空间信息网络基础理论与关键技术重大研究计划2014年度项目指南.doc

附件 “空间信息网络基础理论与关键技术” 重大研究计划2014年度项目指南 空间信息网络是以空间平台(如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层气球和有人或无人驾驶飞机等)为载体，实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。作为国家重要基础设施，空间信息网络在服务远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等重大应用的同时，向下可支持对地观测的高动态、宽带实时传输，向上可支持深空探测的超远程、大时延可靠传输，从而将人类科学、文化、生产活动拓展至空间、远洋、乃至深空，是全球范围的研究热点。空间信息网络的发展，受频谱和轨道等资源的限制，难以通过增加空间节点数量和提高节点能力来扩大时空覆盖范围。为从根本上解决现有信息网络全域覆盖能力有限、网络扩展和协同应用能力弱的问题，亟需开展空间信息网络基础理论与关键技术研究，通过新理论、新方法探索，有力支持空间信息服务能力的大幅提升。 一、科学目标 本重大研究计划的总体科学目标是：瞄准信息网络科学的学科发展前沿，针对空间信息网络大时空跨度网络体系结构、动态网络环境下的高速信息传输、稀疏观测数据的连续反演与高时效应用等基础性的重大挑战，研究大尺度时空约束下空间网络及空间信息传输处理等机理，重点突破动态网络容量优化、高速信息传输及多维数据融合应用等技术难题，通过传输网络化、处理智能化和应用体系化等方法，将网络资源动态聚合到局部时空区域，解决空间信息网络在大覆盖范围、高动态断续条件下空间信息的时空连续性支持问题，为提升全球范围、全天候、全天时的快速响应和空间信息的时空连续支撑能力，实现我国空间网络理论与技术高起点、跨越式发展，并有效支撑高分辨率对地观测、卫星导航、深空探测等国家重大专项的发展奠定理论基础。同时，通过重大研究计划的实施，培养空间信息网络理论与技术领域领军人才及优秀科研群体。 本重大研究计划面向网络理论与空间信息科学发展前沿，瞄准空间网络体系结构、动态网络信息传输理论、空间信息表征与时空融合处理等重大基础科学理论，围绕高分辨率对地观测、中国卫星导航系统、载人航天与探月工程等国家重大专项发展需求，重点解决以下三个核心科学问题： （一）空间信息网络模型与高效组网机理。 空间节点高动态运动、网络时空行为复杂，业务需求随任务变化，要求空间网络可重构，能力可伸缩。其难点在于常规网络基于静态拓扑可采用图模型与优化理论，而空间网络涉及多种异构动态变化的节点连接，必须发展动态图模型与优化理论。需要重点研究：大时空尺度下的网络结构模型、可扩展的异质异构组网关键技术、空间动态网络容量理论，实现空间节点高效组网，涉及数学、宇航与通信等学科。 （二）空间动态网络高速传输理论与方法。 空间节点和链路动态变化且稀疏分布，导致多点到多点的信息传输容量随网络拓扑的时变空变而发生变化，高动态时变网络给传统信息传输理论带来巨大的挑战，致使大时空跨度下实时端到端传输容量优化的可靠性和稳定性成为突出难题。需重点研究：时变网络的信息传输理论、空间信息网络资源感知与优化调度、高动态时变网络的智能协同方法等，涉及通信、数学与空间物理等学科。 （三）空间信息稀疏表征与融合处理。 多维、多尺度空间信息的获取、处理、网络化共享与应用服务的核心问题是链路传输与处理瓶颈，一方面涉及空间信息的特征提取与稀疏表征；另一方面，由于多维信息尺度不同、时空基准存在差异，离散时空采样的融合处理将面临信息时空特性深层次精准表征等基础问题。为此需重点研究：空间信息网络的时空基准与统一表征、多维信息的时空同化与融合处理、空间信息的快速提取与知识发现等，涉及遥感/地学、信息、计算机等学科。 三、2014年度重点资助领域和研究方向 2014年度围绕本重大研究计划的三个基本科学问题，进一步深入网络体系架构与空间网络理论研究，重点布署空间组网、传输与信息处理等关键技术研究课题，加强网络化场景下空间信息获取、传输与处理的应用研究，开展基于现有空间设施的集成演示方法的综合论证。拟资助如下领域的“重点支持项目”及与其相关的“培育项目”。 （一）空间信息网络模型与高效组网机理。 1.重点支持项目的研究方向（共2项） （1） 围绕卫星导航及其多源导航增强融合发展的重大需求，研究以北斗导航卫星星座、通信卫星、临近空间浮空器、无人机、地面伪卫星等为时空参考源，导航网与空间通信信息网融合的天空地一体化导航增强动态自组网络架构；研究导航增强自组网的节点动态感知与网络自愈机制，提出导航增强网络动态自组模型，评估自组网在节点和结构变化下的导航增强功能与性能；探索导航通信融合实现多源多层导航增强的方法和应用模式；开展天空地一体化导航增强动态自组网仿真验证。 考核目标：完成天空地一体化导航增强自组网模型设计，提出自组网导航通信融合方法，完成仿真论证。 （2）集成的设计 围绕航天测控、应急救援、对