北斗军民融合发展促进航天体系变革

◎谭述森院士

一、现状与趋势

（一）世界卫星导航领域的军民融合发展的现状

GNSS（全球卫星导航系统）是世界上最典型的军民融合卫星系统。全球四大导航系统均在提供军民两用的导航信号，是典型的军民两用系统。GPS早期规划只有军用服务，设计了一个短码，本来是用于提供对军用长码的捕获辅助，但是最后变成了对民用开放的独立信号，发挥了巨大的经济、社会效益，使得GPS几乎成为卫星导航的代名词。北斗也是因军事需求诞生，以军用为主，但是在仅开通运行半年以后，民用服务就参与了运行，现在北斗民用的用户量已是军用用户量的一百倍以上。

美国的天基定位导航授时（PNT）体系是国家重要的军民共用基础设施，它指的不仅仅是美国的卫星导航系统发展的方向，而是美国一个宏大的天基系统的应用方向。现在的全球四大导航系统就在遵循着这样的模式，用不同的方式进行发展。

（二）世界卫星导航发展趋势：多系统互操作

卫星导航领域有一个响亮的名词，叫做“互操作”，简单的说就是联合起来使用比一个个系统分开要好得多。四大全球卫星导航系统，联合起来运行的卫星将来要超过120颗，并且彼此时空基准都是可以互相溯源的。四大系统的频率实现了较好的兼容共用、互操作。中国的北斗在设计的时候，已经充分考虑了三个频率的兼容，第一个是L1，就是我们现在所知道的GPS 1575.45频率，中国的北斗、欧洲的伽利略和美国的GPS在这个频段上有非常好的互操作性，而且在L2、L5上也都实现了互操作的协调。多系统、多频段的全球覆盖与联合应用，实现分米级的定位精度，可以说已经具备了为航天器提供分米级导航精度、纳秒级授时的条件。北斗卫星导航系统的授时精度，达到十个纳秒，已属于国际先进水平。

（三）世界天基系统发展趋势

现在看一下世界天基系统是怎么融合的。美、欧、俄的导航、通信、搜救是通过多系统的联合集成来完成的，遥感、通信数据联通，实现了对陆、海、空、天和制信息权的牢牢掌控。美国的GPS在2016年就已经达到了32颗卫星，2030年后要达到36颗卫星，2017年启动了新一代的Iridium通信卫星发射，抢先占领了星基ADS-B的地位，目前正在向全球的水上遇险卫星搜救系统发展，剑指GMDSS业务。美国、欧洲仍然在采取的是多系统的组合方式，我们的思路是在多系统融合的基础上，更加关注业务体系的融合。北斗将不仅仅是一个导航系统，提供包括时间和空间的基准信息，而且还应该充分利用全球星座的优势提供星地高速数据链，成为整个航天体系的基础平台。

（四）中国天基系统的现状与出路

中国部门、行业卫星系统已经达到了数十种，在轨应用卫星超过190颗。但单系统各自成为一个体系，卫星的成本高于国外，应用效益却相对较低，大量数据都是进行事后处理，还达不到全球实时服务。所以我们的对策应该是：第一，以北斗为基础，建立天地一体化时空基准；第二，卫星无线电导航、定位报告、遥感测绘、高速数据链信息融合，这些卫星系统应该借助于北斗的发展，融为一体。最终达到联通信息孤岛、统一时空基准、增强功能密度、提升响应速度的目标。

二、北斗系统应用现状

根据对市场的统计，2016年国内卫星导航与位置服务产值已经达到了2118亿元，其中，芯片、器件、终端等产业核心产值808亿元，北斗贡献率达70%，北斗芯片及终端产品用户保有量超过3亿台/套，预计2020年行业总体产值要超过2200亿元。北斗应用已经形成一个完整的卫星导航产业链，是国家信息产业的重要组成部分，成为交通、电力、通信、金融等国民经济命脉行业的基础设施，在大地测量、海洋渔业、水文监视、紧急救援、移动电话以及车辆导航等领域发挥无可替代的重要作用。在精细农业领域，北斗自动导航驾驶与精密播种系统在新疆、东北得到试点应用。服务于大众市场方面，包括配置北斗兼容芯片的手机、可穿戴式设备，都已经先后投入市场。北斗也已经迈出国门，进入了亚太市场，发展迅猛，在巴基斯坦、泰国、老挝等国家的高精度测量应用大放异彩。

那么北斗在世界卫星导航领域有哪些特色和优势？第一，北斗是全球第一个实现了三频导航能力的导航系统。美国的GPS开始的时候只用了两个导航信号，也发觉了两个导航信号对高精度定位的精度不够，实时响应能力也不够，所以正在部署第3个频点的导航信号。2012年，北斗二号系统就完成了三频导航的部署和实现，实现了三频的地面静态用户测量。如果把北斗三频导航用于动态用户，根据很多专家预测，可以达到分米级、厘米级的精度，这就为北斗走向世界创造了一个很大的机遇。因为我们不太可能在别的国家建立成千上万的地基参考站来实现高精度实时定位，所以只能依靠天基系统，因此我们非常看好中国北斗的三频导航能力。根据北斗和GPS、伽利略的互操作，我们将在三大系统现代化构建完成以后，在全球通过互操作来实现三频系统的导航。因此，得到动态或静态的分米级和厘米级的精度是可行的，是有希望的。第二，北斗是世界上唯一实现了导航与定位报告双模融合的系统。北斗有什么样的特色？我们知道有短信功能，短信功能只是副产品，实际上实现的是指挥系统，实现实时位置共享的一种手段。指挥机关通过北斗的用户终端能够看到所属部队的战场态势分布情况。

三、北斗军民融合发展的重点建议

我们一定要深刻体会，天基系统的发展强大，依靠的是融合而不是分离，北斗军民融合发展的主体目标是两个面向：第一个是要面向战场，第二个是要面向市场。

在这两个面向的前提下，我有一些具体的建议：一是要充分理解北斗特色，用好北斗特色，布局军民三系统三频高精度导航全球应用；二是要构建RNSS/RDSS/MSS数据服务平台，挖掘大数据应用潜力；三是强化在生命安全领域高端应用，推动北斗定位报告服务进入GMDSS现代化，顺势实现国际化，深化全球紧急救援与航行跟踪应用；四是与互联网、人工智能结合普惠大众市场，创造智能生活；五是推动国家天基体系融合与变革，实现北斗与遥感、通信等应用卫星系统相互支撑，互利共赢，发挥北斗在国家天基体系融合变革的基础作用。