軟件定義衛(wèi)星 衛(wèi)星通信領(lǐng)域的新趨勢

地球的軌道越來越繁忙?，F(xiàn)在已經(jīng)有大約2000顆衛(wèi)星環(huán)繞著我們的星球運(yùn)行，目前的預(yù)測表明，到2025年，每年大約會(huì)有1100顆新的衛(wèi)星發(fā)射。

因此，在軟件和硬件方面，有許多新出現(xiàn)的技術(shù)趨勢值得研究，會(huì)幫助衛(wèi)星在未來幾年更好的發(fā)揮作用。

我們聯(lián)系了兩位IEEE的專家來聊聊 -- IEEE Fellow Marina Ruggieri和IEEE Fellow Adriano Camps -- 來了解他們認(rèn)為業(yè)界最大的發(fā)展，以及我們應(yīng)該注意的問題。

軟件定義衛(wèi)星（Software-Defined Satellites）

Marina Ruggieri有著杰出的職業(yè)生涯，包括因其對毫米波衛(wèi)星通信的貢獻(xiàn)而被提名為IEEE Fellow。她是一名電信工程師，在IEEE Aerospace and Electronic Systems協(xié)會(huì)工作了20年，擁有衛(wèi)星的前沿技術(shù)。

對于Ruggieri來說，最大的突破是將軟件定義的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到衛(wèi)星上，她說這代表著“在空間系統(tǒng)領(lǐng)域和空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的真正革命，我們將在明年看到這一點(diǎn)。”

究竟什么是軟件定義的網(wǎng)絡(luò)？Ruggieri說：“這是網(wǎng)絡(luò)分層方法的改變——在硬件上增加了一個(gè)新的軟件驅(qū)動(dòng)層。”“軟件定義的方法通過將硬件和服務(wù)或硬件和控件分離到基于軟件的控件和基于軟件的封裝，增加了靈活性?！?/p>

為什么這很重要？“在軟件定義的網(wǎng)絡(luò)中，人類和機(jī)器人可以比在傳統(tǒng)環(huán)境中更容易成為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。”這種星際網(wǎng)絡(luò)將比當(dāng)前系統(tǒng)更靈活，允許人類和機(jī)器人解決意想不到的挑戰(zhàn)，甚至跨越巨大的距離。她說，反過來，這可能是“在應(yīng)對氣候變化和自然災(zāi)害的影響，并確保人類在地球上健康和可持續(xù)的生活方面的差異”。

越來越小（Getting Smaller）

Adriano Camps是IEEE地球科學(xué)和遙感協(xié)會(huì)的前主席。對他來說，一個(gè)重大的發(fā)展就是制造納米衛(wèi)星。

“衛(wèi)星變得越來越小，”Camps說?！艾F(xiàn)在甚至有私營公司在運(yùn)行小型衛(wèi)星星座（納米衛(wèi)星，因?yàn)樗鼈兊闹亓坎坏?0公斤）。其中兩家公司在軌道上擁有300多顆和100多顆衛(wèi)星?！?/p>

IEEE Spectrum介紹了小型化衛(wèi)星的進(jìn)展，以及聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）的批準(zhǔn)的擔(dān)憂 -- 擔(dān)心其太小而無法追蹤，造成與其他衛(wèi)星甚至載人航天器碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)工作人員之間的混亂。

計(jì)量新領(lǐng)域（New Frontiers of Measurement）

Camps已經(jīng)為歐洲航天局完成了兩次太空任務(wù)，重點(diǎn)是土壤水分和海洋鹽度（a.k.a.SMOS），并正在進(jìn)行一項(xiàng)稱為FSSCat的任務(wù)，該任務(wù)計(jì)劃于9月發(fā)射。

Camps說，土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可用于研究“荒漠化、洪水和干旱研究、森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估、植被衰老El Ni?o/La Ni?a 事件等”。同時(shí)，海洋鹽度用于“循環(huán)、極冠融化、漁業(yè)等”。FSSCat數(shù)據(jù)將用于土壤水分和冰測繪（海冰范圍和厚度）。

其中許多領(lǐng)域?qū)沙掷m(xù)發(fā)展的努力和我們對地球變化的理解至關(guān)重要。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Satellites）

在IEEE Transmitter上，我們已經(jīng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大量發(fā)展——農(nóng)業(yè)、車輛、安全、城市。也許毫不奇怪，這種模式現(xiàn)在也可以應(yīng)用到衛(wèi)星上。

“人工智能將幫助衛(wèi)星減少下載的數(shù)據(jù)量，并且在需要的時(shí)候只下載需要的數(shù)據(jù)，”Camps說?！霸偌由闲l(wèi)星的互聯(lián)性（或者說衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)），小型衛(wèi)星的星座將能夠提醒更大的平臺(tái)，以便在那里發(fā)生事情時(shí)獲取選定目標(biāo)區(qū)域的更詳細(xì)圖像?！?/p>