《天基信息服务体系概论》共分12章,综合介绍了天基信息服务体系相关技术研究进展和作者研究心得。首先,以作战需求为根本牵引,采用系统科学的思想,从顶层设计的角度,全面阐述天基信息服务体系的设计、建模和仿真方法,为读者展示出天基信息服务体系的壮丽画卷;其次,针对供给侧提高服务能力问题,围绕天基信息按需服务技术,探讨了概念建模、服务决策、自主获取、安全传输等方面的方法与思路,系统描述了未来天基信息服务的发展方向和关键技术;再次,针对需求侧用户体验问题,在天基信息按需服务框架下,打造个性化服务,系统研究了服务推荐框架、用户兴趣模型、服务推荐算法,实现了服务的细化与需求的落地:最后,介绍了基于上述思想和技术的天基信息服务仿真系统的设计与实现方法,为读者开展相关研究提供工程借鉴。
《天基信息服务体系概论》可供天基信息支援、遥感科学与技术、地理信息系统、地球空间信息科学、空间信息传输、卫星应用技术等学科领域的研究开发者、管理者阅读参考,也可作为相关专业研究生的教材或教学参考书。
2016年4月24日,在首个“中国航天日”到来之际,习近平主席作出重要指示“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。”目前,我国拥有超过200颗在轨卫星,数量超过俄罗斯仅次于美国,位居世界第二,包括通信广播、导航定位、对地观测与传输遥感、空间科学与技术试验、载人航天、月球与深空探测等多种类型。典型的包括“天链”中继通信卫星,北斗导航卫星星座,“风云”“海洋”“资源”“高分”“遥感”“天绘”等陆地、大气、海洋遥感卫星,“悟空”“墨子”“慧眼”等科学试验卫星,“神舟”系列载人飞船与“天官”空间站,以及“嫦娥”系列月球探测器和“鹊桥”中继星等。同时,随着世界小卫星航天热潮兴起,大量的微小卫星星座相继涌现:美国SpaceX公司的Starlink星座计划发射12000颗卫星构建全球天基Wifi网络,PlanetLabs拥有超过140颗“鸽群”对地遥感卫星,而中国300颗规模的“鸿雁”全球卫星通信星座马上进入发射阶段,132颗的“灵鹊”光学卫星星座计划也公开发布。各类大卫星、小卫星的蓬勃发展,反映了人类探索浩瀚宇宙的执着热情,也是世界航天事业繁荣兴旺的写照。
但是,航天强不强,不仅要看卫星火箭,更要看服务应用。君不见20世纪末,摩托罗拉公司的“铱星”通信星座使用66颗卫星覆盖全球,但用户却寥寥无几,导致这个耗资34亿美元的项目最终以2亿美元打包出售给美国军方,其失败甚至成为摩托罗拉公司下行的拐点。因此,面对200多颗大卫星和未来400多颗小卫星构成的庞大天基系统,能否开展高效应用将成为我国航天强国的试金石。天基信息应用的主要思路不外乎“天时”和“地利”。“天时”就是采用天基信息服务,最大优点是实时;“地利”就是依托地面应用服务,最大优点是信息充分利用;二者也可结合,以寻求“天时地利”。2016年3月,第十二届全国人代四次会议将“天地一体化信息网络”列入了“科技创新2030重大项目”,该项目拟遵循统一的体系结构和协议标准,重点建设天基信息网,协同对接地面互联网和移动通信网,实现陆、海、空、天多层次联合组网和跨域按需信息共享,为政府、军队、企业、大众等各类用户提供全球移动通信、航空应用、海事应用、抢险救灾与反恐维稳等信息服务。这与本书的思路不谋而合:本书以各领域应用需求为牵引,按照体系化的思路打破通信、导航、遥感等学科边界,整合构建以天为主、天地一体的天基信息统一服务格局,为就型号建应用、按领域搞服务等空间信息应用问题提供“一揽子”解决方案和技术途径。
本书共分12章,综合介绍天基信息服务体系相关技术研究进展和作者多年来的研究心得。第1-4章,以应用需求为根本牵引,采用系统科学的思想,从顶层设计的角度,全面阐述天基信息服务体系的设计、建模和仿真方法,为读者展示出天基信息服务体系的壮丽画卷;第5·8章,针对供给侧提高服务能力问题.围绕天基信息按需服务技术,探讨了概念建模、服务决策、自主获取、安全传输等方面的方法与思路,系统描述了未来天基信息服务的发展方向和关键技术:第9N11章,针对需求侧用户体验问题,在天基信息按需服务框架下,打造个性化服务,系统研究了服务推荐框架、用户兴趣模型、服务推荐算法,实现了服务的细化与需求的落地;第12章,介绍了基于上述思想和技术的天基信息服务仿真系统的设计与实现方法,为读者开展相关研究提供工程借鉴。本书可供天基信息支援、遥感科学与技术、地理信息系统、地球空间信息科学、空间信息传输、卫星应用技术等学科领域的研究开发者、管理者阅读参考,也可作为相关专业研究生的教材或教学参考书。
本书撰写历时5年多,得到了航天工程大学赵洪利副校长、航天信息学院朱诗兵院长等专家的精心指导和鼎力支持。参加本书审稿修改工作的还有杨露、李鹏伟、赵东杰、高丽娟、孙源泽、强杰等,他们提出了大量的宝贵意见。国防工业出版社各位编辑同志对本书的出版做了大量工作。在此,一并表示感谢。
由于本书.内容涉及知识面广,限于作者水平和专业,难免会有不足之处,恳请广大读者斧正。
第1章 概述
1.1 基本概念
1.1.1 天基信息系统
1.1.2 天基信息服务体系
1.1.3 天基信息按需服务
1.1.4 个性化推荐
1.2 研究意义
1.3 相关现状
1.3.1 天基信息系统建设现状
1.3.2 信息服务体系研究现状
1.3.3 体系结构技术研究现状
1.3.4 个性化推荐技术研究现状
第2章 天基信息服务体系分析与设计
2.1 天基信息服务体系的需求分析
2.1.1 天基信息服务的优势
2.1.2 联合作战对天基信息服务的需求分析
2.1.3 面向作战体系的天基信息服务应用分析
2.2 天基信息服务体系的组成结构
2.2.1 天基信息获取系统
2.2.2 天基时空基准系统
2.2.3 天基信息传输系统
2.2.4 天基信息综合集成系统
2.2.5 天基信息服务管理控制系统
2.3 天基信息服务的应用模式
2.3.1 资源集中型模式
2.3.2 直接支持用户型模式
2.4 天基信息服务的服务模式
2.4.1 有序分发
2.4.2 按需推送
第3章 基于活动的天基信息服务体系结构建模
3.1 基于活动的体系建模与仿真方法
3.1.1 建模基本原理
3.1.2 建模关键技术
3.1.3 建模具体步骤
3.2 作战体系结构建模
3.2.1 建立高级作战概念图
3.2.2 建立作战活动模型
3.2.3 建立组织关系图
3.2.4 生成作战节点连接图
3.2.5 生成信息交换矩阵
3.2.6 建立逻辑数据模型
3.3 系统体系结构建模
3.3.1 建立系统功能图
3.3.2 建立作战活动与系统功能跟踪图
3.3.3 生成系统接口图
3.3.4 生成数据交换矩阵
3.3.5 生成系统关系矩阵
……
第4章 天基信息服务体系结构流程仿真
第5章 天基信息按需服务概念建模
第6章 天基信息按需服务决策关键技术
第7章 天基信息按需获取关键技术
第8章 天基信息按需传输关键技术
第9章 天基信息按需服务的个性化推荐框架研究
第10章 天基信息按需服务用户兴趣模型研究
第11章 天基信息按需服务个性化推荐算法研究
第12章 天基信息服务仿真系统的设计与实现
参考文献