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AWS Ground Station – 整装待发，轻松提取和处理卫星数据
去年秋天，我给大家介绍了 AWS Ground Station，并提前剧透了从卫星下传数据的步骤。我很高兴向大家报告，第一批的两个地面站现已正式投入运行，您可以立即开始使用 AWS Ground Station。
AWS Ground Station 的使用
正如我当时所指出，第一步是将卫星的 NORAD ID 和其他信息告诉我们，从而向您的 AWS 账户添加卫星：
载入过程一般需要几天。为了进行测试，Ground Station 团队为我的账户添加了三颗卫星：
- Terra (NORAD ID 25994) — 此卫星于 1989 年发射，轨道高度 705 千米。它携带五个用于研究地球表面的传感器。
- Aqua (NORAD ID 27424) — 此卫星于 2002 年发射，轨道高度 705 千米。它携带六个用于研究地表水的传感器。
- NOAA-20 (NORAD ID 43013) — 此卫星于 2017 年发射，轨道高度 825 千米。它携带五个用于观测陆地和水域的传感器。
在载入过程进行期间，下一步是选择您希望用于接收数据的地面站。这将取决于卫星围绕地球旋转的路径以及您希望接收数据的时间。首批两个地面站位于俄勒冈州和俄亥俄州，更多地面站正在建设过程中。每个地面站都与一个相邻的 AWS 区域关联，您需要提前在该区域设置您的 AWS 基础设施。
对于本博文，我将使用美国东部（俄亥俄）区域。依照 AWS Ground Station 用户指南中的说明，我使用 CloudFormation 模板在我的 VPC 中建立了基础设施：
此堆栈包含一个 EC2 实例、三个弹性网络接口 (ENI) 以及必要的 IAM 角色、EC2 安全组等等：
该 EC2 实例用于托管 Kratos DataDefender （一种无损耗 UDP 传输机制）。我还可以使用该实例来托管处理传入数据流的代码。DataDefender 在端口 55892 上的一个 Unix 域套接口上提供传入数据流。我的代码负责读取原始数据并将其分拆为不同的数据包，然后负责处理各个数据包。
您还可以创建一个或多个任务配置文件。每个配置文件都规定了联络的时间要求，列出了联络所需的资源，并界定了联络期间的数据流动方式。您可以将同一任务配置文件用于多颗卫星，您还可以为同一颗卫星使用不同的配置文件（作为不同联络的一部分）。
联络的计划
配置好卫星并建立 AWS 基础设施后，我就可以计划联络！ 我将打开 Ground Station 控制台，确保我所在的 AWS 区域与我希望使用的地面站所在区域相同，然后单击“联络”。我会检查即将执行的联络列表，选择期望执行的联络（如果您不习惯用 Zulu 时间来思考，可以使用世界时钟/转换器，然后单击预留联络：
然后我会单击预留，从而确认我的意图：
连接状态将变为正在计划，然后再变为已计划，所有这些只需要一分钟左右的时间：
下一步是等待卫星运行到所选地面站的接收范围内。在此期间，我可以通过两种方式连接到 EC2 实例：
SSH — 我可以通过 SSH 连接到该实例的 IP 地址，验证我的代码已经到位，随时可以运行，并确认 DataDefender 正在运行：
WEB — 我可以打开 Web 浏览器来查看 DataDefender Web 界面：
注意：您可能需要编辑附加到实例的安全组，以便可以从 VPC 外部访问它：
联络倒计时！
好了，现在我只需要等待 Terra 卫星进入我选择的地面站的接收范围。使用实时卫星追踪器（例如 n2yo.com 上提供的追踪器）将无比有趣（也很有教育意义），虽然这并非必要：
当我的卫星进入接收范围时，DataDefender 将会显示正在进行数据传输（速度高达惊人的 781 Mbps），正如增加的 WAN 数据速率所显示：
正如我在早前提到，传入数据流将在实例中通过 Unix 域套接口实时可用。在我的代码接管所有低级别的即时处理后，它可以将数据路由至 Amazon Kinesis Data Streams 进行实时处理，将它存储在 Amazon S3 中进行安全存储或用于进一步的分析等等。
客户案例 — Spire
在撰写本博文时，我与 AWS 客户 Spire 的项目经理 Robert Sproles 进行了交流，了解他们采用 Ground Station 的经验。Spire 提供来自轨道的数据和分析，并运行其背后的空间计划。他们在内部设计和建造了自己的立方体卫星，目前大约有 70 颗这样的卫星在轨运行。Spire 卫星拥有的传感器总数量超过了它的所有竞争对手，采集海事、航空和气象数据。
尽管 Spire 已经运行一个由 30 个地面站组成的网络，他们也是最早认识到 AWS Ground Station 的价值并开始使用它的企业之一。借助 Ground Station，除能够帮助他们从资本支出 (CapEx) 模式转向运营支出 (OpEx) 模式外，还能够让他们更快速地采集新鲜数据，从而实现更快速为客户提供数据的目标。Spire 的客户种类广泛，遍及全球，都可以通过快速访问高质量数据受益。他们的 LEMUR（Low Earth Multi-Use Repeater，低地球轨道多用途中继）卫星每隔 90 分钟即可绕地球飞行一圈，但对于航空或气象相关数据而言，这一周期有些太长。Robert 告诉我他们可以通过增加同一轨道的卫星数量，或者利用更多的地面站来解决此问题，其目的都是为了减少延迟并尽可能传输最新的数据。
Spire 将机器学习技术应用于原始数据，希望能够从“数据团”中得出可行动的见解。例如，他们综合使用气象和历史数据，借助机器学习来预测货轮的未来位置。预测的货轮位置信息可以用于提前计划码头泊位和其他稀缺资源。
现已推出
您可以立即开始使用 AWS Ground Station。目前已有两个地面站投入运行，另外十多个地面站正在建设中，计划在今年晚些时候推出。