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大数据在卫星运行控制中的应用

 

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摘要:在大数据时代下,加强大数据技术在卫星运行控制中的应用是大数据的发展趋势,因此本文就分别从卫星数据的应用以及大数据技术在卫星对地观测数据集成系统中的运用进行以下的探讨。

关键词:大数据、卫星运行控制、应用

卫星所收集到的数据在大家的生活中有着重要的引导作用,因为卫星所收集到的数据不仅能够应用到农业中,帮助农民种植好农作物,还能应用到各种气象灾害中,是气象进行跟踪,对受灾情况进行分析,从而更好地帮助大家去降低自然灾害对大家的影响,为大家创造一个更加美好的明天。

一、卫星运行控制系统

为了确保卫星能够正常地太空中运行,因此卫星的运行控制系统较为复杂,其中还包括许多的子系统,其中卫星运行控制系统主要包括有科学运行公共服务子系统、飞控决策支撑子系统、有效载荷控制子系统、实时处理子系统等等多个系统,卫星在运行过程中,这些子系统都在同时运作,不同的子系统的功能作用是不一样的。比如,科学运行公共服务子系统主要是支撑科学应用系统的制定、上传以及修改,通过科学运行公共服务子系统的帮助,该工作人员可以对卫星数据以及卫星的探测任务进行分析和验证,提高数据的准确性。还有,飞控决策支撑子系统主要是对卫星中设备的运行状态以及卫星中的资源进行探测,及时地对科学任务的全生命周期进行分析,并且对卫星飞控计划的实行情况进行相应的评估。

卫星在运行过程中,不仅需要多个子系统的帮助,还会产生大量的数据,卫星在运行控制过程中,所产生的数据类型较多,不同的子系统所产生的数据也不同。例如,科学运行公共服务子系统会产生行李、卫星资源预报等数据、有效载荷控制子系统会产生相关的有效载荷指令数据。而且随着卫星运行控制技术的发展,卫星在运行过程中所产生的数据规模将会越来越大,其数据类型也会越来越多,将会大大地提高大家对于卫星运行的控制以及分析。

二、卫星数据的应用

通过发射卫星在太空中运行,卫星在运行的过程中通过各种自带的技术和系统从而对地球进行各种数据的采集,而所采集到的数据对于地球的各种数据分析都有着重要的作用。而且由于卫星所收集到的数据是非常多而且种类繁多,因此卫星所收集到的数据可以称之为大数据。卫星大数据与大家的生活息息相关,大家可以通过分析卫星大数据来得出各种信息。比如,卫星大数据可以应该在气象方面,对地球的各种气象灾害提供数据,帮助科学家对地球的气象问题进行分析,比如,通过卫星的技术以及所收集到的数据,大家可以对所形成的台风进行卫星追踪,如今年太平洋台风季所形成的第四号台风--妮坦,从妮坦形成开始,大家就可以通过卫星的技术来对妮坦台风进行定位跟踪,随时了解台风妮坦的走向,从而更好地结合台风的走向来做好相应的防御措施,尽最大的可能来降低台风对人民所造成的各种伤害。

其次,卫星大数据还可以应用到受灾情况的分析,在2008年汶川大地震后,科学家们可以通过对卫星所收集到的数据进行分析,对地震汶川地区的滑坡、堰塞湖等情况进行分析,进而提高大家对于地震所造成的灾害的了解程度。除此之外,在发生地震的时候,大家也可以借助卫星技术的帮助,通过卫星技术所收集回来的地貌分析数据,尽快地对地震灾区进行救援,最大可能地降低地震对人民所造成的伤害。

第三,卫星大数据还可以应用在农业方面,通过卫星所收集到的数据,大家可以对地面上的地表温度、地区的降水量以及土壤的湿度等等进行分析,进而结合这些数据,来因地制宜地选择恰当的农作物,提高农作物的产量。除此之外,大家还可以借助卫星技术来地农作物在不同时期的生长特点进行分析,借助卫星大数据来对作物进行生长分析,进而更好地想办法促进农作物的生长,加快农作物的收成。

第四,可以借助卫星大数据的帮助来寻找东西,比如在马航失联的时候,大家则可以通过借助卫星技术的帮助,来寻找马航的踪迹,尽管到最后大家依然是没有寻找到马航的踪迹,但是大家依然不可以否认借助卫星的监测技术的作用。

总而言之,卫星大数据与大家的生活可谓是息息相关,大家可以通过分析卫星所传达回地球的数据来对地球上的各种问题进行分析,通过借助卫星数据,可以帮助大家更加宏观地认识地球,更加宏观地解决问题。

三、大数据技术在卫星运行控制中的应用

1、Hadoop技术在卫星运行控制中的应用

Hadoop技术是一项支撑数据密集型分布的应用,该技术是在2002年开始进行研究的,随着Hadoop技术的发展,Hadoop技术对于数据的处理已经那达到了工业标准,并且在各个行业中都得到进一步的完善和发展。由于Hadoop技术是可以在一个大型集群的低价硬件设备上去运行,因此Hadoop技术能够为使用者提供底层实现细节的分布式的基础架构,进而降低了分布式应用的开发复杂度。由于Hadoop技术能够有效地保证数据的可靠性,并且减少数据在移动过程中所带来的开销,而且Hadoop技术在进行数据的计算分离时,有很好的扩展能力,能够使得应用程序在多台独立的设备上进行储存和计算,Hadoop技术在数据的采集、清晰、储存以及抽取等上都具有较多的优点。而卫星在运行控制过程中会产生大量的数据,而且在运行过程中设备需要不断地发送数据返回控制中心,这些数据都需要进行接收、清洗、储存等,因此加强Hadoop技术在卫星运行控制过程中的运用,是可以有效地提高卫星运行控制效率的。

2、HDFS技术在卫星运行控制中的应用

HDFS是一个具有高度容错的分布式文件系统,并且适合部署在低价的设备上。因为HDFS能够进行高吞吐量的数据访问,因此HDFS是适合进行大规模的数据采集的。将HDFS技术运用在卫星运行控制中,HDFS会对卫星的运行环境进行以下的假想:首先,在卫星运行过程中,是经常会发生集群中节点的故障;其次,在卫星运行控制过程中,系统是支撑超大文件的处理的;第三,在卫星运行控制过程中,系统是支撑两类的读取方式的;最后,在卫星运行控制中,系统是可以追加方式的写文件操作的。

在大数据的时代下,加强对卫星大数据的应用能够大大地提高大家对于地球的研究,还能借助卫星大数据的帮助来对大家的生活、工作所涉及到的东西进行分析。随着卫星运行控制技术的发展,卫星在运行控制的过程中也会产生大量的数据,要加强对这些数据的处理,工作人员就要加强对大数据技术在卫星运行控制过程中的应用,加强对卫星运行情况的了解。

参考文献:

[1]李虎.大数据技术在卫星运控中应用探索[D].中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心),2015.

[2]初庆伟,张洪群,吴业炜,冯钟葵,陈勃.Landsat-8卫星数据应用探讨[J].遥感信息,2013,04:110-114.

[3]李芬.资源三号卫星数据在土地利用遥感监测中的应用研究[D].吉林大学,2013.

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