面對美國推出的PNT(定位、導航和授時)概念,我們從信息時代的宏偉發展前景出發,提出“新時空”這樣的科技領域概念,既囊括了PNT所有內涵,同時又在更高的層次上、更大的體系內、更前沿的領域中,確立新時空這一概念。“新時空”定義為:具有扎實科學理論底蘊的時空概念和具有“泛在智能、信息服務”時代特色的時空一體組構能力,實現全新的數字化網絡化智能化對接、組合和融合、與跨越式發展,形成完整的面向地球、面向產業、面向人類大眾,能夠提供全時空、多手段、可互換、高可靠、無限量的智能時空信息服務。今后五十至上百年時間內,人們將以衛星導航系統為基石,集成光學、聲學、電學、磁學、機械學多種多樣的物理手段,融合有線、無線、互聯、物聯、傳感、超算等一系列網絡系統與技術,形成可互補、可交換、可替代、可共享的信息標準與資源,形成新時空服務體系,實現包括地下(和水下)與深空在內的海陸空天所有空間,和每天24小時所有時間,以及正常與異常、平時與戰時、室內與室外所有環境條件下的時空信息泛在智能分享服務。
新時空源于衛星導航(即天基PNT),包括北斗導航衛星系統在內的全球導航衛星系統(GNSS)。但與GNSS相比,新時空服務體系涵蓋天基、地基、無線電、慣性導航手段、傳統的天文和地磁方式,以及創新的其它非GNSS手段,其范圍更寬廣,意義更深遠,構成更完善,功能更強大,真正成為無處不在、無時不在的國家基礎信息設施,真正成為服務國家安全、經濟發展、社會進步和民生改善的重大技術支撐系統,真正成為中國大國崛起、強國奠基的重大里程碑和體現戰略威懾力的重要標志。
國家新時空技術體系應該考慮的結構性要素包括產品和服務的提供者、產品和服務的用戶群、服務和應用的物理環境、需求和能力的不同應用以及新時空信息產生、采集、存儲、傳輸和分發的所依托的技術資源和手段。應該指出,現代信息社會中的根本流程要素是:泛在感知、物聯互通、智能應用,這是一切科學研究、生產制造、應用服務的出發點和落腳點。
(2)北斗系統和GNSS是國家新時空服務體系的核心與基石
新時空服務體系是從全球衛星導航系統即天基PNT概念發展而來的,所以包括北斗系統在內的GNSS是其核心、要素、主線和基石。同時新時空體系還包括與其他非GNSS的PNT手段的集成整合(含傳統的無線電、地圖、慣性、磁力導航等方法),還要不斷實現技術創新以及與其他系統的融合。
(3)國家新時空服務體系架構研究的必要性
當前,全球導航衛星系統已從單一的GPS進入到多系統并存的GNSS發展轉折階段,同時衛星導航又正在進入與各種各樣的通信系統集成和融合發展的轉折階段,此外衛星導航大眾化應用與服務還迫切要求實現室內外無縫的新時空服務發展轉折階段。這一系列發展轉折需要進行GNSS的系統們之系統(System of Systems)的研究、導航與通信的融合創新研究,以及多系統多模式多層次的資源整合和管理體制機制創新,需要從整體全局上、國家戰略層面上、產業發展高度上、縮小與國際先進水平的巨大差距上、更加長遠的時間周期上,對國家新時空體系架構進行研究,制定新時空體系發展路線圖,以便認清形勢、凝聚目標、集中攻關、實現跨越,從而徹底擺脫由于缺乏戰略研究、預先研究、基礎研究所造成的總體上的盲目被動和技術上的捉襟見肘,以期在“北斗”這樣重大的工程實施和系統運營中,在總體上贏得主動,在以新時空技術為支撐系統的智能信息產業推進中的技術上贏得主動,在錯綜復雜的國際市場競爭中贏得主動,進而贏得話語權和競爭力優勢。
總而言之,新時空服務體系必要性主要表現在三個方面:
(1)擺脫落后,實現跨越式和可持續發展的需要
北斗系統建設,衛星導航應用更加廣泛,深入人心,但是與國際先進水平相比,我國在系統技術上落后近30年,無法用常規方式實現趕超,唯一辦法是采取非常規革命性手段,從更高、更遠、更深的層次上,實現創新突破,構建新的體系,服務長遠,指導現在,引領產業,實現跨越。
(2)衛星導航遭遇困擾,需要根本性突破,創造新機遇
衛星導航具有無可爭辯的優越性同時,遭遇不同物理條件(如電磁干擾)脆弱性壁壘和泛在工作環境(如室內、地下、水下)瓶頸困擾,需要新時空體系所包括的多種多樣物理手段與時空技術繼承和創新實現全面突圍。
(3)產業處在大轉折大發展時期,需要大戰略大策劃
從國家大戰略、市場大需求和產業大發展角度,需要大策劃大總體大資金,用新時空體系這樣的大戰略指導產業升級轉型,指導新一代信息技術和智能信息產業集成創新和可持續、跨越式發展,贏得國家競爭力優勢和國際話語權。
2. 新時空服務體系框架和內容要點
國家新時空體系架構包括:目標愿景、發展戰略,以及三大組成分體系。這三大組成分體系分別是:統一規劃與協調管理體系、技術創新與系統集成體系、應用服務和產業推進體系。