衛(wèi)星通信在軍民融合領(lǐng)域的應(yīng)用概述

王海龍 劉麗峰 黃海明

摘?要：介紹了通信衛(wèi)星的特點，論述了國內(nèi)外通信衛(wèi)星的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了國內(nèi)通信衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展趨勢。針對復(fù)雜環(huán)境下急迫的應(yīng)急通信需求，出了天（衛(wèi)星）、空（無人機(jī)）、地（移動通信）三種手段構(gòu)成的空天地一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)思路，探索了國內(nèi)后續(xù)應(yīng)急通信技術(shù)和體系發(fā)展的思路。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信;應(yīng)用展望;經(jīng)濟(jì)發(fā)展;軍民融合

一、緒論

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和應(yīng)用衛(wèi)星天基設(shè)施的投入增加，我國衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)將迎來高速發(fā)展的提速期[1]。據(jù)國家航天局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，衛(wèi)星應(yīng)用年產(chǎn)值超過2000億元，因此如何把握通信衛(wèi)星發(fā)展的方向，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、緊急救援和國防安全提供快速、精準(zhǔn)而有力的服務(wù)具有重要的現(xiàn)實意義。

衛(wèi)星通信具有不受地理環(huán)境、距離約束、覆蓋面廣和靈活的可移動性等優(yōu)點，適合于我國地廣人稀且不適宜建造地面通信基站的地方，因此本文通過研究國外通信衛(wèi)星應(yīng)用發(fā)展的經(jīng)驗，為我國通信衛(wèi)星技術(shù)與國民經(jīng)濟(jì)、國防安全等相結(jié)合的應(yīng)用發(fā)展提供指導(dǎo)。

二、國內(nèi)、外通信衛(wèi)星及軍民融合應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

美國衛(wèi)星通信具有數(shù)量多、型號全、技術(shù)先進(jìn)、新舊更替和發(fā)展迅猛的特點[2]（見圖1）。在商業(yè)衛(wèi)星方面OneWeb公司擬部署900顆衛(wèi)星，為全球10億多用戶提供寬帶服務(wù)[35]。歐盟SaT5G等產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織促進(jìn)發(fā)展精細(xì)化、個性化的衛(wèi)星通信服務(wù)及5G聯(lián)合應(yīng)用。俄羅斯大力發(fā)展高性能、多用途系列軍用和軍民兩用通信衛(wèi)星;日本1983年起利用CS3衛(wèi)星進(jìn)行大規(guī)模災(zāi)害應(yīng)急救援。

《“十三五”國家信息化規(guī)劃》中明確了我國將突破低軌衛(wèi)星通信、空間互聯(lián)網(wǎng)等前沿關(guān)鍵技術(shù)，目前低軌通信衛(wèi)星也進(jìn)入試驗階段[5]。2017年我國首顆高通量通信衛(wèi)星將對衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展起極大的促進(jìn)作用。衛(wèi)星通信無論在傳統(tǒng)通應(yīng)用方面還是在軍事通信、國家應(yīng)急救援和救災(zāi)通信等政府、軍用業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的重要作用在不斷加強(qiáng)[6]。

在軍民融合方面，美國采用系統(tǒng)外包、所有權(quán)轉(zhuǎn)移公私合營和與項目合作方式;德國采用系統(tǒng)外包和所有權(quán)不轉(zhuǎn)移的公私合營模式[7]。英國采用商業(yè)資本的深度介入的公私合營的模式，將軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)的采辦運管和經(jīng)營全部交給私營公司負(fù)責(zé)。日本除所有權(quán)國有的公私合營的模式和單星雙載（軍用、民用的雙荷載）的軍民融合新模式[8]。

目前我國將低軌小衛(wèi)星群及天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)作為民融合新模式，且該模式已在緊急救援等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用：通過實時掌握海上搜救現(xiàn)場情況，為搜救指揮工作提供強(qiáng)有力的保障[9];在軍事方面北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)也應(yīng)用于海上救援工作[1012]。

綜上可知，國外通信衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展具有縱向加強(qiáng)聯(lián)系：高、中、低軌相互結(jié)合，衛(wèi)星不斷提高通信容量，搶占低軌衛(wèi)星資源;橫向加強(qiáng)低軌衛(wèi)星直接組網(wǎng)，形成多層次，密覆蓋的特點。歐盟也加強(qiáng)內(nèi)部項目合作，集中力量發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，深入探索軍民融合的多種模式，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高利用率。國內(nèi)通信衛(wèi)星發(fā)展也緊跟國外步伐，不斷開發(fā)新技術(shù)，創(chuàng)新軍民合作模式，擴(kuò)大北斗應(yīng)用范圍，發(fā)展高通量衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星組網(wǎng)應(yīng)用。

三、構(gòu)建應(yīng)急救援天地一體化動態(tài)組合通信遙感導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)建議

如何合理地利用已有的衛(wèi)星通信設(shè)施高、低軌道衛(wèi)星、飛機(jī)與地面通信車等，為軍民兩方面提供高效、低耗費、靈活的通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為軍民融合的新趨勢，即采用低軌道星座構(gòu)建的應(yīng)急救援天地一體化動態(tài)組合通信遙感導(dǎo)航的網(wǎng)絡(luò)方案——軍民融合的“互聯(lián)網(wǎng)+動態(tài)選網(wǎng)”天基信息實時服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由80～100顆同時具有鄰近遙感、導(dǎo)航與通信功能的低軌衛(wèi)星軍民局域網(wǎng)絡(luò)組成的天基網(wǎng)，與現(xiàn)有地面互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)組成一個動態(tài)自由組合的天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)（見圖2）。

該系統(tǒng)主要功能——復(fù)雜環(huán)境下實時增強(qiáng)導(dǎo)航服務(wù)（Positioning?&?Navigation）：為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)軍民救援等各類用戶提供受災(zāi)動態(tài)變化環(huán)境下米級高精度實時導(dǎo)航定位信息。按系統(tǒng)能夠提供的功能分，本系統(tǒng)包括以下服務(wù)：

（1）精密授時服務(wù)（Timing）：提供受災(zāi)區(qū)域群眾及救援人員精密的時間信息和時間同步信息。精準(zhǔn)的時間系統(tǒng)作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的關(guān)鍵，對于指揮系統(tǒng)的調(diào)度，武器系統(tǒng)的精確打擊有著不可替代的作用;

（2）應(yīng)急救援服務(wù)（Helping）：“最后一公里”問題是制約應(yīng)急指揮通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸，軍地聯(lián)合救援中通信裝備的不一致嚴(yán)重阻礙了救援的腳步，該系統(tǒng)則能為緊急事故救援提供動態(tài)災(zāi)情信息和災(zāi)情發(fā)展預(yù)測信息;

（3）快速遙感（視頻）增值服務(wù)（Remote?Sensing）：我國的應(yīng)急救援信息系統(tǒng)仍未達(dá)到快速準(zhǔn)確的要求，且衛(wèi)星遙感還沒有應(yīng)用到人民群眾真正在手機(jī)，這是急需解決的一個問題。該系統(tǒng)及時快速實時災(zāi)情數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)獲取、處理和傳遞，并將感興趣的信息及時推送給軍民用戶的手機(jī)和各類移動終端;

（4）天地一體移動寬帶通信服務(wù)（Communication）：在應(yīng)急通信中移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋難以滿足需要時，克服地面通信網(wǎng)絡(luò)受損的局限，為災(zāi)區(qū)用戶提供安全、可靠、高速的群眾臨時信息傳遞和指揮救援信息同步傳遞服務(wù)。

綜上所述，該系統(tǒng)可實現(xiàn)軍民融合在應(yīng)急救援領(lǐng)域內(nèi)星座動態(tài)組合、插件式補(bǔ)充災(zāi)區(qū)內(nèi)衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通信與地面互聯(lián)網(wǎng)的集成服務(wù)的漏洞：全方位支持我軍民結(jié)合在全國范圍內(nèi)“能營救”“快營救”;支持災(zāi)區(qū)用戶在任何地方、任何時候的救援信息獲取及求救傳遞、高精度定位與多媒體通信服務(wù)。同時，該網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)可構(gòu)成我國北斗衛(wèi)星的低軌移動增強(qiáng)系統(tǒng)，建立我國全新的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的全球增強(qiáng)系統(tǒng)，從而破解我國災(zāi)區(qū)救援中建立動態(tài)軍民融合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的難題。