[17] 王密, 楊芳. 智能遙感衛(wèi)星與遙感影像實時服務(wù)[J]. 測繪學(xué)報, 2019, 48(12): 1586-1594.

WANG M, YANG F. Intelligent remote sensing satellite and remote sensing image real-time service[J]. Acta Geodaeticaet Cartographica Sinica, 2019, 48(12): 1586-1594.

[18] 李德仁, 沈欣. 我國天基信息實時智能服務(wù)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J]. 中國工程科學(xué), 2020, 22(2): 138-143.

LI D R, SHEN X. Research on the development strategy of realTime and intelligent space-Based information service system in China[J].Strategic Study of CAE, 2020, 22(2): 138-143.

[19] 鄭作亞, 薛慶昊, 仇林遙, 等. 基于網(wǎng)絡(luò)信息體系思維的天地一體通導(dǎo)遙融合應(yīng)用探討[J]. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報, 2020, 15(8): 709-714.

ZHENG Z Y, XUE Q H, QIU L Y, et al. Discussion on integration application of communication navigation remote-sensing with the idea of network information system of system[J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2020, 15(8): 709-714.

[20] 馮建元, 李杰, 龐立新, 等. 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中天基衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計[J]. 電訊技術(shù), 2019, 59(7): 775-779.

FENG J Y, LI J, PANG L X, et al. Architecture design of satellite networks in integrated terrestrial-satellite network[J]. Telecommunication Engineering, 2019, 59(7): 775-779.

[21] ZHANG J A, RAHMAN M L, WU K, et al. Enabling joint communication and radar sensing in mobile networks-A survey[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2519, PP(99): 1.

[22] 張磊, 高翔, 韓銳. 遙感衛(wèi)星頻率使用淺析[J]. 中國無線電, 2018(11): 35-37, 44. ZHANG L, GAO X, HAN R. Analysis on frequency use of remote sensing satellite[J]. China Radio, 2018(11): 35-37, 44.

[23] 吳曉文, 焦偵豐, 凌翔, 等. 面向6G的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)展望[J]. 電信科學(xué), 2021, 37(7): 1-14.

WU X W, JIAO Z F, LING X, et al. Outlook on satellite communications network architecture for 6G[J]. Telecommunications Science, 2021, 37(7): 1-14.

[24] 國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015—2025年）[J]. 衛(wèi)星應(yīng)用, 2015(11): 64-70.

Medium and long term development plan of national civil space infrastructure (2015-2025)[J]. Satellite Application, 2015(11): 64-70.

[25] ETSI. Implementation guidelines for the second generation system for broadcasting, interactive services, news gathering and other broadband satellite applications: TR 102376-2-V1.2.1[S]. 2021.

[26] WANG Y, LUO H, CHEN Y, et al. Integrated Communication and navigation for ultra-dense LEO satellite networks: vision, challenges and solutions[J]. arXiv preprint arXiv: 2105.08985, 2021.

[27] 周淵, 張洵穎, 智永鋒, 等. 軟件定義衛(wèi)星有效載荷技術(shù)研究[J]. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2020, 38(S1): 96-101.

ZHOU Y, ZHANG X Y, ZHI Y F, et al. Research on software defined satellite payload technology[J]. Journal of Northwestern Polytechnical University, 2020, 38(S1): 96-101.

Communication and remote sensing integrated LEO satellites: architecture, technologies and experiment

PENG Mugen1, ZHANG Shijie2,3, XU Hongtao1, ZHANG Mengfei1, SUN Yaohua1, CHENG Ying3

1. State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China 2.YinheHangtian (Beijing) Technology Co., Ltd., Beijing100192, China 3. State Key Laboratory of Media Convergence Production Technology and System, Beijing100803, China

Low earth orbit (LEO) satellite system is one of the most important infrastructures to gather spatial information and break the broadband digital divide. The integration of communication and remote sensing is an effective way to solve the existing problems of system independence, satellite resource waste, and late response to emergency service requests. Firstly, the status of communication and remote sensing in LEO satellite systems were outlined, and then a communication and remote sensing integrated scheme and architecture were put forward to meet the integration requirements. In addition, a hardware composition and corresponding experiment based on this architecture was introduced. Finally, the relevant challenges and future development were discused.

integration of communication and remote sensing, LEO satellite, real-time remote sensing and transmission

TP393

A

10.11959/j.issn.1000－0801.2022021

2022?01?05；

2022?01?15

國家重點研發(fā)計劃項目（No.2021YFB2900200）；國家自然科學(xué)基金資助項目（No.61925101, No.61831002）

The National Key Research and Development Program of China (No.2021YFB2900200), The National Natural Science Foundation of China (No.61925101, No.61831002)

彭木根（1978? ），男，博士，北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院執(zhí)行院長、教授，網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點實驗室副主任，IEEE Fellow，中國電子學(xué)會會士，中國通信學(xué)會會士。主要研究方向為智簡無線網(wǎng)絡(luò)、空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)、通信感知計算融合等。曾獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎、北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎、中國通信學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎、求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎、中國專利銀獎、IEEE通信學(xué)會海因里希—赫茲獎等。擔(dān)任《電信科學(xué)》副主編，期刊指導(dǎo)委員會委員，、、等期刊的編委等。

張世杰（1979? ），男，銀河航天（北京）科技有限公司創(chuàng)始合伙人、首席科學(xué)家，媒體融合生產(chǎn)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室特聘研究員，主要研究方向為衛(wèi)星總體設(shè)計、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等，承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、裝備預(yù)研重點項目20余項，發(fā)表論文80余篇，授權(quán)發(fā)明專利15項，獲得國防科學(xué)技術(shù)獎二等獎1項。

許宏濤（2000? ），男，北京郵電大學(xué)在讀，主要研究方向為空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)。

張夢菲（2000? ），女，北京郵電大學(xué)在讀，主要研究方向為衛(wèi)星通信感知一體化。

孫耀華（1992? ），男，博士，北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院講師，中國通信學(xué)會會員，主要研究方向為智能無線網(wǎng)絡(luò)和星地融合網(wǎng)絡(luò)。

程瑛（1973? ），女，媒體融合生產(chǎn)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室空間信息技術(shù)媒體應(yīng)用研究中心主任，主要研究方向為衛(wèi)星新聞生產(chǎn)流程、新聞與空間技術(shù)融合創(chuàng)新等。