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天基系统在军民融合领域的应用展望-李广侠教授演讲内容分享

时间:2017-09-08 来源:军测企联 点击:
由中国指挥与控制协会,中国军民融合科技与产业联盟主办的2017第五届中国指挥控制大会,以及第三届中国(北京)军民融合技术装备博览会于7月3日在国家会议中心来开序幕。本次会议的主题是“聚焦自主创新技术装备,促进军民融合深度发展”。2017中国军民融合高峰论坛也于3号下午顺利举行。数百位科研院所专家、企事业单位代表共同参加了此次会议。


李广侠,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。全军卫星通信重点实验室主任,江苏省“卫星通信与导航”高校协同创新中心主任。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。

 

以下内容为演讲内容简述,未经本人核实,演讲内容为仅为李广侠教授个人学术研究成果,现与大家分享交流。
 

 
 
一、军事天基系统的发展

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、侦查预警卫星、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。

 

“信息化是新军事变革的核心”,利用外层空间进行军事信息的综合具有无可比拟的优势,因此“太空将成为国际军事竞争新的战略制高点天基军事信息系统是军队信息化建设的核心。

 

天基信息系统在美国精确打击中的应用举例:首先侦查卫星侦查到敌方信息后,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处理后产生命令至前线指挥部,前线指挥部评估现场条件,发射利用卫星导航系统精确制导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,确定毁伤效果和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“侦查、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查到行到需要3天、科索沃战争缩短到2小时、阿富汗战争达到19分钟、伊拉克战争、利比亚战争等以来的战争中这一过程已做到近实时和实时。

 

 
 
 
二、国内外军民融合发展的成功案例

2.1 军方主导的系统建设模式:GPS

GPS系统在美国从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。

 

军民品的比重:目前GPS系统中,美军军品和民品的销量比为1:100,甚至民品的比例比这还要大。

 

2.2 军方主导的系统建设模式:北斗系统

北斗卫星产业兴起,北斗卫星导航系统是我国的空间基础设施,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。针对北斗卫星导航系统的应用,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,对北斗导航增强提出了更高的要求。航天技术的发展,使卫星导航、卫星通信和卫星遥感紧紧联系在一起,北斗产业广义的应该包括卫星通信和卫星遥感、北斗本身也具有短报文通信的特色应用。

 

2.3 军方主导的系统建设模式:天通一号

天通一号是军方立项建设的卫星移动通信系统,采用GEO卫星109个点波束,覆盖我国领土和领海,可以进行话音、传真、数据和图像业务。充分借鉴通信光缆建设的成功案例,军民结合、标准统一资源共享,在保证军事应用的同时,为民用应急通信和边远、海洋通信提供保障。

 

2.4 市场主导的系统建设模式:Iridium铱星

2017年6月17日,日本当地时间凌晨2时30分,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,日本方面的调查员目前认为,相撞时间实际发生在6月17日凌晨1:30,DDG-62被撞击发生后,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,该事件表面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,并起死为生成立新铱星公司,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:

  1. 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。

  2. 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)。

  3. 2004年7月实现盈利,2015年实现收入4.11亿美元

  4. 2017年6月26日,SpaceX公司在范登堡空军基地猎鹰9火箭将10颗IridiumNEXT铱星卫星送入轨道。

全球典型应用: 911恐怖事件救援、伊拉克战争、汶川大地震救援等。

 

2.5 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赛,最终美国保持超级大国地位,苏联被拖垮解体,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,二苏联则是军民分离的发展模式,高投入,低效益。

 

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。

 

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的发展趋势

3.1 需求-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。

 

3.2 需求-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。

 

3.3 需求-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。

 

3.4需求-民间资本对天基系统投资的热情

随着国防科技工业在民间资本开发引入深入,越来越多的有实力的民营企业正在进入神秘的军工领域,百度公司和阿里巴巴等互联网企业纷纷涉足航天。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。同时,从长远角度来看,强大的航天工业基础也有利于保证军事航天能力的领先。

 

3.5 发展—美军天基系统军民融合趋势

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)网站发不了信息征询书(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。

 

美国国防高级演讲计划局(DARPA)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。

 

3.6 平台-美国天基系统军民融合平台

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有一个空间应用挑战计划,鼓励全球的科研机构和个人运用开放自由,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。 

 

美国国防部的国防高级研究项目局DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)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。除了影身战斗机、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。 

 

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,保证了军方与技术来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

4.1 天基信息系统军民融合的背景

  • 军改大背景下武器采购研发政策都在调整

  • 改革开放以来民间资本积累迅速,表现越来越活跃

  • 我国航天实力从大国向强国买进,突出的是进入空间、利用空间、控制空间能力稳步提高。

 

4.2 天基信息系统军民融合的抓手

天基应用为核心,围绕应用对体制和机制进行改革,相关法规编制的制定,包括航天准入制度、公平竞争条款、系统互联标准、军民情报共享等。

 

4.3 天基信息系统军民融合的模式

  • 军民共建:军方出资、公司运营和载荷区分使用

  • 公私合营:(1)系统外包且所有权发生转移(2)系统外包但所有权不发生转移

  • 购买服务:需求定义、资金落实、方案选择和签订合同,如购买国内影像运营商的服务和产品。

  • 载荷搭载:军方向商业卫星购买载荷

 

 
 
 
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,如何制订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。