+ 李廣俠

天基信息系統(tǒng)在軍民融合領(lǐng)域的應(yīng)用展望

+ 李廣俠

李廣俠：陸軍工程大學(xué)南京通信工程學(xué)院天基信息教研中心主任、教授、博士生導(dǎo)師。江蘇“衛(wèi)星通信與導(dǎo)航”協(xié)同創(chuàng)新中心主任。主持完成的多個(gè)項(xiàng)目分別獲過國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，電子部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

一、軍事天基信息系統(tǒng)的發(fā)展

軍事天基信息系統(tǒng)是指利用外層空間的航天器進(jìn)行軍事信息獲取、戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸分發(fā)、提供武器平臺(tái)時(shí)頻基準(zhǔn)的綜合信息平臺(tái)。天基信息系統(tǒng)由通信指揮衛(wèi)星、偵察預(yù)警衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星及相應(yīng)的地面運(yùn)控系統(tǒng)和地面應(yīng)用系統(tǒng)組成。

天基信息系統(tǒng)在美軍精確打擊中的應(yīng)用舉例(參見圖1）：首先偵察衛(wèi)星偵察到敵方信息后，通過星際鏈路將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，再傳至美國(guó)本土處理中心，信息處理后產(chǎn)生作戰(zhàn)命令通過通信衛(wèi)星傳至前線指揮部，前線指揮部根據(jù)氣象衛(wèi)星評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)氣象條件，發(fā)射利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精確制導(dǎo)的武器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊，最后通過偵查衛(wèi)星對(duì)打擊效果進(jìn)行評(píng)估，確定毀傷效果，決定是否需要進(jìn)行二次打擊。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，一項(xiàng)軍事行動(dòng)總是要完成一個(gè)由“偵察、判斷、決策、行動(dòng)”組成的作戰(zhàn)回路。信息貫穿于回路各個(gè)環(huán)節(jié)，而信息的獲取、處理與傳輸速度和準(zhǔn)確度決定著回路的運(yùn)行時(shí)間和精度。在敵我雙方的較量中，誰(shuí)的回路運(yùn)行得快、準(zhǔn)，誰(shuí)就能取得戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)的主動(dòng)權(quán)。

天基信息系統(tǒng)使作戰(zhàn)效率大大提高，天基信息系統(tǒng)的應(yīng)用，將顯著縮短作戰(zhàn)回路時(shí)間和提高回路精度，使作戰(zhàn)效率大幅提高。例如海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中從偵察到行動(dòng)需要3天、科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)縮短到2小時(shí)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)達(dá)到19分鐘，后來(lái)的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)、利比亞戰(zhàn)爭(zhēng)和ISIS等戰(zhàn)爭(zhēng)中這一過程已做到近實(shí)時(shí)和實(shí)時(shí)。

二、國(guó)內(nèi)外天基信息系統(tǒng)領(lǐng)域軍民融合發(fā)展的成功案例

1、軍方主導(dǎo)的系統(tǒng)建設(shè)模式：

（1）GPS

GPS系統(tǒng)是美國(guó)軍方從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三位導(dǎo)航與定位能力的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS提供兩種服務(wù)：供民用的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）和專供軍方使用的精密定位服務(wù)（PPS）。以GPS為主的全球GNSS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2023年全球核心芯片產(chǎn)業(yè)可達(dá)1200億歐元，相關(guān)產(chǎn)業(yè)可達(dá)3000億歐元（參見圖2）。

GPS成功的關(guān)鍵：重視、權(quán)衡和處理好軍用和民用兩者利益——采取了從以軍用為主轉(zhuǎn)變?yōu)檐娒駜捎媚酥撩裼脼橹鞯倪\(yùn)作策略，使其在全球?yàn)槊绹?guó)獲取了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。

（2）北斗系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的空間基礎(chǔ)設(shè)施，是由國(guó)家投資建設(shè)的龐大的航天系統(tǒng)工程，列為當(dāng)時(shí)國(guó)家十六個(gè)重大科技專項(xiàng)之一。北斗產(chǎn)業(yè)主要由北斗導(dǎo)航系統(tǒng)及用戶機(jī)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)及位置服務(wù)和天基信息服務(wù)及北斗特色應(yīng)用三部分組成。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)和性能的完善，催生大量的導(dǎo)航、時(shí)間基準(zhǔn)和位置服務(wù)的應(yīng)用，其中以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市為標(biāo)志，發(fā)展了具有特色的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)。航天技術(shù)的發(fā)展，使北斗衛(wèi)星導(dǎo)航和衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感緊緊聯(lián)系在一起，形成了具有廣闊前景的天基信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。

圖1：天基信息系統(tǒng)在“精確打擊”中的應(yīng)用

圖2：全球GNSS市場(chǎng)規(guī)模（十億歐元）

2、市場(chǎng)主導(dǎo)軍民融合的發(fā)展

美國(guó)建立的國(guó)防科技工業(yè)體系即是“軍民融合”的一個(gè)典型，美國(guó)國(guó)會(huì)的一份研究報(bào)告顯示，軍民融合給美國(guó)國(guó)防部每年節(jié)約300億美元，相當(dāng)于其采辦費(fèi)總額的20%以上。冷戰(zhàn)期間，美蘇展開激烈的軍備競(jìng)賽，最終美國(guó)保持超級(jí)大國(guó)地位，蘇聯(lián)被拖垮解體，據(jù)分析其中一條重要原因是美軍采取了軍民融合的發(fā)展模式，有效降低了軍備發(fā)展成本，而蘇聯(lián)則是軍民分離的發(fā)展模式，高投入，低效益。

（1）Iridium銥星

2017年6月17日，日本當(dāng)?shù)貢r(shí)間凌晨2：30，美國(guó)海軍“菲茲杰拉德”號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦在日本橫須賀西南方向56海里處，與一艘懸掛菲律賓國(guó)旗的貨輪ACXCrystal相撞。撞船事件一周后，日本方面的調(diào)查員認(rèn)為，相撞時(shí)間實(shí)際發(fā)生在6月17日凌晨1:30,由于撞擊發(fā)生后，全艦對(duì)外通訊系統(tǒng)發(fā)生故障，完全中斷，經(jīng)過一個(gè)小時(shí)才將艦上的銥星衛(wèi)星系統(tǒng)修復(fù)并通報(bào)情況，由此造成美國(guó)海軍總部認(rèn)為，撞擊發(fā)生在2:30的錯(cuò)覺，該事件表明美國(guó)海軍普遍使用的依然是銥星系統(tǒng)。銥星系統(tǒng)不但沒有死，反而在美國(guó)軍方的介入下煥發(fā)新的生機(jī)。銥星系統(tǒng)是衛(wèi)星通信領(lǐng)域最典型的軍民融合案例，在銥星公司2000年正式宣布破產(chǎn)后，軍方毫無(wú)困難地接管了銥星資產(chǎn)，為全球美軍提供了通信業(yè)務(wù)，并起死回生成立新銥星公司，在為美軍提供業(yè)務(wù)的同時(shí)，為全球各種用戶提供服務(wù)，并擴(kuò)展業(yè)務(wù)發(fā)展下一代銥星系統(tǒng)。

Iridium銥星系統(tǒng)只用了約3年時(shí)間完成了系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和衛(wèi)星制造，用了1年的時(shí)間完成66顆衛(wèi)星的發(fā)射組網(wǎng)，運(yùn)行1年后達(dá)到5萬(wàn)用戶。2000年以來(lái)銥星系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)情況如下:

a.2000年12月，新的銥星公司（Iridium Satellite LLC）以2500萬(wàn)美元購(gòu)得了原銥公司Iridium LLC，并與美國(guó)國(guó)防部簽訂了一個(gè)兩年的使用合同（7200萬(wàn)美元，2萬(wàn)用戶），同時(shí)含有將合同延長(zhǎng)到2007年的選擇權(quán)。

b.2001年3月重新開始提供全球通信服務(wù)，2017年1月開始布設(shè)下一代銥星（Iridium-NEXT）。

c.2004年7月實(shí)現(xiàn)盈利，2015年實(shí)現(xiàn)收入4.11億美元。

d.2017年6月26日，SpaceX公司在范登堡空軍基地用獵鷹9火箭第二次將10顆Iridium-NEXT銥星衛(wèi)星送入軌道。

（2）2003年，英國(guó)首次將其軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)的采辦、運(yùn)管和經(jīng)營(yíng)全部交給私營(yíng)公司負(fù)責(zé)。商業(yè)資本的深度介入幾乎完全顛覆了傳統(tǒng)軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用模式，開創(chuàng)了軍事通信衛(wèi)星公私合營(yíng)的先河。

（3）2016年6月，法國(guó)海軍和ADS公司、Telespazio公司的聯(lián)合體簽訂了一份為期4年的Trimaran 2號(hào)合同，兩家公司將為法國(guó)海軍提供基于衛(wèi)星的海上監(jiān)視服務(wù)，根據(jù)2號(hào)合同，海區(qū)指揮官可以使用由光學(xué)、雷達(dá)成像和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）數(shù)據(jù)提供的監(jiān)視服務(wù)，以提高其本國(guó)海上任務(wù)的效率。

三、天基信息系統(tǒng)軍民融合發(fā)展趨勢(shì)

1、需求

（1）軍民天基產(chǎn)品界限逐漸模糊

價(jià)格在軍用裝備論證中占了較大比重，并不像以前單純追求技術(shù)性能而忽略價(jià)格，軍用裝備在追求可靠性的同時(shí)，也越發(fā)注意產(chǎn)品價(jià)格。

民用產(chǎn)品的快速發(fā)展以及大規(guī)模應(yīng)用，使得其在技術(shù)上與軍用產(chǎn)品的差距逐漸縮小，民用系統(tǒng)在某些方面甚至比軍用系統(tǒng)更加前沿，發(fā)達(dá)國(guó)家軍事專用技術(shù)比重已不到15%，而軍民通用技術(shù)超過了80%。

自主可控的安全性能以及軍用產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化要求，也傾向于在犧牲產(chǎn)品部分性能的情況下堅(jiān)持自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自有產(chǎn)品的應(yīng)用。

（2）軍民天基應(yīng)用不斷拓展交叉

例如衛(wèi)星通信是軍事通信的主要手段，但民用中可以實(shí)現(xiàn)有線電話網(wǎng)和地面移動(dòng)通信網(wǎng)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的廣域覆蓋，具有全球性、移動(dòng)性、抗毀性和安全性等特點(diǎn)，是地震、洪水等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)唯一的應(yīng)急通信手段。衛(wèi)星通信系統(tǒng)可運(yùn)用于航海、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、科學(xué)考察、石油天然氣勘探、地質(zhì)、遠(yuǎn)程教育、新聞報(bào)道、林業(yè)等方面，而且適用領(lǐng)域還在不斷拓寬，市場(chǎng)潛力巨大。

（3）空間軌道和頻率資源日益緊張

圖3：運(yùn)行在太空的下一代銥星通信衛(wèi)星效果圖

由于空間資源有限，軍、民各建系統(tǒng)在頻率、軌道資源上將受到制約?？臻g系統(tǒng)投資高、用戶數(shù)量有限，過度投資將造成巨大的資金浪費(fèi)。

（4）民間資本對(duì)天基系統(tǒng)投資的熱情

隨著軍民融合政策的推進(jìn)，國(guó)防科技工業(yè)對(duì)民間資本將會(huì)不斷開放，越來(lái)越多的有實(shí)力的民營(yíng)企業(yè)正在進(jìn)入神秘的軍工領(lǐng)域，例如百度和阿里巴巴等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已紛紛涉足航天。借助工業(yè)界的力量可以有效維護(hù)國(guó)內(nèi)航天工業(yè)基礎(chǔ)，使其保持競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展，保證軍事航天能力的領(lǐng)先。

2、美軍天基系統(tǒng)軍民融合發(fā)展趨勢(shì)

目前美國(guó)軍方超過80%的衛(wèi)星通信能力來(lái)自于商用衛(wèi)星，據(jù)NSR公司預(yù)計(jì)，無(wú)人機(jī)動(dòng)中通能力的Ka頻段市場(chǎng)價(jià)值到2018年將達(dá)到1.1億美元。軍用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)將大量使用商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)。

美國(guó)空軍一些機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)和國(guó)會(huì)議員都一直主張應(yīng)當(dāng)購(gòu)買商業(yè)氣象數(shù)據(jù)。2015年12月，美國(guó)空軍在聯(lián)邦商業(yè)機(jī)會(huì)（FBO）網(wǎng)站發(fā)布了信息征詢書（RFI），表示其將利用現(xiàn)有或者已計(jì)劃的天基氣象能力，首次嘗試?yán)糜行У纳虡I(yè)氣象數(shù)據(jù)。

2016年7月，美國(guó)國(guó)家地理空間情報(bào)局（NGA）和國(guó)家偵查局（NRO）宣布聯(lián)合成立商業(yè)地理空間情報(bào)機(jī)構(gòu)（CGA）。CGA將作為NGA、NRO與商業(yè)地理空間情報(bào)提供商之間的聯(lián)絡(luò)方，為2家情報(bào)機(jī)構(gòu)購(gòu)買、分析商業(yè)衛(wèi)星圖像，并負(fù)責(zé)采購(gòu)評(píng)估、投資決策、與用戶溝通等工作。

圖4：天基信息系統(tǒng)軍民融合的背景

美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency）正在實(shí)施“軌道展望”計(jì)劃，旨在將政府、軍方、商業(yè)組織、高校的空間目標(biāo)監(jiān)視設(shè)施的觀測(cè)數(shù)據(jù)和無(wú)線電遙測(cè)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的平臺(tái)集中起來(lái)。

“軌道展望”計(jì)劃通過數(shù)據(jù)融合，彌補(bǔ)單一信息不完整、不精確或不確定所造成的缺陷，實(shí)現(xiàn)空間監(jiān)視數(shù)據(jù)的全面、高效利用，改善目標(biāo)探測(cè)跟蹤精度和信息可信度，提升威脅研判的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確度，生成一致的空間態(tài)勢(shì)視圖。

3、美國(guó)天基系統(tǒng)軍民融合平臺(tái)

（1）OpenNASA是NASA建立的一個(gè)對(duì)外開放的平臺(tái)，NASA利用平臺(tái)使其掌握的部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)公眾開放，鼓勵(lì)大眾參與NASA開放式研發(fā)，NASA通過開放平臺(tái)發(fā)布需求，獲取來(lái)自全球的外部創(chuàng)意，目前openNASA的開放方式是在平臺(tái)上發(fā)布一些空間應(yīng)用挑戰(zhàn)計(jì)劃，鼓勵(lì)全球的科研機(jī)構(gòu)和個(gè)人運(yùn)用開放平臺(tái)，參與到NASA發(fā)布的挑戰(zhàn)任務(wù)中，主要挑戰(zhàn)范圍有五大塊，包括地球觀測(cè)、空間技術(shù)、載人航天、機(jī)器人和小行星研究。

（2）DARPA是世界上最為著名的軍用技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，DARPA成立于1958年，是冷戰(zhàn)時(shí)期美蘇爭(zhēng)霸的產(chǎn)物。除了隱身戰(zhàn)斗機(jī)、巡航導(dǎo)彈等軍用武器，無(wú)人機(jī)、無(wú)人車、互聯(lián)網(wǎng)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等膾炙人口的軍民兩用科研項(xiàng)目，都有DARPA在幕后主導(dǎo)。

（3）美國(guó)國(guó)防創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)單元DIUx(The Defense Innovation Unit experimental),成立于2015年4月，是美國(guó)國(guó)防部與國(guó)內(nèi)諸多頂尖創(chuàng)新技術(shù)公司之間的一個(gè)樞紐機(jī)構(gòu)。與一般的創(chuàng)新投融資方式不同，DIUx負(fù)責(zé)將美國(guó)國(guó)防部的具體業(yè)務(wù)或技術(shù)需求，與創(chuàng)新企業(yè)主體之間進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)接，迎接外部?jī)?yōu)質(zhì)資源的加入。

2016年的第四季度，該機(jī)構(gòu)就簽訂了12個(gè)、總金額高達(dá)3600萬(wàn)美元的合同，DIUx內(nèi)部一項(xiàng)名為“開放商業(yè)解決方案”（commercial Solutions Opening）的合作簽約機(jī)制，保證了軍方與技術(shù)類公司或者科研院所之間建立快速、靈活的合作機(jī)制。

四、我國(guó)天基信息系統(tǒng)軍民融合的策略

1、天基信息系統(tǒng)軍民融合的背景

首先，軍民融合正處在一個(gè)非常關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，背景就是軍隊(duì)體制機(jī)制改革，面向高科技戰(zhàn)爭(zhēng)，軍隊(duì)的武器采購(gòu)研發(fā)政策正在調(diào)整。

其次，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，有很多的重大專項(xiàng)正在進(jìn)行，民間資本非常活躍。第三，我國(guó)航天技術(shù)實(shí)力不斷增強(qiáng)，進(jìn)入空間、利用空間和控制空間的能力顯著提升。在這樣的背景下，我國(guó)天基信息系統(tǒng)的軍民融合就有實(shí)施的基礎(chǔ)。

2、天基信息系統(tǒng)軍民融合的抓手

天基信息系統(tǒng)軍民融合的核心及焦點(diǎn)是應(yīng)用，包括軍事應(yīng)用和民用。要關(guān)注如何依靠天基信息系統(tǒng)來(lái)打仗，軍事上怎么用，民用需求是什么，在新興產(chǎn)業(yè)中如何用等。要以天基應(yīng)用為核心，乘著軍民融合的東風(fēng)，圍繞應(yīng)用對(duì)體制和機(jī)制進(jìn)行相應(yīng)的改革和調(diào)整。

另外，法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要健全，包括航天準(zhǔn)入制度、公平競(jìng)爭(zhēng)條款、系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及軍民情報(bào)共享機(jī)制等，都需要逐步建立并完善。

3、天基信息系統(tǒng)軍民融合的模式

天基系統(tǒng)軍民融合的模式，主要包括軍民共建、公私合營(yíng)、商業(yè)衛(wèi)星容量采購(gòu)，以及軍事載荷商業(yè)搭載等。

（1）軍民共建，主要體現(xiàn)于軍民兩用衛(wèi)星，主要特點(diǎn)是政府出資、公司運(yùn)管和載荷區(qū)分使用；

（2）公私合營(yíng)，這種方式常見于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，例如機(jī)場(chǎng)、水利和交通等工程，根據(jù)所有權(quán)的不同，公私合營(yíng)還分為兩種：一是系統(tǒng)外包且所有權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移的模式，典型代表是英國(guó)的天網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)；二是系統(tǒng)外包但所有權(quán)不發(fā)生轉(zhuǎn)移的模式，典型代表是德國(guó)的聯(lián)邦國(guó)防軍通信衛(wèi)星系統(tǒng)，它將衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)管交由私營(yíng)公司負(fù)責(zé)；

（3）商業(yè)衛(wèi)星業(yè)務(wù)采購(gòu)，戰(zhàn)場(chǎng)信息化需求迅速增長(zhǎng)，而軍事專用系統(tǒng)能力與需求之間的差距給了商業(yè)衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商重大的市場(chǎng)機(jī)遇。采購(gòu)過程大體上可分為需求定義、資金落實(shí)、方案選擇和簽訂合同等四個(gè)階段；

（4）軍事載荷商業(yè)搭載，政府向商業(yè)衛(wèi)星購(gòu)買載荷，并提出一些限制性要求，例如軌位、安全性、載荷配置等?？梢栽谡彤a(chǎn)業(yè)間共享成本和風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)二者的合作既可以充分利用產(chǎn)業(yè)的力量，還可以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

五、結(jié)束語(yǔ)

借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)軍民融合天基信息系統(tǒng)是我國(guó)的航天技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨著我國(guó)國(guó)防建設(shè)的需要和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展以及“一帶一路”戰(zhàn)略的推進(jìn)，民營(yíng)資本和社會(huì)資金會(huì)高度關(guān)注天基信息系統(tǒng)這樣的國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，如能制定切實(shí)可行的準(zhǔn)入政策，發(fā)揮民營(yíng)資本的投資積極性，推動(dòng)軍民融合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必定能滿足國(guó)防建設(shè)的需要并迎來(lái)天基信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的春天。