这些天,天上的“星星”不断引起大家关注:北斗与GPS信号兼容、北斗入选年度全球互联网领先科技成果、中国暗物质粒子探测卫星“悟空”发现疑似暗物质踪迹……
我们在太空领域越来越强大,但同时要认识到,单打独斗是干不好的,卫星通信、遥感、导航之间必须取长补短、共同合作,才能推动技术与应用的发展。
近日,武汉大学李德仁院士提出了关于通导遥一体系统建设的构想。
论军民融合的卫星通信、遥感、导航一体天基信息实时服务系统(节选)
第一作者:李德仁
通讯作者:沈欣
目前,中国将军民融合发展上升为国家战略。以卫星通信、卫星遥感、卫星导航为代表的太空领域是军民融合发展的重点领域,天基信息已广泛应用于国家安全、经济建设和大众民生的诸多领域,不仅具有军民共用的特点,也拥有巨大的市场价值。
要实现天基信息全天时、全天候、全地域服务于每个人的目标,根本上解决现有天基信息系统覆盖能力有限、响应速度慢、体系协同能力弱的问题,亟需构建卫星通信、导航、遥感一体(简称为通导遥一体)的天基信息实时服务系统,即同时提供定位、导航、授时、遥感、通信服务的天基信息实时服务系统。
PNTRC系统建设内容与构想
PNTRC系统的核心功能包括高精度实时增强导航与授时、快速遥感(视频)信息服务、天地一体移动宽带通信服务。
PNTRC系统建设路线图
针对PNTRC需求的分析和中国天基信息系统建设的现状,笔者提出中国PNTRC发展分两步走。
第一步:构建空间信息网络。将现有各类通信卫星、导航卫星、遥感卫星和其他空间平台组网,通过协同观测和传输工作,实现对各类任务协同的灵性服务。通过动态建链组网实时获取、传输和处理海量数据,实现天基信息的体系化应用。
第二步:通导遥一体的天基信息实时服务系统。建设100~200颗同时具有遥感、导航与通信功能的低轨卫星组成的星座,与北斗系统、空天一体化网络及地面网络深度耦合,构成新一代PNTRC系统。
系统的初步设想如下。
卫星:不少于100颗低轨(500~800km)卫星组网。
遥感信息服务指标:空间分辨率优于0.5m;时间分辨率全球目标优于1h,至分钟级;覆盖范围为全球。
实时导航定位精度:米级/分米级;
地面移动通信:覆盖全球的语音、视频和图像通信。
PNTRC系统主要关键技术
PNTRC系统建设面临天基信息智能获取平台与载荷、天—空—地一体化的信息处理、智能天基信息应用3大方面,包括7大关键技术:
对地观测新技术、对天对地导航定位新方法、信息时空基准、卫星资源组织与调度、空间网络通信与安全、智能卫星平台与载荷和天基信息智能应用,形成一个理论、技术和应用相对完整的技术体系。
PNTRC系统技术攻关的建议
PNTRC系统涉及航天、信息、测绘、通信、人工智能等多个领域,技术体系复杂、攻关难度大,国际上亦没有成功的经验可以借鉴。迫切需要在信息科学、航天科学、地球科学、人工智能等相关学科开展协同创新。
鉴于PNTRC系统建设的重大战略意义和协同创新需求,笔者认为,中国应围绕通导遥一体的天基信息实时服务系统这一重大使命,组建空天信息国家实验室,按照“体现国家意志、实现国家使命、代表国家水平”的定位,围绕PNTRC系统的7大关键技术开展协同攻关,在通导遥一体化服务领域产出一批具有国际先进水平的成果,引领世界空间信息领域科学技术的发展,支撑中国未来天基信息服务科学技术的可持续发展。
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