Sistem bumi satelit—"pusat kendali" satelit penginderaan jauh Bumi

Sistem stasiun bumi satelit penginderaan jauh adalah sistem rekayasa skala besar yang kompleks, yang biasanya terdiri dari tujuh subsistem: operasi dan manajemen, perencanaan pengamatan, penerimaan data, pengolahan data, manajemen data, kalibrasi dan evaluasi, serta layanan distribusi.

Subsistem Manajemen Operasi

Subsistem Manajemen Operasi adalah pusat manajemen utama dari seluruh sistem darat, yang bertanggung jawab untuk mengelola seluruh siklus hidup sistem. Subsistem ini menghubungkan berbagai subsistem pada tingkat perangkat keras dan memantau serta mengelola status operasional dan keamanan sumber daya perangkat keras dan perangkat lunak sistem. Selain itu, Subsistem Manajemen Operasi menjadwalkan tugas-tugas yang berkaitan dengan penerimaan, pemrosesan, manajemen, dan distribusi data di dalam sistem darat.

Subsistem Perencanaan Observasi

Subsistem perencanaan observasi terutama bertanggung jawab atas penjadwalan misi satelit. Banyak pengguna mengirimkan permintaan layanan data ke sistem darat, yang kemudian disaring dan difilter. Berdasarkan kemampuan observasi muatan satelit, subsistem merumuskan rencana observasi dan penerimaan satelit untuk hari berikutnya dan mengirimkan rencana observasi ke jaringan pelacakan dan kontrol satelit. Rencana ini kemudian ditransmisikan ke satelit melalui antena pelacakan dan kontrol, mengarahkan satelit untuk melaksanakan tugas observasinya. Rencana penerimaan satelit kemudian ditransmisikan ke jaringan stasiun bumi satelit melalui subsistem manajemen operasi.

Subsistem penerimaan data

Sama seperti sistem saraf visual otak manusia menerima apa yang dilihat mata, menerima data observasi yang diperoleh oleh satelit penginderaan jauh di orbitnya membutuhkan stasiun penerima di darat untuk memperoleh dan melacak satelit sesuai dengan rencana penerimaan satelit. Data penginderaan jauh satelit dan data tambahan diterima, didemodulasi, dan direkam dalam bentuk sinyal gelombang elektromagnetik. Data yang diterima kemudian ditransmisikan ke subsistem pengolahan data melalui subsistem manajemen data.

Peralatan stasiun bumi terutama meliputi pengumpan antena, transceiver kanal, pencatat data, dan peralatan kontrol dan manajemen stasiun lainnya. Pengumpan antena, pada dasarnya adalah antena penerima berbentuk piringan, memfokuskan sinyal melalui desainnya yang menyerupai piringan, dengan diameter berkisar antara 5 hingga 20 meter. Ketika satelit melintas di atas kepala, antena penerima secara otomatis sejajar dengan dan melacak satelit tersebut. Selama waktu ini, sinyal data pengamatan satelit terus ditransmisikan. Transceiver kanal, mirip dengan set-top box, mendemodulasi, memperkuat, mengkonversi, dan memproses sinyal elektromagnetik yang diterima. Pencatat data merekam data keluaran dari demodulator ke perangkat penyimpanan seperti hard drive.

Saat ini, peralatan penerima stasiun bumi sering menggunakan multiplexing sinyal uplink dan downlink, yang mampu menerima data downlink dari satelit dan mengirimkan data uplink ke satelit. Peralatan ini dapat memodulasi perintah misi satelit yang dihasilkan dari bumi dan data lainnya, kemudian mengirimkannya ke satelit melalui antena untuk mengarahkan operasi satelit. Satelit penginderaan jauh biasanya mengorbit Bumi dalam orbit sinkron matahari. Transmisi data hanya terjadi ketika satelit berada dalam jangkauan antena penerima. Karena wilayah negara saya yang luas, satu stasiun bumi tidak dapat mencakup seluruh negara; oleh karena itu, diperlukan jaringan beberapa stasiun bumi untuk penerimaan yang komprehensif. Saat ini, stasiun bumi yang umum digunakan di negara saya berlokasi di Beijing, Urumqi, Guangzhou, dan Mudanjiang.

Subsistem Pemrosesan Data

Setelah menerima data satelit, stasiun penerima di darat mengirimkannya ke pusat pengolahan data di darat melalui jaringan serat optik. Di sana, data satelit penginderaan jauh mentah menjalani pemrosesan otomatis yang cepat, mengubah sinyal digital yang diterima menjadi data yang dapat digunakan. Proses ini terutama meliputi kalibrasi sinyal, dekompresi, penguraian format data, pemrosesan data tambahan, katalogisasi data, ekstraksi informasi digital, koreksi radiometrik, koreksi geometrik, dan ortorektifikasi. Alur kerja yang berbeda dibuat berdasarkan kebutuhan pengguna yang beragam, menghasilkan produk standar dengan berbagai tingkatan. Koreksi radiometrik, khususnya, menghilangkan distorsi pada citra asli, membuat citra fitur permukaan tanah lebih jelas dan realistis.

Subsistem Manajemen Data

Saat ini, negara saya memiliki puluhan satelit penginderaan jauh di orbit, masing-masing membawa banyak sensor penginderaan jauh. Setiap satelit dapat melakukan banyak pengamatan darat setiap hari. Untuk memfasilitasi pengambilan dan ekstraksi data yang cepat, manajemen data produk satelit penginderaan jauh yang efektif sangat penting. Subsistem manajemen data analog dengan bagian memori neuron otak, terutama digunakan untuk pengarsipan dan manajemen jangka panjang data produk satelit penginderaan jauh standar dan metadata. Subsistem ini menyediakan akses ke basis data bisnis dan membangun sistem informasi yang mampu melakukan fungsi kueri, penambahan, dan penghapusan basis data. Saat ini, pendekatan penyimpanan hierarkis—online, near-line, dan offline—umumnya diadopsi. Pendekatan penyimpanan hierarkis ini menghemat biaya penyimpanan sekaligus memastikan keamanan data.

Subsistem Kalibrasi dan Evaluasi

Subsistem kalibrasi dan evaluasi terutama menguji dan mengevaluasi kualitas data observasi satelit. Sederhananya, ini seperti menguji penglihatan seseorang, memastikan satelit memperoleh data dalam kondisi terbaik. Subsistem ini melacak perubahan kinerja pada sensor satelit penginderaan jauh, segera mengoreksi parameter yang relevan yang dibutuhkan untuk pemrosesan data, dan menyediakan dasar untuk penyesuaian parameter satelit; secara berkala menyediakan koefisien kalibrasi absolut di orbit kepada pengguna, memfasilitasi kuantifikasi data penginderaan jauh; dan menganalisis dan...

Subsistem Layanan Distribusi

Distribusi data memberikan data yang paling relevan kepada pengguna, terutama menyediakan layanan berbagi data, mirip dengan mengambil informasi memori yang akurat dari otak. Setelah menemukan data yang dibutuhkan pada jaringan distribusi data sistem darat, pengguna dapat memesannya, mirip dengan memesan di Taobao. Sistem pemesanan menambahkan catatan pesanan data, dan sistem backend mengambil data yang sesuai dari subsistem manajemen data berdasarkan permintaan layanan data pengguna, menyediakannya kepada pengguna melalui CD-ROM, penyalinan hard drive, atau transmisi online. Sistem darat satelit sangat kompleks, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Konstruksi sistem darat melibatkan pengetahuan dan teknologi dari berbagai disiplin ilmu. Hanya ketika setiap subsistem dalam sistem darat memenuhi tanggung jawabnya dan berkoordinasi satu sama lain, operasi dan manajemen satelit penginderaan jauh dapat berhasil diselesaikan. Operasi harian satelit dan sistem darat, seperti tubuh manusia, mengamati dunia luar melalui "mata," memperoleh informasi yang berguna dari persepsi visual melalui "otak," dan membentuk "ingatan." Ketika "ingatan" ini dibutuhkan, ingatan tersebut dengan cepat diambil untuk melayani aktivitas manusia.

Saat ini, sistem bumi satelit penginderaan jauh melayani banyak pengguna, memproses ratusan atau bahkan ribuan pesanan data setiap hari, membutuhkan komputasi berkinerja tinggi, penyimpanan, peralatan jaringan, dan dukungan teknologi informasi di latar belakang. Saat ini, sistem bumi secara luas menggunakan analitik big data, secara otomatis dan cerdas merekomendasikan produk data satelit penginderaan jauh yang relevan kepada pengguna berdasarkan identitas, lokasi, dan riwayat pesanan mereka. Setelah menerima produk data satelit penginderaan jauh, pengguna menafsirkan dan menganalisis informasi yang diperoleh dari satelit, mengubahnya menjadi informasi fitur permukaan bumi yang dibutuhkan oleh disiplin ilmu tertentu, sehingga memungkinkan informasi penginderaan jauh untuk berperan dalam pekerjaan praktis dalam disiplin ilmu tersebut.

(Beberapa data dalam artikel ini berasal dari Jaringan Penyebaran Ilmu Kedirgantaraan Tiongkok. Jika terdapat pelanggaran hak cipta, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.)