卫星通信在军民融合领域的应用概述

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摘要：摘 要：介绍了通信卫星的特点，论述了国内外通信卫星的发展现状，分析了国内通信卫星技术的发展趋势。针对复杂环境下急迫的应急通信需求，出了天(卫星)、空(无人机)、地(移动通信)三种手段构成的空天地一体化应急通信系统建设思路，探索了国内后续应急通信技

　　摘 要：介绍了通信卫星的特点，论述了国内外通信卫星的发展现状，分析了国内通信卫星技术的发展趋势。针对复杂环境下急迫的应急通信需求，出了天(卫星)、空(无人机)、地(移动通信)三种手段构成的空天地一体化应急通信系统建设思路，探索了国内后续应急通信技术和体系发展的思路。

　　关键词：卫星通信;应用展望;经济发展;军民融合

　　一、绪论

　　随着经济高速发展和应用卫星天基设施的投入增加，我国卫星通信、卫星导航等卫星应用产业將迎来高速发展的提速期[1]。据国家航天局数据显示，卫星应用年产值超过2000亿元，因此如何把握通信卫星发展的方向，为经济建设、紧急救援和国防安全提供快速、精准而有力的服务具有重要的现实意义。

　　卫星通信具有不受地理环境、距离约束、覆盖面广和灵活的可移动性等优点，适合于我国地广人稀且不适宜建造地面通信基站的地方，因此本文通过研究国外通信卫星应用发展的经验，为我国通信卫星技术与国民经济、国防安全等相结合的应用发展提供指导。

　　二、国内、外通信卫星及军民融合应用发展现状

　　美国卫星通信具有数量多、型号全、技术先进、新旧更替和发展迅猛的特点[2](见图1)。在商业卫星方面OneWeb公司拟部署900颗卫星，为全球10亿多用户提供宽带服务[35]。欧盟SaT5G等产业联盟组织促进发展精细化、个性化的卫星通信服务及5G联合应用。俄罗斯大力发展高性能、多用途系列军用和军民两用通信卫星;日本1983年起利用CS3卫星进行大规模灾害应急救援。

　　《“十三五”国家信息化规划》中明确了我国将突破低轨卫星通信、空间互联网等前沿关键技术，目前低轨通信卫星也进入试验阶段[5]。2017年我国首颗高通量通信卫星将对卫星通信产业发展起极大的促进作用。卫星通信无论在传统通应用方面还是在军事通信、国家应急救援和救灾通信等政府、军用业务领域中的重要作用在不断加强[6]。

　　在军民融合方面，美国采用系统外包、所有权转移公私合营和与项目合作方式;德国采用系统外包和所有权不转移的公私合营模式[7]。英国采用商业资本的深度介入的公私合营的模式，将军事通信卫星系统的采办运管和经营全部交给私营公司负责。日本除所有权国有的公私合营的模式和单星双载(军用、民用的双荷载)的军民融合新模式[8]。

　　目前我国将低轨小卫星群及天地一体化信息网络作为民融合新模式，且该模式已在紧急救援等领域发挥着重要作用：通过实时掌握海上搜救现场情况，为搜救指挥工作提供强有力的保障[9];在军事方面北斗卫星定位导航系统也应用于海上救援工作[1012]。

　　综上可知，国外通信卫星技术发展具有纵向加强联系：高、中、低轨相互结合，卫星不断提高通信容量，抢占低轨卫星资源;横向加强低轨卫星直接组网，形成多层次，密覆盖的特点。欧盟也加强内部项目合作，集中力量发展先进技术，深入探索军民融合的多种模式，实现资源优化配置，提高利用率。国内通信卫星发展也紧跟国外步伐，不断开发新技术，创新军民合作模式，扩大北斗应用范围，发展高通量卫星和低轨卫星组网应用。

　　三、构建应急救援天地一体化动态组合通信遥感导航网络建议

　　如何合理地利用已有的卫星通信设施高、低轨道卫星、飞机与地面通信车等，为军民两方面提供高效、低耗费、灵活的通信网络已经成为军民融合的新趋势，即采用低轨道星座构建的应急救援天地一体化动态组合通信遥感导航的网络方案——军民融合的“互联网+动态选网”天基信息实时服务系统。该系统由80～100颗同时具有邻近遥感、导航与通信功能的低轨卫星军民局域网络组成的天基网，与现有地面互联网、移动网及物联网组成一个动态自由组合的天地一体化信息网络(见图2)。

　　该系统主要功能——复杂环境下实时增强导航服务(Positioning & Navigation)：为北斗导航系统军民救援等各类用户提供受灾动态变化环境下米级高精度实时导航定位信息。按系统能够提供的功能分，本系统包括以下服务：

　　(1)精密授时服务(Timing)：提供受灾区域群众及救援人员精密的时间信息和时间同步信息。精准的时间系统作为现代战争的关键，对于指挥系统的调度，武器系统的精确打击有着不可替代的作用;

　　(2)应急救援服务(Helping)：“最后一公里”问题是制约应急指挥通信网络建设的瓶颈，军地联合救援中通信装备的不一致严重阻碍了救援的脚步，该系统则能为紧急事故救援提供动态灾情信息和灾情发展预测信息;

　　(3)快速遥感(视频)增值服务(Remote Sensing)：我国的应急救援信息系统仍未达到快速准确的要求，且卫星遥感还没有应用到人民群众真正在手机，这是急需解决的一个问题。该系统及时快速实时灾情数据、遥感数据和视频数据获取、处理和传递，并将感兴趣的信息及时推送给军民用户的手机和各类移动终端;

　　(4)天地一体移动宽带通信服务(Communication)：在应急通信中移动通信网络的覆盖难以满足需要时，克服地面通信网络受损的局限，为灾区用户提供安全、可靠、高速的群众临时信息传递和指挥救援信息同步传递服务。

　　综上所述，该系统可实现军民融合在应急救援领域内星座动态组合、插件式补充灾区内卫星遥感、卫星导航、卫星通信与地面互联网的集成服务的漏洞：全方位支持我军民结合在全国范围内“能营救”“快营救”;支持灾区用户在任何地方、任何时候的救援信息获取及求救传递、高精度定位与多媒体通信服务。同时，该网络集成系统可构成我国北斗卫星的低轨移动增强系统，建立我国全新的北斗导航卫星的全球增强系统，从而破解我国灾区救援中建立动态军民融合卫星网络的难题。

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