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未來十年,衛星導航能做什么?

發布日期: 2020-04-03
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未來十年,衛星導航能做什么?



未來十年,衛星導航能做什么?

北斗三號全球組網將要完成,并且在今年提供全球服務。


未來十年,衛星導航做什么?眾所周知,隨著衛星導航應用與服務不斷廣泛深入發展,衛星導航已經逐步成為現代信息社會的一種生活方式,滲透到國家安全、國民經濟和社會民生的方方面面,衛星導航已經在我們的口袋中,在我們的掌心里。未來十年,衛星導航還有什么要做的?





簡單地說,就是要用好用足北斗,并且將其升級換代實現新時空體系的跨越發展。歸根結底一句話,應該將衛星導航的兩個“想不到”做到“極致”。從開頭的GPS到現在的GNSS,人們一直在驚嘆衛星導航的兩個“想不到”:


第一個“想不到”是衛星導航的應用如此廣泛,乃至無限,其服務只受到人們想象力的限制,只有想不到,沒有做不到的;第二個“想不到”是衛星導航的軟肋如此明顯,脆弱(漏洞)不堪,多種多樣的日地空間的太陽黑子和耀斑與地磁等地球物理異常擾動變化,各式各樣的物理阻隔、遮擋、屏蔽與多徑和反射,以及層出不窮的自然的人為的與有意的無意的干擾威脅和擾亂欺騙攻擊,都將會導致GNSS信號接收的異常中斷和操縱失敗,造成嚴重后果和生命財產損失。所以,必須從國家層面采取積極有效的應對措施,確保其應用與服務的可靠、可信、精準、安全、智能。

未來十年的主要目標應該是把以上兩個“想不到”做到“極致”,這就是說,要將第一個“想不到”的應用服務效益做到極大化,要將第二個“想不到”的脆弱漏洞影響做到極小化。這樣的任務看似簡單,實質上難度極大。但是,由于在這兩個方面,我們已經有了以前十幾年,甚至二十幾年的發展基礎,我們可以實現高起點高質量高速度的發展演變。這也就是說,我們不是重打鑼鼓另開張,而是充分利用原有的技術與產業基礎,在這上面蓋高樓,做到更上一層樓。

應該指出,由于我國近些年來的主要人力物力財力,重點放在北斗系統建設上,我們在應用服務效益極大化和脆弱漏洞影響極小化方面還有許許多多事情要做,特別是在后者,也就是在脆弱漏洞影響極小化方面,我們應該說是僅僅處在起步階段,與歐美相比,特別是與處在國際領先水平的美國相比,我們還有較大的差距。

美國在衛星導航領域,自始至終一直站在世界的最前列,其根本的訣竅是技術上的與時俱進和前沿領先。1995年GPS宣布投入正式的全面服務,翌年就聲明開始GPS的現代化。2004年美國成立天基PNT委員會,2008年就提出《國家PNT發展規劃總體架構(2025)》,并且在2010年推出相關的實施方案第一稿。

近十多年來,美國一直在針對GPS的脆弱性問題,進行多種多樣的備份和替代技術和系統解決方案的研究,同時推進PTA(保護、優化、增強)發展對策與策略,政府領軍打造堅韌性PNT,平緩地逐步實現著從GPS向PNT的升級換代發展。

從2013年開始,美國政府從政策文件、標準規范、檢測測試多方面推進網絡和關鍵基礎設施安全保障行動,并且在2020年2月形成特朗普的《通過負責任地使用PNT服務加強國家的堅韌性》總統執行令,把時空信息服務提高到確保國家安全、經濟安全和社會公共安全的堅韌性層面,并且要求相關政府部門機構負起責任,以期促進民用企事業的科技創新和應用服務推廣。“負責任地使用”的關鍵內涵是服務的堅韌性,包括完好性、可靠性、可信度和精準度。

未來十年衛星導航應用服務效益的極大化和脆弱漏洞影響的極小化任務,其重點內容可以歸納為四大方面:


01


北斗/GNSS多星座多頻率系統

之系統再設計再利用再推廣


北斗/GNSS面臨多星座多頻率系統體系的消化吸收,再設計再創新再利用再推廣,在用好用足北斗系統資源和優勢能力的基礎上,要充分用好用足GNSS資源和能力,實現融合創新,尤其是將我國的GNSS兼容互操作的后發優勢和超前競爭力發揚廣大,往深化實化精化方面進發,讓技術與產業向高端進發引領全球發展;


02


GNSS向新時空(PNT)的技術

與系統的升級換代


GNSS最為核心的作用是高精度地提供無所不在的時空信息,必然推進天基地基、室內室外、導航通信等技術滲透和系統集成的多模融合,實現時空信息的泛在服務、精準服務、智能服務。這一任務的關鍵是多種技術和系統的跨界融合,尤其是導航與通信的融合,首先是目前天上要成千上萬地發那么多衛星,不能僅僅是通信和遙感衛星,而更多的應該是衛星導航與它們的結合和融合,經過我們認真研究斷言:只有導航衛星與通信真正融合之日,才是中國商業航天成功之時。不信,咱們走著瞧!


03


新時空技術體系政府工作重點

是引領錘煉國家堅韌性


從國家安全、經濟安全和社會公共安全出發,網絡安全和國家重大基礎設施安全保障是關鍵,而負責任地使用新時空(PNT)服務是不可或缺的主要抓手,所以相關政府部門的重點應該是引領打造新時空服務的堅韌性(或者說是安全性),確保智能時空信息服務的完好性、可靠性、可信度與精準度。

因此,必須認真建立防干擾、反欺騙的組織與行動體系,監測威脅攻擊源,并且采取緩解消除行動措施,同時要通過技術創新與系統集成,形成抗衡干擾和欺騙威脅的集成融合系統,或者是備份替代系統,確保國家的網絡與關鍵基礎設施安全,確保國民經濟與人民的生命和財產安全。


04


新時空服務體系產業重點是

完善構建中國智能信息產業


時間空間是人類的最為重要的參照系,北斗/GNSS一體化地提供了高精度的時空基準,所以它們會有這么大的影響力。而新時空服務體系大平臺,能夠通過時空這一主線把許多技術與系統、產業與社群有機地聯系在一起,時空的總體性、基礎性、通用性、精準性成為不可或缺、不可替代的粘合劑,成為當代智能信息產業的整體架構師。

把當前流行的所有熱門科技領域,如大數據、物聯網、云計算、區塊鏈、人工智能等等,統統集中于麾下,推動信息服務的數字化、網絡化和智能化,形成智能信息產業群體的集群發展態勢(涉及整體布局、國民經濟、社會民生,包括城鄉一體與均衡發展、基礎設施與網絡安全、應急救援與公共管理、科技創新與動能轉換、智能交通與物流聯運、智能制造與無人系統、教科文衛與協調成長、時空服務與精準施策、移動健康與數據支撐),推進無所不在的新時空(智能)服務,打造領先世界的中國服務國家品牌。

本文轉載自“上海北斗導航創新研究院(bdresearch)”,原標題《未來十年衛星導航做什么?》,作者 |?曹沖


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