文|高軼 羅嘯 馬紅梅 孫協(xié)昌 楊德運(yùn) 于薇

1.海軍裝備部裝備項(xiàng)目管理中心

2.中國(guó)空間技術(shù)研究院衛(wèi)星應(yīng)用總體部

一、前言

我國(guó)航空航天技術(shù)經(jīng)過(guò)50 多年的迅速發(fā)展，已基本形成了以通信、導(dǎo)航、遙感為主體的國(guó)家空間設(shè)施骨干框架。衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)作為具有代表性的高新技術(shù)，可以將衛(wèi)星及其開(kāi)發(fā)的空間資源用于國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域。特別是天地一體化衛(wèi)星應(yīng)用理念的提出，通過(guò)建設(shè)天基、空基、路基、?；雀黝愑脩魬?yīng)用平臺(tái)，為國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民生活提供了不可或缺的保障，可以隨時(shí)隨地為各行各業(yè)的人們提供便捷的信息服務(wù)，使整個(gè)社會(huì)發(fā)生深刻變革。近年來(lái)，隨著傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能產(chǎn)品的不斷成熟，星上載荷、衛(wèi)星產(chǎn)品處理、星地間傳輸?shù)饶芰Χ嫉玫搅孙@著提升，衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)受到各國(guó)廣泛關(guān)注，如何構(gòu)建高效、靈活的衛(wèi)星應(yīng)用體系已成為目前亟待解決的重大科研問(wèn)題。

在衛(wèi)星整體應(yīng)用方面，受限于“一星一型號(hào)”的發(fā)展模式，目前我國(guó)的衛(wèi)星應(yīng)用尚處于“煙囪式”粗獷型發(fā)展階段，功能單一、信息相互孤立等問(wèn)題日益凸顯。亟需針對(duì)星地測(cè)控、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)、衛(wèi)星應(yīng)用分發(fā)服務(wù)等多樣化需求進(jìn)行分析，根據(jù)星歷軌跡約束條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)估和任務(wù)規(guī)劃修正、合理規(guī)劃星上能源供給，通過(guò)精細(xì)化衛(wèi)星應(yīng)用流程，最大限度地發(fā)揮衛(wèi)星使用效能，合理分發(fā)給衛(wèi)星服務(wù)訂閱用戶。通過(guò)利用先進(jìn)的技術(shù)手段，使衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)向精細(xì)化、智能化、協(xié)同化、規(guī)范化轉(zhuǎn)型，因此需要合理統(tǒng)籌規(guī)劃有限的星上、星間、星地資源，以滿足我國(guó)國(guó)土安全、經(jīng)濟(jì)、民生等領(lǐng)域?qū)τ谛l(wèi)星應(yīng)用服務(wù)的發(fā)展要求。

在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用方面，我國(guó)已形成陸地、環(huán)境、氣象、海洋等對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)，隨著遙感衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星工作模式、觀測(cè)載荷精度和質(zhì)量的不斷提升，如何提升對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)任務(wù)管控的綜合能力，如何提升對(duì)地觀測(cè)應(yīng)用最終產(chǎn)品質(zhì)量，是影響對(duì)地衛(wèi)星應(yīng)用效能各環(huán)節(jié)的瓶頸問(wèn)題。迫切需要以應(yīng)用為牽引，研究并建立一套集產(chǎn)學(xué)研用為一體能夠覆蓋對(duì)地觀測(cè)全要素、全過(guò)程的集成化系統(tǒng)，以支撐衛(wèi)星需求方與應(yīng)用方的供需統(tǒng)籌分析、應(yīng)用效能評(píng)估、關(guān)鍵影響因素識(shí)別等衛(wèi)星應(yīng)用效能提升工作。

綜上所述，開(kāi)展對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)研究對(duì)我國(guó)具有極其重要的戰(zhàn)略意義。本文將分析對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用存在的問(wèn)題，圍繞對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，針對(duì)系統(tǒng)需求介紹相關(guān)支撐技術(shù)的原理和運(yùn)作方法，并通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用案例證明等效仿真系統(tǒng)的實(shí)用性和可行性。

二、對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用存在的問(wèn)題

對(duì)地觀測(cè)指在地球表面之外，利用空間的位置優(yōu)勢(shì)對(duì)地球進(jìn)行觀測(cè)的活動(dòng)。我國(guó)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展迅速，已成功研制了資源系列、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系列、風(fēng)云氣象系列、海洋系列、測(cè)繪系列等多用途的衛(wèi)星種類。雖然不同類型衛(wèi)星的觀測(cè)原理和星上載荷參數(shù)不同，但相對(duì)于對(duì)地觀測(cè)任務(wù)而言，這些衛(wèi)星在應(yīng)用過(guò)程中存在著以下共性問(wèn)題：

1.較長(zhǎng)的拍攝周期

由于受到星地一體系統(tǒng)的制約，對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星需要提前一天將用戶的拍攝需求提報(bào)給資源衛(wèi)星應(yīng)用中心進(jìn)行統(tǒng)一籌劃，資源衛(wèi)星應(yīng)用中心將統(tǒng)籌處理用戶的拍攝需求，通過(guò)地面測(cè)控站將詳細(xì)的拍攝計(jì)劃上注給衛(wèi)星的星上任務(wù)管理系統(tǒng)，衛(wèi)星次日按軌道運(yùn)行至拍攝地點(diǎn)時(shí)執(zhí)行拍攝任務(wù)，當(dāng)其運(yùn)行至地面數(shù)傳站接收范圍時(shí)將拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行下傳。由此可知，從用戶提報(bào)拍攝需求到對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳回地面，至少需要近兩天的時(shí)間。

2.拍攝需求與衛(wèi)星拍攝計(jì)劃的沖突

受到衛(wèi)星自身軌道、任務(wù)窗口和衛(wèi)星能量等客觀條件的限制，用戶的拍攝需求尚未達(dá)到“指哪里拍哪里”的理想情況，并需要經(jīng)衛(wèi)星資源管理的相關(guān)部門進(jìn)行統(tǒng)一籌劃。因此，用戶的拍攝需求要和統(tǒng)一籌劃的衛(wèi)星拍攝計(jì)劃相一致，才能為用戶執(zhí)行拍攝任務(wù)。

3.多源觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式的差異

由于目前對(duì)地觀測(cè)的民商衛(wèi)星種類繁多，而不同系列的衛(wèi)星由于通信協(xié)議不同，即使是同一系列不同批次發(fā)射的衛(wèi)星，其數(shù)據(jù)格式通常也存在差異，為此需要將種類多源、協(xié)議各異的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。

4.衛(wèi)星難以協(xié)同觀測(cè)

源自不同觀測(cè)手段產(chǎn)生的遙感圖像可以對(duì)同一被觀測(cè)目標(biāo)多模態(tài)特性的研究起到相互印證、相互補(bǔ)充的作用。對(duì)于特定目標(biāo)的識(shí)別，則需要結(jié)合多源載荷的綜合信息進(jìn)行識(shí)別鑒定。然而，我國(guó)民商對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星還不具備星上協(xié)同觀測(cè)的能力，只能在地面處理系統(tǒng)中對(duì)不同手段拍攝的影像進(jìn)行融合處理。

5.專題產(chǎn)品缺乏用戶的反饋機(jī)制

目前，對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的拍攝數(shù)據(jù)可以在地面處理系統(tǒng)中進(jìn)行加工并反饋給用戶。然而，在專題產(chǎn)品加工過(guò)程中缺少用戶的參與和反饋，容易使用戶最終得到的產(chǎn)品不符合其預(yù)期效果，從而影響用戶的使用體驗(yàn)和對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)可度。

三、對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用中存在的問(wèn)題，筆者團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)，嘗試通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的方式解決或緩解上述問(wèn)題。

對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)是一個(gè)集研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)營(yíng)于一體的衛(wèi)星應(yīng)用集成系統(tǒng)。系統(tǒng)在工程研制過(guò)程中靈活運(yùn)用了平行系統(tǒng)、數(shù)字孿生理念，采用運(yùn)營(yíng)、仿真模式同步運(yùn)作的機(jī)制，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)的同時(shí)開(kāi)展協(xié)同仿真，以提升產(chǎn)品研發(fā)和迭代效率。系統(tǒng)在仿真模式下，可以進(jìn)行詳細(xì)的代碼版本控制，運(yùn)用蒙特卡洛方法模擬真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。子系統(tǒng)間采用松耦合的配置模式，可同步開(kāi)展相關(guān)子功能的代碼調(diào)試、運(yùn)行單元測(cè)試、實(shí)驗(yàn)性能分析等研發(fā)工作；系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)模式下具備衛(wèi)星數(shù)據(jù)準(zhǔn)實(shí)時(shí)接入、衛(wèi)星產(chǎn)品處理、用戶拍攝需求籌劃，以及衛(wèi)星產(chǎn)品服務(wù)分發(fā)等能力。通過(guò)將系統(tǒng)各項(xiàng)功能的仿真模型和真實(shí)模型進(jìn)行迭代重用，從而提升系統(tǒng)的整體研發(fā)效率。

等效仿真系統(tǒng)的軟硬件基于云計(jì)算服務(wù)器集群搭建而成，采用Browser/Server結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，支持系統(tǒng)功能的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。在構(gòu)建等效仿真系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上，可支持研發(fā)與運(yùn)營(yíng)模式的協(xié)同運(yùn)行、衛(wèi)星下行數(shù)據(jù)的自動(dòng)引接、用戶需求和衛(wèi)星拍攝計(jì)劃的自動(dòng)分發(fā)、業(yè)務(wù)處理流程的自動(dòng)化處理等功能，為工程項(xiàng)目的進(jìn)一步建設(shè)和組件快速迭代升級(jí)奠定良好的基礎(chǔ)。等效仿真系統(tǒng)架構(gòu)包括設(shè)備層、數(shù)據(jù)層、工作模式切換層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和發(fā)布層6層結(jié)構(gòu)，等效仿真系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 等效仿真系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.設(shè)備層

設(shè)備層主要包括用于支撐等效仿真系統(tǒng)的用于計(jì)算存儲(chǔ)、分析處理的高性能云計(jì)算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、跨網(wǎng)通信設(shè)備、用于消防安全/電氣安全/信息安全的綜合保障設(shè)備以及接收衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮赵O(shè)備。

2.數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)等效仿真系統(tǒng)所需的各種類型數(shù)據(jù)，主要包括衛(wèi)星原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、處理前后的影像數(shù)據(jù)、專題產(chǎn)品數(shù)據(jù)、用戶拍攝需求數(shù)據(jù)、衛(wèi)星拍攝計(jì)劃數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理流程數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)效能評(píng)估數(shù)據(jù)等。各類數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)規(guī)范，分別存放在關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，以方便其他層對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)用和處理。

3.工作模式切換層

工作模式切換層為系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)/仿真模式切換提供必要的組件支撐，包括軟件版本控制、數(shù)據(jù)在不同模式的防護(hù)與隔離、數(shù)據(jù)和鏈路仿真程序以及單元級(jí)的性能評(píng)估和系統(tǒng)級(jí)的效能評(píng)估分析程序。

4.平臺(tái)層

平臺(tái)層為等效仿真系統(tǒng)的核心部分，提供組件級(jí)的應(yīng)用服務(wù)程序，包括基礎(chǔ)組件、業(yè)務(wù)組件、業(yè)務(wù)管理和數(shù)據(jù)管理四部分。其中，基礎(chǔ)組件用于支撐系統(tǒng)的運(yùn)維，包括用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、異常處理、日志管理、模型管理、數(shù)據(jù)批處理和業(yè)務(wù)批處理等。業(yè)務(wù)組件用于支撐系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)的運(yùn)行，包括數(shù)據(jù)接入、影像分析、影像融合和專題產(chǎn)品分發(fā)的相關(guān)子應(yīng)用程序。業(yè)務(wù)管理用于支撐系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的自動(dòng)流轉(zhuǎn)，包括流程定制、業(yè)務(wù)編排、業(yè)務(wù)管理調(diào)度、調(diào)度負(fù)載均衡、業(yè)務(wù)批處理和業(yè)務(wù)校驗(yàn)等應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)管理用于支撐系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的運(yùn)維管理，包括數(shù)據(jù)歸檔、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)推送、數(shù)據(jù)提取等應(yīng)用程序。

5.應(yīng)用層

應(yīng)用層通過(guò)B/S 結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，可以為分布式的開(kāi)發(fā)者和用戶提供風(fēng)格統(tǒng)一的系統(tǒng)應(yīng)用界面，不同級(jí)別的用戶通過(guò)瀏覽器輸入賬號(hào)即可訪問(wèn)系統(tǒng)應(yīng)用界面，可以實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)接入、影像分析、影像融合、產(chǎn)品分發(fā)、業(yè)務(wù)管理和數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)業(yè)務(wù)狀態(tài)，并根據(jù)自身的權(quán)限對(duì)相關(guān)界面組件進(jìn)行訪問(wèn)和操作。

6.發(fā)布層

發(fā)布層為行業(yè)用戶提供需求提報(bào)和產(chǎn)品查詢的專屬頁(yè)面，用戶可以登錄系統(tǒng)應(yīng)用主界面的用戶定制欄進(jìn)行需求提報(bào)操作，提報(bào)的需求經(jīng)過(guò)系統(tǒng)需求籌劃組件可以反饋給用戶需求是否被受理。當(dāng)需求被系統(tǒng)受理后，根據(jù)衛(wèi)星拍攝計(jì)劃和系統(tǒng)產(chǎn)品處理時(shí)間綜合計(jì)算，向用戶反饋產(chǎn)品接收的大致時(shí)間，并在專題產(chǎn)品生成并分發(fā)后，向用戶提示產(chǎn)品已生成。用戶可以查看產(chǎn)品效果并反饋產(chǎn)品效果是否符合預(yù)期期望，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的反饋對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)組件功能進(jìn)行迭代優(yōu)化。

四、等效仿真系統(tǒng)關(guān)鍵支撐技術(shù)

通過(guò)上述對(duì)等效仿真系統(tǒng)架構(gòu)的描述，可以看出數(shù)據(jù)接入、影像分析、影像融合和專題產(chǎn)品分發(fā)是貫穿整個(gè)系統(tǒng)信息流程的關(guān)鍵業(yè)務(wù)。在系統(tǒng)研制過(guò)程中，圍繞這四類關(guān)鍵業(yè)務(wù)攻克了一系列的科學(xué)和工程技術(shù)問(wèn)題，構(gòu)建了四個(gè)分系統(tǒng)及相關(guān)業(yè)務(wù)組件以支撐系統(tǒng)的運(yùn)行。以下將介紹相關(guān)支撐技術(shù)的原理和運(yùn)作方法。

1.數(shù)據(jù)接入

數(shù)據(jù)接入分系統(tǒng)包括報(bào)文協(xié)議解析和傳輸格式轉(zhuǎn)換組件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類衛(wèi)星數(shù)據(jù)的規(guī)范化存儲(chǔ)和管理。采用物理隔離加邏輯隔離的方式解決民商衛(wèi)星傳輸鏈路的信息安全問(wèn)題。通過(guò)引入“衛(wèi)星數(shù)據(jù)仿真?zhèn)鬏敗睓C(jī)制，衛(wèi)星數(shù)據(jù)仿真鏈路可通過(guò)仿真數(shù)據(jù)注入的方式模擬民商數(shù)據(jù)接入的處理效果，從而檢驗(yàn)該分系統(tǒng)組件的綜合性能以及整個(gè)接入鏈路的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性。

2.影像分析

影像分析分系統(tǒng)包括影像識(shí)別、影像校正、影像標(biāo)注和影像質(zhì)量評(píng)測(cè)四個(gè)組件。其中，影像識(shí)別組件可實(shí)現(xiàn)對(duì)全色、多光譜、高光譜、熱紅外、合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星拍攝影像的智能化自動(dòng)識(shí)別分類。影像校正組件采用基于模型驅(qū)動(dòng)的方式通過(guò)提取衛(wèi)星成像特性、衛(wèi)星觀測(cè)特性和觀測(cè)當(dāng)?shù)厮臍夂蛱匦詤?shù)，從算法庫(kù)中合理選用相應(yīng)影像校正算法對(duì)影像進(jìn)行剪裁、濾波、圖色渲染等校正處理。影像標(biāo)注組件可對(duì)用戶需求進(jìn)行量化分析，并按需對(duì)影像開(kāi)展規(guī)范化標(biāo)注從而生成專題影像產(chǎn)品。影像質(zhì)量評(píng)測(cè)組件通過(guò)專家在線評(píng)測(cè)和基于知識(shí)庫(kù)的智能算法對(duì)影像產(chǎn)品修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)專題產(chǎn)品的質(zhì)量把控。

3.影像融合

影像融合分系統(tǒng)包括多源影像信息提取、影像信息融合、融合效果評(píng)測(cè)三個(gè)組件。其中，多源影像信息提取組件可將帶有標(biāo)注的影像產(chǎn)品根據(jù)影像特征集（包括影像時(shí)間特征、空間特征、光譜特征等）進(jìn)行自動(dòng)挑選和分類，針對(duì)不同特征參數(shù)自主選用合適的人工智能算法，通過(guò)特征反演的方式提取影像中的關(guān)鍵信息。影像信息融合組件通過(guò)圖片拼接融合、關(guān)鍵特征融合以及決策信息融合的分層融合方式生成基于融合影像的專題產(chǎn)品。融合效果評(píng)測(cè)組件可根據(jù)用戶需求開(kāi)展對(duì)觀測(cè)目標(biāo)決策信息融合效果的評(píng)測(cè)和質(zhì)量把控。

4.專題產(chǎn)品分發(fā)

專題產(chǎn)品分發(fā)分系統(tǒng)由于需要將系統(tǒng)生成的專題產(chǎn)品準(zhǔn)確、安全、按時(shí)分發(fā)給不同級(jí)別的用戶，需要利用系統(tǒng)接口頻繁調(diào)用其他分系統(tǒng)以及系統(tǒng)平臺(tái)層的基礎(chǔ)組件。專題產(chǎn)品分發(fā)分系統(tǒng)包括拍攝需求反饋組件和專題產(chǎn)品分發(fā)組件。拍攝需求反饋組件可以結(jié)合用戶級(jí)別以及衛(wèi)星拍攝計(jì)劃將專題產(chǎn)品的預(yù)計(jì)生成時(shí)間反饋給用戶。專題產(chǎn)品分發(fā)組件將持續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度，當(dāng)檢測(cè)到影像融合分系統(tǒng)的影像融合功能成功完成后，自動(dòng)提取相應(yīng)的專題產(chǎn)品并分發(fā)給用戶。

五、測(cè)試效果

為綜合檢驗(yàn)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)整體架構(gòu)的合理性、各分系統(tǒng)組件的功能、性能以及系統(tǒng)的綜合效能，分別針對(duì)民商用戶在不同領(lǐng)域的需求構(gòu)建了衛(wèi)星應(yīng)用想定場(chǎng)景，并擬定了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)大綱，根據(jù)相關(guān)測(cè)試用例采用仿真模型和真實(shí)數(shù)據(jù)虛實(shí)結(jié)合的方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)下述具有代表性的測(cè)試用例及測(cè)試結(jié)果，證明對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)的實(shí)用性和可行性。

1.拍攝需求響應(yīng)測(cè)試

當(dāng)用戶提報(bào)的拍攝需求和衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心定時(shí)提交的衛(wèi)星拍攝計(jì)劃相符合時(shí)，才能給予用戶相應(yīng)的反饋，并告知系統(tǒng)是否開(kāi)展后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)流程。在實(shí)際應(yīng)用中，由于衛(wèi)星拍攝計(jì)劃以天為單位定時(shí)發(fā)送，為提升用戶需求的反饋效率，構(gòu)建了衛(wèi)星拍攝籌劃組件。該組件采用STK 衛(wèi)星軌跡仿真軟件，基于歷史數(shù)據(jù)仿真的方式計(jì)算拍攝需求的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠?qū)τ脩舢a(chǎn)品定制需求進(jìn)行解析，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行邏輯判斷并將結(jié)果反饋給用戶，當(dāng)拍攝需求可執(zhí)行時(shí)，可自動(dòng)通知業(yè)務(wù)管理分系統(tǒng)執(zhí)行后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)流程。對(duì)于衛(wèi)星拍攝籌劃組件，除衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心人為取消某次拍攝計(jì)劃或基于特殊任務(wù)更改拍攝計(jì)劃的特殊情況，拍攝需求籌劃軟件的仿真效果基本全部符合實(shí)際的拍攝計(jì)劃。

2.全鏈路時(shí)效性測(cè)試

針對(duì)移動(dòng)目標(biāo)辨別時(shí)效的想定場(chǎng)景，當(dāng)用戶提報(bào)對(duì)于特定地區(qū)的拍攝需求后，系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)接入該地區(qū)的衛(wèi)星拍攝影像，通過(guò)影像分析和影像融合功能對(duì)拍攝地區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行分析、識(shí)別、軌跡標(biāo)識(shí)、生成專題產(chǎn)品，并通過(guò)分發(fā)分系統(tǒng)將專題產(chǎn)品反饋給用戶。最終判斷整個(gè)流程的信息傳輸鏈路是否符合用戶對(duì)于移動(dòng)目標(biāo)辨別的時(shí)效性要求。在仿真模式下，可以通過(guò)歷史數(shù)據(jù)模擬衛(wèi)星數(shù)據(jù)接入后的所有業(yè)務(wù)流程，從而可以對(duì)全鏈路時(shí)效性進(jìn)行有效把控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)業(yè)務(wù)組件間的協(xié)同運(yùn)行，該系統(tǒng)可以對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行有效辨別，同時(shí)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中的信息鏈路傳輸符合用戶的時(shí)效性要求。

3.影像融合性能測(cè)試

為實(shí)現(xiàn)民商用戶對(duì)于產(chǎn)品的定制化需求，需要驗(yàn)證影像融合分系統(tǒng)對(duì)于影像關(guān)鍵信息提取的能力、影像信息逐層融合的能力、融合信息效果評(píng)定的能力。分別針對(duì)民商用戶對(duì)于移動(dòng)目標(biāo)辨別、固定目標(biāo)辨別、固定目標(biāo)標(biāo)識(shí)的想定應(yīng)用場(chǎng)景，基于定量的實(shí)時(shí)衛(wèi)星影像進(jìn)行影像融合性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，影像融合分系統(tǒng)能夠有效運(yùn)用先進(jìn)的人工智能算法對(duì)用戶的定制需求進(jìn)行量化分析，通過(guò)影像特征反演手段提取影像的關(guān)鍵信息，利用信息融合算法逐層進(jìn)行信息融合標(biāo)注，為用戶提供關(guān)鍵的決策信息并生成相關(guān)專題產(chǎn)品。系統(tǒng)可根據(jù)專家的融合評(píng)定信息對(duì)相關(guān)算法指標(biāo)進(jìn)行校正，從而迭代優(yōu)化該系統(tǒng)相關(guān)組件的性能。

4.用戶體驗(yàn)

該系統(tǒng)基于“邊研邊用”的迭代開(kāi)發(fā)模式，充分借鑒基于模型的系統(tǒng)工程理念，讓用戶全程參與項(xiàng)目研發(fā)、測(cè)試、驗(yàn)收等全生命周期，使系統(tǒng)在各級(jí)測(cè)試、驗(yàn)收階段能夠充分暴露問(wèn)題，并使系統(tǒng)更加符合用戶的操作習(xí)慣。在問(wèn)題迭代修正的過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用智能算法為用戶拍攝需求提報(bào)、專題產(chǎn)品評(píng)定等給予了規(guī)范化的智能導(dǎo)正，使用戶提出的拍攝需求、專題產(chǎn)品需求更加符合對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的客觀應(yīng)用條件。項(xiàng)目驗(yàn)收階段用戶對(duì)系統(tǒng)“邊研邊用”的迭代開(kāi)發(fā)模式和用戶全程參與的項(xiàng)目組織模式給予了高度認(rèn)可，用戶在項(xiàng)目研制期間便可試用和熟悉系統(tǒng)功能，顯著增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)以及對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)可度。

六、總結(jié)與展望

對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用等效仿真系統(tǒng)是為適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)有對(duì)地觀測(cè)空間設(shè)施骨干框架而構(gòu)建的一套集仿真、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)營(yíng)為一體的集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)民商衛(wèi)星協(xié)同對(duì)地觀測(cè)應(yīng)用技術(shù)從以實(shí)驗(yàn)為主向用戶需求為驅(qū)動(dòng)的服務(wù)型應(yīng)用轉(zhuǎn)變。本文介紹了系統(tǒng)的框架以及相關(guān)分系統(tǒng)的運(yùn)作原理，通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用測(cè)試效果證明了等效仿真系統(tǒng)的實(shí)用性和可行性，為后續(xù)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。然而，該系統(tǒng)僅初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星“用好”的目標(biāo)，離實(shí)現(xiàn)“好用”的戰(zhàn)略目標(biāo)還有很大的差距，等效仿真系統(tǒng)雖然使用了很多先進(jìn)的人工智能技術(shù)，一定程度上減少了人工判圖的工作量，并運(yùn)用數(shù)字孿生理念提升了系統(tǒng)的研制效率。但在用戶需求處理、影像分析/影像融合效果評(píng)測(cè)以及系統(tǒng)全流程運(yùn)維方面還需要投入大量的人力。

綜上所述，我國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展任重道遠(yuǎn)，距離“如何充分貫徹天地一體化衛(wèi)星應(yīng)用的發(fā)展理念，利用現(xiàn)有通信、導(dǎo)航、遙感的空間設(shè)施服務(wù)于國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域。如何構(gòu)建高效、靈活的衛(wèi)星應(yīng)用體系為國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民生活提供保障”的遠(yuǎn)大目標(biāo)尚有很大的差距。在后續(xù)工作中，將進(jìn)一步改善在系統(tǒng)綜合效能驗(yàn)證過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，充分吸收、運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)提升系統(tǒng)的智能化水平，針對(duì)用戶需求進(jìn)行細(xì)粒度的元模型構(gòu)建以提升對(duì)用戶需求的綜合響應(yīng)能力。