北斗軍民融合發展促進航天體系變革

◎譚述森院士

一、現狀與趨勢

（一）世界衛星導航領域的軍民融合發展的現狀

GNSS（全球衛星導航系統）是世界上最典型的軍民融合衛星系統。全球四大導航系統均在提供軍民兩用的導航信號，是典型的軍民兩用系統。GPS早期規劃只有軍用服務，設計了一個短碼，本來是用于提供對軍用長碼的捕獲輔助，但是最后變成了對民用開放的獨立信號，發揮了巨大的經濟、社會效益，使得GPS幾乎成為衛星導航的代名詞。北斗也是因軍事需求誕生，以軍用為主，但是在僅開通運行半年以后，民用服務就參與了運行，現在北斗民用的用戶量已是軍用用戶量的一百倍以上。

美國的天基定位導航授時（PNT）體系是國家重要的軍民共用基礎設施，它指的不僅僅是美國的衛星導航系統發展的方向，而是美國一個宏大的天基系統的應用方向。現在的全球四大導航系統就在遵循著這樣的模式，用不同的方式進行發展。

（二）世界衛星導航發展趨勢：多系統互操作

衛星導航領域有一個響亮的名詞，叫做“互操作”，簡單的說就是聯合起來使用比一個個系統分開要好得多。四大全球衛星導航系統，聯合起來運行的衛星將來要超過120顆，并且彼此時空基準都是可以互相溯源的。四大系統的頻率實現了較好的兼容共用、互操作。中國的北斗在設計的時候，已經充分考慮了三個頻率的兼容，第一個是L1，就是我們現在所知道的GPS 1575.45頻率，中國的北斗、歐洲的伽利略和美國的GPS在這個頻段上有非常好的互操作性，而且在L2、L5上也都實現了互操作的協調。多系統、多頻段的全球覆蓋與聯合應用，實現分米級的定位精度，可以說已經具備了為航天器提供分米級導航精度、納秒級授時的條件。北斗衛星導航系統的授時精度，達到十個納秒，已屬于國際先進水平。

（三）世界天基系統發展趨勢

現在看一下世界天基系統是怎么融合的。美、歐、俄的導航、通信、搜救是通過多系統的聯合集成來完成的，遙感、通信數據聯通，實現了對陸、海、空、天和制信息權的牢牢掌控。美國的GPS在2016年就已經達到了32顆衛星，2030年后要達到36顆衛星，2017年啟動了新一代的Iridium通信衛星發射，搶先占領了星基ADS-B的地位，目前正在向全球的水上遇險衛星搜救系統發展，劍指GMDSS業務。美國、歐洲仍然在采取的是多系統的組合方式，我們的思路是在多系統融合的基礎上，更加關注業務體系的融合。北斗將不僅僅是一個導航系統，提供包括時間和空間的基準信息，而且還應該充分利用全球星座的優勢提供星地高速數據鏈，成為整個航天體系的基礎平臺。

（四）中國天基系統的現狀與出路

中國部門、行業衛星系統已經達到了數十種，在軌應用衛星超過190顆。但單系統各自成為一個體系，衛星的成本高于國外，應用效益卻相對較低，大量數據都是進行事后處理，還達不到全球實時服務。所以我們的對策應該是：第一，以北斗為基礎，建立天地一體化時空基準；第二，衛星無線電導航、定位報告、遙感測繪、高速數據鏈信息融合，這些衛星系統應該借助于北斗的發展，融為一體。最終達到聯通信息孤島、統一時空基準、增強功能密度、提升響應速度的目標。

二、北斗系統應用現狀

根據對市場的統計，2016年國內衛星導航與位置服務產值已經達到了2118億元，其中，芯片、器件、終端等產業核心產值808億元，北斗貢獻率達70%，北斗芯片及終端產品用戶保有量超過3億臺/套，預計2020年行業總體產值要超過2200億元。北斗應用已經形成一個完整的衛星導航產業鏈，是國家信息產業的重要組成部分，成為交通、電力、通信、金融等國民經濟命脈行業的基礎設施，在大地測量、海洋漁業、水文監視、緊急救援、移動電話以及車輛導航等領域發揮無可替代的重要作用。在精細農業領域，北斗自動導航駕駛與精密播種系統在新疆、東北得到試點應用。服務于大眾市場方面，包括配置北斗兼容芯片的手機、可穿戴式設備，都已經先后投入市場。北斗也已經邁出國門，進入了亞太市場，發展迅猛，在巴基斯坦、泰國、老撾等國家的高精度測量應用大放異彩。

那么北斗在世界衛星導航領域有哪些特色和優勢？第一，北斗是全球第一個實現了三頻導航能力的導航系統。美國的GPS開始的時候只用了兩個導航信號，也發覺了兩個導航信號對高精度定位的精度不夠，實時響應能力也不夠，所以正在部署第3個頻點的導航信號。2012年，北斗二號系統就完成了三頻導航的部署和實現，實現了三頻的地面靜態用戶測量。如果把北斗三頻導航用于動態用戶，根據很多專家預測，可以達到分米級、厘米級的精度，這就為北斗走向世界創造了一個很大的機遇。因為我們不太可能在別的國家建立成千上萬的地基參考站來實現高精度實時定位，所以只能依靠天基系統，因此我們非常看好中國北斗的三頻導航能力。根據北斗和GPS、伽利略的互操作，我們將在三大系統現代化構建完成以后，在全球通過互操作來實現三頻系統的導航。因此，得到動態或靜態的分米級和厘米級的精度是可行的，是有希望的。第二，北斗是世界上唯一實現了導航與定位報告雙模融合的系統。北斗有什么樣的特色？我們知道有短信功能，短信功能只是副產品，實際上實現的是指揮系統，實現實時位置共享的一種手段。指揮機關通過北斗的用戶終端能夠看到所屬部隊的戰場態勢分布情況。

三、北斗軍民融合發展的重點建議

我們一定要深刻體會，天基系統的發展強大，依靠的是融合而不是分離，北斗軍民融合發展的主體目標是兩個面向：第一個是要面向戰場，第二個是要面向市場。

在這兩個面向的前提下，我有一些具體的建議：一是要充分理解北斗特色，用好北斗特色，布局軍民三系統三頻高精度導航全球應用；二是要構建RNSS/RDSS/MSS數據服務平臺，挖掘大數據應用潛力；三是強化在生命安全領域高端應用，推動北斗定位報告服務進入GMDSS現代化，順勢實現國際化，深化全球緊急救援與航行跟蹤應用；四是與互聯網、人工智能結合普惠大眾市場，創造智能生活；五是推動國家天基體系融合與變革，實現北斗與遙感、通信等應用衛星系統相互支撐，互利共贏，發揮北斗在國家天基體系融合變革的基礎作用。