按照轨道高度,卫星主主要分为低轨、中轨和高轨三类,其中低轨卫星由于传输延时小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低,非常适合卫星互联网业务的发展。
卫星互联网是基于卫星通信的互联网,具有广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点。卫星互联网产业链主要包括了卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节。
人们建设卫星互联网的尝试,始于20世纪90年代。彼时,包括美国铱星(Iridium)、全球星(Globalstar)、轨道通信(Orbcomm)以及比尔·盖茨所投资的Teledesic在内的多家公司,都曾试图发射低轨卫星(或称“近地轨道卫星”,轨道高度160km-2000km),建立一个天基网络、销售独立的卫星电话或上网终端,与地面电信运营商竞争用户。
除了技术之外,文章呼吁改变法规,以消除设备、数据、软件和治疗之间模糊的界限,应特别注意最需要传感器以及具有最小风险的临床领域,如罕见疾病、儿科、妇女健康和老年疾病等。
在20世纪90年代提出的项目遭遇挫折后,经过近20年相对平静的时期,在2014年至2016年期间出现了一股新的发展浪潮,即大型低地球轨道(LowEarthOrbit,LEO)卫星星座提供全球宽带接入。
文章最后指出可穿戴传感器虽然在医疗保健领域广泛使用,但仍然面临许多挑战。这将涉及材料、器件和电路设计的进步,需要将软质生物传感器设计的更小、更薄、更轻、耗电更少,并提高传感器的精度和可用性。
更先进的传感器正在开发中,其中包括更小的传感器网络,用于监测心率、呼吸和温度,它们可以无线传输数据,并且足够柔软,可以放在早产儿的胸部而不会损坏脆弱的皮肤。这些传感器无需医务人员或父母在想要抱住孩子时断开电线。
与上一代系统相比,这些系统的主要区别在于更为先进的数字通信有效载荷、高级调制方案、多波束天线和更复杂的频率复用方案,这些因素都使得系统性能获得了极大提升,同时也降低了各载荷制造与发射成本。
而近些年,高通量卫星等技术的成熟和成本的下降,则已经让卫星互联网成为了政策和资本关注的“风口”。
此外,步态难以伪装有两层意思。一是指步态由长期习惯养成,很难改变。再者,它是一种全身识别技术,由体型、肌肉力量、运动神经灵敏度、走路姿态等共同决定,局部变化并不会影响识别结果;而环境适应更强,是因为步态识别不会受到光照、光源、地面环境等的干扰。
比如最近我国“行云二号”01星与02星组成的卫星物联网星座,就实现了星间激光通信“零突破”,是星间激光通信在我国卫星物联网星座上的首次成功应用。
“激光通信”设计可大幅降低连接延迟,为打造更强大空基互联网的目标迈出了重要一步。这种通信方式带宽极高,并且可以长距离高速传输大量数据。据航天科工集团四院“行云工程”负责人杜利介绍,“行云工程”两颗卫星在空中都是每秒7.8、7.9公里第一宇宙速度,精准的双向通讯难度超高,但最终攻克了下来。
除了技术和成本方面的考虑,庞大市场的诱惑也成为了吸引全球科技巨头们进军的一大推力。2020年4月20日,中国更是正式把卫星互联网纳入了新基建范畴。如今有了“造星”能力、频率资质和商业能力等多个方面的加持,多个卫星公司都在转向卫星物联网。
目前阶段,卫星物联网市场主要趋向于与地面通信融合发展,扩展覆盖范围,实现高效率、低延时、海量数据的高频段宽带物联网。
由于每个人走路的步态都是独一无二的,包括足跟触地时间、足尖离地时间、左右摆动幅值、脚离地高度等都有区别。比起人脸、指纹、虹膜等,步态识别的距离更远,属于非受控识别,无需识别对象主动配合。
根据预测,2020年至2030年,将是卫星互联网发展的“黄金窗口期”。一场“圈天竞赛”,已经悄然开始。
所谓步态,是指人们行走时的方式,是一种复杂的行为特征,而步态识别正是利用该特征进行对人的身份识别,其能通过人们走路时的姿态,采集并分析出各种生物信息,从而识别出对象的具体身份。
低轨卫星星座系统具备高稳定性、低时延、不依赖地面基础设施、轻量化终端以及全球覆盖等优点。
总的来说,相比人脸识别、指纹识别及虹膜识别,步态识别有其独特优势:应用成本更低;识别距离更远;特征不易伪装;环境适应更强。
上半年,卫星互联网被划为“新基建”信息基础设施之一,我国卫星互联网加快建设。目前,国内低轨卫星产业处于起步期;未来,技术升级以及商业模式的创新都将刺激更多的资本投入低轨卫星这个领域。
可将装有步态识别功能的摄像机,安装于工厂、医院、居民楼甚至野外开放等环境之中,能像人脸识别一样发挥出防盗、防窃等功能,通过全面有效的安防布控,保证生命财产安全。
低轨卫星方面,我国也有两大重点工程,航天科技的“鸿雁”星座和航天科工的“虹云”工程。具体包括:
步态识别可用于公交车、旅游景区等公共领域。在这些领域,步态识别能实现对安防的布控,实现无卡出行,以及对人群密度的预测或进行超流量预警,从而有效防护公共安全。
民营方面,以银河航天、九天微星、星际荣耀、蓝箭航天、翎客航天等为代表的民营航天公司也正加快布局。银河航天曾提出“银河系”AI星座计划。今年6月初,它完成了全球首次通过低轨卫星互联网链路完成运营商公网中5G基站的开通和测试。不久前,其卫星智能超级工厂正式落地江苏南通,预计年产能300-500颗卫星。九天微星正蓄势待发,其卫星研发基地工厂将于2021年初步建成投产,届时计划年产百颗以上百公斤级卫星。
大多数情况下,罪犯视频往往不会露脸、或者清晰度不高,办案警察很难从中获取有效信息,而步态识别技术应用之后,上述现象将得到明显改观,降低办案难度,节约办案时间和成本。
截至目前,中国星座计划中组网数量在30颗以上的低轨卫星项目已达10个,项目规划总卫星发射数量达到1900颗。地球近地轨道可容纳约6万颗卫星,而低轨卫星所主要采用的Ku及Ka通信频段资源也逐渐趋于饱和状态。
比如,石油行业的野外设施此前主要依靠人类安防力量进行巡检、防护,虽然有摄像头等监控设备,但是受限于客观原因,识别有效性不足。而步态识别技术可加强、完善油田的防控网络,及时发现隐患,保护位于野外露天环境的石油设施。
目前,我国卫星互联网行业与全球领先水平仍具有差距。无论是在轨卫星数量还是计划发射数量,我国的卫星数量都低于美国。像美国那样,以工业化模式批量生产卫星的模式,将是国内卫星制造商的发展方向。
借助上述提到的这些对比优势,步态识别技术可在以下主要领域或场景中获得潜在应用。
不过,我国正逐步尝试突破卫星互联网关键技术,航天企业也正加快低轨卫星互联网市场布局,多个低轨卫星星座计划相继启动。
其中,应用成本更低,是指对硬件装备的要求不高,采集信息的摄像机用一般的即可,设备成本不是很高;而识别距离更远,是因为步态在50米之内都能识别,而人脸识别需要目标在3米以内,虹膜识别需要目标在60厘米以内。
据相关计划披露,预计我国2022年共计在轨低轨卫星规模达800余颗(包括央企计划和民营商业公司)。未来,这些“排头兵”们仍需推进低成本、高通量卫星快速发展,加快低轨卫星组网过程。