新時(shí)空服務(wù)體系開拓泛在導(dǎo)航服務(wù)

曹沖（中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會咨詢中心）

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重要領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航的核心推動力、基礎(chǔ)支撐力和融合穿透力，對于打造中國智能信息產(chǎn)業(yè)的國家綜合實(shí)力和國際競爭力將發(fā)揮不可或缺的重大作用。目前，國內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)，必須抓住時(shí)機(jī)，構(gòu)建國家級新時(shí)空服務(wù)體系，以室內(nèi)外定位導(dǎo)航技術(shù)的組合、整合和融合為主體，強(qiáng)調(diào)泛在感知、普適傳輸和智能服務(wù)的金三角構(gòu)建理論，在開拓泛在導(dǎo)航與位置服務(wù)的基礎(chǔ)性、共享性和關(guān)鍵性過程中，開創(chuàng)智能信息產(chǎn)業(yè)的服務(wù)新時(shí)代。

1 引言

目前，包括“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡稱“北斗”系統(tǒng)）在內(nèi)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）及其產(chǎn)業(yè)正處在大變化、大轉(zhuǎn)折、大發(fā)展時(shí)期，GNSS的多系統(tǒng)并存和信息系統(tǒng)間相互滲透融合成為大趨勢，進(jìn)入大數(shù)據(jù)、智能化和無線革命時(shí)代。

今后10～20年間將經(jīng)歷前所未有的四大轉(zhuǎn)變：①從單一的“全球定位系統(tǒng)”（GPS）時(shí)代轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲龑?shí)質(zhì)性的多星座并存兼容的GNSS新時(shí)代，開創(chuàng)衛(wèi)星導(dǎo)航體系全球化和增強(qiáng)多?；男码A段；②從以衛(wèi)星導(dǎo)航為應(yīng)用主體轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄎ?、?dǎo)航和授時(shí)（PNT）與移動通信和互聯(lián)網(wǎng)等信息載體融合的新時(shí)期，開創(chuàng)信息融合化和產(chǎn)業(yè)一體化，以及應(yīng)用智能化的新階段；③從經(jīng)銷應(yīng)用產(chǎn)品為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)營服務(wù)為主的新局面，開創(chuàng)應(yīng)用大眾化和服務(wù)產(chǎn)業(yè)化，以及信息服務(wù)智能化的新階段；④從室外導(dǎo)航轉(zhuǎn)變?yōu)槭覂?nèi)外無縫導(dǎo)航的新時(shí)空服務(wù)體系的新紀(jì)元，開創(chuàng)以衛(wèi)星導(dǎo)航為基石的多手段融合、天地一體化、服務(wù)泛在化和智能化的新階段。

這四大轉(zhuǎn)變發(fā)展的直接結(jié)果是使應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，應(yīng)用規(guī)模躍升，大眾化市場和產(chǎn)業(yè)化服務(wù)迅速形成。其中，美國的一系列PNT能力設(shè)計(jì)創(chuàng)新行動很具代表性。它在大力推進(jìn)GPS現(xiàn)代化和GPS－3計(jì)劃同時(shí)，又在開展面向2025年的國家PNT體系架構(gòu)研究，并在推動其過渡演變計(jì)劃，其關(guān)鍵重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)多種多樣的技術(shù)與系統(tǒng)的集成融合，增強(qiáng)可維持性、可確保性、可替換性，實(shí)現(xiàn)真正的泛在服務(wù)。

由此可見，衛(wèi)星導(dǎo)航是新時(shí)空技術(shù)的核心和奠基石，它與通信和其他物理手段組成的新時(shí)空技術(shù)體系，是多種截然不同的組構(gòu)能力的集合，能夠提供全時(shí)空、多手段、可互換、高可靠、無限量的泛在服務(wù)。新時(shí)空技術(shù)源于天基PNT，即包括“北斗”系統(tǒng)在內(nèi)的GNSS。與天基PNT相比，新時(shí)空技術(shù)體系涵蓋天基PNT、地基PNT、無線電PNT、慣性導(dǎo)航、傳統(tǒng)的天文和地磁方式，以及傳統(tǒng)和創(chuàng)新的其他非GNSS手段及其融合，其范圍更寬廣，意義更深遠(yuǎn)，構(gòu)成更完善，功能更強(qiáng)大。新時(shí)空技術(shù)體系將真正成為無處不在、無時(shí)不在的國家基礎(chǔ)信息設(shè)施；真正成為服務(wù)國防安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步和民生改善的重大技術(shù)支撐系統(tǒng)；真正成為中國大國崛起、強(qiáng)國奠基的重大里程碑和體現(xiàn)戰(zhàn)略威懾力的重要標(biāo)志；真正成為推進(jìn)新時(shí)空技術(shù)體系為主體的信息技術(shù)革命，以及以智能信息產(chǎn)業(yè)為主體的新一代信息產(chǎn)業(yè)革命的重大決策依據(jù)和部署指導(dǎo)方針基礎(chǔ)所在。

盡管20世紀(jì)后半期和21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)革命被賦予了各種頭銜，諸如航天時(shí)代、電子時(shí)代、信息時(shí)代、數(shù)碼時(shí)代、移動時(shí)代、互聯(lián)網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，但就其實(shí)質(zhì)來說是一場電子信息革命。這場革命經(jīng)歷了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等發(fā)展階段，現(xiàn)已逐步進(jìn)入智能化，也就是智能信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新階段。所以，智能信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始成為現(xiàn)階段我國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，成為電子信息產(chǎn)業(yè)這一國家支柱產(chǎn)業(yè)的重要新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和新興的新時(shí)空產(chǎn)業(yè)。

2 智能信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要背景和前景

（1）我國重大專項(xiàng)支持智能信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其必備條件是具有新興和戰(zhàn)略性兩大特征。新興是指必須是高技術(shù)領(lǐng)域，具有核心和關(guān)鍵技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)支撐基礎(chǔ)與發(fā)展依托，同時(shí)必須是國家和社會發(fā)展的產(chǎn)業(yè)方向和人民大眾的迫切需求與長遠(yuǎn)需求。而以衛(wèi)星導(dǎo)航、地球遙感和地理信息為要素的空間信息技術(shù)，在國家中長期發(fā)展重大專項(xiàng)中占有重要地位，為智能信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大奠定了基礎(chǔ)，指明了發(fā)展前景和方向。

（2）“北斗”系統(tǒng)為智能信息產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造時(shí)機(jī)和環(huán)境

“北斗”等重大專項(xiàng)創(chuàng)造了智能信息產(chǎn)業(yè)空前良好的發(fā)展機(jī)遇，成為推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動力，充分體現(xiàn)科技第一生產(chǎn)力和創(chuàng)新驅(qū)動、基礎(chǔ)支撐、產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)的作用。由于智能信息產(chǎn)業(yè)是在現(xiàn)有許許多多電子信息產(chǎn)業(yè)中升華和羽化出來的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，成為新興產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，有強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐、巨大的應(yīng)用服務(wù)需求、很好的市場發(fā)展前景，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)的高速度、跨越式、可持續(xù)發(fā)展，成為其他一些產(chǎn)業(yè)望塵莫及的新興產(chǎn)業(yè)。

（3）智能信息產(chǎn)業(yè)是以空間信息技術(shù)、新時(shí)空技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)為核心推動力的智能化技術(shù)集合和產(chǎn)業(yè)群體

只有把“北斗”系統(tǒng)作為核心推力，把形成GNSS的天基PNT與其他多種多樣的PNT手段相互集成融合，才能構(gòu)建泛在PNT和空間信息組合服務(wù)平臺，形成以新時(shí)空技術(shù)為主體，由泛在傳感網(wǎng)、普適傳輸網(wǎng)和云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等智能服務(wù)網(wǎng)組成的時(shí)空信息，即導(dǎo)航與位置服務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)施的智能信息產(chǎn)業(yè)體系。

智能信息產(chǎn)業(yè)是新興信息技術(shù)的集合和戰(zhàn)略性新興信息產(chǎn)業(yè)集群，它是一系列信息智能化領(lǐng)域的組合：智能網(wǎng)絡(luò)（包括云計(jì)算）、智能傳感、智能通信、智能交通、智能物流、智能社區(qū)、智能電網(wǎng)、智能辦公、智能管理、智能大廈、智能家庭、智能健康管理、智能車輛、智能手機(jī)、智能數(shù)字助理、智能位置服務(wù)……，所涉及的方面不勝枚舉。

國家新時(shí)空服務(wù)體系應(yīng)該考慮的相關(guān)要素包括產(chǎn)品和服務(wù)的提供者、產(chǎn)品和服務(wù)的用戶群、提供和應(yīng)用的物理環(huán)境、領(lǐng)域和能力的各種各樣的不同應(yīng)用以及新時(shí)空信息產(chǎn)生、采集、存儲、傳輸和分發(fā)的技術(shù)資源和手段。應(yīng)該指出，現(xiàn)代信息社會中的根本要素是：泛在感知、普適傳輸、智能服務(wù)和物聯(lián)互通，這是一切信息系統(tǒng)的科學(xué)研究、生產(chǎn)制造、應(yīng)用服務(wù)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

3 國家新時(shí)空服務(wù)體系的定義及其必要性

GNSS是國家新時(shí)空服務(wù)體系的核心與基石

新時(shí)空服務(wù)體系是從天基PNT概念發(fā)展而來的，所以包括“北斗”系統(tǒng)在內(nèi)的GNSS是其核心、要素、主線和基石。同時(shí)新時(shí)空服務(wù)體系還包括與其他非GNSS的PNT手段（包括傳統(tǒng)的無線電、地圖、慣性、磁力導(dǎo)航等）的集成整合，還要不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新及與其他系統(tǒng)的融合。

國家新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)研究的必要性

當(dāng)前，GNSS已從單一的GPS進(jìn)入到多系統(tǒng)并存的發(fā)展轉(zhuǎn)折階段，同時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航又正在進(jìn)入與各種各樣的通信系統(tǒng)集成和融合發(fā)展的轉(zhuǎn)折階段。此外，衛(wèi)星導(dǎo)航大眾化應(yīng)用與服務(wù)還迫切要求實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無縫的新時(shí)空服務(wù)發(fā)展轉(zhuǎn)折階段。這一系列發(fā)展轉(zhuǎn)折需要進(jìn)行GNSS的系統(tǒng)之系統(tǒng)的研究、導(dǎo)航與通信的融合創(chuàng)新研究，以及多系統(tǒng)多模式多層次的資源整合和管理體制機(jī)制創(chuàng)新，需要從整體全局上、國家戰(zhàn)略層面上、產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度上、縮小與國際先進(jìn)水平的巨大差距上、更加長遠(yuǎn)的時(shí)間周期上，對國家新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)進(jìn)行研究，制定新時(shí)空服務(wù)體系發(fā)展路線圖，以便認(rèn)清形勢、凝聚目標(biāo)、集中攻關(guān)、實(shí)現(xiàn)跨越，從而徹底擺脫由于缺乏戰(zhàn)略研究、預(yù)先研究、基礎(chǔ)研究所造成的總體上的盲目被動和技術(shù)上的捉襟見肘，以期在“北斗”這樣重大的工程實(shí)施和系統(tǒng)運(yùn)營中，在總體上贏得主動，在以新時(shí)空技術(shù)為支撐系統(tǒng)的智能信息產(chǎn)業(yè)推進(jìn)中贏得主動，在錯(cuò)綜復(fù)雜的國際市場競爭中贏得主動，進(jìn)而贏得話語權(quán)和競爭力優(yōu)勢。

4 新時(shí)空服務(wù)體系的構(gòu)成

國家級新時(shí)空服務(wù)體系是系統(tǒng)之系統(tǒng)的復(fù)雜組合體，它有助于我們從更加長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)、更加高深的層次去梳理思路、考慮發(fā)展戰(zhàn)略，冷靜地面對挑戰(zhàn)和機(jī)遇，面對巨大落后而又能夠發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，奮起直追，打造國家能力和綜合實(shí)力，謀劃實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的國家大計(jì)和國家目標(biāo)，造福全國人民，并為全世界作出貢獻(xiàn)。

新時(shí)空服務(wù)體系要素概覽圖

新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)包括目標(biāo)與愿景、發(fā)展戰(zhàn)略以及四大組成板塊。四大組成板塊分別是總體策劃與頂層設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施與資源共享、集成融合與解決方案、協(xié)調(diào)管理與合作聯(lián)合。

目標(biāo)與愿景

今后20年間，通過以“北斗”系統(tǒng)為核心和主體的天基PNT作為奠基石，通過國家政策和多源資金作為粘合劑和風(fēng)向標(biāo)，促進(jìn)總體策劃、資源共享、集成整合和合作聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)我國逐步成為新時(shí)空技術(shù)與產(chǎn)業(yè)大國和強(qiáng)國的偉大抱負(fù)，確保在新時(shí)空服務(wù)體系的綜合實(shí)力和核心競爭力方面走在世界前列。

為保證國家新時(shí)空服務(wù)體系目標(biāo)與愿景的實(shí)現(xiàn)，必須做好以下工作：一是制定相關(guān)的國家政策，并且進(jìn)行公開宣示，保證政策的開放性、穩(wěn)定性和透明性，贏得國內(nèi)外的誠信度，不斷促進(jìn)新時(shí)空技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新；二是在國家目標(biāo)指導(dǎo)下，促進(jìn)各部門、各地區(qū)的新時(shí)空活動和行動計(jì)劃的有機(jī)組合和聯(lián)合，共同分享信息，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化工作，加強(qiáng)提供協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上的新時(shí)空能力；三是最大程度地運(yùn)用來自于軍方、民間、商業(yè)界和外國的系統(tǒng)與技術(shù)，以及資金與資源，實(shí)現(xiàn)各種可用信號的集成，形成可確保的高性能新時(shí)空技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的解決方案。

發(fā)展戰(zhàn)略

為實(shí)現(xiàn)國家級新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)的目標(biāo)與愿景，采用體系最優(yōu)化和效益最大化戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)采用高效的標(biāo)準(zhǔn)解決方案，滿足絕大多數(shù)用戶需求，這些用戶使用公共的PNT信息源。當(dāng)然，在某些對于可靠性和安全性有特殊要求的情況下，也允許一些效率或者實(shí)用性不高的專門解決方案繼續(xù)存在。該戰(zhàn)略還鼓勵(lì)采用低成本的自主能力，以弱化對新時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施的依賴性。重要舉措為：

1）“北斗”系統(tǒng)是國家新時(shí)空服務(wù)體系的奠基石。在新時(shí)空服務(wù)體系中應(yīng)發(fā)揮并保持“北斗”系統(tǒng)奠基石作用，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和能力增強(qiáng)。頻率的增加、頻譜的分離、可靠的信號結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)組網(wǎng)、增強(qiáng)抗干擾能力，均會大大地增強(qiáng)PNT能力，產(chǎn)生更為廣泛深入的應(yīng)用。

2）強(qiáng)化新時(shí)空信號的觀測，保障服務(wù)質(zhì)量和安全性。監(jiān)測國內(nèi)外PNT信號，以檢驗(yàn)服務(wù)水平、觀測環(huán)境效應(yīng)、檢測異常現(xiàn)象、識別信號干擾，并近實(shí)時(shí)地進(jìn)行發(fā)布，強(qiáng)化對軍民用信號、國內(nèi)外信號及其服務(wù)進(jìn)行評估。

3）加強(qiáng)提供完好性保障的高精度解決方案的方法研究，以利于生命安全應(yīng)用。這是國家新時(shí)空服務(wù)體系將來必須解決的難題，在確保完好性的條件下，定位精度達(dá)到10c m，必須對基礎(chǔ)設(shè)施和坐標(biāo)框架進(jìn)行升級改造，同時(shí)要改進(jìn)絕對和相對導(dǎo)航技術(shù)，以及探索多源或者全源PNT信息的無縫集成方法。

新時(shí)空服務(wù)體系總體構(gòu)成框架圖

4）保護(hù)軍用PNT技術(shù)的先進(jìn)性。在公共的可用性和性能不斷提高的情況下，軍用技術(shù)的先進(jìn)性受到挑戰(zhàn)，必須采取平衡措施，確立保護(hù)軍用PNT技術(shù)先進(jìn)性的國家對策。在確保軍用獨(dú)立性的前提下，從使用成本和可用性性能考慮，可以采用雙軌制，有條件地使用民用信號和國外系統(tǒng)信號。

總體策劃與頂層設(shè)計(jì)

國家應(yīng)該抓好大事、要事，對于國家新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)，尤其要抓好總體、系統(tǒng)、頂層、創(chuàng)新的持續(xù)發(fā)展的大策劃?？傮w之所以重要，因?yàn)槠涫玛P(guān)全局，事關(guān)長遠(yuǎn)，事關(guān)成敗得失，應(yīng)該列為新時(shí)空服務(wù)體系的重中之重。其主要任務(wù)是：

1）“北斗”系統(tǒng)概念的創(chuàng)新。GPS概念是在30多年前提出的，主要針對軍用設(shè)計(jì)而建立。科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步大大改變了整個(gè)世界，GNSS的組成已不能僅用類似空間段、地面段、用戶段這樣的“老三段”來表述，必須實(shí)現(xiàn)總體概念上的創(chuàng)新。目前最為突出的難題是GNSS的脆弱性，主要解決環(huán)境問題，因此，環(huán)境段順理成章地應(yīng)納入GNSS總體組成部分。同時(shí)，衛(wèi)星的實(shí)時(shí)組網(wǎng)、信號結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代、信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸、多系統(tǒng)共存、多?；?wù)、多手段融合以及層出不窮的新思想、新知識、新系統(tǒng)、新技術(shù)，亟待我們發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，優(yōu)化整合國內(nèi)外先進(jìn)的新思想和新概念，實(shí)現(xiàn)GNSS的持續(xù)創(chuàng)新。

2）GNSS的兼容互操作可交換。對于“北斗”系統(tǒng)而言，首當(dāng)其沖的是要全面解決與其他GNSS的兼容互操作可交換問題。從某種程度上說，這是關(guān)系到“北斗”系統(tǒng)生存發(fā)展的大事，要及早做，盡快做，好好做。實(shí)際上，這是市場競爭力和核心競爭力的問題，如果做好了，我國能夠借力發(fā)力；做不好，則可能會被邊緣化。頻點(diǎn)和信號研究是當(dāng)務(wù)之急，一定要有高瞻遠(yuǎn)矚的解決方案，要通過雙邊和多邊談判，合理解決這一瓶頸問題。

3）GNSS的系統(tǒng)之系統(tǒng)。GNSS組成包括全球系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)和增強(qiáng)系統(tǒng)。目前國際上已建、在建和計(jì)劃建設(shè)的系統(tǒng)所包含的導(dǎo)航衛(wèi)星總數(shù)大約有140顆，這么多系統(tǒng)和衛(wèi)星，來自不同的國家、不同的需求、不同的設(shè)計(jì)，如何充分地利用它們，這是一個(gè)嶄新的課題，必須從系統(tǒng)之系統(tǒng)的概念高度，進(jìn)行再設(shè)計(jì)、再利用，研究系統(tǒng)之系統(tǒng)的概念及其真實(shí)內(nèi)涵，全面確立“北斗”系統(tǒng)在GNSS中的定位，而對總體組成的每一段均賦予與時(shí)俱進(jìn)的嶄新含義，分別升級成為空間星系系統(tǒng)、環(huán)境增強(qiáng)系統(tǒng)、運(yùn)控運(yùn)營系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)完整的現(xiàn)代化衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，這比設(shè)計(jì)一個(gè)新系統(tǒng)的難度要大得多，但同時(shí)也是學(xué)習(xí)和提高的良好機(jī)遇，也是我國縮小與國際GNSS總體水平差距的重大機(jī)遇。

4）新時(shí)空服務(wù)體系能力的升級創(chuàng)新。我國國家新時(shí)空服務(wù)體系能力的實(shí)現(xiàn)是個(gè)集成創(chuàng)新的過程，將現(xiàn)有的和將有的GNSS和非GNSS的PNT能力進(jìn)行組合、整合和融合，形成綜合的國家新時(shí)空服務(wù)體系能力，以解決目前GNSS存在的不足，進(jìn)一步擴(kuò)展其能力和應(yīng)用服務(wù)范圍，用新時(shí)空服務(wù)體系的創(chuàng)新方案，適應(yīng)新的應(yīng)用與服務(wù)需求，適應(yīng)大眾化市場需求，適應(yīng)軍用的高可靠性、高安全性、高性能需求，適應(yīng)室內(nèi)外無縫對接的泛在新時(shí)空服務(wù)的需求。

5）戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。國家新時(shí)空服務(wù)體系推動的是一個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是在現(xiàn)有的大信息產(chǎn)業(yè)中萌生出來的，以新一代信息技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ)的智能信息產(chǎn)業(yè)，該產(chǎn)業(yè)由于其廣泛的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，應(yīng)用與服務(wù)的大眾化、全球化特質(zhì)，以及與通信產(chǎn)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)良好的互補(bǔ)性、融合性、帶動性等優(yōu)勢，因而具備成長為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、進(jìn)而發(fā)展成為新興支柱產(chǎn)業(yè)的基本條件。通過發(fā)展戰(zhàn)略研究，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展大政方針和規(guī)劃指導(dǎo)意見、管理法規(guī)和市場準(zhǔn)則、重大工程項(xiàng)目指南和部署計(jì)劃、產(chǎn)業(yè)集成整合方向和產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成完善、典型示范和科普推廣、應(yīng)用服務(wù)的真情實(shí)景體驗(yàn)與創(chuàng)意平臺環(huán)境。

基礎(chǔ)設(shè)施與資源共享

為保證順利實(shí)現(xiàn)國家新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)及其既定目標(biāo)和任務(wù)，應(yīng)該大力建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，比如建設(shè)國家級連續(xù)跟蹤觀測網(wǎng)絡(luò)、信號干擾監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和評估預(yù)警系統(tǒng)、導(dǎo)航與通信融合專用網(wǎng)絡(luò)、國家級網(wǎng)絡(luò)一體化科技大平臺、云計(jì)算導(dǎo)航與位置服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)資源池等。另外，新時(shí)空服務(wù)體系中需要保證數(shù)據(jù)的及時(shí)采集、合理處理、最大限度的分發(fā)。協(xié)調(diào)各個(gè)機(jī)構(gòu)組織部門，實(shí)現(xiàn)真正意義上的資源共享。其中包括：

1）連續(xù)跟蹤觀測網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理分發(fā)。連續(xù)跟蹤觀測網(wǎng)低水平重復(fù)建設(shè)，以及后期繼續(xù)運(yùn)營維護(hù)缺乏經(jīng)費(fèi)支持，為此需要采取國家行動，通過優(yōu)中選優(yōu)的方式，全方位整合相關(guān)資源，集合成為精品網(wǎng)絡(luò)，以保證其長期維持運(yùn)營和共享化服務(wù)，重要的是提高網(wǎng)絡(luò)的整體觀測質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理，形成數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理和分發(fā)的一條龍服務(wù)模式，成為科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)信息支撐來源。

2）信號干擾監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和評估預(yù)警系統(tǒng)。GNSS的根本弱點(diǎn)是其容易被干擾的脆弱性問題，這對于安全應(yīng)用是致命的，必須采取相應(yīng)的措施；而信號干擾源的監(jiān)測、定位、報(bào)告、緩解和消除系統(tǒng)及其監(jiān)測服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是必不可少的，同時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)干擾，必須快速進(jìn)行評估，在某些情況下，還需要進(jìn)行可能干擾的評估預(yù)警。

3）模型化和PNT軟件工具集成工程。我國在PNT硬環(huán)境上做了很多努力，但在軟環(huán)境及模型化技術(shù)和軟件，特別是軟件工具方面卻往往重視不夠。為此，必須大力推動模型化工程和新時(shí)空系統(tǒng)軟件工具的集成工程，從根本上建立并增強(qiáng)模型化和仿真能力，這不僅適用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，而且也適應(yīng)多種物理手段和可交換信息源條件下的需求，適應(yīng)將來系統(tǒng)和用戶裝備發(fā)展的需要，并將這些核心分析整體框架和能力迅速推廣到企業(yè)應(yīng)用中。

泛在導(dǎo)航服務(wù)示意圖

4）仿真、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和驗(yàn)證平臺。衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，剛剛開始發(fā)展成長，許多科技研發(fā)的條件不具備，而且產(chǎn)業(yè)的主體是中小型企業(yè)，無力購置大型的科技支撐平臺設(shè)備，因此，集中投入國家級的仿真、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和驗(yàn)證平臺，真情實(shí)景演示和展示平臺，作為科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐平臺的重要組成部分，保證其高水平、共享性、公益性和高效能。

5）時(shí)間和空間參考系統(tǒng)。新時(shí)空服務(wù)體系的基礎(chǔ)是時(shí)間和空間參考系統(tǒng)，在此方面，我國與國際水平相比存在差距，與將來的新時(shí)空服務(wù)體系需求存在更大的差距。為此，要大力改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)、定標(biāo)技術(shù)和參考系統(tǒng)的參照框架，以支持將來的實(shí)時(shí)絕對定位精度和完好性需求。新時(shí)空能力的明顯改進(jìn)，將要求與這些能力相關(guān)的信息基礎(chǔ)設(shè)施有根本性的改進(jìn)。對于可交換的PNT傳感器需要實(shí)現(xiàn)接口協(xié)議、性能和信息交換的標(biāo)準(zhǔn)化，需要探索的領(lǐng)域包括地固和天體參考框架、地球指向、地球柵格、定時(shí)、測頻、物理模型化數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)。

集成融合與解決方案

除了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)之外，還需要軟件的系統(tǒng)集成與相應(yīng)的解決方案配合硬件的使用。尤其是國家新時(shí)空服務(wù)體系內(nèi)部的融合，包括天基/地基，室內(nèi)/室外等新時(shí)空系統(tǒng)。外部與通信系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等的結(jié)合，保證新時(shí)空服務(wù)體系在最短的時(shí)間發(fā)揮最大效應(yīng)。主要解決方案為：

1）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的融合。這種融合更多地是將通信網(wǎng)絡(luò)作為新時(shí)空信息的定位技術(shù)手段和數(shù)據(jù)源來使用，而不僅僅是將其作為傳送新時(shí)空信息輔助和增強(qiáng)數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道，從而增強(qiáng)所提供的服務(wù)的牢靠性。因此，需要認(rèn)真識別和評價(jià)PNT與通信系統(tǒng)融合的方法、標(biāo)準(zhǔn)和可能獲得的能力。基于無線電PNT和無線電通信的融合會促進(jìn)通信能力直接向提供新時(shí)空能力的轉(zhuǎn)變，這也是運(yùn)用分散的源和信息途徑的多種物理手段一體化的思路，能夠在傳統(tǒng)的無線電導(dǎo)航頻譜以外提供服務(wù)，增加新時(shí)空服務(wù)的牢靠性。為此，首先對目前已經(jīng)存在的蜂窩網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（WiFi）、藍(lán)牙網(wǎng)、射頻電子標(biāo)簽（RFID）網(wǎng)等進(jìn)行集成融合，確定最佳的解決方案。從長遠(yuǎn)來說，還需要在新的通信網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行探索和開拓。

2）天基PNT與地基PNT能力的集成演化。為了支持多樣化的PNT源和信息通道，必須研究天基PNT和地基PNT能力的演化和融合。毫無疑問，GNSS是新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)的奠基石，隨著技術(shù)的進(jìn)步，體系架構(gòu)肯定會在充分應(yīng)用GNSS基礎(chǔ)之上，適當(dāng)考慮某些地基PNT要素和能力。但是應(yīng)該看到，后者在一定場合應(yīng)用有限，也可能有些現(xiàn)成系統(tǒng)已不適合2030年的應(yīng)用需要，如塔康導(dǎo)航、甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)/測距裝備、盲降式儀表著陸系統(tǒng)等。

值得指出的是，對于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的精密時(shí)間和時(shí)間間隔的用戶，應(yīng)確保其得到并能夠利用多個(gè)可用源。所以，近期應(yīng)重點(diǎn)推廣“北斗”兼容的解決方案，同時(shí)認(rèn)證將來的需求，繼續(xù)推進(jìn)新的解決方案的研發(fā)。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座模型

為避免干擾和強(qiáng)化可交換能力，應(yīng)該推行PNT偽衛(wèi)星和無線電信標(biāo)基站標(biāo)準(zhǔn)。偽衛(wèi)星從已經(jīng)測定點(diǎn)地面位置上發(fā)送無線電測距信號，在GNSS信號被遮擋的條件下，無線電信標(biāo)基站支持基于位置的服務(wù)。這些設(shè)備的廣泛使用，有可能帶來兼容性、互操作和頻譜的挑戰(zhàn)。標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該有利于偽衛(wèi)星和無線電信標(biāo)與其他基于無線電的PNT解決方案的集成和避免沖撞。而用戶群體應(yīng)該仔細(xì)研究偽衛(wèi)星、信標(biāo)和自主技術(shù)間的合理平衡。

3）自主PNT技術(shù)與外部PNT技術(shù)的組合。合理開發(fā)和應(yīng)用通過不同來源與信息途徑的信息集成的用戶設(shè)備，提供可靠的解決方案。自主PNT技術(shù)是個(gè)很復(fù)雜的群體，它們包括慣性、微機(jī)電系統(tǒng)、電子羅盤、指南針、地圖匹配、加速度計(jì)、時(shí)間計(jì)量和保持系統(tǒng)、各種航向推算系統(tǒng)，它們能夠在基于射頻的PNT能力提供服務(wù)出現(xiàn)故障時(shí)，繼續(xù)提供相關(guān)的服務(wù)，并輔助射頻信號的重新捕獲。

4）室外PNT與室內(nèi)PNT的全方位無縫整合。實(shí)際上，這是個(gè)導(dǎo)航與通信、天基與地基、自主與外部、室內(nèi)與室外PNT的高度集成融合的整體解決方案，進(jìn)而推動集導(dǎo)航、通信、多種物理手段、多種可互換PNT源于一體的泛在的新時(shí)空應(yīng)用與服務(wù)系統(tǒng)解決方案，以及新時(shí)空系統(tǒng)與遙感系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的一體化解決方案。這是本板塊的主體，也是所有集成融合的最終目標(biāo)和愿景，是今后10～20年間的奮斗目標(biāo)。

協(xié)調(diào)管理與合作聯(lián)合

國家新時(shí)空服務(wù)體系架構(gòu)要求部門之間有廣泛的協(xié)調(diào)與合作，從而確保新時(shí)空業(yè)界必要的信息共享水平，確保有效運(yùn)作、高效采購（數(shù)據(jù)源設(shè)備和用戶設(shè)備），以及相關(guān)的科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用開發(fā)。主要包括：

1）國家新時(shí)空服務(wù)體系協(xié)調(diào)程序和管理體制機(jī)制改革與創(chuàng)新。確定國家新時(shí)空服務(wù)體系的協(xié)調(diào)程序是第一位的。在體系架構(gòu)范圍內(nèi)，國家新時(shí)空服務(wù)體系需求確立、項(xiàng)目協(xié)同整合和決策，都需要一個(gè)長效的系統(tǒng)程序加以實(shí)現(xiàn)，其范圍要超過天基PNT。支持和組織專家組開發(fā)并形成國家新時(shí)空服務(wù)體系協(xié)調(diào)程序和管理體制機(jī)制的改革與創(chuàng)新，這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)新時(shí)空服務(wù)體系需求分析、計(jì)劃評估和成本估算；在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，建議并推進(jìn)政府的科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，以及商業(yè)研究和開發(fā)；同時(shí)為新時(shí)空服務(wù)體系計(jì)劃辦公室、服務(wù)提供者和用戶，提供系統(tǒng)工程和集成支持。

2）新時(shí)空技術(shù)和系統(tǒng)的知識、技術(shù)、創(chuàng)新與信息交流互動平臺。該平臺是科學(xué)普及、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、知識創(chuàng)新、行業(yè)交流和人才培養(yǎng)的綜合性平臺，是新興產(chǎn)業(yè)必須具備的能力。該平臺貫徹“從群眾中來，到群眾中去”的指導(dǎo)思想，至少承擔(dān)新產(chǎn)業(yè)和新知識的宣傳普及、新技術(shù)和新產(chǎn)品的推廣傳播、新應(yīng)用和新服務(wù)的演示體驗(yàn)、新思維和新概念的創(chuàng)新探討、新信息和新動向的交流互動、新領(lǐng)域和新人員的培養(yǎng)進(jìn)修六項(xiàng)任務(wù)。

3）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系與質(zhì)量檢測和認(rèn)證許可。建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系是國家新時(shí)空服務(wù)體系實(shí)施最優(yōu)化和效益最大化戰(zhàn)略的最有效途徑。認(rèn)可并開發(fā)滿足用戶需要的公共標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)于新時(shí)空信息的交換、保證和保護(hù)，以及本地化區(qū)域定位信息的表述。

由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化信息接口協(xié)議，在利用來自多種手段和多樣化源的信息時(shí)，有可能造成數(shù)據(jù)混亂、無保障和不可靠。用戶需要方便地通過多種多樣的渠道進(jìn)入多個(gè)數(shù)據(jù)源，所有的相關(guān)新時(shí)空信息均可用于資訊的決策取舍，同時(shí)信息必須受到保護(hù)，防止非授權(quán)使用、濫用和盜用。因此，在充分利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，迫切需要合理開發(fā)相關(guān)新的標(biāo)準(zhǔn)。

確定位置時(shí)使用不同的坐標(biāo)系會影響互操作和相關(guān)的安全性，因?yàn)椴煌鴺?biāo)系相互轉(zhuǎn)換時(shí)會產(chǎn)生誤差，這種情況存在于軍用和民用中，或者兩者之間。為此必須對各種坐標(biāo)系進(jìn)行評估，采用合理的技術(shù)、方法和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在本地和區(qū)域運(yùn)營中確?；ゲ僮餍缘膶?shí)現(xiàn)。

針對生命安全領(lǐng)域和關(guān)鍵設(shè)施用戶對于外國PNT系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)該開發(fā)合理清晰的使用判據(jù)和服務(wù)兼容性標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)者和使用者希望利用所有系統(tǒng)，提供多系統(tǒng)PNT接收機(jī)，增加可用性，實(shí)現(xiàn)增值服務(wù)，從而也會增加市場的商業(yè)競爭。為此，應(yīng)該提倡使用多系統(tǒng)PNT兼容接收機(jī)，通過這種增強(qiáng)解決方案提高精度和可用性，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者脆弱性問題時(shí)提供更好的可靠性。

4）國際合作與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。國際合作是衛(wèi)星導(dǎo)航及其關(guān)聯(lián)拓展產(chǎn)業(yè)的必修課題，頻率、信號、星座布署和計(jì)劃安排都是敏感話題，在兼容互操作可交換的許多方面需要協(xié)商談判，需要合作共贏，需要多層次、多模式、多渠道的國際合作與交流。

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是時(shí)代的產(chǎn)物，其任務(wù)有三：①協(xié)助政府開展戰(zhàn)略研究，擬定發(fā)展規(guī)劃，制訂政策法規(guī)及行業(yè)規(guī)范化管理；②配合行業(yè)制訂和宣貫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行市場與產(chǎn)業(yè)的調(diào)查研究，開展產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和認(rèn)證，實(shí)施技術(shù)咨詢和信息服務(wù)；③建立自主創(chuàng)新平臺，組織技術(shù)攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)品推廣，強(qiáng)化國內(nèi)外技術(shù)交流和跨國企業(yè)間的深層次合作聯(lián)合，推進(jìn)系統(tǒng)與技術(shù)、應(yīng)用與服務(wù)、市場與管理的全方位創(chuàng)新行動計(jì)劃。

5 結(jié)束語

我國自主建設(shè)的“北斗”系統(tǒng)是航天事業(yè)發(fā)展的重要組成部分?！氨倍贰毕到y(tǒng)的關(guān)鍵作用是提供時(shí)間/空間基準(zhǔn)和所有與位置相關(guān)的實(shí)時(shí)動態(tài)信息，業(yè)已成為國家重大的空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)施，成為新時(shí)空服務(wù)體系、新一代信息技術(shù)和新興的智能信息產(chǎn)業(yè)核心推動力和共用基礎(chǔ)，也成為體現(xiàn)我國現(xiàn)代化大國地位和國家綜合國力的重要標(biāo)志。它是經(jīng)濟(jì)安全、國防安全、國土安全和公共安全的重大技術(shù)支撐系統(tǒng)和戰(zhàn)略威懾基礎(chǔ)資源，也是建設(shè)和諧社會、服務(wù)人民大眾、提升生活質(zhì)量的重要工具。由于其廣泛的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度和與通信產(chǎn)業(yè)的融合度，能有效地滲透到國民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域和人們的日常生活中，成為帶動現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、集成融合發(fā)展、多系統(tǒng)一體化快速、持續(xù)發(fā)展的引擎，成為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高成長的助推器。

大力推進(jìn)以“北斗”系統(tǒng)為核心動力的智能信息產(chǎn)業(yè)體系，加強(qiáng)與國外系統(tǒng)的交流合作，最終實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高速度、跨越式和可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)和綠色發(fā)展，全面服務(wù)于國家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步和人民幸福。