摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和天基網(wǎng)絡(luò)的成熟催生了天基物聯(lián)網(wǎng)的概念。國(guó)家新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的提出為天基物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)奠定了政策基礎(chǔ)。自然資源調(diào)查、時(shí)空信息保障、應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)等為天基物聯(lián)網(wǎng)提供了廣闊的應(yīng)用空間。雖然天基物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)具備了良好的建設(shè)基礎(chǔ)，但是其基本概念、能力目標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)景還不夠清晰，不解決這些基本問(wèn)題將對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)的良性發(fā)展產(chǎn)生影響。梳理了天基物聯(lián)網(wǎng)與其他相關(guān)概念之間的關(guān)系，探討相關(guān)概念對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)作用。提出了天基物聯(lián)網(wǎng)的能力目標(biāo)，即目標(biāo)動(dòng)態(tài)物聯(lián)、需求快速響應(yīng)、全維實(shí)時(shí)感知、資源協(xié)同管理、信息可靠傳輸、態(tài)勢(shì)遠(yuǎn)程掌控、服務(wù)精確保障。系統(tǒng)總結(jié)了天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，為天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供現(xiàn)實(shí)需求牽引?？蔀樘旎锫?lián)網(wǎng)的技術(shù)研究和建設(shè)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：天基物聯(lián)網(wǎng)；天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)；６Ｇ；動(dòng)態(tài)物聯(lián)；實(shí)時(shí)感知；應(yīng)用場(chǎng)景

中圖分類號(hào)：ＴＮ９２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ

文章編號(hào)：１００３－３１０６（２０２４）１２－２９３３－０９

０ 引言

天基物聯(lián)網(wǎng)是天基信息網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)概念相結(jié)合的產(chǎn)物，它將地面、空中、太空甚至海底的各種傳感器連接起來(lái)，通過(guò)低軌衛(wèi)星等天基信息傳輸手段將散布世界各地的人、裝、物、設(shè)施連接起來(lái)，進(jìn)行信息傳輸與交互，并通過(guò)星上、地面或終端的信息分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的管理與控制。近些年來(lái)，人類已經(jīng)逐步通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)末端的感知與操控，這類應(yīng)用如智能家居［１－２］、車聯(lián)網(wǎng)［３－４］等，但是這些應(yīng)用通常局限于人口密集的城市地區(qū)，受限于地面通信網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)的成本，難以向偏遠(yuǎn)地區(qū)擴(kuò)展，更無(wú)法應(yīng)用于太空和深海。依托北斗［５］、天通［６］等中高軌道的天基通信或定位網(wǎng)絡(luò)，也逐漸出現(xiàn)了基于天基信息對(duì)地面設(shè)備進(jìn)行管理的各類應(yīng)用。但是，受限于有限帶寬、較高時(shí)延等因素，這些應(yīng)用通常還處于特殊行業(yè)領(lǐng)域的小規(guī)模應(yīng)用階段。結(jié)合國(guó)家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，未來(lái)建設(shè)的天基物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是一個(gè)龐大的衛(wèi)星星座，涵蓋高、中、低軌衛(wèi)星以及臨近空間的飛艇等近地感知手段，具備當(dāng)前天基信息網(wǎng)絡(luò)的所有優(yōu)勢(shì)，并有物聯(lián)網(wǎng)連接萬(wàn)物的特征，能夠?qū)崿F(xiàn)全球感知、全球物聯(lián)和全球應(yīng)用的功能。建成后的天基物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)和地基通信網(wǎng)絡(luò)相比，覆蓋范圍更廣，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太空、天空、地面、地下、海洋物理空間的完全覆蓋；能夠感知和連接沙漠、海洋、偏遠(yuǎn)山村等地基網(wǎng)絡(luò)無(wú)法到達(dá)的地方；感知節(jié)點(diǎn)部署在太空，因此還具有更強(qiáng)的抗毀能力。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和天基網(wǎng)絡(luò)的成熟為天基物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。作為一個(gè)新生事物，當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)于天基物聯(lián)網(wǎng)的概念、能力目標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)景等還都存在不盡相同的認(rèn)識(shí)。近幾年，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)［７－１０］、星鏈、６Ｇ［１１－１２］等新概念頻出，這些概念也通?；谔旎W(wǎng)絡(luò)，因此通常認(rèn)為這些概念與天基物聯(lián)網(wǎng)相通，然而其實(shí)并不完全一致。還有一些概念從衛(wèi)星測(cè)控、天基遙感、天基導(dǎo)航等角度提出，如天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)［１３］、天基實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)［１４］等，這些提法往往都融合了天基物聯(lián)網(wǎng)的概念，而實(shí)際上各有側(cè)重，導(dǎo)致了諸多概念之間的混淆。在能力目標(biāo)上，趙亞軍等［１５］提出了６Ｇ 的發(fā)展愿景，即“一念天地，萬(wàn)物隨心”；李德仁等［１６］提出了天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)，即支持用戶在任何地方、任何時(shí)候的信息獲取、高精度導(dǎo)航定位授時(shí)、遙感與多媒體通信服務(wù)。但是還沒(méi)有研究對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)需要達(dá)到能力目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)論述。在應(yīng)用場(chǎng)景上，柳罡等［１７］將天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)廣播、控制３ 類；劉永健等［１８］從市場(chǎng)需求的角度歸納總結(jié)了氣象水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)、野生動(dòng)物保護(hù)、交通運(yùn)輸三方面。也有研究針對(duì)林業(yè)、交通運(yùn)輸、油氣、海洋監(jiān)測(cè)等某個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了探討［１９－２３］，但是當(dāng)前還沒(méi)有研究全面系統(tǒng)地論述天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

本文針對(duì)當(dāng)前天基物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)概念之間關(guān)系區(qū)分不清晰、能力目標(biāo)不明確、應(yīng)用場(chǎng)景缺乏系統(tǒng)論述等問(wèn)題，首先對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)、６Ｇ、天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等概念之間的關(guān)系進(jìn)行了辨析；然后提出了天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)設(shè)想能夠達(dá)到的能力目標(biāo)，即目標(biāo)動(dòng)態(tài)物聯(lián)、需求快速響應(yīng)、全維實(shí)時(shí)感知、資源協(xié)同管理、信息可靠傳輸、態(tài)勢(shì)遠(yuǎn)程掌控、服務(wù)精確保障；最后從９ 個(gè)方面對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了系統(tǒng)論述。期望為未來(lái)天基物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供參考。

１ 天基物聯(lián)網(wǎng)與其他相關(guān)概念的關(guān)系

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的定義和國(guó)內(nèi)外對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外均給出了天基物聯(lián)網(wǎng)的定義或愿景［１７，２４－２５］，同時(shí)隨著物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信、天基信息系統(tǒng)等領(lǐng)域的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了各種各樣的概念，這些概念有的與天基物聯(lián)網(wǎng)具有相近或重疊的應(yīng)用目標(biāo)，有的與天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)緊密相關(guān)。本文以文獻(xiàn)［２５］中天基物聯(lián)網(wǎng)的基本概念及其技術(shù)、系統(tǒng)體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，梳理分析天基物聯(lián)網(wǎng)與這些概念之間的關(guān)系，一方面區(qū)分不同概念之間的差別，另一方面探討新技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)作用。

１． １ 天基物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

物聯(lián)網(wǎng)以地面信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，解決人與人、人與物、物與物之間的互聯(lián)互通問(wèn)題［２６］。天基物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)向天基方向的延伸，它以天基信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，目的也是解決人、物之間的聯(lián)通問(wèn)題，但是天基物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通的人和物通常是地面物聯(lián)網(wǎng)無(wú)法連接或感知的。因此，天基物聯(lián)網(wǎng)與地面物聯(lián)網(wǎng)是互補(bǔ)的關(guān)系，天基物聯(lián)網(wǎng)補(bǔ)充了地面物聯(lián)網(wǎng)的功能，而不會(huì)取代傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)。

從物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)來(lái)講，天基物聯(lián)網(wǎng)的感知層包括各種各樣的天基傳感器，也有部分不便于接入地面網(wǎng)絡(luò)的地面?zhèn)鞲衅鳎瑐鹘y(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)感知層則均為地面?zhèn)鞲衅骱托畔⒉杉O(shè)備。由于衛(wèi)星通信的特殊性，天基物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議體系通常采用空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒＳｐａｃｅ Ｄａｔａ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＣＣＳＤＳ ）［２７］、延遲容忍網(wǎng)絡(luò)（Ｄｅｌａｙ Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＤＴＮ）［２８］、異步傳輸模式（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ，ＡＴＭ）［２９］等，地面物聯(lián)網(wǎng)則以ＴＣＰ ／ ＩＰ 協(xié)議為主。由于采用的感知手段存在差異，天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景也與地面物聯(lián)網(wǎng)存在較大區(qū)別，主要體現(xiàn)在兩方面：一是天基傳感器可對(duì)地球表面進(jìn)行宏觀觀測(cè)，在國(guó)土資源、氣象水文、軍事偵察等領(lǐng)域可發(fā)揮重要作用，這是傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；二是天基物聯(lián)網(wǎng)的很多用戶位于偏僻地區(qū)，無(wú)地面通信網(wǎng)絡(luò)，即傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)無(wú)法覆蓋這些用戶，天基物聯(lián)網(wǎng)恰好補(bǔ)充了地面物聯(lián)網(wǎng)在這方面的不足。

與地面物聯(lián)網(wǎng)相比，天基物聯(lián)網(wǎng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

① 廣域覆蓋?？蓪?shí)現(xiàn)全球覆蓋，感知、傳輸和應(yīng)用等設(shè)備的布設(shè)基本不受空間和距離的限制。

② 宏觀感知?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)地大范圍的宏觀感知信息獲取，如低軌天基遙感影像刈幅寬通常有幾十千米，可完整覆蓋一座城市。高軌遙感衛(wèi)星如氣象衛(wèi)星一景影像即可覆蓋中國(guó)所有疆域。

③ 全天時(shí)全天候。天基物聯(lián)網(wǎng)多數(shù)傳感、傳輸設(shè)備布局于大氣層外，其工作受氣候等因素影響較小，可全天時(shí)全天候運(yùn)行。

④ 抗毀能力強(qiáng)。衛(wèi)星等天基飛行器在各自的運(yùn)行軌道上受外界干擾較少，地面自然災(zāi)害、突發(fā)事件對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)的破壞程度遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)。

與傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)相比，天基物聯(lián)網(wǎng)雖然存在上述諸多優(yōu)勢(shì)，但是也存在一定的缺陷，如傳輸時(shí)延大，天基節(jié)點(diǎn)處理能力受限，網(wǎng)絡(luò)安全威脅大等問(wèn)題較為突出。此外，天基物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)相比也存在較大的難度。

１． ２ 天基物聯(lián)網(wǎng)與廣域物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

文獻(xiàn)［３０］使用了“廣域物聯(lián)網(wǎng)”一詞并認(rèn)為“廣域物聯(lián)網(wǎng)”的基礎(chǔ)是“公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)”且主要應(yīng)用場(chǎng)景為“戶外、野外、飛機(jī)、海上等”。從該文獻(xiàn)及廣域物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究?jī)?nèi)容中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，廣域物聯(lián)網(wǎng)通常指的是以地面通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，并拓展衛(wèi)星通信功能，將市區(qū)、學(xué)校、工廠等區(qū)域的用戶接入地面物聯(lián)網(wǎng)，將戶外、野外、飛機(jī)、海上等區(qū)域的用戶接入衛(wèi)星通信網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)地面上人與人、人與物、物與物的廣域連接。

天基物聯(lián)網(wǎng)與廣域物聯(lián)網(wǎng)在概念上主要有兩方面的不同。第一個(gè)主要的不同之處是天基物聯(lián)網(wǎng)中包含大量的天基傳感器，這些傳感器是天基物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分。而在廣域物聯(lián)網(wǎng)的概念中，通常并未討論這些傳感器，相關(guān)文獻(xiàn)中也僅討論了地面、空中、海面等區(qū)域傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，而較少對(duì)天基傳感器進(jìn)行分析。第二個(gè)主要的不同之處是天基物聯(lián)網(wǎng)以天基信息網(wǎng)絡(luò)為信息傳輸?shù)闹饕ǖ?，而廣域物聯(lián)網(wǎng)仍是以“公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)”，即地面信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。

１． ３ 天基物聯(lián)網(wǎng)與天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)的概念由沈榮駿院士于２００６ 年前瞻性地提出［１３］，這也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)以天基信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多個(gè)概念最早在文獻(xiàn)中出現(xiàn)的詳細(xì)論述。天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)主要從天地協(xié)議統(tǒng)一、航天數(shù)據(jù)共享、資源整合優(yōu)化等應(yīng)用需求角度出發(fā)，通過(guò)有機(jī)整合所有與航天器有關(guān)的數(shù)據(jù)接收、傳輸分發(fā)、運(yùn)行控制等資源，向多種用戶按需提供多種服務(wù)。

天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)主要包括四部分，分別為航天器子網(wǎng)、地面主干網(wǎng)、空間接入網(wǎng)和地面接入網(wǎng)。天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)主要從衛(wèi)星測(cè)控的角度對(duì)航天器的數(shù)據(jù)資源整合進(jìn)行深入分析，但是與天基物聯(lián)網(wǎng)相比，沒(méi)有討論偏遠(yuǎn)地區(qū)地面?zhèn)鞲衅鞯奶旎尤雴?wèn)題，同時(shí)也缺少對(duì)衛(wèi)星通信在航天互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的考慮。

１． ４ 天基物聯(lián)網(wǎng)與天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)的關(guān)系

李德仁院士等通過(guò)對(duì)地球空間信息學(xué)的深入研究，相繼提出了空天地一體化對(duì)地觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、“互聯(lián)網(wǎng)＋”天基信息服務(wù)、對(duì)地觀測(cè)腦、天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)等概念，并形成了通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)（ＰＮＴＲＣ ）系統(tǒng)的思想［１４，１６，３１－３４］。ＰＮＴＲＣ 即定位（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）、導(dǎo)航（Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）、授時(shí)（Ｔｉｍｉｎｇ）、遙感（Ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）、通信（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）。ＰＮＴＲＣ 期望通過(guò)融合通信、導(dǎo)航、遙感等天基信息網(wǎng)絡(luò)與地面互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在用戶終端上的智能服務(wù)，即在任何地方、任何時(shí)候向用戶提供實(shí)時(shí)增強(qiáng)導(dǎo)航、精密授時(shí)、快速遙感（視頻）增值、天地一體移動(dòng)寬帶通信等服務(wù)。

在ＰＮＴＲＣ 系統(tǒng)的相關(guān)文獻(xiàn)中，對(duì)該系統(tǒng)的整體體系架構(gòu)探討還相對(duì)較少，其具體組成也還不夠明確。從現(xiàn)有文獻(xiàn)可以看出，與天基物聯(lián)網(wǎng)相比，ＰＮＴＲＣ 系統(tǒng)的概念主要是基于地球空間信息學(xué)科的發(fā)展角度提出的，與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)較少，重點(diǎn)在宏觀對(duì)地觀測(cè)與導(dǎo)航領(lǐng)域開(kāi)展應(yīng)用，同時(shí)兼顧了衛(wèi)星通信的功能。而實(shí)際上，ＰＮＴＲＣ 與天基物聯(lián)網(wǎng)在系統(tǒng)構(gòu)建、功能與設(shè)計(jì)目標(biāo)上有諸多相似之處。例如二者都以天基信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，信息感知設(shè)備中均包含了大量的天基傳感器，均向用戶提供通信、導(dǎo)航、遙感等服務(wù)。ＰＮＴＲＣ 系統(tǒng)與天基物聯(lián)網(wǎng)的不同之處還在于ＰＮＴＲＣ 系統(tǒng)主要關(guān)注天基傳感器的集成應(yīng)用，地面?zhèn)鞲衅魑春w在ＰＮＴＲＣ 系統(tǒng)之中，這也導(dǎo)致其應(yīng)用不如天基物聯(lián)網(wǎng)廣泛。

１． ５ 天基物聯(lián)網(wǎng)與６Ｇ 的關(guān)系

２０１９ 年是５Ｇ 技術(shù)的商業(yè)元年，隨著５Ｇ 技術(shù)的成熟和落地，下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，即６Ｇ 的相關(guān)技術(shù)研究也已經(jīng)啟動(dòng)。目前學(xué)術(shù)界和官方均尚未給出６Ｇ 的完整概念，對(duì)于６Ｇ 的描述也繁雜多樣。但是從各種文獻(xiàn)資料中可以看出，普遍認(rèn)為未來(lái)６Ｇ 的發(fā)展必然將地面通信與衛(wèi)星通信融合，以彌補(bǔ)地面５Ｇ 系統(tǒng)不具備的廣域覆蓋能力。華為等公司也認(rèn)為衛(wèi)星通信在無(wú)線覆蓋方面具有潛在的成本優(yōu)勢(shì)，將來(lái)可支持其大規(guī)模商業(yè)化部署。實(shí)際上，星地融合的移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)成為６Ｇ 的研究熱點(diǎn)之一［３５－３６］。

文獻(xiàn)［１５］提出６Ｇ 的總體愿景是“一念天地，萬(wàn)物隨心”，該愿景中“一念”表達(dá)的含義在于連接的實(shí)時(shí)性，即低時(shí)延、大寬帶的連接，“天地”指的是天、空、地、海的泛在連接；“萬(wàn)物隨心”則強(qiáng)調(diào)了６Ｇ對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的支持，“萬(wàn)物”即為天地之間的智能對(duì)象，“隨心”指“萬(wàn)物”能夠通過(guò)６Ｇ 實(shí)現(xiàn)智能連接。從該愿景中可以看出，未來(lái)６Ｇ 很有可能與天基物聯(lián)網(wǎng)具備相近的功能目標(biāo)。而組成上，６Ｇ 很可能是低軌衛(wèi)星通信星座與地面互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，與廣域物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)相似。與廣域物聯(lián)網(wǎng)相同，天基傳感器應(yīng)不包含在６Ｇ 網(wǎng)絡(luò)中。由于６Ｇ 的研究勢(shì)在必行，且未來(lái)將有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)６Ｇ 的全球應(yīng)用，天基物聯(lián)網(wǎng)在研究過(guò)程中應(yīng)緊密跟蹤６Ｇ 的最新研究動(dòng)態(tài)，并主動(dòng)融入６Ｇ 的整體技術(shù)架構(gòu)中。

１． ６ 天基物聯(lián)網(wǎng)與天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)是面向國(guó)家戰(zhàn)略需求首批啟動(dòng)的“科技創(chuàng)新２０３０—重大項(xiàng)目”之一［３７］。天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)以地面網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)和依托、以天基網(wǎng)絡(luò)為延伸和拓展，采用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)、技術(shù)體制和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，由天基信息網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)互聯(lián)互通而成。簡(jiǎn)單來(lái)講，天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)即是天基和地基綜合集成的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，可支持天、空、地、海等各類用戶的隨遇接入、按需服務(wù)。

從天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的定義可以看出，與天基物聯(lián)網(wǎng)以天基網(wǎng)絡(luò)為主不同，天基網(wǎng)絡(luò)與地基網(wǎng)絡(luò)在天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中均占據(jù)重要地位，且該項(xiàng)目旨在將２ 種信息網(wǎng)絡(luò)用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)、體制和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)。同時(shí)，天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)工程的建設(shè)實(shí)施主要考慮通信系統(tǒng)的建設(shè)與信息的傳輸，屬于其狹義的建設(shè)范疇［３８］，對(duì)遙感、導(dǎo)航等不同種類衛(wèi)星的集成應(yīng)用研究可能會(huì)相對(duì)較少。但是作為具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的重要工程，天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)將為我國(guó)提供重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，也將成為天基物聯(lián)網(wǎng)的重要信息傳輸通道。該工程的建設(shè)將為天基物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供重要的參考依據(jù)，其多數(shù)成果也可為天基物聯(lián)網(wǎng)所用。

１． ７ 天基物聯(lián)網(wǎng)與低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

在衛(wèi)星通信中，低軌道通信衛(wèi)星比中軌道和地球靜止軌道衛(wèi)星傳播時(shí)延更小，可提升信息傳輸?shù)臅r(shí)效性。同時(shí)傳輸距離的縮短能夠減少傳輸損耗，有助于終端的小型化研制。使用多顆低軌道通信衛(wèi)星組網(wǎng)還可實(shí)現(xiàn)與高軌道衛(wèi)星相同的全球覆蓋能力，并解決高軌道衛(wèi)星在特殊地形情況下通信效果差，緩解高軌道衛(wèi)星軌道資源和頻率資源緊張等問(wèn)題。因此，僅利用低軌通信衛(wèi)星構(gòu)建低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)也是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)［３９］。

與天基物聯(lián)網(wǎng)相比，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)僅使用了低軌衛(wèi)星構(gòu)建其網(wǎng)絡(luò)通信層，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸在低軌衛(wèi)星間通過(guò)中繼鏈路進(jìn)行，而數(shù)據(jù)處理主要依靠地面的數(shù)據(jù)處理中心開(kāi)展。天基物聯(lián)網(wǎng)則在低軌衛(wèi)星星座構(gòu)建基礎(chǔ)上增加了中高軌道衛(wèi)星，中低軌道衛(wèi)星構(gòu)成天基物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入與傳輸網(wǎng)。高軌道衛(wèi)星構(gòu)成天基信息港，不僅可用于數(shù)據(jù)的傳輸，更重要的是作為天基信息的綜合處理中心，有助于天基信息的實(shí)時(shí)處理與快速響應(yīng)。天基物聯(lián)網(wǎng)整體框架基本涵蓋了低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的組成和功能，但是其建設(shè)成本和技術(shù)復(fù)雜度也必然遠(yuǎn)大于低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)。

１． ８ 天基物聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是以衛(wèi)星通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以ＩＰ 為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，能夠獨(dú)立運(yùn)行的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為目的，最初設(shè)計(jì)目標(biāo)之一是面向地球上“另外３０ 億（Ｏｔｈｅｒ ３ Ｂｉｌｌｉｏｎ）”享受不到當(dāng)前地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的用戶。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在近些年取得了蓬勃的發(fā)展，美、中等國(guó)家均提出了多項(xiàng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃，其中一部分計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)入了試驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用組網(wǎng)階段。２０２０ 年４ 月２０ 日，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被國(guó)家發(fā)改委明確列入“新基建”建設(shè)范圍［４０］，為我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的政策基礎(chǔ)。

從概念上來(lái)講，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與天基物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系可類比互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系?；ヂ?lián)網(wǎng)連接的是計(jì)算機(jī)，而物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)由計(jì)算機(jī)擴(kuò)展至所有物體。相似地，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)連接的是各種信息交互終端，天基物聯(lián)網(wǎng)連接的將是地球空間和大氣層外的各種物體。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是天基物聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施和建設(shè)保障，可為天基物聯(lián)網(wǎng)提供信息傳輸?shù)摹案咚俟贰?。?dāng)前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和政策支持同時(shí)為天基物聯(lián)網(wǎng)提供了難得的發(fā)展機(jī)會(huì)。

２ 天基物聯(lián)網(wǎng)能力目標(biāo)

能力目標(biāo)體系是天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。天基物聯(lián)網(wǎng)的能力目標(biāo)體系可描述為７ 個(gè)方面，即目標(biāo)動(dòng)態(tài)物聯(lián)、需求快速響應(yīng)、全維實(shí)時(shí)感知、資源協(xié)同管理、信息可靠傳輸、態(tài)勢(shì)遠(yuǎn)程掌控、服務(wù)精確保障。

２． １ 目標(biāo)動(dòng)態(tài)物聯(lián)

根據(jù)市場(chǎng)研究公司發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)前全球在用的傳感器中，僅攝像頭就有約１４ 萬(wàn)億的數(shù)量，面對(duì)如此海量的天基物聯(lián)網(wǎng)末端傳感器，對(duì)“物”的“聯(lián)接”是物聯(lián)網(wǎng)在字面意義上最顯性的能力要求。這里的“物”在天基物聯(lián)網(wǎng)中是一種更加廣義上的概念，既包括單獨(dú)的裝備、物資等物體實(shí)體，也包括人、動(dòng)物等生命有機(jī)體，還包括各種人和物構(gòu)成的自然場(chǎng)景。如從一幅衛(wèi)星影像中可同時(shí)感知大范圍區(qū)域包含的人、建筑、車輛、樹(shù)木、地表、云層等各種目標(biāo)信息?！拔铩蓖ǔＪ窃趧?dòng)態(tài)變化的，天基物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有在位置、狀態(tài)等發(fā)生變化時(shí)對(duì)物的持續(xù)動(dòng)態(tài)聯(lián)接能力，以保證信息感知、傳輸、應(yīng)用的連續(xù)性。

２． ２ 需求快速響應(yīng)

人類已經(jīng)逐漸邁入智能社會(huì)，天基物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)將建設(shè)思路由傳統(tǒng)的產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)模式向更加智能化的任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)型。即天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)不應(yīng)先設(shè)計(jì)一些固有的產(chǎn)品形式，而是要面向具體的需求提供從數(shù)據(jù)感知到應(yīng)用的整體解決方案和保障模式。這也是本節(jié)將需求放在感知、傳輸、處理等階段之前描述的原因。這種建設(shè)思路與現(xiàn)有的天基信息應(yīng)用模式相比，最大的優(yōu)勢(shì)是可以使天基物聯(lián)網(wǎng)具備需求的快速響應(yīng)能力。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)只在需要時(shí)獲取，也有助于減輕天基物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸、處理等環(huán)節(jié)的負(fù)載和運(yùn)行壓力。

２． ３ 全維實(shí)時(shí)感知

感知是天基物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取手段。天基物聯(lián)網(wǎng)具有遍布于全球范圍內(nèi)的多類型傳感器和信息采集設(shè)備，使其應(yīng)能夠具備全天時(shí)、全天候、全空間域的感知與信息獲取能力。實(shí)時(shí)性是天基物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急保障等應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需要，在天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的初期階段，實(shí)時(shí)性通常是廣義上的實(shí)時(shí)，可理解為近實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)，時(shí)間傳輸延遲可以在５０ ｍｓ 以上。狹義上的實(shí)時(shí)性，即超低時(shí)延甚至無(wú)時(shí)延的感知能力是天基物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。

２． ４ 資源協(xié)同管理

天基物聯(lián)網(wǎng)體系龐大，感知手段多樣，其獲取的數(shù)據(jù)是海量的。尤其是當(dāng)出現(xiàn)多并發(fā)任務(wù)或全域數(shù)據(jù)保障需求時(shí)，天基物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可能在短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷的情況。為了保證天基物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)建立數(shù)據(jù)資源協(xié)同管理機(jī)制。如采用設(shè)立任務(wù)優(yōu)先級(jí)等方式，在系統(tǒng)的傳輸、處理能力允許范圍內(nèi)，將優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)先進(jìn)行傳輸和處理，然后再對(duì)優(yōu)先級(jí)低的進(jìn)行處理，采用合理的資源分配方案，解決面對(duì)大量突發(fā)任務(wù)時(shí)計(jì)算與負(fù)載能力沖突等問(wèn)題［４１－４３］。

２． ５ 信息可靠傳輸

信息傳輸?shù)陌踩煽渴侨魏涡畔⑾到y(tǒng)開(kāi)展應(yīng)用的基本要求。與地面信息系統(tǒng)相比，天基網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)暴露、信道開(kāi)放、系統(tǒng)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，信息傳輸安全風(fēng)險(xiǎn)更大［２４，４４－４５］。作為一種國(guó)家信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，天基物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)著眼于國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全的戰(zhàn)略高度，建立具有抗損毀、抗干擾、防竊聽(tīng)、密鑰管理等功能的信息路由、切換、傳輸和接入機(jī)制，保證信息傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

２． ６ 態(tài)勢(shì)遠(yuǎn)程掌控

與傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)相比，天基物聯(lián)網(wǎng)的感知距離通常在數(shù)百千米以上，增加了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，感知范圍也從地面擴(kuò)展到空中、海上甚至水下，具備了“運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外”的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。天基物聯(lián)網(wǎng)的安全傳輸能力保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)可用。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理中心對(duì)這些數(shù)據(jù)的綜合處理與分析，天基物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)ⅰ扒Ю镏狻钡哪繕?biāo)態(tài)勢(shì)在“中軍帳”進(jìn)行可視化展現(xiàn)，使指揮管理人員能夠遠(yuǎn)程掌控目標(biāo)情況，并進(jìn)行指揮與決策。

２． ７ 服務(wù)精確保障

隨著國(guó)家治理能力的提高，越來(lái)越精細(xì)化的服務(wù)保障成為大家共同的追求。天基物聯(lián)網(wǎng)作為高新技術(shù)和尖端技術(shù)應(yīng)用的代表，其建設(shè)過(guò)程中，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、人工智能等都是必不可少的支撐技術(shù)。基于這些技術(shù)的應(yīng)用，天基物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)保障能力將更加精確和細(xì)致。

３ 天基物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域

天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用廣泛，幾乎涵蓋了社會(huì)領(lǐng)域的方方面面［１８－２３，４６－４７］。包括自然資源調(diào)查、時(shí)空信息保障、氣象水文預(yù)報(bào)、交通運(yùn)輸服務(wù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、全球泛在通信、國(guó)防軍事應(yīng)用等方面，如圖１ 所示。

３． １ 自然資源調(diào)查

天基物聯(lián)網(wǎng)提供了宏觀對(duì)地觀測(cè)的多種感知手段，不同時(shí)間、空間、光譜、輻射分辨率的天基遙感對(duì)地觀測(cè)傳感器可實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地感知陸地、海洋、森林、沙漠、地下等大區(qū)域范圍的地形、地貌、地質(zhì)、地物、大氣成分等自然環(huán)境要素。這些要素信息經(jīng)天基通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至天基信息港或地面數(shù)據(jù)處理站網(wǎng)進(jìn)行綜合處理，可廣泛應(yīng)用于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、國(guó)土空間規(guī)劃、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、林業(yè)資源調(diào)查、地質(zhì)資源調(diào)查、國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪等自然資源領(lǐng)域。

３． ２ 時(shí)空信息保障

全球定位導(dǎo)航衛(wèi)星作為天基物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，可為所有用戶提供時(shí)空基準(zhǔn)和定位、導(dǎo)航、授時(shí)（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｉｍｉｎｇ，ＰＮＴ）等時(shí)空信息服務(wù)［４８］。如我國(guó)廣西玉林變電站利用北斗衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)對(duì)輸變電設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣前景［４９］。天基物聯(lián)網(wǎng)中低軌通信衛(wèi)星可進(jìn)一步增強(qiáng)天基ＰＮＴ 服務(wù)。一方面，低軌通信衛(wèi)星運(yùn)行軌道較低，信號(hào)功率更強(qiáng)，受干擾較小；另一方面，大量低軌通信衛(wèi)星提供導(dǎo)航定位增強(qiáng)服務(wù)后，用戶可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量可大大增加，增強(qiáng)了用戶衛(wèi)星觀測(cè)幾何結(jié)構(gòu)和接收信號(hào)強(qiáng)度，從而增強(qiáng)天基ＰＮＴ 服務(wù)性能。

３． ３ 氣象水文預(yù)報(bào)

氣象水文預(yù)報(bào)是天基物聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)基本服務(wù)能力。氣象衛(wèi)星運(yùn)行軌道一般分為２ 類：太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星和地球靜止軌道衛(wèi)星。太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星可獲取全球氣象數(shù)據(jù)，但是每天對(duì)同一地點(diǎn)僅能觀測(cè)２ 次，地球靜止軌道衛(wèi)星可在與地球相對(duì)固定位置對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行凝視。一顆地球靜止軌道衛(wèi)星即可覆蓋我國(guó)全部疆域，對(duì)國(guó)土空間內(nèi)氣象水文及其變化進(jìn)行不間斷的連續(xù)觀測(cè)與預(yù)報(bào)。基于天基物聯(lián)網(wǎng)的信息通信網(wǎng)絡(luò)，可提升當(dāng)前氣象衛(wèi)星，尤其是太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)時(shí)服務(wù)能力。

３． ４ 交通運(yùn)輸服務(wù)

我國(guó)在交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的成就舉世矚目，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍內(nèi)鐵、水、公、空等運(yùn)輸方式在物理空間上的互聯(lián)互通。天基物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型基礎(chǔ)設(shè)施的承載形式可進(jìn)一步提升交通運(yùn)輸領(lǐng)域信息空間的互聯(lián)互通能力，推動(dòng)交通運(yùn)輸?shù)囊惑w化和便捷性。導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、搜救衛(wèi)星等可在內(nèi)河與海上航行、運(yùn)輸服務(wù)監(jiān)管、路網(wǎng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與救援、交通調(diào)度指揮、交通基礎(chǔ)設(shè)施核查等領(lǐng)域提供應(yīng)用服務(wù)；通信衛(wèi)星、海事衛(wèi)星能夠提升交通運(yùn)輸信息通信保障能力，形成天地一體、全球覆蓋的交通運(yùn)輸信息化基礎(chǔ)通信信息網(wǎng)絡(luò)。

３． ５ 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

天基物聯(lián)網(wǎng)遙感傳感器可感知農(nóng)作物、樹(shù)木、牲畜、魚(yú)類生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)災(zāi)害、水體環(huán)境等影響生長(zhǎng)的因素，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供宏觀監(jiān)測(cè)技術(shù)支撐。在大面積農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，通過(guò)在土壤、地表、樹(shù)木、水面、水下等處布設(shè)水分、濕度、溫度、光度、水質(zhì)等相關(guān)傳感器，可實(shí)時(shí)收集農(nóng)林牧漁的生長(zhǎng)環(huán)境。利用天基信息傳輸網(wǎng)絡(luò)將感知信息傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，可綜合分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)境變化情況，從而輔助管理作業(yè)人員有針對(duì)性地對(duì)農(nóng)林牧漁的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行改善，促進(jìn)其健康生長(zhǎng)。

３． ６ 應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)

地震、洪水等自然災(zāi)害通常會(huì)導(dǎo)致災(zāi)區(qū)大面積交通和通信中斷甚至癱瘓，造成無(wú)法與外界進(jìn)行信息傳輸，也給災(zāi)情判斷、救援措施制定與執(zhí)行帶來(lái)很大困難。天基物聯(lián)網(wǎng)因不同于地面信息網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)，具有強(qiáng)健的自然災(zāi)害抵抗能力，可快速為災(zāi)區(qū)建立起與外界通信的橋梁。遙感對(duì)地觀測(cè)可及時(shí)獲取災(zāi)區(qū)高分辨率衛(wèi)星影像，通過(guò)天基信息網(wǎng)絡(luò)快速傳遞給應(yīng)急救援部門(mén)，為搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)提供第一手災(zāi)區(qū)災(zāi)情資料。海洋環(huán)境中地面通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋，海域面積又非常廣闊，海上應(yīng)急救援服務(wù)更加依賴于天基物聯(lián)網(wǎng)的信息通信、定位導(dǎo)航、目標(biāo)跟蹤等技術(shù)支撐。

３． ７ 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

南、北極冰蓋的厚度變化是全球生態(tài)環(huán)境的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，美國(guó)相繼發(fā)射的ＩＣＥＳａｔ［５０］和ＩＣＥＳａｔ２［５１］衛(wèi)星分別搭載了傳統(tǒng)線性激光測(cè)高儀和光子計(jì)數(shù)型激光測(cè)高儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球冰川的常態(tài)化監(jiān)測(cè)，成為精確測(cè)量冰川變化的關(guān)鍵技術(shù)手段。這是天基物聯(lián)網(wǎng)在宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的一種典型應(yīng)用。ＡＲＧＯ 是天基物聯(lián)網(wǎng)另一種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用模式，它通過(guò)在全球海域按照固定距離間隔均勻地布設(shè)３ ０００ 個(gè)浮標(biāo)，收集海水溫度、鹽度等剖面資料，并利用低軌通信衛(wèi)星傳送這些環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建起人、傳感器和平臺(tái)互聯(lián)的天基物聯(lián)系統(tǒng)［５２］。同樣，在森林、濕地、鳥(niǎo)群等場(chǎng)景中布設(shè)相應(yīng)的傳感器，并通過(guò)天基網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸處理，可對(duì)自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

３． ８ 全球泛在通信

互聯(lián)網(wǎng)終端一般限于計(jì)算機(jī)和手機(jī)等智能通信終端，所提供的服務(wù)也相對(duì)單一，主要有文本、語(yǔ)音、視頻等。物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)性是其與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別之一，物聯(lián)網(wǎng)旨在連接世間萬(wàn)物，終端形式各異，所感知和傳遞的信息也呈現(xiàn)多源異構(gòu)的特性。結(jié)合天空地海的廣域應(yīng)用特性，天基物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球范圍的泛在通信。天基物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)將具備多種接入技術(shù)，用戶終端通過(guò)綜合ＴＣＰ ／ ＩＰ、ＣＣＳＤＳ 和ＤＴＮ 等多種地面和空間網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議體系接入到天基物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，從而滿足各種用戶的不同通信需求。

３． ９ 國(guó)防軍事應(yīng)用

國(guó)防軍事應(yīng)用為天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供了重要的需求支撐，當(dāng)前天基網(wǎng)絡(luò)通信、導(dǎo)航、遙感等手段已經(jīng)成為軍事領(lǐng)域的常規(guī)應(yīng)用模式。天基物聯(lián)網(wǎng)全球覆蓋、全天時(shí)全天候、抗毀性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)可使其在國(guó)防軍事領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，能夠生成新質(zhì)作戰(zhàn)能力，有效提高“基于網(wǎng)絡(luò)信息體系的聯(lián)合作戰(zhàn)能力、全域作戰(zhàn)能力”。天基物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)防軍事領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，主要有聯(lián)合作戰(zhàn)指揮、全球偵察監(jiān)視與預(yù)警、戰(zhàn)略性安全通信、遠(yuǎn)程戰(zhàn)略投送、軍事設(shè)施建設(shè)與監(jiān)管、武器裝備協(xié)同、演訓(xùn)動(dòng)員管理、非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)等。

４ 結(jié)束語(yǔ)

隨著“星鏈”等天基信息網(wǎng)絡(luò)以及傳統(tǒng)地面物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)的不斷成熟和商業(yè)化應(yīng)，天基物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)具備了良好的建設(shè)實(shí)施基礎(chǔ)，發(fā)展正當(dāng)其時(shí)。但是在開(kāi)展天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)之前，還有一些基礎(chǔ)性的工作要做。理清天基物聯(lián)網(wǎng)與其他概念的區(qū)別，才能夠界定天基物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)范圍、建設(shè)側(cè)重點(diǎn)和著力點(diǎn)。提出天基物聯(lián)網(wǎng)期望達(dá)到的能力目標(biāo)，才能為天基物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展指明具體的方向，挖掘出天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。系統(tǒng)研究天基物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，才能在天基物聯(lián)網(wǎng)地建設(shè)過(guò)程中以實(shí)際的應(yīng)用需求為牽引，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)天基物聯(lián)網(wǎng)的整體功能架構(gòu)和關(guān)鍵性能指標(biāo)。本文對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了初步探討，下一步將在此基礎(chǔ)上開(kāi)展更深入的研究，對(duì)天基物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)體系、系統(tǒng)架構(gòu)、建設(shè)方案等提出解決方案。

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作者簡(jiǎn)介

李 凱 男，（１９９２—），博士，工程師。主要研究方向：天基物聯(lián)網(wǎng)。

李 峰 男，（１９８２—），博士，高級(jí)工程師。主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用。

（通信作者）楊偉銘 男，（１９８２—），碩士，高級(jí)工程師。主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用。

張建民 男，（１９７２—），碩士，正高級(jí)工程師。主要研究方向：物流技術(shù)。