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我国打造首个天基物联网系统 未来应用场景广阔
专栏:行业资讯
发布日期:2019-12-11
阅读量:1225
作者:安泰
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  物联网,即物物相连的互联网,其核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。准确的来说,传感器部署才是关键。地面物联网,顾名思义,依靠的通信网络是地面网络,比如移动通信网络。

  物联网,即物物相连的互联网,其核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。在此基础上,用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相联。

我国打造首个天基物联网系统 未来应用场景广阔


  其中,传感器是物联网的关键技术之一,好比人的眼耳口鼻,但又不仅仅只是人的感官那么简单。准确的来说,传感器部署才是关键。从这一层面上来说,仅有
传感器采集数据还不行,还需要芯片与通信网络。其中,芯片负责存储和处理传感器数据,如存储芯片、处理器等;通信网络,则负责让物-物、物-人之间顺利传输数据。三者缺一不可,共同作用,才是物联网概念的题中之意。

  地面物联网与天基物联网


  在5G时代来临之际,两大应用场景备受关注,那便是移动互联网和物联网,但大多应用场景主要体现在物联网上。物联网从1999年提出至今,已形成完整的概念,依托于地面物联网应用逐渐发展成熟。地面物联网,顾名思义,依靠的通信网络是地面网络,比如移动通信网络。
  但移动通信网络对于全球的覆盖是有限的,很多地区都没有信号。在一些大范围、跨地域、恶劣环境等数据收集的领域,由于空间、环境等限制,地面物联网无能为力,出现了服务能力与需求失配的现象。这时,便需要天基物联网通过发射许多颗低轨道卫星组成卫星链,对全球进行有效的覆盖。
  比如,海洋、森林、矿产等资源的监视与管理;地区灾害的监测与预报;海洋监测管理、海上浮标、海上救生;交通、物流、输油管道、电网等监控管理;野外珍稀动物的跟踪监测;军事的无人机、导弹、舰船、车辆的协同控制等。
  特别是在全球超过80%的陆地及95%以上的海洋,移动蜂窝网络无法覆盖。因此,在一些偏远的山区以及极寒地区等,几乎是收不到网络信号,这些都促使我们去构建天地一体化的环境,也就是天基物联,即靠天基信息网络来实现,通过卫星实现全球覆盖。

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  我国打造首个天基物联网项目

  通过卫星组成的天基互联网,可使我们能够随时随地的接入网络,而要实现“万物互联”,则需要的是另一种网络——“物联网”。在日前举行的航天高峰论坛上,我国宣布将打造首个“天基物联网”系统,两颗试验验证星将于2019年年底发射。

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  据了解,我国首个“天基物联网”被命名为“行云工程”,由中国航天科工集团有限公司所属的航天行云科技有限公司负责实施。工程于2018年正式启动,计划通过构建由80颗低轨通信小卫星的星座系统,发挥通信卫星“全球覆盖、通信距离远、通信容量大、成本低”等优势,以卫星为基站,将全球范围内各种信息节点和传感器等智能终端进行有效连接,与地面通信设施形成互补,形成基于卫星、覆盖全球的物联网信息系统。
  据悉,“行云工程”分为α、β、γ阶段。α阶段为试运营、示范工程建设阶段,计划建设由“行云二号”01星与02星组成的系统,同步开展试运营、示范工程建设,对实时数据要求不高的客户就能使用网络;β阶段实现小规模组网,完成小星座系统构建,并开展第一阶段系统运营和市场开拓工作。届时,天基物联网可以实现1小时提供一次数据;γ阶段将完成80颗星的全球组网,实现全球覆盖,在全球范围内为全世界提供天基物联网即时服务。

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  天基物联网的优势


  总的来说,天基物联网拥有以下几点独特优势:
  1、通信网络覆盖地域广,可实现全球覆盖,传感器的布设几乎不受空间限制;
  2、几乎不受天气、气候影响,全天时全天候工作;
  3、系统抗毁性强,自然灾害、突发事件等应急情况下依旧能够正常工作。
  利用天基信息网络的优势,通过天基物联网载荷和终端设备,将复杂环境下的传感器连入天基物联网,实现物联信息的跨地域传输,是解决目前地面物联网短板的有效途径,随着我国天地一体化信息网络技术的不断发展,天基物联网的应用前景充满潜力。


  应用前景展望


  理论上,我国拥有全球最大的卫星物联网市场。目前,全球移动蜂窝网络对很多偏远区域无法实现覆盖,对这些区域,“行云工程”将发挥重要作用。天基物联网建成后,可在地面信号无法覆盖的地区,对地面物联网进行有力补充。
  以地区灾害的监测与预报为例,我们知道,在很多偏远山区,遇大雨都有发生自然灾害的危险,如果有了天基物联网,可在这些危险区域设置大量传感器,并与天基卫星进行连接,天基卫星采集到数据后传到处理中心,就可对灾害进行预警。
  以无人驾驶为例,我们知道,高精度定位将给物联网带来创新应用,汽车除了要安装激光雷达等传感器外,还必须具备厘米级的绝对定位能力。天基高轨卫星增强,可用相对较小的成本,实现广域范围的覆盖,只有星基增强系统才能快速实现极低成本的全球覆盖。
  再以航运为例,全球前十大航运公司中,中国拥有三家,而且,中国生产了全球95%的集装箱。集装箱在跨国运输的过程中,比如在海上运输过程中,由于没有地面网络的覆盖,可通过天基物联网卫星,实时监测集装箱轨迹状态,以及监控集装箱的温、湿度等数据。

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  2018年9月,行云科技公司与武汉汉欧国际物流有限公司已开展市场应用合作。汉欧国际副总经理高若瑞表示,有了天基物联网,随时都能监测整个集装箱的状态,甚至可实时了解温度、湿度,也能给客户更好的反馈,让客户满意。

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  除集装箱远洋运输外,天基物联网还可用于海洋岛屿通信、石油电力监管、农机数据采集与运输、工程机械信息传输等众多行业领域。特别是与现有通信卫星相比,天基物联网终端很小,未来会是指甲壳大甚至更小的芯片,嵌入手机,就能与卫星通联,在偏远的海洋、岛屿、沙漠等地也能轻松上网。尤其是地面网络无法覆盖的偏远地区和应急需要,如为应急救灾快速建立通信链路和指挥系统,为户外运动遇险人员搭建生命保护线,为海洋渔政提供动态监测信息,为水利防汛系统管理防汛地区,为勘探科考野外作业提供通信保障等。
  根据麦肯锡预测,预计在2025年前,天基物联网产值可达5600亿美元至8500亿美元;美国最权威卫星行业咨询公司NSR更是预测,在未来10年,亚洲将成为天基物联网收入复合增长率唯一超过10%的区域。

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  未来可能面临的困难


  不过,卫星上天,应用落地是关键。以地面窄带物联网NB-IoT为例,目前在该领域还没有杀手级应用出现,基于此,行业人士也对表达了部分担忧,称天基物联网可能会出现用户群体不确定的情况,未来,星窄带物联网可能也需要花时间找出应用场景和应用群体。
  另外,市场需求虽然客观存在,但并不是一两个用户能撑起整个天基物联网的建设成本,因此,建立天基物联网还存在另外一个困难,那就是没有全球统一用于卫星物联网的标准。总的来说,未来,业界还将针对这两方面的困难进行进一步探索。


  国外天基物联网建设概况


  目前,国外基于天基信息系统开展的数据采集、监测及控制等在某些领域已经发展较为成熟,这些应用本质上都属于天基物联网的范畴。比较典型有国外的Argos系统,Orbcomm系统,国内基于北斗系统的输变电设施远程监控,以及军事上的卫星数据链等。可见,国际天基物联网的市场,正在迈进爆发阶段。
  另外,除现有的几大天基物联网,不少发达国家都计划在未来数年,发射数百颗低轨道卫星组建卫星物联网星座。

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