地球观测与导航重点专项.DOC

1、“地球观测与导航”重点专项 2017 年度项目申报指南（征求意见稿）为落实国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006?2020 年)提出的任务，国家重点研发计划启动实施“地球观测与导航”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现提出 2017 年度项目申报指南建议。本重点专项总体目标是：面向国家经济转型升级与生态文明建设、“一带一路”战略实施与新型城镇化发展规划实施、地球科学研究等重大需求，应对全球变化与区域响应等严峻挑战，瞄准地球观测与导航技术国际发展前沿，显著提升地球观测与导航综合信息应用水平与技术支撑能力，重点突破信息精准获取、定量遥感应用等关键技术和复杂系统集成共性技术，开展地球观测与

2、导航前瞻性技术及理论、共性关键技术、应用示范等技术研究，为构建综合精准、自主可控的地球观测与导航信息应用技术系统奠定基础。本重点专项按照新机理新体制先进遥感探测技术、空间辐射测量基准与传递定标技术、高性能空天一体化组网监测系统技术、地球系统科学与区域监测遥感应用技术、导航定位新机理与新方法、导航与位置服务核心技术、全球位置框架与位置服务网技术体系、城市群经济区域与城镇化建设空间信息应用服务示范、重点区域与应急响应空间信息应用服务示范等 9 个创新链(技术方向)，共部署 45 个重点研究任务。专项实施周期为 5 年（2016?2020）。1. 新机理新体制先进遥感探测技术1.1 星载新体制 SA

3、R 综合环境监测技术（关键技术攻关类） 研究内容：针对陆地和海洋资源探测、生态系统监测、环境监测、地形测绘、灾害监测等需求，开展集应用技术指标体系、监测技术指标体系、研制技术指标体系、综合监测和应用实施详细技术方案、运行体系架构为一体的星载 SAR综合监测体系架构研究；研究突破分布式 MIMO 系统技术、多频段多极化 SAR 系统及其轻量化技术，基于 Sweep 或 DBF 的宽测绘带成像技术，多基线干涉 SAR 技术。开展 SAR 综合环境监测信息处理技术，包括多维度 SAR 地物散射机理与特性、应用机理与模型、高精度误差补偿及成像，时间、空间、频率和极化多维度 SAR 一体化信号处理，重点

4、设施形变监测，SAR 海洋应用与数据反演、SAR 植被生物量反演等；开展 SAR海洋陆地综合应用星地一体化仿真分析与试验验证；奠定星载 SAR 综合监测体系应用的技术基础。考核指标：完成常用星载 SAR 频段范围内不同波段在不同极化、角度和地物目标下的散射机理和特性的定量化研究、应用机理与模型研究；星载 SAR 综合环境监测体系指标实现分辨率及测绘带宽优于 0.5m30km、3m300km、10m1000km；相对高程精度优于 1m，相对辐射精度优于 1dB，形变测量精度优于 3mm，生物量反演精度（相对 RMSE）优于 20%，海浪谱能量数据产品精度不低于 15%；完成关键原理样机研制和综合

5、体系架构研究；开展试验验证。1.2 大气海洋环境载荷星上处理及快速反演技术（关键技术攻关类）研究内容：开展大气海洋环境载荷星上预处理及快速反演技术研究。突破多海洋遥感载荷数据融合处理技术，海面风场/浪场等无外部信息输入的快速自反演技术，高时空分辨率 GNSS-R 信号典型海况参数星上快速反演技术，大气温湿度及气溶胶等大气环境参数星上快速反演技术，快速时变要素（飓风、巨浪、强对流云团、闪电等）星上快速检测与识别技术等关键技术，完成星上快速反演算法和信息提取快速处理研究和相关软硬件平台实现，进行星上快速反演产品智能服务应用示范研究，服务于灾害性大的天气海洋环境预报等对卫星遥感产品高时效性的需求。考

6、核指标：星上预处理和反演时间不大于 200s（其中预处理时间少于 30s）。星上产品精度：风速精度优于2m/s（风速20m/s 时）或 10%（风速20m/s 时），风向精度优于 20，有效波高优于 10%或 0.5m(当有效波高5m 时)；星上产品空间分辨率：经纬度间隔 0.250.25。飓风、巨浪、强对流云团、闪电等快速时变要素检测准确率优于80%；闪电定位精度：3pixel；闪电探测虚警率低于10%（夜间）、20%（白天）；闪电信号提取时间优于2ms。GNSS-R 信号典型海况参数反演有效波高优于 10cm、海面高度优于 15cm、海面风场风速精度2m/s、风向精度20（风速20m/s

7、时）或 10%（风速20m/s 时），空间分辨率优于 30km。2. 高性能空天一体化组网监测系统技术2.1 分布式微纳遥感网高精度载荷数据融合与反演技术（关键技术攻关与系统集成类）研究内容：分布式微纳航天器的近实时遥感网数据来自大量相互状态、载荷的分辨率、成像模式几乎各不相同的卫星，因此将大量的遥感数据进行快速融合，及时的为用户提供高性能影像并精确反演卫星及载荷的在轨工作状态是自主高效遥感系统的重要组成部分。主要研究内容包括：建立高精度平台载荷一体化成像模型，实现具有凝视、推扫、视频、敏捷与多星组网的多种成像模式分布式卫星载荷数据快速自主耦合；研究基于成像过程内外方参数的快速影像反演方法，并

8、在成像过程中反演卫星颤振、姿态运动等信息，实现卫星能力检测与成像效果评估；研究多星组网的多种成像模式数据一体化标定方法。第一阶段：明确分布式微纳遥感网高精度载荷数据融合与反演原型系统详细技术指标体系，重点研究分布式微纳遥感网高精度载荷数据融合与反演原型系统关键技术，完成关键技术攻关方案设计与论证。考核指标：完成分布式微纳遥感网高精度载荷数据融合与反演软件系统，并结合相关的遥感卫星系统，完成在轨遥感数据的融合与反演，实现分布式卫星多星数据的相对位置耦合精度优于 30m（无地面控制点）；实现单颗星的载荷数据自主定位精度优于 10m，卫星成像过程中的在轨颤振等测量精度优于 0.1，测量时间分辨率优于

9、 1000Hz；达到数据处理能力优于 100 颗星，相对辐射定标精度优于 3%水平。2.2 高频次迅捷无人航空器区域组网遥感观测技术（关键技术攻关与系统集成类）研究内容：面向我国灾害与公共安全应急响应、区域信息动态监测对于空间信息实时快捷、精准稳定获取的应用需求，以发展无人机、浮空器等无人航空器遥感观测系统组网技术为目标，研究适用于高频次迅捷区域组网遥感观测的无人航空器组网系统总体技术、网络通信与接入技术、安全管控技术、标准化轻量化的载荷与数传技术，形成高频次动态信息获取所需的组网规划与调度、安全管控、数据获取与传输、航空器平台与载荷测控的技术能力，研制与集成构建具备区域高频次迅捷信息获取能力

10、的无人航空器组网观测系统，可实现规划、调度、资源、产品、服务协同一体的常态化应用服务，具备开展生态、环境与资源监测、应急响应、国土区域安全等应用的能力。考核指标：面向区域环境与生态监测、国土安全与应急响应需求，完成无人机、浮空器的飞行、安全、监控以及各类载荷（可见光、红外、Lidar、微波、高光谱等）设备接口规范与标准，构建包含长航时、轻小型无人机（不少于 6 架）、系留浮空器、飞艇以及分辨率亚分米级/公斤量级的轻量化载荷的区域组网观测示范技术系统，无人机、浮空器具备组网观测能力；长航时无人机续航时间不小于 10h、轻小型无人机搭载任务载荷重量不小于 5kg；系留浮空器连续驻空时间不小于 7

11、天、搭载任务载荷重量不小于 80kg，系统展开时间不超过 1h；飞艇最大飞行速度不低于 80km/h，搭载载荷重量不小于 20kg，作业时间不小于 3h；现场数传链路具备全国土传输覆盖能力，传输带宽不小于 10Mbps。3.导航定位新机理与新方法3.1 高精度原子磁强计（基础前沿类）研究内容：针对我国导航系统对高精度地磁测量的亟需，开展高精度原子磁强计的理论与方法研究及关键技术攻关，研制三轴矢量高精度原子磁强计原理样机，实现我国高精度导航技术的跨越式发展。考核指标：研制小型化三轴矢量原子磁强计原理样机，灵敏度优于 50fT/Hz1/2，探头体积小于 50cm3；实现在测量范围20000nT10

12、0000nT 内，各轴精度优于 10pT。3.2 芯片原子钟技术（基础前沿类）研究内容：针对我国导航系统对小型化高精度守时器件的亟需，开展芯片原子钟的理论与方法研究及关键技术攻关，研制芯片原子钟原理样机，提高我国高精度导航技术的跨越式发展。考核指标：研制高精度芯片原子钟原理样机，守时精度优于每天 1s，体积小于 2cm3。3.3 面向 1as 量级脉冲星角位置测量的 X 射线光子强度关联机理研究与试验（基础前沿类）研究内容：面向 X 射线脉冲星导航对脉冲星角位置高精度测量和超高精度时空基准构建的战略发展需求，开展脉冲星辐射的 X 射线光子强度关联理论与方法、单光子探测与符合测量、强度关联及图像

13、处理算法、以及强度关联演示验证技术等方面的研究，研制 X 射线脉冲星强度关联原理样机和演示验证系统平台，在实验室环境条件下模拟验证脉冲星角位置精度达到 1as 量级。考核指标：研制 1 台套演示验证平台，能够模拟脉冲星X 射线信号辐射特征，能谱范围为 0.1keV15keV。研制 1 台套原理样机，具有时间分辨率为 1ns，能量分辨率为10eV5.9keV，探测灵敏度优于 10-3ph/cm2/s。提出 1 套 X 射线光子强度关联理论和算法。4.导航与位置服务核心技术4.1III 类精密进近着陆卫星导航技术（关键技术攻关类）研究内容：面对航空高精度卫星导航着陆引导的需求并推进我国北斗系统的航

14、空应用，开展支持 III 类（CAT III）精密进近导航能力的卫星导航着陆关键技术研究，包括：新信号体制的质量监测技术、电离层异常模型监测技术、环境干扰检测与减轻技术，机载多故障综合监测技术，自动着陆安全引导技术等；研究卫星导航着陆系统性能与运行需求，研究制定一套满足 CAT III 需求的卫星导航着陆系统最低性能规范和空地信息接口规范；研制设备原理样机，搭建实验室和外场试验床，针对系统功能、性能及其标准规范进行验证。考核指标：完成 CAT III 卫星导航地基增强系统工程样机系统和机载设备原型样机的研制，满足国际民航组织国际民航公约附件十及航空无线电技术委员会相关最低运行性能标准及最低航空

15、系统标准的要求；完成 CAT III 卫星导航着陆系统最低性能规范和空地信息接口规范草案的制定。主要指标如下：（1）精度：垂直误差 2m，水平误差 6.9m；（2）完好性风险系统总体：在告警限垂直为 5.3m、水平为 17.3m 的条件下，小于 110?9每次进近；告警时间小于 2s。空间信号：小于 1.510?7每次进近（不包含电离层异常导致的误差影响）地面系统：小于 110?9每次进近保护级：小于 510?8每次进近（3）连续性：15s 内的连续性风险小于 410?64.2 全息地图获取与位置信息聚合技术（关键技术攻关类）研究内容：围绕全息地图表达与建模、空间聚合与分析等关键科学问题，面向

16、高精度、多内容的位置服务等重大应用需求，发展全息地图多尺度表达与建模、符号表达方法与综合等理论方法，攻克多尺度室内外多维数据快速获取与融合、泛在时空信息溯源机制与特征信息标签、全息地图要素编码与多尺度时空泛在信息在线聚合、高动态信息环境中地图自主更新方法与技术、全息地图制图与服务等前沿核心技术，研发高精度、智能化全息地图获取系统，构建面向智慧城市与生态文明建设的重大应用试验系统，促进我国位置服务向生产性信息消费发展。考核指标：国家行业规范标准不少于 5 项（建议稿），全息地图制图系统符号覆盖各类地物特征与现象，核心理论方法的标志性论文不少于 20 篇，申请自主核心专利不少于 10项；全息地图制

17、图系统独立地物符号不少于 100 种，支持不少于 5 种泛在位置信息溯源方法，特征信息标签正确率不低于 85%；地图数据变化发现时间不大于 12 小时，自主更新时间不超过 1 小时；研制全息地图获取硬件平台一套，制图软件系统一套，开展面向城管、环境、警务、公众等典型示范应用，智慧城市应用行业覆盖不少于 10 类，生态文明应用行业覆盖不少于 10 类。4.3 地理大数据挖掘与时空模式发现（前沿与关键技术攻关类）研究内容：围绕大数据空间解析的关键科学问题，面向社交网的消费性大数据、对地观测的结构化大数据深化应用等需求，发展位置认知与语义理解、时空图谱与动态演化特征等理论方法，攻克地理大数据协同计算、图斑动力模式挖掘、模糊位置精准化等前沿核心技术，发展位置数据自动发现与匹配和校正与跟踪、海量地理时空数据模式发现等算法，研发大数据空间解析原型系统，实现大数据时空解析理论的原始创新，促进地理大数据科学研究的深化发展。考核指标：代表性专著与论文不少于 50 篇（卷），申请自主核心技术专利不少于 20 项（特别是地图+方面的专利不少于 10 项）；大数据空间解析算法不少于 100 种，位置信息聚合种类不少于 50 类；支持 PB 级时空大数据的关联分析，