天地一体化信息技术国家重点实验室.doc

天地一体化信息技术国家重点实验室
2015年度开放基金指南

天地一体化信息技术国家重点实验室
二○一五年十一月

一、简介
中国航天科技集团公司第五研究院第五〇三研究所天地一体化信息技术国家重点实验室是我国军工集团公司首批科技部企业国家重点实验室。实验室面向我国未来空间基础设施天地一体化运行服务的新手段、新途径、新模式和新装备，开展应用基础理论研究和前沿技术研发，重点研究天地一体化信息系统与仿真、天基信息高精度处理与融合、下一代时空基准体系等影响天基信息系统应用效能提升的瓶颈问题，力争成为在天地一体化信息技术领域有重要国际影响，为国家航天产业和信息产业技术进步作出重要贡献的国家重点实验室，并致力于培养相关领域的高级专业人才。
二、开放研究基金指南制定的原则
为促进天地一体化信息技术领域内新理论、新思想和新技术、新方法的发展，加强国内外学术思想与人才的交流，本实验室特设立开放基金，资助有关人员来本实验室从事天地一体化信息技术领域的基础理论研究和应用基础研究。
本基金指南的制定主要考虑以下原则：
1、根据我国天地一体化信息技术的发展战略，着眼于国民经济建设的当前和长远的需要，跟踪国际学科发展前沿；
2、鼓励具有开拓性、超前性、创造性和较高层次的理论和技术的研究及具有重大应用前景的项目；
3、利于促进多学科的交叉渗透和多部门的联合攻关，有利于建立和发展国际合作的新格局，有利于人才的培养和学科的发展；
4、鼓励和支持从事天地一体化信息技术领域的青年科技工作者，尤其是青年教师、博士后及海外留学人员申请本实验室开放基金；
5、设立重点资助项目，要求申请者和课题组成员来室与本实验室科研人员协同工作。
6、基金指南作为申请基金项目的主要依据，同时也可按照各领域最新发展需要，申请指南中未包括的创新项目。本指南研究方向仅作为本次拟资助项目的技术领域方向，所申报项目的题目名称自拟。
二、2015年度资助研究方向
（一）天地一体化信息系统与仿真
1、组网通信
研究目标：围绕深空探测、对地观测、航天测控、航空运输、远洋航行、应急救援、维稳处突、智慧城市等各种应用业务接入组网及服务质量需求，通过传输网络化、处理智能化和应用体系化等方法，提升天地一体化信息系统在全球范围、全天候、全天时的空间大数据信息服务能力，实现高效与充分利用。
研究内容：
（1）天地一体化信息系统体系架构
面向各种应用业务，探索天地一体化信息系统的服务保障模式，针对功能特性和数据传输特点，借鉴软件定义网络（SDN）、信息中心网络（ICN）等理念，重点开展体系结构、异构网络互联、服务模型、通信协议、服务质量、安全运控、资源调度以及运行健康评估体系等方面的研究。
（2）空间网络线路/分组混合交换与综合路由
针对空间网络链路及网络拓扑具有高度动态的特点，结合各种应用业务对多星组网、星地组网、各类移动终端组网、多波束系统的数据交换能力与交换容量的要求，重点开展弹性组网、线路/分组混合交换、低能耗高可靠数据保管、综合路由以及多址接入等方面的研究。
（3）网络终端可重构机理与方法
建立屏蔽多种异构卫星系统通信体制差异、全网统一的天地一体化网络终端模型，开展各类网络终端资源（如天线、功率、频率、计算、存储等）虚拟化研究，提出基于软件定义的网络终端可重构机理与方法，实现对多种不同协议体制、传输机制的灵活支持。
2、天地一体化信息系统建模仿真与效能评估
研究目标：以深空探测、对地观测、航天测控、卫星导航、航空运输、远洋航行、应急救援、维稳处突、智慧城市等应用为背景，构建天地一体化信息系统多层次、多粒度仿真系统及面向任务的效能评估体系。
研究内容：
（1）天地一体化信息系统多层次、多粒度建模与仿真
面向特定任务场景，设计能够有效保障任务执行的天地一体化信息系统，从多视角对系统进行统一描述，充分分析与论证系统工作原理和应用能力；研究系统关键构成要素的数字化模型构建方法，融合多种成熟的建模与仿真工具，对系统进行多层次、多粒度建模及联合仿真，支持系统性能指标的定量获得，并提出验证方法，分析仿真系统与真实系统的等效性。
（2）面向任务的天地一体化信息系统效能评估体系
面向特定任务场景，设计能够有效保障任务执行的天地一体化信息系统，建立高效、全面的评估体系，研究效能评估机理与方法，构建系统级、分系统级等多层次效能评估模型，给出各评价指标的定义及数学模型，支持面向任务的综合效能评估，为系统研制、指标论证、技术攻关提供理论与技术支撑。
（3）深空测控通信协议仿真验证与性能评估
面向载人登月及深空探测任务，针对测控通信链路信号微弱且时延巨大、极高且多变的传输误码率、频繁中断且上下行带宽不对称等特点，研究支持超远程、大时延、高吞吐率、高能量效率、高频谱效率的可靠传输机制，按分层设计思想，开发测控通信协议，搭建半物理仿真验证系统，评估协议功能与性能，并基于仿真结果，提出增强协议性能降低资源需求的跨层优化方法。
3、信息安全
研究目标：在极端异构、高动态、资源不均、高速运动的天地一体化信息系统中，实现空间网络安全、天地互联安全、随遇接入安全，保障天地一体化信息系统的计算、存储及传输的机密性、完整性和可用性。
研究内容：
（1）空间网络对抗理论与技术
研究空间网络拟态安全形式化表示方法、变换理论、演化技术以及效能评估模型，提升空间网络防御能力；研究空间安全路由技术，减轻或消除因空间链路的开放性而给网络路由带来的各类安全威胁；研究安全切换技术，对切换过程中的控制消息等进行安全性保护；研究安全传输控制技术，以适应空间网络传输时延大、链路质量差、带宽非对称、拓扑变化频繁等特点；研究自适应抗干扰通信技术，提升空间网络通信系统的抗干扰、抗截获、抗攻击和抗入侵的能力，提升其抗毁性。
（2）密码、身份认证、安全协议、量子计算、量子密码等理论与技术
天地一体化网络具有极端异构、高动态、资源受限、资源不均、高速运动、随遇接入等特点，直接应用传统的密码算法、密钥管理、安全协议等存在安全性低、效率低甚至不可用等缺陷，因此，必须针对上述特点，开展密码、密钥管理等理论与技术研究，设计新型密码算法、密钥管理协议、安全认证协议等。
（3）空间数据的安全分发与服务机制
研究空间数据信息属性间的制约规律，建立基于信息属性感知的数据高效分发模型；研究基于数据质量驱动的联合信源编码优化的安全分发机制，设计结合数据加密和数据认证的完整空间数据非均衡保护算法；研究联合跨层资源分配的安全机制优化，设计基于跨层资源优化分配的空间数据加密算法及空间数据认证算法。
（4）虚拟化安全技术
研究虚拟环境中用户数据加解密、网络可信启动及完整性保护、访问控制与安全隔离、透明监控与安全审计等关键技术，解决系统可信性及度量、数据保密性、虚拟机逃逸、恶意篡改或劫持等虚拟化层安全加固问题。
（二）下一代时空基准体系
1、天地一体化时空增强技术
研究目标：针对精密、安全、广域、海量用户发展需求，围绕地基、空基、星基等各类增强系统开展卫星导航增强技术的创新性基础理论与前沿技术研究，提升未来GNSS服务性能，满足大规模高精度、高完好性的军/民各类导航应用需求。
研究内容：
（1）创新性的地基、空基、星基等GNSS增强系统的基础理论、核心方案与关键处理算法；
（2）增强系统信号播发体制与信号处理方法；
（3）围绕北斗实时精密轨道和钟差确定、高精度电离层建模、北斗完好性监测等关键技术，开展北斗导航增强技术研究；
（4）多种增强系统信息融合处理算法；
（5）导航增强系统与基本导航系统统一时空基准框架；
（6）高精度增强信息应用技术。
2、新型导航技术
研究目标：围绕现有及现代化GNSS系统在室内外、航空、航天、水下等新型应用场景下的高性能位置服务需求，研究各类新型导航技术的创新性基础理论与前沿技术。通过对GNSS信号处理算法优化与GNSS+算法扩展等方法的研究，提升导航技术在新型应用场景下的现代化位置服务水平，实现新型导航技术在天地一体化系统中的高性能应用。
研究内容：
（1）量子导航技术；
（2）重力场导航技术；
（3）全源导航技术；
（4）伪卫星导航技术；
（5）多源导航融合数据处理技术算法；
（6）不同应用模式下的大数据辅助（包括惯性导航，MEMS，伪卫星，WIFI，LTE，BLUETOOTH等）GNSS实现方法及应用效果研究；
（7）GNSS新型信号处理相关改进算法及技术；
（8）GNSS抗干扰监测定位算法及技术；
（9）面向GNSS信号的最佳匹配接收技术；
（10）针对GNSS特殊场景下的信号接收处理技术。如多系统信号、微弱信号、电离层闪烁、高动态信号、高轨应用等；
（11）针对不同类型GNSS接收处理算法的优化技术；
（12）光频梳高精度测距技术；
（13）微PNT（Micro PNT）、不依赖于卫星的导航等其他新型导航技术。
3、GNSS遥感探测技术
研究目标：围绕空间电离层与中性大气探测、海面风场与高度探测、陆地土壤与植被探测、海洋冰面覆盖探测等为代表的对地观测应用需求，研究各类环境（或介质）中GNSS信号电磁波传播特性理论、基于GNSS信号探测系统总体设计技术以及先进GNSS数据处理与介质属性反演等技术，探索GNSS在传统PNT领域外的遥感探测应用理论与方法。
研究内容包括：
（1）GNSS遥感探测技术原理、传播特性理论及其仿真技术；
（2）GNSS遥感探测总体技术；
（3）GNSS遥感探测技术先进数据处理技术。
4、PNT天基时间基准体系及星间链路扩展应用
研究目标：围绕PNT天基时间基准系统及导航卫星星间链路在空间设施、航空、航海、电力、通信等系统中的应用需求，研究各类利用GNSS系统建立天基时间基准体系的方法以及多系统的时间精密同步方法，突破基础理论与前沿技术；开展星间链路通信应用模式、协议体制和关键技术研究。
研究内容：
（1）以GNSS系统为核心的PNT天基时间基准体系构建方法；
（2）面向多种系统的时间精密同步方法；
（3）PNT授时在空间设施、航空、航海、电力、通信等系统中的应用技术；
（4）利用GNSS及其辅助系统进行精密定轨技术；
（5）星间链路多波束低速通信应用模式；
（6）星间链路通信体制和协议；
（7）星间链路低速通信关键技术。
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