郭凌,杜偉偉,劉凌,李睿,萬平

(1.陸軍勤務學院,重慶 401311;2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學院,重慶 402218)

0 引 言

1957年誕生了運用人造衛(wèi)星進行輔助導航的科學設想,蘇聯(lián)首顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射標志著空間技術(shù)發(fā)展的新紀元[1]．在美國子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)(NNSS)基礎(chǔ)上建立起來的美國全球定位系統(tǒng)(GPS)首要設計目標是軍事應用,衛(wèi)星導航定位技術(shù)的應用徹底改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)模式,也是建設信息化現(xiàn)代軍事物流的基礎(chǔ)．

2020年,隨著中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)和歐洲伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Galileo)星座部署全面完成,及美國的GPS和俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)現(xiàn)代化建設推進,標志著多星座構(gòu)成的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)發(fā)展進入新階段,四大全球系統(tǒng)全部投入完全運營,宣告第二代導航衛(wèi)星系統(tǒng)階段告一段落,將迎來第三代系統(tǒng),也就是導航衛(wèi)星系統(tǒng)3.0時代[2]．GNSS迎來從系統(tǒng)建設至產(chǎn)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)折期,GNSS多星座多頻率的工作能力,通過兼容互操作實現(xiàn)從量變到質(zhì)變,促進產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)跨越式發(fā)展,其轉(zhuǎn)折性革命性變化將會使產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生勢能、動能、賦能效應[3]．衛(wèi)星導航系統(tǒng)技術(shù)應用從技術(shù)層面上提升了軍事物流的核心保障能力,在軍事定位跟蹤、實時導航和動態(tài)調(diào)度方面應用廣泛,軍事物流將隨之實現(xiàn)跨越式發(fā)展．

1 現(xiàn)代軍事物流的建設需求

軍事物流是指為滿足部隊平時供應和戰(zhàn)時保障而產(chǎn)生的物流活動,是軍事后勤的重要組成部分，它在將國家經(jīng)濟實力轉(zhuǎn)化為軍事實力,保障國防建設和軍事行動中發(fā)揮著重要作用，與一般民用物流對比,軍事物流有著軍事性、經(jīng)濟性、復雜性、服務性和不均衡性等特點[4]．

軍隊改革對現(xiàn)代后勤發(fā)展規(guī)劃提出的目標是:引入和創(chuàng)新先進的物流理念、技術(shù)與手段,依托國家物流體系和社會保障資源,逐步建成集采購、倉儲、運輸、配送于一體的現(xiàn)代軍事物流體系．軍事物流作為現(xiàn)代軍事保障的重要環(huán)節(jié),是現(xiàn)代軍事后勤保障體系的關(guān)鍵,是提升部隊備戰(zhàn)打仗能力的重要基礎(chǔ)[5]．軍事物流隨著經(jīng)濟發(fā)展和高新技術(shù)提升突飛猛進,面對新時期軍事斗爭準備和智慧軍事物流建設,也衍生了多樣化建設需求．

1.1 保障目標由區(qū)域單元向全球多元轉(zhuǎn)變

隨著新軍事變革的發(fā)展推進,我軍參加全球性聯(lián)合性軍事行動日益頻繁,如國際維和、海上護航、聯(lián)合軍演等;同時以駐吉布提保障基地為開端的海外保障基地建設及習近平主席提出的“一帶一路”倡議保駕護航等任務要求,軍事行動范圍必將持續(xù)拓展．軍事物流保障必須由國內(nèi)區(qū)域式定源供應物流向全球多元化供應鏈式保障轉(zhuǎn)變,目標范圍從國內(nèi)走向全球、從內(nèi)陸逐步走向遠海,保障單元從國內(nèi)供應轉(zhuǎn)向國際供應鏈保障,從陸運為主轉(zhuǎn)向陸海空互補式融合物流[6]．

1.2 保障方式由軍民一體化向深度融合轉(zhuǎn)變

在軍事物流領(lǐng)域可以實現(xiàn)軍民互補,共同發(fā)展的目標．目前,軍隊和地方均已建立了獨立、完善的物流保障體系,加之軍地物流通用性強,軍地物流具備得天獨厚的融合條件,逐步形成以軍為主、地方為輔、軍地結(jié)合的軍事物流保障方式．但以上還停留在軍事物流與社會物流融合的簡易模式,依托準軍事化的第三方物流,即尋找建設一批準軍事化物流企業(yè),依托企業(yè)完善建設軍地兩用型軍事物流供應鏈,進行一體化深度融合,才能更好處理低成本與高效率矛盾,達到軍事效益與經(jīng)濟效益相統(tǒng)一[7]．

1.3 保障體制由各供所需向體系物流轉(zhuǎn)變

我軍現(xiàn)行軍事物流保障主要是各軍種自成體系,自主按需組織物流完成后勤物流保障,后勤部隊保障和部隊后勤保障部分職能劃分不清,軍事物流組織割裂不成體系．軍事物流條塊分割的現(xiàn)狀不利于整合集成軍事物流資源,不利于標準化的軍事物流信息化集成建設,軍事物流需要隨軍隊聯(lián)合指揮體系改革步伐,由各供所需轉(zhuǎn)向體系物流建設,進行層次優(yōu)化及綜合集成建設,形成縱橫交錯的扁平化的軍事物流體系．

1.4 保障手段由信息物流向智慧物流轉(zhuǎn)變

隨著“云、大、物、智”(云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能)等信息技術(shù)發(fā)展及廣泛應用,軍事物流以及現(xiàn)代民用物流的信息化發(fā)展建設也隨之發(fā)生革命性轉(zhuǎn)變．軍事物流理論、發(fā)展規(guī)劃、資源分配及物流過程管理等每個細節(jié)都將發(fā)生質(zhì)的變化,利用云計算技術(shù)搭建軍事物流數(shù)據(jù)云平臺,實現(xiàn)異區(qū)物流資源同步掌控與調(diào)度;利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時采集物資信息及追根溯源,實現(xiàn)軍事物流控制管理可視化;利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行關(guān)聯(lián)分析及動態(tài)評估,實現(xiàn)資源利用最大化;利用人工智能技術(shù)負責海量數(shù)據(jù)處理及輔助決策等工作,實現(xiàn)軍事物流的“智慧”管理[8]．

1.5 保障模式由被動供需向精確預置轉(zhuǎn)變

軍事物流進行智慧物流建設,以達到軍事物流資源可知可控可智能調(diào)度的目標,對軍事物流保障模式發(fā)展起到積極作用．傳統(tǒng)的軍事物流保障一般是由受保單位提出保障需求或受領(lǐng)保障任務,才展開的軍事物流活動．通過智慧軍事物流建設,將逐步改變粗放式的被動供需模式,由精確配送代替模糊保障、主動保障代替被動供需,利用智慧軍事物流建設成果,分析處理歷史軍事物流數(shù)據(jù),并進行模擬仿真,達到預先準備精準配置的效果,提高軍事物流保障效益．

2 GNSS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 GNSS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

GNSS系統(tǒng)主要是指GPS、GLONASS、BDS和Galileo．各GNSS系統(tǒng)參數(shù)對比如表1所示[9],各系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀如下：

1) GPS現(xiàn)代化:目前GPS現(xiàn)代化工程進行至第二階段,主要內(nèi)容是:①將選擇全新的星座優(yōu)化設計方案,采用全新的33顆高軌道加中軌道衛(wèi)星;②新一代GPS-3衛(wèi)星定位在精準度方面將提高3倍,而抗干擾能力將提高8倍．使用壽命將延長到15年;③新增一個備用主控站,以增強系統(tǒng)的可行性;④新增星間鏈路功能;⑤增加由66顆“銥星”低軌衛(wèi)星組成的星基增強系統(tǒng),進一步改善定位性能．目前GPS-3已開始實施,最后1顆GPS IIIF預計2034年發(fā)射,宣告GPS現(xiàn)代化進程結(jié)束[10]．

2)BDS-3正式開通:我國BDS的發(fā)展分為三步:試驗系統(tǒng)、擴展的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)和全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)．至2020年7月31日,習近平主席宣布北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS-3)正式開通,產(chǎn)業(yè)鏈全面鋪開,全系統(tǒng)三頻民用信號,繼承有源服務和無源服務兩種技術(shù)體制,具有三大特點:一是空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座,與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多,抗遮擋能力強,尤其在低緯度地區(qū)性能優(yōu)勢更為明顯;二是提供多個頻點的導航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度;三是創(chuàng)新融合了導航與通信功能,具備定位導航授時、星基增強、地基增強、精密單點定位、短報文通信(單次1000漢字)和國際搜救等多種服務能力[11]．

3) GLONASS和Galileo發(fā)展．GLONASS的信號編碼方式實現(xiàn)從頻分多址(FDMA)到碼分多址(CDMA)的重大改變,從而實現(xiàn)與其他GNSS的兼容與互操作;2020年還將建造并發(fā)射 13顆GLONASS-M衛(wèi)星以及22顆GLONASS-K衛(wèi)星;計劃未來在全球36個國家布建50個地面站系統(tǒng)．Galileo系統(tǒng)由30顆(27+3)衛(wèi)星組成,目前Galileo系統(tǒng)偽距單點定位精度平均可達到水平方向5 m、垂直方向10 m,平均授時精度達10 ns．

表1 各GNSS系統(tǒng)參數(shù)對比

2.2 GNSS系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著BDS、Galileo全球系統(tǒng)的組網(wǎng)運行以及GPS和GLONASS現(xiàn)代化推進,GNSS系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)以下5種趨勢．

1)空中可見衛(wèi)星數(shù)明顯增多,定位的圖形強度明顯提升．四個系統(tǒng)的工作衛(wèi)星將超過110顆,可見衛(wèi)星數(shù)將50顆左右,衛(wèi)星分布的空間幾何強度因子(PDOP)值將穩(wěn)定在1.5左右．

2)系統(tǒng)間兼容互操作,四個GNSS系統(tǒng)將能實現(xiàn)相互操作,多系統(tǒng)融合定位提升定位精度．四個系統(tǒng)均有相互重疊頻率,如GPS的L1、L5和BDS的B1C和B2a,為多系統(tǒng)融合定位提供了條件．GNSS各系統(tǒng)使用頻率對比如表2所示[12]．

3)各系統(tǒng)統(tǒng)一采用CDMA的信號體制,進一步加強互操作性．

4)增設備用主控站、增加地面監(jiān)測站,提升系統(tǒng)的可靠性．

表2 GNSS各系統(tǒng)使用頻率對比

5)利用星間鏈路,進一步提高衛(wèi)星定軌的精度．將來即使衛(wèi)星與地面中斷聯(lián)系,也可以不再依賴全球建站,實現(xiàn)高精度的定軌和跟星座中的所有衛(wèi)星相連及互相校準位置,繼續(xù)提供服務,連接其他類型衛(wèi)星、空間站以及地面雷達等．

2.3 GNSS定位技術(shù)的發(fā)展趨勢

GNSS基本定位技術(shù)主要有兩種:絕對定位方式和相對定位方式,經(jīng)過了三代定位發(fā)展,基本實現(xiàn)了精密單點定位(PPP)和參考站網(wǎng)絡實時動態(tài)(RTK)．不久的將來將過渡到第四代,實現(xiàn)廣域?qū)崟rPPP技術(shù),實現(xiàn)全球的網(wǎng)絡RTK和PPP技術(shù)相融合．GNSS定位技術(shù)發(fā)展歷程如圖1如示．

圖1 GNSS定位技術(shù)發(fā)展歷程

GNSS定位技術(shù)將向高精度、實時性、簡便性方向發(fā)展,同時將實現(xiàn)多系統(tǒng)多頻動態(tài)高精度定位．當前GNSS高精度定位研究發(fā)展的熱點為

1)數(shù)據(jù)預處理中周跳的有效探測及各種誤差處理方法．

2)高精度定位中的整周模糊度快速固定及有效確認(LAMBDA算法等)．

3)非差相位PPP技術(shù)．主要是基于連續(xù)運行參考站(CORS)的RTK-PPP和非差整數(shù)解單點定位技術(shù)研究實現(xiàn),可提升動態(tài)定位精度至0.1～0.5 m．

4)網(wǎng)絡RTK定位技術(shù)．包括中長基線快速模糊度固定、誤差準確建模、虛擬觀測值(VRS)生成技術(shù)等發(fā)展研究,可提升水平實時定位精度至0.01～0.02 m．

5)多系統(tǒng)、多傳感器的融合定位．包括多GNSS緊組合定位、室內(nèi)外一體化定位,5G毫米波雷達與GNSS融合定位．

2.4 GNSS應用發(fā)展趨勢

1)地面增強從區(qū)域增強向廣域網(wǎng)增強過渡．如我國目前地面增強系統(tǒng)存在國土資源部國家測繪總局的全國基準站網(wǎng)和阿里巴巴千尋位置的全國地面增強網(wǎng)兩張網(wǎng)．

2)網(wǎng)絡RTK應用從地基增強轉(zhuǎn)向星基增強．利用地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星進行星基增強,無用戶掛載量限制．

3)以GNSS為核心的“GNSS+”應用發(fā)展．綜合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能及通信技術(shù)等,形成產(chǎn)業(yè)革新大平臺、大集合、大網(wǎng)絡,導航與通信融合,成為發(fā)展智能產(chǎn)業(yè)的核心主線與牽引力和驅(qū)動力．

4)通導遙一體化的PNTRC信息化集成服務．形成GEO衛(wèi)星+中圓軌道(MEO)衛(wèi)星+高分遙感衛(wèi)星+低軌通訊衛(wèi)星+地面5G毫米波雷達等形成立體化的PNTRC信息服務網(wǎng)[13]．PNTRC組成及功能如圖2所示．

圖2 PNTRC組成及功能

5)城市峽谷等惡劣環(huán)境下的高精度高可靠性定位．利用多傳感器多系統(tǒng)緊組合定位技術(shù),實現(xiàn)無人駕駛汽車等系統(tǒng)提供高精度定位,同時基于位置的云平臺建設,為GNSS高精度定位提供了更廣闊的應用空間[14]．

3 軍事物流受GNSS發(fā)展影響分析

GNSS的快速發(fā)展為現(xiàn)代軍事物流帶來了革新性的變化,當前軍事物流已經(jīng)可以利用GNSS技術(shù)與通信等技術(shù)融合,實現(xiàn)軍事實體定位跟蹤、運輸載體實時導航、儲備物資動態(tài)調(diào)動等功能,但受技術(shù)發(fā)展限制,與智慧軍事物流建設目標相比還有差距．隨著以GNSS為核心的高新技術(shù)的發(fā)展,將使軍事物流在理論創(chuàng)新、跟蹤溯源、實時導航、可視化調(diào)度等方面變革．

3.1 軍事物流理論隨之創(chuàng)新發(fā)展

現(xiàn)代軍事物流理論是物流發(fā)展和科技進步的產(chǎn)物,當前最熱門的軍事物流理論研究是美軍的“三級儲備理論”和“感知與響應”兩大理論,美軍軍事物流體系因其影響產(chǎn)生了根本性的變化．現(xiàn)代軍事物流理論應結(jié)合系統(tǒng)觀點,將軍事物流與作戰(zhàn)行動同步,圍繞現(xiàn)代化作戰(zhàn)保障這個根本需求,將軍事物流融入現(xiàn)代物流供應鏈管理,遵循“快速、精準、節(jié)約”的軍事物流保障內(nèi)涵,結(jié)合高新信息化技術(shù)融合發(fā)展與已有軍事物流理論研究成果進行創(chuàng)新發(fā)展,逐步建設軍事物流體系．

3.2 物流定位跟蹤隨之全域覆蓋

當前利用“GNSS+電子地圖GIS”技術(shù)和PPP及參考站網(wǎng)絡RTK方法,已經(jīng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)物流實體的跟蹤定位,但因地基增強等方法自身限制,部分地區(qū)定位精度較差,地下、室內(nèi)及高空等跟蹤定位效果不佳．GNSS各系統(tǒng)緊組合定位,全球的網(wǎng)絡RTK和PPP技術(shù)相融合等技術(shù)的發(fā)展,授時精度變?yōu)榧{秒級,定位精度提升為厘米級,城市峽谷等惡劣環(huán)境亦可實現(xiàn)高精度高可靠定位．與云計算、傳感器技術(shù)融合,不論在全球任何位置,物流實體跟蹤定位再無“死角”．

3.3 遠程投送導航隨之快速無間斷

遠程投送物資是保障軍事行動和突發(fā)情況的必要手段,以GNSS為核心的高新技術(shù)發(fā)展,車載、船舶、航空均可高并發(fā)高可靠性地使用衛(wèi)星導航分析通路情況,實現(xiàn)快速自動路線規(guī)劃及輔助智能決策;結(jié)合感知技術(shù)和智能算法可逐步實現(xiàn)無人化運輸配送,周邊應急或緊急遇險等情況預先報警．出現(xiàn)衛(wèi)星導航干擾或地面站與衛(wèi)星導航失去聯(lián)系時,衛(wèi)星利用星間鏈路技術(shù)也可持續(xù)提供導航服務,遠程投送保障更加快速高效．

3.4 資源動態(tài)調(diào)度隨之精準可視

軍事行動可能在任何地點任何時間展開,軍事物流的生命在于根據(jù)保障任務要求實現(xiàn)物流保障快速精準到位．面對快速變化的保障任務要求,軍事物流向“資源可視、需求可知、全程可控”的方向發(fā)展,隨著物流實體的精確定位,通過信息化系統(tǒng)實時收集刷新物流實力信息,整合運輸載體信息,收集各類保障需求,同步與民用物流系統(tǒng)對接,確保軍事物流保障全部環(huán)節(jié)可視可控．

3.5 物流調(diào)控管理隨之智能高效

GNSS等技術(shù)融合性發(fā)展也促進軍事物流調(diào)控管理向智慧物流方向發(fā)展．GNSS技術(shù)實現(xiàn)物流調(diào)控管理實體的實時定位,與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合實現(xiàn)物流信息可查可知,與大數(shù)據(jù)技術(shù)融合分析物流數(shù)據(jù)價值得出“物流向”趨勢;與云計算技術(shù)融合提高信息資源利用率;與人工智能技術(shù)融合挖掘物流調(diào)控管理相關(guān)規(guī)律,優(yōu)化實現(xiàn)物資、裝備、設施和信息資源的最優(yōu)配置,實現(xiàn)預設情況的快速處理,復雜問題的智能輔助決策及可視化管理[15]．

4 結(jié)束語

空間科學技術(shù)的不斷發(fā)展帶來了GNSS的不斷發(fā)展,GNSS各系統(tǒng)全面投入服務應用開啟了GNSS發(fā)展與應用的新時代,GNSS各系統(tǒng)緊組合及與其他高新技術(shù)融合為軍事物流創(chuàng)新發(fā)展帶來新的機遇,智能高效的智慧軍事物流發(fā)展大勢所趨,信息化軍事物流建設將與軍事行動同步,做到精準預置、“糧草先行”．