面对美国推出的PNT(定位、导航和授时)概念,我们从信息时代的宏伟发展前景出发,提出“新时空”这样的科技领域概念,既囊括了PNT所有内涵,同时又在更高的层次上、更大的体系内、更前沿的领域中,确立新时空这一概念。“新时空”定义为:具有扎实科学理论底蕴的时空概念和具有“泛在智能、信息服务”时代特色的时空一体组构能力,实现全新的数字化网络化智能化对接、组合和融合、与跨越式发展,形成完整的面向地球、面向产业、面向人类大众,能够提供全时空、多手段、可互换、高可靠、无限量的智能时空信息服务。今后五十至上百年时间内,人们将以卫星导航系统为基石,集成光学、声学、电学、磁学、机械学多种多样的物理手段,融合有线、无线、互联、物联、传感、超算等一系列网络系统与技术,形成可互补、可交换、可替代、可共享的信息标准与资源,形成新时空服务体系,实现包括地下(和水下)与深空在内的海陆空天所有空间,和每天24小时所有时间,以及正常与异常、平时与战时、室内与室外所有环境条件下的时空信息泛在智能分享服务。
新时空源于卫星导航(即天基PNT),包括北斗导航卫星系统在内的全球导航卫星系统(GNSS)。但与GNSS相比,新时空服务体系涵盖天基、地基、无线电、惯性导航手段、传统的天文和地磁方式,以及创新的其它非GNSS手段,其范围更宽广,意义更深远,构成更完善,功能更强大,真正成为无处不在、无时不在的国家基础信息设施,真正成为服务国家安全、经济发展、社会进步和民生改善的重大技术支撑系统,真正成为中国大国崛起、强国奠基的重大里程碑和体现战略威慑力的重要标志。
国家新时空技术体系应该考虑的结构性要素包括产品和服务的提供者、产品和服务的用户群、服务和应用的物理环境、需求和能力的不同应用以及新时空信息产生、采集、存储、传输和分发的所依托的技术资源和手段。应该指出,现代信息社会中的根本流程要素是:泛在感知、物联互通、智能应用,这是一切科学研究、生产制造、应用服务的出发点和落脚点。
(2)北斗系统和GNSS是国家新时空服务体系的核心与基石
新时空服务体系是从全球卫星导航系统即天基PNT概念发展而来的,所以包括北斗系统在内的GNSS是其核心、要素、主线和基石。同时新时空体系还包括与其他非GNSS的PNT手段的集成整合(含传统的无线电、地图、惯性、磁力导航等方法),还要不断实现技术创新以及与其他系统的融合。
(3)国家新时空服务体系架构研究的必要性
当前,全球导航卫星系统已从单一的GPS进入到多系统并存的GNSS发展转折阶段,同时卫星导航又正在进入与各种各样的通信系统集成和融合发展的转折阶段,此外卫星导航大众化应用与服务还迫切要求实现室内外无缝的新时空服务发展转折阶段。这一系列发展转折需要进行GNSS的系统们之系统(System of Systems)的研究、导航与通信的融合创新研究,以及多系统多模式多层次的资源整合和管理体制机制创新,需要从整体全局上、国家战略层面上、产业发展高度上、缩小与国际先进水平的巨大差距上、更加长远的时间周期上,对国家新时空体系架构进行研究,制定新时空体系发展路线图,以便认清形势、凝聚目标、集中攻关、实现跨越,从而彻底摆脱由于缺乏战略研究、预先研究、基础研究所造成的总体上的盲目被动和技术上的捉襟见肘,以期在“北斗”这样重大的工程实施和系统运营中,在总体上赢得主动,在以新时空技术为支撑系统的智能信息产业推进中的技术上赢得主动,在错综复杂的国际市场竞争中赢得主动,进而赢得话语权和竞争力优势。
总而言之,新时空服务体系必要性主要表现在三个方面:
(1)摆脱落后,实现跨越式和可持续发展的需要
北斗系统建设,卫星导航应用更加广泛,深入人心,但是与国际先进水平相比,我国在系统技术上落后近30年,无法用常规方式实现赶超,唯一办法是采取非常规革命性手段,从更高、更远、更深的层次上,实现创新突破,构建新的体系,服务长远,指导现在,引领产业,实现跨越。
(2)卫星导航遭遇困扰,需要根本性突破,创造新机遇
卫星导航具有无可争辩的优越性同时,遭遇不同物理条件(如电磁干扰)脆弱性壁垒和泛在工作环境(如室内、地下、水下)瓶颈困扰,需要新时空体系所包括的多种多样物理手段与时空技术继承和创新实现全面突围。
(3)产业处在大转折大发展时期,需要大战略大策划
从国家大战略、市场大需求和产业大发展角度,需要大策划大总体大资金,用新时空体系这样的大战略指导产业升级转型,指导新一代信息技术和智能信息产业集成创新和可持续、跨越式发展,赢得国家竞争力优势和国际话语权。
2. 新时空服务体系框架和内容要点
国家新时空体系架构包括:目标愿景、发展战略,以及三大组成分体系。这三大组成分体系分别是:统一规划与协调管理体系、技术创新与系统集成体系、应用服务和产业推进体系。