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2018.9.18-20

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    天基信息系统在军民融合领域的应用展望

    陆军工程大学南京通信工程学院天基信息教研中心主任、教授、博士生导师。江苏“卫星通信与导航”协同创新中心主任。主持完成的多个项目分别获过

    国家科技进步二等奖,军队科技进步一等奖,电子部科技进步特等奖等奖项。

    本文根据李广侠教授在“2017第五届中国指挥控制大会 · 军民融合高峰论坛”上的报告内容整理,经过其本人审核。

    一、军事天基信息系统的发展

    军事天基信息系统是指利用外层空间的航天器进行军事信息获取、战场信息传输分发、提供武器平台时频基准的综合信息平台。天基信息系统由通信指

    挥卫星、侦察预警卫星、导航定位卫星及相应的地面运控系统和地面应用系统组成。


    天基信息系统在美军精确打击中的应用举例:首先侦察卫星侦察到敌方信息后,通过星际链路将数据传至数据中继卫星,再传至美国本土处理中心,信

    息处理后产生作战命令通过通信卫星传至前线指挥部,前线指挥部根据气象卫星评估现场气象条件,发射利用卫星导航系统精确制导的武器对目标进行

    精确打击,最后通过侦查卫星对打击效果进行评估,确定毁伤效果,决定是否需要进行二次打击。

    在现代战争中,一项军事行动总是要完成一个由“侦察、判断、决策、行动”组成的作战回路。信息贯穿于回路各个环节,而信息的获取、处理与传输速

    度和准确度决定着回路的运行时间和精度。在敌我双方的较量中,谁的回路运行得快、准,谁就能取得战争行动的主动权。

    天基信息系统使作战效率大大提高,天基信息系统的应用,将显著缩短作战回路时间和提高回路精度,使作战效率大幅提高。例如海湾战争中从侦察到

    行动需要3天、科索沃战争缩短到2小时、阿富汗战争达到19分钟,后来的伊拉克战争、利比亚战争和ISIS等战争中这一过程已做到近实时和实时。

    二、国内外天基信息系统领域军民融合发展的成功案例

    1、军方主导的系统建设模式:

    (1)GPS

    GPS系统是美国军方从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三位导航与定位

    能力的卫星导航与定位系统。GPS提供两种服务:供民用的标准定位服务(SPS)和专供军方使用的精密定位服务(PPS)。以GPS为主的全球GNSS

    市场规模预计到2023年全球核心芯片产业可达1200亿欧元,相关产业可达3000亿欧元。

    GPS成功的关键:重视、权衡和处理好军用和民用两者利益——采取了从以军用为主转变为军民两用乃至民用为主的运作策略,使其在全球为美国获取

    了巨大的经济利益。

    (2)北斗系统

    北斗卫星导航系统是我国具有完全自主知识产权的空间基础设施,是由国家投资建设的庞大的航天系统工程,列为当时国家十六个重大科技专项之一。

    北斗产业主要由北斗导航系统及用户机、北斗卫星导航增强及位置服务和天基信息服务及北斗特色应用三部分组成。随着北斗卫星导航系统建设的推进

    和性能的完善,催生大量的导航、时间基准和位置服务的应用,其中以互联网、物联网、智慧城市为标志,发展了具有特色的卫星导航产业。航天技术

    的发展,使北斗卫星导航和卫星通信、卫星遥感紧紧联系在一起,形成了具有广阔前景的天基信息系统产业。

    2、市场主导军民融合的发展

    美国建立的国防科技工业体系即是“军民融合”的一个典型,美国国会的一份研究报告显示,军民融合给美国国防部每年节约300亿美元,相当于其采办费

    总额的20%以上。冷战期间,美苏展开激烈的军备竞赛,最终美国保持超级大国地位,苏联被拖垮解体,据分析其中一条重要原因是美军采取了军民融

    合的发展模式,有效降低了军备发展成本,而苏联则是军民分离的发展模式,高投入,低效益。

    (1)Iridium铱星

    2017年6月17日,日本当地时间凌晨2:30,美国海军“菲兹杰拉德”号导弹驱逐舰在日本横须贺西南方向56海里处,与一艘悬挂菲律宾国旗的货轮

    ACXCrystal相撞。撞船事件一周后,日本方面的调查员认为,相撞时间实际发生在6月17日凌晨1:30,由于撞击发生后,全舰对外通讯系统发生故障,

    完全中断,经过一个小时才将舰上的铱星卫星系统修复并通报情况,由此造成美国海军总部认为,撞击发生在2:30的错觉,该事件表明美国海军普遍

    使用的依然是铱星系统。铱星系统不但没有死,反而在美国军方的介入下焕发新的生机。

    铱星系统是卫星通信领域最典型的军民融合案例,在铱星公司2000年正式宣布破产后,军方毫无困难接管了铱星资产,为全球美军提供了通信业务,并

    起死回生成立新铱星公司,在为美军提供业务的同时,为全球各种用户提供服务,并扩展业务发展下一代铱星系统。

    Iridium铱星系统只用了约3年时间完成了系统的详细设计和卫星制造,用了1年的时间完成66颗卫星的发射组网,运行1年后达到5万用户。2000年以来

    铱星系统的运营情况如下:

    a.2000年12月,新的铱星公司(Iridium Satellite LLC)以2500万美元购得了原铱公司Iridium LLC,并与美国国防部签订了一个两年的使用合同(7200

    万美元,2万用户),同时含有将合同延长到2007年的选择权。

    b.2001年3月重新开始提供全球通信服务,2017年1月开始布设下一代铱星(Iridium-NEXT)。

    c.2004年7月实现盈利,2015年实现收入4.11亿美元。

    d.2017年6月26日,SpaceX公司在范登堡空军基地用猎鹰9火箭第二次将10颗IridiumNEXT铱星卫星送入轨道。

    (2)2003年,英国首次将其军事通信卫星系统的采办、运管和经营全部交给私营公司负责。商业资本的深度介入几乎完全颠覆了传统军事通信卫星系

    统的建设与应用模式,开创了军事通信卫星公私合营的先河。

    (3)2016年6月,法国海军和ADS公司、Telespazio公司的联合体签订了一份为期4年的Trimaran 2号合同,两家公司将为法国海军提供基于卫星的海

    上监视服务,根据2号合同,海区指挥官可以使用由光学、雷达成像和自动识别系统(AIS)数据提供的监视服务,以提高其本国海上任务的效率。

    三、天基信息系统军民融合发展趋势

    1、需求

    (1)军民天基产品界限逐渐模糊

    价格在军用装备论证中占了较大比重,并不像以前单纯追求技术性能而忽略价格,军用装备在追求可靠性的同时,也越发注意产品价格。

    民用产品的快速发展以及大规模应用,使得其在技术上与军用产品的差距逐渐缩小,民用系统在某些方面甚至比军用系统更加前沿,发达国家军事专用

    技术比重已不到15%,而军民通用技术超过了80%。

    自主可控的安全性能以及军用产品国产化要求,也倾向于在牺牲产品部分性能的情况下坚持自有知识产权和自有产品的应用。

    (2)军民天基应用不断拓展交叉

    例如卫星通信是军事通信的主要手段,但民用中可以实现有线电话网和地面移动通信网都无法实现的广域覆盖,具有全球性、移动性、抗毁性和安全性

    等特点,是地震、洪水等自然灾害发生时唯一的应急通信手段。卫星通信系统可运用于航海、远洋运输、科学考察、石油天然气勘探、地质、远程教

    育、新闻报道、林业等方面,而且适用领域还在不断拓宽,市场潜力巨大。

    (3)空间轨道和频率资源日益紧张

    由于空间资源有限,军、民各建系统在频率、轨道资源上将受到制约。空间系统投资高、用户数量有限,过度投资将造成巨大的资金浪费。

    (4)民间资本对天基系统投资的热情

    随着军民融合政策的推进,国防科技工业对民间资本将会不断开放,越来越多的有实力的民营企业正在进入神秘的军工领域,例如百度和阿里巴巴等互

    联网企业已纷纷涉足航天。借助工业界的力量可以有效维护国内航天工业基础,使其保持竞争力、实现良性发展,保证军事航天能力的领先。

    2、美军天基系统军民融合发展趋势

    目前美国军方超过80%的卫星通信能力来自于商用卫星,据NSR公司预计,无人机动中通能力的Ka频段市场价值到2018年将达到1.1亿美元。军用无人

    机系统将大量使用商业卫星系统。

    美国空军一些机构领导和国会议员都一直主张应当购买商业气象数据。2015年12月,美国空军在联邦商业机会(FBO)网站发布了信息征询书(RFI),表示其将利用现有或者已计划的天基气象能力,首次尝试利用有效的商业气象数据。

    2016年7月,美国国家地理空间情报局(NGA)和国家侦查局(NRO)宣布联合成立商业地理空间情报机构(CGA)。CGA将作为NGA、NRO与商业

    地理空间情报提供商之间的联络方,为2家情报机构购买、分析商业卫星图像,并负责采购评估、投资决策、与用户沟通等工作。

    美国国防部高级研究计划局(DARPA,Defense Advanced Research Projects Agency)正在实施“轨道展望”计划,旨在将政府、军方、商业组织、高校

    的空间目标监视设施的观测数据和无线电遥测数据通过统一的平台集中起来。

    “轨道展望”计划通过数据融合,弥补单一信息不完整、不精确或不确定所造成的缺陷,实现空间监视数据的全面、高效利用,改善目标探测跟踪精度和

    信息可信度,提升威胁研判的实时性和准确度,生成一致的空间态势视图。

    3、美国天基系统军民融合平台

    (1)OpenNASA是NASA建立的一个对外开放的平台,NASA利用平台使其掌握的部分数据对公众开放,鼓励大众参与NASA开放式研发,NASA通过

    开放平台发布需求,获取来自全球的外部创意,目前openNASA的开放方式是在平台上发布一些空间应用挑战计划,鼓励全球的科研机构和个人运用开

    放平台,参与到NASA发布的挑战任务中,主要挑战范围有五大块,包括地球观测、空间技术、载人航天、机器人和小行星研究。

    (2)DARPA是世界上最为著名的军用技术研发机构,DARPA成立于1958年,是冷战时期美苏争霸的产物。除了隐身战斗机、巡航导弹等军用武器,

    无人机、无人车、互联网、全球卫星定位系统等脍炙人口的军民两用科研项目,都有DARPA在幕后主导。

    (3)美国国防创新实验单元DIUx(The Defense Innovation Unit experimental),成立于2015年4月,是美国国防部与国内诸多顶尖创新技术公司之间的一个

    枢纽机构。与一般的创新投融资方式不同,DIUx负责将美国国防部的具体业务或技术需求,与创新企业主体之间进行精准对接,迎接外部优质资源的加

    入。

    2016年的第四季度,该机构就签订了12个、总金额高达3600万美元的合同,DIUx内部一项名为“开放商业解决方案”(commercial Solutions Opening)

    的合作签约机制,保证了军方与技术类公司或者科研院所之间建立快速、灵活的合作机制。

    四、我国天基信息系统军民融合的策略

    1、天基信息系统军民融合的背景

    首先,军民融合正处在一个非常关键的节点,背景就是军队体制机制改革,面向高科技战争,军队的武器采购研发政策正在调整。

    其次,我们国家经济高速发展,有很多的重大专项真正进行,并且民间资本非常活跃。第三,我国航天技术实力不断增强,突出表现在进入空间、利用

    空间和控制空间的能力显著提升。在这样的背景下,我国天基信息系统的军民融合就有实施的基础。

    2、天基信息系统军民融合的抓手

    天基信息系统军民融合最终的落地在应用,这是核心、是焦点,包括军事应用和民用。如何依靠天基信息系统来打仗,军事上怎么用,民用需求是什

    么,在新兴产业里面怎么用,这些是这项工作的重点。要以天基应用为核心,乘着军民融合的东风,围绕应用对体制和机制进行相应的改革和调整。

    另外,法规标准要健全,包括航天准入制度,不能军工国营大企业独霸,公平竞争条款,系统互联标准及军民情报共享机制等,需要逐步建立并健全。

    3、天基信息系统军民融合的模式

    天基系统军民融合的模式,主要包括军民共建、公私合营、商业卫星容量采购,以及军事载荷商业搭载等。1)军民共建,主要体现于军民两用卫星,

    主要特点是政府出资、公司运管和载荷区分使用;2)公私合营,这种方式常见于基础设施建设,例如机场、水利和交通等工程,根据所有权的不同,

    公私合营还分为两种:一是系统外包且所有权发生转移的模式,典型代表是英国的天网卫星系统;二是系统外包但所有权不发生转移的模式,典型代表

    是德国的联邦国防军通信卫星系统,它将卫星系统的运管交由私营公司负责;3)商业卫星业务采购,战场信息化需求迅速增长,而军事专用系统能力

    与需求之间的差距给了商业卫星运营商重大的市场机遇。采购过程大体上可分为需求定义、资金落实、方案选择和签订合同等四个阶段;4)军事载荷

    商业搭载,政府向商业卫星购买载荷,并提出一些限制性要求,例如轨位、安全性、载荷配置等。可以在政府和产业间共享成本和风险,同时二者的合

    作既可以充分利用产业的力量,还可以推动产业技术的发展。

    五、结束语

    借鉴国外经验,建设军民融合天基信息系统是我国的航天技术发展的必然趋势,随着我国国防建设的需要和经济的持续高速发展以及“一带一路”战略的

    推进,民营资本和社会资金会高度关注天基信息系统这样的国家基础设施的建设,如能制定切实可行的准入政策,发挥民营资本的投资积极性,推动军

    民融合产业的发展,必定能满足国防建设的需要并迎来天基信息产业发展的春天。

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