一、建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）的重大意義

習(xí)近平總書記指出：“必須推動(dòng)空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用全面發(fā)展。”我們應(yīng)該抓應(yīng)用促發(fā)展，按照“體現(xiàn)國(guó)家意志，實(shí)現(xiàn)國(guó)家使命，代表國(guó)家水平”的定位，產(chǎn)出一批原創(chuàng)性、戰(zhàn)略性、集成性成果，將我國(guó)從航天大國(guó)發(fā)展為航天強(qiáng)國(guó)。建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)PNTRC（定位、導(dǎo)航、授時(shí)、遙感、通信），通過天基衛(wèi)星一星多用、多星組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)天地網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)智能的信息服務(wù)。這既是我國(guó)搶占國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略制高點(diǎn)的重大機(jī)遇，也是我國(guó)航天事業(yè)做大做強(qiáng)，推進(jìn)大眾化應(yīng)用的迫切需求。

建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）是保障我國(guó)戰(zhàn)略安全的必要舉措。當(dāng)今，國(guó)家邊疆的概念在戰(zhàn)略上已經(jīng)延伸到遠(yuǎn)海、深空，國(guó)家領(lǐng)土、領(lǐng)海和領(lǐng)空的安全需要全球?qū)崟r(shí)天基信息的支持。我國(guó)要保證戰(zhàn)略安全，首先必須掌握戰(zhàn)略制高點(diǎn)，即制信息權(quán)。蘭德報(bào)告披露，美國(guó)已具備2小時(shí)內(nèi)完成全球打擊的能力，并揚(yáng)言到2020年將提升到從發(fā)現(xiàn)到消滅只用十秒鐘的水平。這樣的安全形勢(shì)迫切需要我國(guó)建設(shè)完善全球?qū)崟r(shí)天基智能信息系統(tǒng)。

建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）是保障我國(guó)海洋權(quán)益的戰(zhàn)略選擇。我國(guó)南海廣大海域連續(xù)監(jiān)視能力弱，海洋權(quán)益受到挑戰(zhàn)。我國(guó)擁有300萬(wàn)平方公里的海洋專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)，其中約50%屬爭(zhēng)議區(qū)域或重疊區(qū)域，由于海岸布站檢測(cè)距離受限、海洋無(wú)法布站等原因，致使通信檢測(cè)難以覆蓋，亟需全球?qū)崟r(shí)天基智能信息系統(tǒng)的天基信息支持。

建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）是實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)全球?qū)崟r(shí)跟蹤、固定目標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保障國(guó)家安全的支撐手段。天基信息服務(wù)不及時(shí)，國(guó)家安全受到威脅。美國(guó)有秒級(jí)的空間網(wǎng)絡(luò)和分鐘級(jí)的處理服務(wù)，響應(yīng)時(shí)間在12分鐘之內(nèi)。而我國(guó)目前是小時(shí)級(jí)的過境傳輸網(wǎng)絡(luò)和小時(shí)級(jí)的處理服務(wù)，同時(shí)由于空間網(wǎng)的系統(tǒng)還未建成，我國(guó)發(fā)現(xiàn)敏感事件的反應(yīng)速度要幾十個(gè)小時(shí)，境內(nèi)需要10小時(shí)，境外需要20小時(shí)、甚至30小時(shí)，與美國(guó)相比差距巨大。要實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的全球?qū)崟r(shí)跟蹤，以及對(duì)固定目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，都需要天基信息的支持。

建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）是滿足災(zāi)害應(yīng)急救援快速響應(yīng)需求的必然要求。2008年汶川地震時(shí)，獲取第一幅衛(wèi)星影像花了36個(gè)小時(shí)，耽誤了救援時(shí)間；到2013年蘆山地震時(shí)，獲取第一幅衛(wèi)星影像時(shí)間已經(jīng)縮短到10個(gè)小時(shí)；但是2015年天津港爆炸時(shí)，獲取第一幅衛(wèi)星影像時(shí)間仍然花了12個(gè)小時(shí)，損失了黃金救援時(shí)間；去年九寨溝地震時(shí)利用了無(wú)人機(jī)，獲取圖像縮短到4個(gè)小時(shí)。但這還不夠，還難以滿足實(shí)時(shí)用戶的需求。

建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）是推動(dòng)形成我國(guó)天基信息商業(yè)化大眾服務(wù)格局的基礎(chǔ)條件。從我國(guó)衛(wèi)星行業(yè)來(lái)看，衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用方面，軍事應(yīng)用處于持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)期，但規(guī)模有限；行業(yè)應(yīng)用處于規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展期，份額仍小于GPS；大眾應(yīng)用處于標(biāo)配化應(yīng)用啟動(dòng)期，市場(chǎng)前景看好，潛力巨大（移動(dòng)位置服務(wù)）。衛(wèi)星移動(dòng)通信應(yīng)用則主要應(yīng)用于語(yǔ)音、窄帶通信，總體規(guī)模不大，主要用戶分布在軍隊(duì)、應(yīng)急行業(yè)、野外作業(yè)等方面，應(yīng)用成本較高，大眾化應(yīng)用不廣泛。全球仍有52%地區(qū)，包括海洋、沙漠、高山地區(qū)，無(wú)移動(dòng)通信功能。衛(wèi)星遙感應(yīng)用的規(guī)?；瘧?yīng)用集中在軍事、國(guó)土、規(guī)劃、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、水利、石油化工等行業(yè)領(lǐng)域，以提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用方式為主，產(chǎn)值低于導(dǎo)航和通信應(yīng)用，大眾化應(yīng)用模式尚在探索階段。因此，建設(shè)PNTRC天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)、推動(dòng)形成我國(guó)通導(dǎo)遙一體化天基信息商業(yè)化大眾服務(wù)格局是當(dāng)前需要解決的問題。

此外，建設(shè)PNTRC天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)可為“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)空天信息服務(wù)，為“一帶一路”戰(zhàn)略的落地實(shí)施提供有力保障。

當(dāng)前，全世界把低軌星座發(fā)展計(jì)劃作為競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)，在美國(guó)重點(diǎn)建設(shè)低軌通信和遙感衛(wèi)星星座。除OneWeb等低軌通信衛(wèi)星計(jì)劃外，比較有代表性的是比爾·蓋茨和孫正義表示要發(fā)500顆衛(wèi)星，組成一個(gè)能提供地球任意位置衛(wèi)星圖像和視頻的星座EARTHNOW。全球低軌星座的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。但是我們看到，全世界沒有一個(gè)國(guó)家（包括美國(guó)）形成共識(shí)要發(fā)展我們PNTRC這樣智能的通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，這是我們的重大機(jī)遇。

目前，我國(guó)正推進(jìn)空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，一直要做到2025年，這創(chuàng)造了從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的必要條件。如何從航天大國(guó)走向航天強(qiáng)國(guó)？當(dāng)前面臨的問題是我國(guó)現(xiàn)有的遙感、導(dǎo)航、通信衛(wèi)星系統(tǒng)各成體系、軍民孤立、信息分離、服務(wù)滯后。遙感衛(wèi)星需要過境或通過中繼衛(wèi)星向地面站下傳數(shù)據(jù)，無(wú)星間鏈路和組網(wǎng)，數(shù)據(jù)下傳瓶頸嚴(yán)重制約信息獲取效率；北斗導(dǎo)航衛(wèi)星具有短報(bào)文通信能力，但不具備寬帶數(shù)據(jù)傳輸能力；通信衛(wèi)星尚無(wú)自主的業(yè)務(wù)化衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，對(duì)遙感、導(dǎo)航等天基信息的傳輸保障能力受限；且在服務(wù)模式方面主要面向?qū)I(yè)用戶，尚未服務(wù)大眾。

因此，我們要從以下幾方面著力推進(jìn)。一是需要研究如何一星多用、多星組網(wǎng)、天地互連、多網(wǎng)融合，讓系統(tǒng)聯(lián)通起來(lái)；二是需要研究統(tǒng)一基準(zhǔn)、關(guān)聯(lián)表征、數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空融合；三是需要研究星地協(xié)同、組網(wǎng)傳輸、智能處理、按需服務(wù)，讓服務(wù)暢通?；诋?dāng)前的現(xiàn)狀，亟需按照錢學(xué)森系統(tǒng)工程的思想，建設(shè)一個(gè)通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC），引進(jìn)人工智能、云計(jì)算等新技術(shù)，推動(dòng)空間信息從現(xiàn)在的專業(yè)應(yīng)用走向軍民應(yīng)用和大眾服務(wù)，使百姓的手機(jī)上能實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫的高速通信，能使用最好的、實(shí)時(shí)的遙感圖像，實(shí)現(xiàn)最好的定位精度。同時(shí)，走產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的道路，國(guó)家扶持加上軍民融合市場(chǎng)化、國(guó)際化發(fā)展，為全球七十二億人提供服務(wù)，創(chuàng)造萬(wàn)億元以上的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位授時(shí)、衛(wèi)星通信與地面互聯(lián)網(wǎng)的集成服務(wù)，支持軍民用戶在任何地方、任何時(shí)候的信息獲取、高精度導(dǎo)航定位授時(shí)、遙感與多媒體通信服務(wù)。實(shí)時(shí)定位精度達(dá)到米和分米級(jí)，為各種類型用戶提供高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航信息；精密授時(shí)達(dá)到納秒級(jí)，提供時(shí)間信息和時(shí)間同步信息；快速遙感全天候、全天時(shí)，實(shí)時(shí)獲取光學(xué)和雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)，將感興趣的信息及時(shí)提取并推送給用戶的手機(jī)和各類移動(dòng)終端；天地一體移動(dòng)寬帶通信傳輸要克服地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不足的局限，為全球用戶提供安全、可靠、高速的天地一體化通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

我們希望分兩步推進(jìn)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）核心技術(shù)突破。第一步是實(shí)現(xiàn)多星協(xié)同觀測(cè)與傳輸。突破多星協(xié)同觀測(cè)、星上在軌處理和星間鏈路傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，提升天基信息對(duì)應(yīng)急響應(yīng)的服務(wù)能力。第二步是實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合、智能服務(wù)。突破遙感、導(dǎo)航、通信復(fù)用、高中低軌衛(wèi)星組網(wǎng)，天網(wǎng)、地網(wǎng)融合、一體化協(xié)同傳輸以及云計(jì)算、時(shí)空大數(shù)據(jù)和智能終端技術(shù)，提升天基信息的智能服務(wù)能力。整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)一定要堅(jiān)持軍民深度融合、市場(chǎng)主導(dǎo)及國(guó)家支持相結(jié)合。

我們的建設(shè)規(guī)劃可以分為兩步走。第一步，發(fā)射100顆低軌通信衛(wèi)星，再發(fā)80顆遙感用的光學(xué)和雷達(dá)衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的服務(wù)地區(qū)是中國(guó)及“一帶一路”，在這周邊能實(shí)現(xiàn)10分鐘的（目標(biāo)信息）獲取時(shí)間，定位導(dǎo)航精度為亞米級(jí)。第二步，走向全球。要做300顆低軌通信衛(wèi)星，像航天科技的“鴻雁”就是發(fā)類似的衛(wèi)星；再發(fā)200顆遙感衛(wèi)星，其中光學(xué)衛(wèi)星和雷達(dá)衛(wèi)星各100顆。這樣的話就提高了我們的能力，大概可以在4到5分鐘進(jìn)行全球重復(fù)采樣。

建設(shè)軍民深度融合的天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，將為衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力，我國(guó)衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新一輪的發(fā)展機(jī)遇。除增強(qiáng)遙感、通信、導(dǎo)航功能外，通過衛(wèi)星遙感、通信與導(dǎo)航衛(wèi)星的集成創(chuàng)新，帶動(dòng)實(shí)時(shí)位置服務(wù)為代表的天基信息增值服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如新型天基信息服務(wù)移動(dòng)終端與軟件（如手機(jī)APP）、衛(wèi)星多媒體通信服務(wù)、實(shí)時(shí)精密導(dǎo)航定位服務(wù)等，初步測(cè)算帶動(dòng)的空天信息服務(wù)年產(chǎn)值可望達(dá)到萬(wàn)億元以上。

當(dāng)前，建設(shè)天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）已具備堅(jiān)實(shí)的戰(zhàn)略研究、技術(shù)積累、創(chuàng)新平臺(tái)與人才隊(duì)伍基礎(chǔ)。

在戰(zhàn)略研究方面，2017年，中國(guó)工程院批復(fù)了“天基服務(wù)信息系統(tǒng)（PNTRC）發(fā)展戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目。該項(xiàng)目以17位宇航、通信、導(dǎo)航、遙感、信息領(lǐng)域的兩院院士為骨干，以李德仁院士為項(xiàng)目組長(zhǎng)。星基導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)方面，請(qǐng)劉經(jīng)南院士牽頭；天地一體化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，請(qǐng)清華的陸建華院士牽頭，他研發(fā)了靈巧智能小衛(wèi)星，能用自適應(yīng)軟件控制衛(wèi)星運(yùn)行軌跡；多源成像數(shù)據(jù)在軌處理技術(shù)由李德仁院士牽頭，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)地面變化，提取處理后壓制傳輸，通過公用網(wǎng)絡(luò)送到地面手機(jī)上；天基信息智能終端服務(wù)技術(shù)請(qǐng)龔健雅院士牽頭；天基資源調(diào)度與網(wǎng)絡(luò)安全請(qǐng)張軍院士牽頭，用以前做飛機(jī)調(diào)度的經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)度衛(wèi)星；多載荷集成的一體化衛(wèi)星平臺(tái)請(qǐng)航天科技集團(tuán)的張慶君研究員牽頭，實(shí)現(xiàn)新一代小型化自動(dòng)化的一體化平臺(tái)；空天地一體化的非線性地球參考框架構(gòu)建由李建成院士牽頭。該項(xiàng)目論證天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)、技術(shù)體系、可行性方案、運(yùn)行服務(wù)模式，提出我國(guó)未來(lái)PNTRC系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略建議和建設(shè)路線圖。預(yù)計(jì)今年年底要向中央領(lǐng)導(dǎo)遞交相關(guān)報(bào)告。

在技術(shù)積累方面，通過“高分”、“二代導(dǎo)航”的實(shí)施，我國(guó)在衛(wèi)星導(dǎo)航定位、高分辨率衛(wèi)星遙感對(duì)地觀測(cè)等方面取得了一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)成果，為本項(xiàng)目啟動(dòng)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。“高分”系列中，于今年7月31日發(fā)射升天的高分十一號(hào)衛(wèi)星的空間分辨率已達(dá)0.1m，超過了美國(guó)軍方衛(wèi)星0.15m的空間分辨率。2006-2010年，武漢大學(xué)牽頭實(shí)施的我國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域首個(gè)國(guó)防973項(xiàng)目，解決了航天信息支持戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用中的衛(wèi)星資源按需組織、復(fù)雜對(duì)抗條件下信息傳輸和面向任務(wù)的航天信息聚焦服務(wù)等理論問題；目前，我國(guó)自主遙感衛(wèi)星分辨率已達(dá)到亞米級(jí)，北斗系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)亞太區(qū)覆蓋，地面增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位精度達(dá)亞米級(jí)；2014年，清華大學(xué)成功研制發(fā)射了靈巧通信實(shí)驗(yàn)小衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了低軌衛(wèi)星地面移動(dòng)自動(dòng)變帶寬通信；2016年，已在相應(yīng)遙感衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)了在軌智能處理，可在1分鐘內(nèi)將興趣目標(biāo)圖像通過天網(wǎng)傳送給用戶。武漢大學(xué)已成功啟動(dòng)“珞珈一號(hào)”系列科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星研制工作，研究通過低軌衛(wèi)星組網(wǎng)增強(qiáng)北斗系統(tǒng)定位精度，已經(jīng)于2018年6月2日發(fā)射首顆衛(wèi)星。根據(jù)習(xí)近平總書記“要把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置”的講話，我國(guó)已經(jīng)用天基傳感網(wǎng)建設(shè)長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境智能管理系統(tǒng)，統(tǒng)籌管理長(zhǎng)江流域用水、防洪、通航和發(fā)電，通過大量傳感器建立的空天地觀測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了智能化的協(xié)同管理。此外，我們還實(shí)現(xiàn)了從遙感影像大數(shù)據(jù)中自動(dòng)搜索目標(biāo)的技術(shù)，用于衛(wèi)星在軌處理影像數(shù)據(jù)。

在創(chuàng)新平臺(tái)與人才隊(duì)伍方面，2012年，面向空天信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，武漢大學(xué)聯(lián)合中國(guó)航天科技集團(tuán)公司、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等優(yōu)勢(shì)單位聯(lián)合組建了地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，2014年中心通過國(guó)家“2011計(jì)劃”認(rèn)定。該中心在地球時(shí)空基準(zhǔn)、空天信息獲取、空間網(wǎng)絡(luò)、空間通信、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、遙感對(duì)地觀測(cè)和空間信息服務(wù)等七個(gè)方向由院士或科學(xué)家牽頭開展研究，以此為基礎(chǔ)，以建設(shè)PNTRC為目標(biāo)，籌建空天信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

基于天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)（PNTRC）現(xiàn)已具備戰(zhàn)略研究、技術(shù)積累、創(chuàng)新平臺(tái)與人才隊(duì)伍方面的基礎(chǔ)，建議將通導(dǎo)遙一體化的PNTRC空天信息智能化實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)列為將要成立的空天國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的主要任務(wù)，集中全國(guó)相關(guān)優(yōu)勢(shì)力量協(xié)同攻關(guān)：一要運(yùn)用錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)理論，做好頂層設(shè)計(jì)，開展理論創(chuàng)新、仿真演示和技術(shù)攻關(guān)；二要通過國(guó)家重大專項(xiàng)，建立我國(guó)軍用和應(yīng)急響應(yīng)的空天信息智能化實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，引領(lǐng)智能航天發(fā)展；三是通過市場(chǎng)牽引和政府補(bǔ)助，建立我國(guó)軍民深度融合的、面向全球服務(wù)的空天信息智能化實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，為國(guó)家創(chuàng)造萬(wàn)億產(chǎn)值的空天應(yīng)用市場(chǎng)，為強(qiáng)軍、百姓生活和大眾化服務(wù)提供智能化的手段。當(dāng)前，全世界尚無(wú)這樣的空天信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)系統(tǒng)，我們必須抓住機(jī)會(huì)，全力攻關(guān)，建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)，強(qiáng)軍、富國(guó)、利民，做出引領(lǐng)性、原創(chuàng)性的科學(xué)貢獻(xiàn)。