1、2015年國家自然科學基金重大研究計劃“空間信息網絡基礎理論與關鍵技術”申報通知各有關單位：空間信息網絡是以空間平臺(如同步衛星或中、低軌道衛星、平流層氣球和有人或無人駕駛飛機等)為載體，實時獲取、傳輸和處理空間信息的網絡系統。作為國家重要基礎設施，空間信息網絡在服務遠洋航行、應急救援、導航定位、航空運輸、航天測控等重大應用的同時，向下可支持對地觀測的高動態、寬帶實時傳輸，向上可支持深空探測的超遠程、大時延可靠傳輸，從而將人類科學、文化、生產活動拓展至空間、遠洋、乃至深空，是全球范圍的研究熱點。空間信息網絡的發展，受頻譜和軌道等資源的限制，難以通過增加空間節點數量和提高節點能力來擴大時空覆蓋范

2、圍。為從根本上解決現有信息網絡全域覆蓋能力有限、網絡擴展和協同應用能力弱的問題，亟需開展空間信息網絡基礎理論與關鍵技術研究，通過新理論、新方法探索，有力支持空間信息服務能力的大幅提升。一、科學目標本重大研究計劃的總體科學目標是：瞄準信息網絡科學的學科發展前沿，針對空間信息網絡大時空跨度網絡體系結構、動態網絡環境下的高速信息傳輸、稀疏觀測數據的連續反演與高時效應用等基礎性重大挑戰，研究大尺度時空約束下空間網絡及空間信息傳輸處理等機理，重點突破動態網絡容量優化、高速信息傳輸及多維數據融合應用等技術難題，通過傳輸網絡化、處理智能化和應用體系化等方法，將網絡資源動態聚合到局部時空區域，解決空間信息網絡

3、在大覆蓋范圍、高動態條件下空間信息的時空連續性支持問題，為提升全球范圍、全天候、全天時的快速響應和空間信息的時空連續支撐能力，實現我國空間網絡理論與技術高起點、跨越式發展，并有效支撐高分辨率對地觀測、衛星導航、深空探測等國家重大專項的發展奠定理論基礎。同時，通過重大研究計劃的實施，培養空間信息網絡理論與技術領域領軍人才及優秀科研群體。二、核心科學問題本重大研究計劃面向網絡理論與空間信息科學發展前沿，瞄準空間網絡體系結構、動態網絡信息傳輸理論、空間信息表征與時空融合處理等重大基礎科學理論，圍繞高分辨率對地觀測、中國衛星導航系統、載人航天與探月工程等國家重大專項發展需求，重點解決以下三個核心科學問

4、題：（一）空間信息網絡模型與高效組網機理。空間節點高動態運動、網絡時空行為復雜，業務類型差異大，要求空間網絡可重構，能力可伸縮。其難點在于常規網絡基于靜態拓撲可采用圖模型與優化理論，而空間網絡涉及多種異構動態變化的節點連接，必須發展動態圖模型與優化理論。需要重點研究：大時空尺度下的網絡結構模型、可擴展的異質異構組網關鍵技術、空間動態網絡容量理論，實現空間節點高效組網，涉及數學、宇航與通信等學科。（二）空間動態網絡高速傳輸理論與方法。空間節點和鏈路動態變化且稀疏分布，導致多點到多點的信息傳輸容量隨網絡拓撲的時變空變而發生變化，高動態時變網絡給傳統信息傳輸理論帶來巨大的挑戰，致使大時空跨度下實時端

5、到端傳輸容量優化的可靠性和穩定性成為突出難題。需重點研究：時變網絡的信息傳輸理論、空間信息網絡資源感知與優化調度、高動態時變網絡的智能協同方法等，涉及通信、數學與空間物理等學科。（三）空間信息稀疏表征與融合處理。多維、多尺度空間信息的獲取、處理、網絡化共享與應用服務的核心問題是鏈路傳輸與處理瓶頸，一方面涉及空間信息的特征提取與稀疏表征；另一方面，由于多維信息尺度不同、時空基準存在差異，離散時空采樣的融合處理將面臨信息時空特性深層次精準表征等基礎問題。為此需重點研究：空間信息網絡的時空基準與統一表征、多維信息的時空同化與融合處理、空間信息的快速提取與知識發現等，涉及遙感/地學、信息、計算機等學科

6、。三、2015年度重點資助領域和研究方向2015年度圍繞本重大研究計劃的三個基本科學問題，進一步深入網絡體系架構與空間網絡理論的研究，重點部署空間組網、傳輸與信息處理、試驗平臺與試驗方法等關鍵技術研究課題，加強網絡化場景下空間信息獲取、傳輸與處理的應用研究，開展基于各類空間設施集成演示方案的綜合論證。擬資助如下領域的“重點支持項目”及與其相關的“培育項目”。（一）空間信息網絡模型與高效組網機理。1.重點支持項目的研究方向（3項）。（1）基于空間站的集成演示系統設計與試驗方法研究。以空間信息網絡重大研究計劃各研究方向新理論、新技術與新成果的集成演示和驗證為目標，密切結合國家重大工程迫切需求，利用

7、空間站、試驗衛星等資源開展關鍵技術的空間試驗與驗證方法研究，設計能夠反映空間信息網絡主要特征的原型系統及空間等效試驗平臺，提出特定任務場景下的天地一體多功能綜合集成演示方案、試驗數據處理分析與效能評估方法，進行初步演示驗證，為國家重大工程建設和后續空間信息網絡重大研究計劃集成演示提供支撐。考核目標：完成空間信息網絡綜合集成演示方案及其原型系統和空間等效試驗平臺設計；演示方案涉及各要素具備2020年左右完成空間試驗條件；原型系統需體現空間信息網絡的主要特征；空間等效試驗平臺具備集成演示空間信息網絡重大研究計劃各研究方向新理論、新技術與新成果的能力。（2）無人機/臨近空間平臺與衛星綜合組網機理與演

8、示驗證。無人機、臨近空間飛行器等大型空中平臺是空間信息網絡的重要組成部分，相比于衛星系統具有規劃部署快、平臺高度低、時空尺度小等特點，在應急救援、對地觀測等方面具有反應迅速、觀測精準等優勢。針對空間信息網絡全域覆蓋與局部增強和多類業務接入組網等應用需求，探索無人機/臨近空間平臺與衛星綜合組網通信的體系架構、網絡優化理論和協同工作機制，研究各類異質空間平臺高動態組網機理與方法，解決由于空間平臺作業環境強干擾、易遮擋所導致的信息傳輸難題，設計并構建特定任務背景下的動態組網演示模型，完成體現大范圍、超視距、長航時、跨平臺特質的典型應用演示驗證方案設計與效能評估方法研究。考核目標：提出天-空-地一體化

9、空間信息網絡模型與跨平臺、高動態組網方法；提出系統設計方案與關鍵技術指標；設計大范圍、超視距、長航時、跨平臺的典型應用演示驗證系統；完成關鍵技術演示方案及評估方法研究。（3）基于任務驅動的動態重構空間信息網絡體系設計與關鍵技術研究。研究空間信息網絡在航天測控、對地觀測及空間科學實驗等領域的應用保障模式，針對空間信息網絡節點類型多樣、能力差異大、技術體制不一、在軌硬件升級難度大等問題，開展基于任務驅動的動態重構空間信息網絡體系設計和多任務規劃研究，借鑒軟件定義網絡（sdn）等理念，開展各類空間信息網絡節點資源（如天線、功率、頻率、計算、存儲等）虛擬化研究，構建屏蔽底層硬件差異全網統一的資源控制管

10、理模型，突破適用于空間網絡特征的資源虛擬化映射和動態調度控制等關鍵技術，完成面向任務可動態重構的空間信息網絡原型系統設計。考核目標：提出基于任務驅動的動態重構空間信息網絡體系架構；建立基于資源虛擬化的空間信息網絡控制和資源管理模型；完成包括高、中、低軌及空中節點在內的面向任務可動態重構空間信息網絡原型系統設計。2.培育項目的研究方向（共4項）。（1）空間信息網絡多協議優化與仿真驗證；（2）空基通信與導航定位融合設計方法；（3）空間信息網絡光/射頻/分組混合交換機制與方法；（4）基于群智感知的空間信息網絡資源調度與協同組網方法。（二）空間動態網絡高速傳輸理論與方法。1.重點支持項目的研究方向（共

11、2項）。（1）業務驅動的空間通信傳輸與接入方法。面向未來移動通信、應急通信等發展需求，針對服務多樣化與隨需覆蓋等問題，探索業務驅動的空間通信傳輸與接入方法，根據業務分布與特性要求，研究靈活高效的隨需覆蓋方法，建立區域綜合信道狀態反饋機制與高效多址接入模型，探索自適應新型通信波形設計與優化方法；結合智能天線/有源天線陣列等技術研究，發展空間機動服務與自適應通信接入的新機理、新方法，開展關鍵技術演示驗證，為支持未來區域機動信息服務及多樣靈活接入奠定理論和技術基礎。考核目標：支持通信、遙感、測控等多種業務和大容量、高速移動等多樣用戶需求，滿足帶寬、實時性、差錯率等不同服務質量要求，能夠覆蓋山地、海洋

12、、城市等多種地形，隨業務變化調整快速靈活，具有高效的頻譜與能量效率，提出相關理論方法及關鍵技術演示方案。（2）空地網絡協同信息分發的傳輸模型與關鍵技術。面向移動互聯網發展，針對帶寬受限條件下的大容量媒體廣域服務問題，圍繞空地聯合組網下的信息分發與傳輸，探索信息分發傳輸效率與異構網絡架構魯棒性/可靠性的基本關系，研究高效組播服務的大容量媒體分發模型與大用戶量服務關鍵技術，結合通信與廣播融合理論，探索信息分發傳輸的新途徑、新技術，為構建空-地互聯網協同體系架構提供理論基礎和技術手段。考核目標：支持高清等大容量流媒體分發，具備廣域大容量用戶服務能力，適應降水、仰角等不同信道條件下的高效傳輸，提出系統

13、設計和關鍵技術演示方案。 2.培育項目的研究方向（共3項）。（1）支持物聯網應用大容量節點數目的衛星通信接入方法；（2）星地協同的頻譜共享使用技術；（3）面向區域機動服務的自適應高速高效接入方法。（三）空間信息稀疏表征與融合處理。1.重點支持項目的研究方向（共3項）。（1）機-星-地遙感網災害實時動態監測關鍵技術與驗證。監測與應急救援對實時信息服務的迫切需求，研究空天地協同一體化的空間遙感信息遠距離實時傳輸、遙感數據精確定位與機上處理、災害信息實時分發與服務的理論方法體系，突破機-星-地協同條件下實時傳輸數據的連續性與可靠性、多源遙感數據的高精度定位與時空統一、空地一體的遙感數據機上處理與實時

14、分發、受災環境變化動態檢測與異常分析、多源異質影像災情信息智能提取等關鍵技術，并在典型區域實現示范驗證，為災害應急實時處理、評估與輔助決策提供理論與技術基礎。考核目標：驗證平臺具有航空（包含遠程無人機）載荷與中繼衛星實時通信能力；實現機-星-地遙感數據實時傳輸與協同處理；遙感影像自主定位精度10米，災害信息提取與分發時間1分鐘，典型災情信息提取精度不小于90%。（2）空間信息網絡時間位置獲取與時空基準統一的關鍵理論與方法。針對空間信息網絡高動態、分層節點多的特點，研究時空基準及其統一與轉換方法，建立由空間參考框架（包括慣性參考框架和地固框架）、相對參考系組成的空間及全球高精度三維動態參考框架體

15、系，建立統一時空表示模型和表征方法，基于統一時空框架構建分級時空基準，研究時間基準建立所涉及的誤差傳播機理與誤差處理方法；圍繞空間信息網絡時間與位置信息獲取，探索適應不同類型分層節點的網絡自主星-空/星-星定位與時間同步的理論與方法，突破高動態環境下基于少量基準源的短弧軌道測定、快速單向雙向定位和迅捷時間建立與維持等關鍵技術，分析將時間位置信息已知的節點作為新基準源的機理。開展技術途徑論證與關鍵技術演示驗證，為空間信息網絡架構與重組、信息交互和數據在線精確處理奠定理論和技術基礎。考核目標：建立高效和精確的統一時空表示模型及轉換方法；提出的時間位置信息獲取方法應滿足全球適應性、較低定位基準源冗余

16、度以及同一類型節點多種方法互為備份等不同條件；提出相關理論方法及關鍵技術演示方案。（3）空間信息網絡對海上目標連續觀測基礎理論與關鍵技術。圍繞航運安全、交通管制和海洋監測等重大需求，以實現全球海域實時綜合感知和大范圍海域重要目標的連續跟蹤為目標，研究空間信息網絡多節點、多尺度、異類傳感器協同對海上目標連續觀測的基礎理論與關鍵技術。主要包括：海上多目標連續監測跟蹤的頂層設計；海雜波背景下目標不變特征描述與快速提取、快速關聯與聯合識別以及多目標融合跟蹤。考核指標：設計基于空間信息網絡的全球海上目標連續觀測系統方案，并給出系統的主要性能指標；提出有針對性的多節點、多尺度、多傳感器融合檢測與跟蹤方法；

17、建立仿真系統，對理論和關鍵技術進行仿真和實測數據驗證。2.培育項目的研究方向（6項）。（1）空間網絡分布式虛擬存儲與管理的理論和方法；（2）基于在線學習的星地協同空天圖像壓縮；（3）視頻圖像在軌特征提取與壓縮傳輸新方法；（4）空基傳感器平臺的時敏目標在線融合處理和檢測識別；（5）基于光子晶體陀螺航天器姿態基準與導航；（6）基于稀疏表示模型的圖像重建理論及應用研究。四、2015年度資助計劃本重大研究計劃2015年度計劃資助“直接費用”約4000萬元。資助培育項目約13項，直接費用的平均資助強度約80萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2016年1月-2018年12月”；資助重點支持

18、項目約8項，直接費用的平均資助強度約340萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應填寫“2016年1月-2019年12月”。申請人只填寫“直接費用”預算，“間接費用”及總經費由系統自動生成。五、申報要求及注意事項（一）申請人條件。本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：1.具有承擔基礎研究課題的經歷；2.具有高級專業技術職務（職稱）。正在博士后流動站或者工作站內從事研究以及正在攻讀研究生學位的科學技術人員不得申請。（二）限項規定。1.具有高級專業技術職務（職稱）的人員，申請或者參與申請本次重大研究計劃項目與處于評審階段（申請和參與申請的項目在國家自然科學基金委員會做出資助與否決定之前）和

19、正在承擔（包括負責人和主要參與者）的以下類型項目合計限為3項：面上項目、重點項目、重大項目、重大研究計劃項目（不包括集成項目和指導專家組調研項目）、聯合基金項目、青年科學基金項目、地區科學基金項目、優秀青年科學基金項目、國家杰出青年科學基金項目（申請時不限項）、國際（地區）合作研究項目、國家重大科研儀器研制項目（含承擔科學儀器基礎研究專款項目和國家重大科研儀器設備研制專項項目）、優秀國家重點實驗室研究項目，以及資助期限超過1年的應急管理項目。2.申請人（不含參與者）同年只能申請1項重大研究計劃項目。上一年度獲得重大研究計劃項目資助的項目負責人（不包括集成項目和指導專家組調研項目），本年度不得再

20、申請重大研究計劃項目。 （三）申請注意事項。1.本重大研究計劃項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：（1）申請人在填報申請書前，應當認真閱讀本項目指南和2015年度國家自然科學基金項目指南中申請須知的相關內容，不符合項目指南和相關要求的申請項目不予受理。（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。根據項目指南公布的擬資助研究方向，申請人可自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。（3）申請人登錄科學基金網絡信息系統（以下簡稱isis系統，沒有系統賬號的申請人請向依托單位基金管理聯系人申請開戶），按照撰寫提綱及相關要求撰寫申請書。（4）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“空間信息網絡基礎理論與關鍵技術”，根據申請的