+ 李廣俠

天基信息系統(tǒng)在軍民融合領域的應用展望

+ 李廣俠

李廣俠：陸軍工程大學南京通信工程學院天基信息教研中心主任、教授、博士生導師。江蘇“衛(wèi)星通信與導航”協(xié)同創(chuàng)新中心主任。主持完成的多個項目分別獲過國家科技進步二等獎，軍隊科技進步一等獎，電子部科技進步特等獎等獎項。

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行軍事信息獲取、戰(zhàn)場信息傳輸分發(fā)、提供武器平臺時頻基準的綜合信息平臺。天基信息系統(tǒng)由通信指揮衛(wèi)星、偵察預警衛(wèi)星、導航定位衛(wèi)星及相應的地面運控系統(tǒng)和地面應用系統(tǒng)組成。

天基信息系統(tǒng)在美軍精確打擊中的應用舉例(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)星評估現(xiàn)場氣象條件，發(fā)射利用衛(wèi)星導航系統(tǒng)精確制導的武器對目標進行精確打擊，最后通過偵查衛(wèi)星對打擊效果進行評估，確定毀傷效果，決定是否需要進行二次打擊。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，一項軍事行動總是要完成一個由“偵察、判斷、決策、行動”組成的作戰(zhàn)回路。信息貫穿于回路各個環(huán)節(jié)，而信息的獲取、處理與傳輸速度和準確度決定著回路的運行時間和精度。在敵我雙方的較量中，誰的回路運行得快、準，誰就能取得戰(zhàn)爭行動的主動權。

天基信息系統(tǒng)使作戰(zhàn)效率大大提高，天基信息系統(tǒng)的應用，將顯著縮短作戰(zhàn)回路時間和提高回路精度，使作戰(zhàn)效率大幅提高。例如海灣戰(zhàn)爭中從偵察到行動需要3天、科索沃戰(zhàn)爭縮短到2小時、阿富汗戰(zhàn)爭達到19分鐘，后來的伊拉克戰(zhàn)爭、利比亞戰(zhàn)爭和ISIS等戰(zhàn)爭中這一過程已做到近實時和實時。

二、國內(nèi)外天基信息系統(tǒng)領域軍民融合發(fā)展的成功案例

1、軍方主導的系統(tǒng)建設模式：

（1）GPS

GPS系統(tǒng)是美國軍方從20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三位導航與定位能力的衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GPS提供兩種服務：供民用的標準定位服務（SPS）和專供軍方使用的精密定位服務（PPS）。以GPS為主的全球GNSS市場規(guī)模預計到2023年全球核心芯片產(chǎn)業(yè)可達1200億歐元，相關產(chǎn)業(yè)可達3000億歐元（參見圖2）。

GPS成功的關鍵：重視、權衡和處理好軍用和民用兩者利益——采取了從以軍用為主轉變?yōu)檐娒駜捎媚酥撩裼脼橹鞯倪\作策略，使其在全球為美國獲取了巨大的經(jīng)濟利益。

（2）北斗系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國具有完全自主知識產(chǎn)權的空間基礎設施，是由國家投資建設的龐大的航天系統(tǒng)工程，列為當時國家十六個重大科技專項之一。北斗產(chǎn)業(yè)主要由北斗導航系統(tǒng)及用戶機、北斗衛(wèi)星導航增強及位置服務和天基信息服務及北斗特色應用三部分組成。隨著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的推進和性能的完善，催生大量的導航、時間基準和位置服務的應用，其中以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市為標志，發(fā)展了具有特色的衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)。航天技術的發(fā)展，使北斗衛(wèi)星導航和衛(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”中的應用

圖2：全球GNSS市場規(guī)模（十億歐元）

2、市場主導軍民融合的發(fā)展

美國建立的國防科技工業(yè)體系即是“軍民融合”的一個典型，美國國會的一份研究報告顯示，軍民融合給美國國防部每年節(jié)約300億美元，相當于其采辦費總額的20%以上。冷戰(zhàn)期間，美蘇展開激烈的軍備競賽，最終美國保持超級大國地位，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?shù)貢r間凌晨2：30，美國海軍“菲茲杰拉德”號導彈驅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旗的貨輪ACXCrystal相撞。撞船事件一周后，日本方面的調(diào)查員認為，相撞時間實際發(fā)生在6月17日凌晨1:30,由于撞擊發(fā)生后，全艦對外通訊系統(tǒng)發(fā)生故障，完全中斷，經(jīng)過一個小時才將艦上的銥星衛(wèi)星系統(tǒng)修復并通報情況，由此造成美國海軍總部認為，撞擊發(fā)生在2:30的錯覺，該事件表明美國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，反而在美國軍方的介入下煥發(fā)新的生機。銥星系統(tǒng)是衛(wèi)星通信領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，軍方毫無困難地接管了銥星資產(chǎn)，為全球美軍提供了通信業(yè)務，并起死回生成立新銥星公司，在為美軍提供業(yè)務的同時，為全球各種用戶提供服務，并擴展業(yè)務發(fā)展下一代銥星系統(tǒng)。

Iridium銥星系統(tǒng)只用了約3年時間完成了系統(tǒng)的詳細設計和衛(wèi)星制造，用了1年的時間完成66顆衛(wèi)星的發(fā)射組網(wǎng)，運行1年后達到5萬用戶。2000年以來銥星系統(tǒng)的運營情況如下:

a.2000年12月，新的銥星公司（Iridium Satellite LLC）以2500萬美元購得了原銥公司Iridium LLC，并與美國國防部簽訂了一個兩年的使用合同（7200萬美元，2萬用戶），同時含有將合同延長到2007年的選擇權。

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

c.2004年7月實現(xiàn)盈利，2015年實現(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，英國首次將其軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)的采辦、運管和經(jīng)營全部交給私營公司負責。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)的建設與應用模式，開創(chuàng)了軍事通信衛(wèi)星公私合營的先河。

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

三、天基信息系統(tǒng)軍民融合發(fā)展趨勢

1、需求

（1）軍民天基產(chǎn)品界限逐漸模糊

價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性能而忽略價格，軍用裝備在追求可靠性的同時，也越發(fā)注意產(chǎn)品價格。

民用產(chǎn)品的快速發(fā)展以及大規(guī)模應用，使得其在技術上與軍用產(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)達國家軍事專用技術比重已不到15%，而軍民通用技術超過了80%。

自主可控的安全性能以及軍用產(chǎn)品國產(chǎn)化要求，也傾向于在犧牲產(chǎn)品部分性能的情況下堅持自有知識產(chǎn)權和自有產(chǎn)品的應用。

（2）軍民天基應用不斷拓展交叉

例如衛(wèi)星通信是軍事通信的主要手段，但民用中可以實現(xiàn)有線電話網(wǎng)和地面移動通信網(wǎng)都無法實現(xiàn)的廣域覆蓋，具有全球性、移動性、抗毀性和安全性等特點，是地震、洪水等自然災害發(fā)生時唯一的應急通信手段。衛(wèi)星通信系統(tǒng)可運用于航海、遠洋運輸、科學考察、石油天然氣勘探、地質(zhì)、遠程教育、新聞報道、林業(yè)等方面，而且適用領域還在不斷拓寬，市場潛力巨大。

（3）空間軌道和頻率資源日益緊張

圖3：運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。

（4）民間資本對天基系統(tǒng)投資的熱情

隨著軍民融合政策的推進，國防科技工業(yè)對民間資本將會不斷開放，越來越多的有實力的民營企業(yè)正在進入神秘的軍工領域，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國內(nèi)航天工業(yè)基礎，使其保持競爭力、實現(xiàn)良性發(fā)展，保證軍事航天能力的領先。

2、美軍天基系統(tǒng)軍民融合發(fā)展趨勢

目前美國軍方超過80%的衛(wèi)星通信能力來自于商用衛(wèi)星，據(jù)NSR公司預計，無人機動中通能力的Ka頻段市場價值到2018年將達到1.1億美元。軍用無人機系統(tǒng)將大量使用商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)。

美國空軍一些機構領導和國會議員都一直主張應當購買商業(yè)氣象數(shù)據(jù)。2015年12月，美國空軍在聯(lián)邦商業(yè)機會（FBO）網(wǎng)站發(fā)布了信息征詢書（RFI），表示其將利用現(xiàn)有或者已計劃的天基氣象能力，首次嘗試利用有效的商業(yè)氣象數(shù)據(jù)。

2016年7月，美國國家地理空間情報局（NGA）和國家偵查局（NRO）宣布聯(lián)合成立商業(yè)地理空間情報機構（CGA）。CGA將作為NGA、NRO與商業(yè)地理空間情報提供商之間的聯(lián)絡方，為2家情報機構購買、分析商業(yè)衛(wèi)星圖像，并負責采購評估、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

美國國防部高級研究計劃局（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency）正在實施“軌道展望”計劃，旨在將政府、軍方、商業(yè)組織、高校的空間目標監(jiān)視設施的觀測數(shù)據(jù)和無線電遙測數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的平臺集中起來。

“軌道展望”計劃通過數(shù)據(jù)融合，彌補單一信息不完整、不精確或不確定所造成的缺陷，實現(xiàn)空間監(jiān)視數(shù)據(jù)的全面、高效利用，改善目標探測跟蹤精度和信息可信度，提升威脅研判的實時性和準確度，生成一致的空間態(tài)勢視圖。

3、美國天基系統(tǒng)軍民融合平臺

（1）OpenNASA是NASA建立的一個對外開放的平臺，NASA利用平臺使其掌握的部分數(shù)據(jù)對公眾開放，鼓勵大眾參與NASA開放式研發(fā)，NASA通過開放平臺發(fā)布需求，獲取來自全球的外部創(chuàng)意，目前openNASA的開放方式是在平臺上發(fā)布一些空間應用挑戰(zhàn)計劃，鼓勵全球的科研機構和個人運用開放平臺，參與到NASA發(fā)布的挑戰(zhàn)任務中，主要挑戰(zhàn)范圍有五大塊，包括地球觀測、空間技術、載人航天、機器人和小行星研究。

（2）DARPA是世界上最為著名的軍用技術研發(fā)機構，DARPA成立于1958年，是冷戰(zhàn)時期美蘇爭霸的產(chǎn)物。除了隱身戰(zhàn)斗機、巡航導彈等軍用武器，無人機、無人車、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目，都有DARPA在幕后主導。

（3）美國國防創(chuàng)新實驗單元DIUx(The Defense Innovation Unit experimental),成立于2015年4月，是美國國防部與國內(nèi)諸多頂尖創(chuàng)新技術公司之間的一個樞紐機構。與一般的創(chuàng)新投融資方式不同，DIUx負責將美國國防部的具體業(yè)務或技術需求，與創(chuàng)新企業(yè)主體之間進行精準對接，迎接外部優(yōu)質(zhì)資源的加入。

2016年的第四季度，該機構就簽訂了12個、總金額高達3600萬美元的合同，DIUx內(nèi)部一項名為“開放商業(yè)解決方案”（commercial Solutions Opening）的合作簽約機制，保證了軍方與技術類公司或者科研院所之間建立快速、靈活的合作機制。

四、我國天基信息系統(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非常關鍵的節(jié)點，背景就是軍隊體制機制改革，面向高科技戰(zhàn)爭，軍隊的武器采購研發(fā)政策正在調(diào)整。

其次，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，有很多的重大專項正在進行，民間資本非?；钴S。第三，我國航天技術實力不斷增強，進入空間、利用空間和控制空間的能力顯著提升。在這樣的背景下，我國天基信息系統(tǒng)的軍民融合就有實施的基礎。

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是應用，包括軍事應用和民用。要關注如何依靠天基信息系統(tǒng)來打仗，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。要以天基應用為核心，乘著軍民融合的東風，圍繞應用對體制和機制進行相應的改革和調(diào)整。

另外，法規(guī)標準要健全，包括航天準入制度、公平競爭條款、系統(tǒng)互聯(lián)標準及軍民情報共享機制等，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、商業(yè)衛(wèi)星容量采購，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，主要特點是政府出資、公司運管和載荷區(qū)分使用；

（2）公私合營，這種方式常見于基礎設施建設，例如機場、水利和交通等工程，根據(jù)所有權的不同，公私合營還分為兩種：一是系統(tǒng)外包且所有權發(fā)生轉移的模式，典型代表是英國的天網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)；二是系統(tǒng)外包但所有權不發(fā)生轉移的模式，典型代表是德國的聯(lián)邦國防軍通信衛(wèi)星系統(tǒng)，它將衛(wèi)星系統(tǒng)的運管交由私營公司負責；

（3）商業(yè)衛(wèi)星業(yè)務采購，戰(zhàn)場信息化需求迅速增長，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)星運營商重大的市場機遇。采購過程大體上可分為需求定義、資金落實、方案選擇和簽訂合同等四個階段；

（4）軍事載荷商業(yè)搭載，政府向商業(yè)衛(wèi)星購買載荷，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)間共享成本和風險，同時二者的合作既可以充分利用產(chǎn)業(yè)的力量，還可以推動產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展。

五、結束語

借鑒國外經(jīng)驗，建設軍民融合天基信息系統(tǒng)是我國的航天技術發(fā)展的必然趨勢，隨著我國國防建設的需要和經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展以及“一帶一路”戰(zhàn)略的推進，民營資本和社會資金會高度關注天基信息系統(tǒng)這樣的國家基礎設施的建設，如能制定切實可行的準入政策，發(fā)揮民營資本的投資積極性，推動軍民融合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必定能滿足國防建設的需要并迎來天基信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的春天。