黃磊,鄒斌

(國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心 北京市 100081)

海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

黃磊,鄒斌

(國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心 北京市 100081)

海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)是針對我國海洋系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時獲取和應(yīng)用中存在的瓶頸問題設(shè)計的一套數(shù)據(jù)共享與服務(wù)系統(tǒng)，整個系統(tǒng)覆蓋了從多源數(shù)據(jù)管理、專題產(chǎn)品處理、數(shù)據(jù)快速分發(fā)到數(shù)據(jù)綜合分析應(yīng)用全業(yè)務(wù)鏈條。通過地面專網(wǎng)和寬帶衛(wèi)星通信與北斗短報文的數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，向用戶提供及時的海洋遙感數(shù)據(jù)服務(wù)與技術(shù)支撐，解決海洋遙感數(shù)據(jù)分發(fā)的 “最后一公里”問題，提高海洋遙感數(shù)據(jù)的分發(fā)和共享服務(wù)能力。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播; 海洋遙感；快速分發(fā)；衛(wèi)星通信；北斗

1 引 言

隨著海洋遙感技術(shù)的逐步發(fā)展，海洋遙感資料的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大和深入，海洋遙感應(yīng)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)源已逐步拓展到國內(nèi)外多行業(yè)多領(lǐng)域多傳感器的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，目前國際上多個國家都在實(shí)施長時間序列的海洋遙感衛(wèi)星系列觀測計劃，而我國分別在2002年、2008年和2011年發(fā)射了自主海洋衛(wèi)星HY-1A水色衛(wèi)星、HY-1B水色衛(wèi)衛(wèi)星和HY-2A動力環(huán)境衛(wèi)星。在2020年前，我國還將發(fā)射不少于5 顆遙感衛(wèi)星，所搭載的載荷覆蓋了可見光、紅外、主被動微波等多種探測器，每天可提供大量的實(shí)時海洋遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，可為多元海洋應(yīng)用提供海量高效的數(shù)據(jù)支持。但作為海洋遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用與研究中必不可少的一環(huán)，海洋遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的快速分發(fā)能力卻稍顯不足，如何讓用戶第一時間拿到遙感數(shù)據(jù)并開展應(yīng)用，已成為制約海洋遙感數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用能力提升的一個關(guān)鍵因素。

1.1 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的遙感數(shù)據(jù)分發(fā)主要是基于地面網(wǎng)絡(luò)，各個衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收處理中心建立數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)平臺，為用戶提供包括相關(guān)遙感數(shù)據(jù)的檢索和下載服務(wù)。例如美國的國家氣象數(shù)據(jù)中心 (NCDC)提供 NOAA、AVHRR、SSMI/S、VIIRS、ATMS等多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，日本的宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu) (JAXA)提供了AMSR、AMSR-E、AMSR2等多個傳感器的微波遙感觀測數(shù)據(jù)。在我國，資源衛(wèi)星應(yīng)用中心、中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心、國家氣象衛(wèi)星中心等部門已通過各自的網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)了我國資源系列衛(wèi)星、風(fēng)云系列衛(wèi)星、環(huán)境與災(zāi)害預(yù)報小衛(wèi)星等衛(wèi)星數(shù)據(jù)的查詢檢索和分發(fā)服務(wù)[3]。國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供海洋一號A(HY-1A)衛(wèi)星數(shù)據(jù)、海洋一號B(HY-1B)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和海洋二號 (HY-2)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的查詢檢索和下載服務(wù)[1]，目前相關(guān)數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋氣候預(yù)報、海洋防災(zāi)減災(zāi)等方面。

隨著廣播通信衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，通過通信衛(wèi)星進(jìn)行大范圍數(shù)據(jù)分發(fā)與服務(wù)已經(jīng)成為可能，二十世紀(jì)末，中國氣象局已建立了氣象信息共享平臺，對海量、異構(gòu)、分散信息資源進(jìn)行整合，面向全國氣象用戶提供資源信息共享[2]，先后建立了PCVSAT，DVB-S和FENGYUNCast 3套衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，并于2011年，基于DVBS2標(biāo)準(zhǔn)，在整合3個原有廣播分發(fā)系統(tǒng)后，建立了CMACAST氣象衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，通過衛(wèi)星廣播近實(shí)時向用戶廣播分發(fā)氣象資料數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)外共有近2 700個接收小站，同時各接收小站用戶在分發(fā)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開展了業(yè)務(wù)拓展服務(wù)[2]，大大提高了我國氣象資料數(shù)據(jù)分發(fā)和共享能力[3]。在國際上，歐洲的氣象衛(wèi)星組織 (EUMETSAT)也于2005年建立了EUMETCast，向歐洲用戶廣播分發(fā)NOAA、METOP等歐洲遙感衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)資料。2005年，中國氣象局、歐洲氣象衛(wèi)星組織和美國國家海洋與大氣管理局聯(lián)合組建了GEONETCast，作為全球綜合地球觀測數(shù)據(jù)和信息衛(wèi)星分發(fā)系統(tǒng)，向9個社會受益領(lǐng)域用戶分發(fā)數(shù)據(jù)[4]，廣播區(qū)域覆蓋了歐洲、非洲、南北美洲等全球大部分區(qū)域。

1.2 海洋遙感數(shù)據(jù)分發(fā)問題分析

傳統(tǒng)的雖然地面網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)已相對成熟，但采用單一的數(shù)據(jù)分發(fā)手段，在海洋遙感廣泛的現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用中還存在諸多制約因素，如批量用戶同步實(shí)施獲取數(shù)據(jù)受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，傳統(tǒng)的被動式FTP服務(wù)器和網(wǎng)站發(fā)布方式受限于互聯(lián)網(wǎng)帶寬和用戶并訪問數(shù)，業(yè)務(wù)化保障能力不夠，在臺風(fēng)等海洋遙感衛(wèi)星應(yīng)急監(jiān)測同化預(yù)報業(yè)務(wù)中，無法滿足應(yīng)急監(jiān)測任務(wù)的緊迫性；再者地面網(wǎng)絡(luò)服務(wù)精細(xì)程度和擴(kuò)展能力不足，受制于地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋和節(jié)點(diǎn)設(shè)置，數(shù)據(jù)僅直達(dá)省市一級用戶，對于縣級末梢用戶、邊緣地區(qū)和海島等沒有地面網(wǎng)絡(luò)支持的區(qū)域，數(shù)據(jù)難以及時獲取，且分發(fā)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容復(fù)雜且成本高，對于船只、汽車等移動平臺的用戶無法提供有效的數(shù)據(jù)服務(wù)；

衛(wèi)星廣播數(shù)據(jù)分發(fā)可以解決海量用戶并發(fā)數(shù)據(jù)獲取的難題，但廣播分發(fā)手段的交互不足，傳統(tǒng)的單向廣播分發(fā)手段缺少反向鏈路，無法快速獲取用戶反饋，而具有反向傳輸?shù)膹V播接收雙向站地面鋪設(shè)要求嚴(yán)格，成本高，維護(hù)復(fù)雜，目前無法大范圍推廣應(yīng)用。

緊靠單一分發(fā)渠道無法滿足遙感數(shù)據(jù)用戶需求的多樣化。臺風(fēng)等中尺度海洋災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)報重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的時效，而氣候變化和環(huán)境分析等長時間序列海洋環(huán)境研究工作則對光譜分辨率、空間分辨率和探測精度要求更高，如何滿足差異化的用戶需求，提升用戶應(yīng)用效能是我們亟待解決的問題。

2 海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

針對上述制約因素，借鑒氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，為解決海洋遙感數(shù)據(jù)分發(fā)的問題，提高海洋遙感數(shù)據(jù)的分發(fā)和共享服務(wù)能力，國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心研發(fā)了海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)，以地面專網(wǎng)點(diǎn)對點(diǎn)分發(fā)和衛(wèi)星寬帶數(shù)據(jù)廣播的點(diǎn)對多點(diǎn)分發(fā)相結(jié)合形成快速分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，配以完善的多源海洋遙感數(shù)據(jù)獲取管理和數(shù)據(jù)綜合分析處理技術(shù)支持，可無縫對接用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)，打通整個海洋遙感數(shù)據(jù)信息服務(wù)鏈條，實(shí)現(xiàn)海洋遙感數(shù)據(jù)的近實(shí)時數(shù)據(jù)分發(fā)，提升海洋遙感數(shù)據(jù)信息服務(wù)能力。

整個海洋遙感快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，覆蓋了從多源數(shù)據(jù)收集整理、專題產(chǎn)品處理、數(shù)據(jù)快速分發(fā)到綜合分析應(yīng)用的整個遙感數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用鏈條，系統(tǒng)搜集整理多源海洋遙感數(shù)據(jù)，并進(jìn)行專題加工處理，通過地面網(wǎng)絡(luò)和寬帶衛(wèi)星通信鏈路，向用戶快速分發(fā)海洋遙感數(shù)據(jù)，用戶在接收到數(shù)據(jù)后，通過海洋遙感綜合分析平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析，并最終開展業(yè)務(wù)化應(yīng)用。

其具體組成包括:

(1)異構(gòu)環(huán)境下多源海洋遙感數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵問題在于海量多源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的制定[4]，異構(gòu)環(huán)境下多源海洋遙感數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要是針對我國自主海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)、歐洲共享交換數(shù)據(jù)、高分?jǐn)?shù)據(jù)及其它商業(yè)或網(wǎng)絡(luò)收集的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)存儲方式的異構(gòu)性，通過異構(gòu)環(huán)境下多源海洋遙感數(shù)據(jù)管理服務(wù)技術(shù)，建立的一套標(biāo)準(zhǔn)的元數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)管理服務(wù)系統(tǒng)，為海量遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。

(2)多源遙感專題產(chǎn)品制作子系統(tǒng)

多源遙感專題產(chǎn)品制作子系統(tǒng)主要是針對海洋遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用細(xì)分的需求，在原始遙感觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)加工多種融合數(shù)據(jù)和區(qū)域?qū)ｎ}產(chǎn)品，大幅壓縮數(shù)據(jù)量，并精準(zhǔn)定位用戶感興趣的區(qū)域，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

(3)海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)平臺

海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)平臺負(fù)責(zé)整個數(shù)據(jù)分發(fā)的組織，其采用分級的用戶管理方式，制定分布式協(xié)同交互的表示模型與調(diào)度控制策略，基于地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星通信鏈路開展協(xié)同交互條件下的數(shù)據(jù)快速分發(fā)服務(wù)，地面網(wǎng)絡(luò)通過地面英特網(wǎng)絡(luò)和各專線網(wǎng)絡(luò)，以網(wǎng)頁瀏覽檢索的形式提供數(shù)據(jù)FTP下載服務(wù)，衛(wèi)星廣播分發(fā)通過主站廣播、小站接收的形式，為用戶提供近實(shí)時數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(此服務(wù)由寬帶衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)平臺負(fù)責(zé))，整個平臺采用數(shù)據(jù)優(yōu)化組織、流式壓縮和多播等技術(shù)，解決系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)效率問題。

(4)寬帶衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸平臺

寬帶衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸平臺負(fù)責(zé)全部的數(shù)據(jù)廣播分發(fā)業(yè)務(wù)，平臺包括海洋遙感數(shù)據(jù)分發(fā)地面主控站和用戶實(shí)時接收小站，其中用戶接收小站又包括單向站和雙向站，單向站僅支持廣播數(shù)據(jù)接收，雙向站除接收功能外，還可以向主站進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳，具備一定的交互功能。整個平臺基于數(shù)字衛(wèi)星廣播標(biāo)準(zhǔn)，通過亞洲7號衛(wèi)星對中國及亞太地區(qū)進(jìn)行海洋遙感數(shù)據(jù)的廣播分發(fā)，數(shù)據(jù)是進(jìn)行加密傳輸，用戶通過授權(quán)進(jìn)行接收解密，平臺同時還配有北斗信息模塊，可以基于北斗短報文進(jìn)行反向信息回傳，從而保障在單收站的情況下，可以完成小站位置信息、接收信息和狀態(tài)信息的反饋。

(5)海洋遙感綜合分析平臺

圖1 海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

海洋遙感綜合分析平臺是一個靈活易用的海洋遙感數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用工具，其主要是面向快速分發(fā)系統(tǒng)提供的海洋遙感數(shù)據(jù)和定制化專題產(chǎn)品，采用"微內(nèi)核+插件"的技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的二維、三維可視化綜合分析，平臺包含了海冰、赤潮、臺風(fēng)監(jiān)測等多個海洋遙感業(yè)務(wù)化應(yīng)用模塊，可為用戶提供完善的數(shù)據(jù)解決方案。

海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)技術(shù)系統(tǒng)是在原有地面互聯(lián)網(wǎng)海洋遙感數(shù)據(jù)分發(fā)的基礎(chǔ)下，拓展衛(wèi)星廣播分發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多源遙感數(shù)據(jù)近實(shí)時的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)，兩種方式各有所長，相互補(bǔ)充:海洋遙感數(shù)據(jù)廣播分發(fā)時效高、服務(wù)面廣、擴(kuò)展靈活、接入方便；地面網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)全面、交互性好、不受天氣影響。兩種方式通過各自的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，滿足了多元用戶的差異化數(shù)據(jù)需求，實(shí)現(xiàn)在各種應(yīng)用環(huán)境下的全面數(shù)據(jù)服務(wù)。

整個系統(tǒng)根據(jù)遙感數(shù)據(jù)的時效性和應(yīng)用需求，采用彈性互補(bǔ)的數(shù)據(jù)分發(fā)策略。其中海洋遙感數(shù)據(jù)廣播分發(fā)鏈路采用的是寬帶衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其充分考慮了用戶需求和廣播數(shù)據(jù)鏈路的特性，采用前向鏈路大帶寬，高速率，反向鏈路低配速的策略。在發(fā)送端，經(jīng)過異構(gòu)環(huán)境下多源海洋遙感數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)匯集和組織后的多源海洋遙感數(shù)據(jù)，在海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)平臺的調(diào)配下，通過前向衛(wèi)星廣播主站天線，上星進(jìn)入衛(wèi)星信道廣播。接收端，用戶通過接收小站天線進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和管理，并通過北斗回傳系統(tǒng)，反饋定位、授權(quán)、資源請求、業(yè)務(wù)點(diǎn)播等信息。寬帶衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸平臺由廣播主控站、單向接收小站、固定雙向小站組成。主控站采用GSTAR寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，前向衛(wèi)星廣播采用A-TDM廣播體制，實(shí)現(xiàn)廣域、高效的信息廣播分發(fā)能力，涵蓋短消息、文件和流媒體視頻等多種豐富的業(yè)務(wù)，主控站主要功能就是向各用戶接收小站廣播遙感數(shù)據(jù)文件，包括遙感衛(wèi)星的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和專題數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并匹配相應(yīng)的快視圖和源數(shù)據(jù)信息文件進(jìn)行同步傳輸；單向接收小站主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星廣播信息的接收，同時可接收北斗定位信息及短消息，并通過北斗反向鏈路提供的信息點(diǎn)播和回傳。廣播信息接收單向接收站采用Ku頻段接收前向廣播信息，具備支持C、Ka等頻段的擴(kuò)展能力，完全覆蓋中國海域，并具有全球覆蓋擴(kuò)展的能力，同時具備流媒體信號的接收與播放功能。此外還有擴(kuò)展的地面面固定雙向站，具有單向地面接收站的全部功能，同時根據(jù)業(yè)務(wù)需要可通過寬帶衛(wèi)星鏈路與主控站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、話音、視頻的雙向傳輸，進(jìn)而可以拓展實(shí)現(xiàn)視頻會議、視頻電話等功能。

負(fù)責(zé)海量存檔遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)專題產(chǎn)品分發(fā)服務(wù)的地面網(wǎng)絡(luò)分發(fā)鏈路主要是依托互聯(lián)網(wǎng)，提供以B/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu)為服務(wù)方式的海洋遙感數(shù)據(jù)共享平臺，web界面由HTML靜態(tài)頁面組成，包含了數(shù)據(jù)的展示和用戶交互式操作功能，為用戶提供海洋遙感存檔數(shù)據(jù)產(chǎn)品的查詢、檢索、下載服務(wù)。用戶通過網(wǎng)頁瀏覽器，即可完成數(shù)據(jù)服務(wù)獲取的全部功能，整個過程簡單、靈活。此外還根據(jù)不同用戶的需求，web服務(wù)平臺還設(shè)計了定制產(chǎn)品加工模塊，通過用戶對多元遙感數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理算法、要素、時間、空間的要求進(jìn)行設(shè)計組合，形成業(yè)務(wù)化的定制產(chǎn)品加工處理流程，每天向用戶提供個性化的數(shù)據(jù)服務(wù)，直接對接用戶的遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用和決策系統(tǒng)。

兩種分發(fā)方式通過集成互補(bǔ)的方式，向用戶同步分發(fā)國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心實(shí)時接收到的HY-1B、HY-2A和MODIS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，同時提供 HY-1、 HY-2、 MODIS、 高分、 AMSR2、ASCAT、JASON2、GOCI等國內(nèi)外多源海洋遙感數(shù)據(jù)的專題產(chǎn)品和融合數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

3 海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

為了提升兩種分發(fā)手段的融合程度，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，最大限度的發(fā)揮快速分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)的效能，我們針對多種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān):

(1)多層級組播

通過多層級用戶管理，定義每個用戶的區(qū)域、行業(yè)、性質(zhì)、級別等屬性信息，可以實(shí)現(xiàn)對不同層級的用戶進(jìn)行差別化的分組數(shù)據(jù)廣播服務(wù)，極大的拓展了遙感數(shù)據(jù)定制化應(yīng)用服務(wù)的空間，未來可以分海區(qū)、分行業(yè)開展同步個性化的數(shù)據(jù)服務(wù)。

(2)基于北斗信息模塊的單收站遠(yuǎn)端控制鏈路設(shè)計

在單收小站配有北斗信息模塊，衛(wèi)星廣播鏈路調(diào)整的情況下，可通過北大信息模塊遠(yuǎn)程控制調(diào)整各遠(yuǎn)端站參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，各遠(yuǎn)端站在接收廣播信息的同時可根據(jù)需要反向發(fā)送信息，通過北斗定位校時、北斗短報文通信服務(wù)向中心站進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)主控站對全部小站運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控和管理、業(yè)務(wù)信息申請及點(diǎn)播、業(yè)務(wù)信息應(yīng)用評估、終端用戶的位置及管理等功能。

(3)信道加密技術(shù)

平臺采用16位移位寄存器構(gòu)建出長度為216-1 m的序列，該序列對物理層數(shù)據(jù)信息的超幀模式字段和超幀數(shù)據(jù)體進(jìn)行連續(xù)逐符號模二加運(yùn)算，并生成數(shù)據(jù)擾碼，將數(shù)據(jù)信息由明碼變?yōu)槊艽a，授權(quán)的單收站 (或者雙向站)用戶采用配對的密鑰對該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解擾處理，而未經(jīng)授權(quán)的用戶即使接收到信號也無法轉(zhuǎn)換為可用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，避免了非授權(quán)用戶盜用和竊取該信息，可以滿足軍隊(duì)等高安全要求的應(yīng)用需求。

(4)平行并發(fā)技術(shù)

平臺通過QoS控制和流量控制兩大核心技術(shù)，在硬件平臺的單一數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)多種類、多路業(yè)務(wù)的并發(fā)傳輸，任務(wù)線程采用Producer-Consumer設(shè)計模式進(jìn)行控制，極大地提高了CPU的有效利用率，并通過WRR加權(quán)調(diào)度算法，根據(jù)QoS權(quán)值對不同業(yè)務(wù)種類進(jìn)行輪詢調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)基于QoS控制的高效業(yè)務(wù)并行傳輸，最大化的提升數(shù)據(jù)分發(fā)的效率。

(5)點(diǎn)對多點(diǎn)的大數(shù)據(jù)量衛(wèi)星寬帶分發(fā)模式

采用點(diǎn)對多點(diǎn)的衛(wèi)星廣播數(shù)據(jù)分發(fā)模式，突破了傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)分發(fā)帶寬和用戶容量的限制，用戶僅需配備接收小站，即可納入分發(fā)平臺，直接獲取數(shù)據(jù)服務(wù)，且服務(wù)效率不會隨著用戶數(shù)量的增加而降低，同時具備低成本和高效性的特點(diǎn)，有利于海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)大范圍的推廣應(yīng)用。

4 系統(tǒng)應(yīng)用分析

海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)目前已部署在沿海多個涉海業(yè)務(wù)應(yīng)用部門:在渤海海冰監(jiān)測中，通過廣播分發(fā)鏈路，每日實(shí)時為用戶推送HY-1B、MODIS和高分遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，用于提取渤海的外緣線和分布面積，服務(wù)于渤海海冰業(yè)務(wù)化監(jiān)測中的預(yù)警報分析，同時通過地面網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺，提供多源遙感衛(wèi)星多年渤海海冰遙感監(jiān)測影像數(shù)據(jù)，為海冰數(shù)值模擬和統(tǒng)計分析提供基礎(chǔ)分析數(shù)據(jù)和背景場，服務(wù)于冬季冰情發(fā)展趨勢研判；在南海臺風(fēng)監(jiān)測中，實(shí)時為用戶分發(fā)我國自主的海洋動力衛(wèi)星HY-2A散射計風(fēng)場產(chǎn)品，整個數(shù)據(jù)在衛(wèi)星地面系統(tǒng)處理完成后，1個小時以內(nèi)就可以發(fā)送到用戶手中，準(zhǔn)確獲取臺風(fēng)的精確位置、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特征，配合風(fēng)云二號衛(wèi)星FY-2G、高分三號衛(wèi)星GF-3以及歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織 (EUMETSAT)提供的MetOp-A、MetOp-B衛(wèi)星的近實(shí)時數(shù)據(jù)，可以對臺風(fēng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時、同步、連續(xù)的監(jiān)測，大幅提前臺風(fēng)的預(yù)警時間。

5 結(jié) 語

海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)采用了地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星廣播技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)手段，為國內(nèi)海洋及其他涉海用戶提供了完善便捷的數(shù)據(jù)獲取渠道，并通過北斗系統(tǒng)，實(shí)時接收廣播用戶小站的反饋信息，實(shí)現(xiàn)廣播分發(fā)系統(tǒng)批量用戶的管控與交互，整個目前系統(tǒng)已在渤海、黃海、東海和南海開展多種海洋遙感應(yīng)用示范，后期將逐步推廣到沿海其他省、市、縣，隨著國家一帶一路的戰(zhàn)略發(fā)展，系統(tǒng)將來還可為東盟和亞太地區(qū)的用戶提供服務(wù)，并可以拓展到船舶、汽車等移動平臺，為遠(yuǎn)海航行、捕撈、護(hù)航、科考等提供保障服務(wù)。

目前，海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)采用的是成熟的Ku頻段的廣播分發(fā)鏈路，其天線設(shè)計口面小，便于安裝和應(yīng)用推廣，可提供數(shù)10兆的通信帶寬，但受雨衰影響，同類的C頻段受雨衰影響小，但天線口面大，受地面信號干擾大，天線指向固定，而Ka頻段可利用的頻帶更寬，速率更高，天線指向靈活，未來如何優(yōu)化利用多種頻段的廣播分發(fā)鏈路，充分發(fā)揮廣播分發(fā)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，服務(wù)于多元海洋遙感應(yīng)用將是我們需要進(jìn)一步研究的方向。

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2017-07-07

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng) “海洋遙感數(shù)據(jù)快速分發(fā)與服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)” (201505014)。