专题｜中国卫星导航定位协会曹冲：北斗系统 自主可控的国家安全命脉

    北斗卫星导航系统（简称北斗系统），是我国自主建设、独立运营，与其它GNSS（全球卫星导航系统）实现兼容互操作的全球卫星导航系统。为什么全世界有能力大国，包括美国、欧盟、俄罗斯、中国，以及日本和印度，都在千方百计地积极建设自己的全球（或者区域）卫星导航系统？

    从历来的重大历史发展进程可以看到，其中贯穿着一条发展的主线，就是科学技术。一旦科学技术演变为GNSS这样的实用系统，其政治上的动员力，科技上的引领力，产业上的推进力，和社会上的影响力，其应用进入各行各业，进入千家万户，产生无比巨大的作用力，就成为推动经济发展和社会进步的强大生产力。卫星导航应用正在日益深入人心，逐步成为人们的实践行动，所产生的应用与服务的连锁反应，将是巨大无比、不可限量的。

    卫星导航在国防安全、经济建设、社会生活中具有不可或缺性，北斗系统已经演变成为重大的国家战略和国家行为，是国家能力、国际竞争力的重要标志，是国家重点发展的战略性新兴产业。在中国，以北斗系统为代表的卫星导航系统及其产业，其关键作用是提供时间与空间基准和智能化手段，以及所有与位置相关的实时动态信息。因此，北斗系统业已成为国家重大的空间和信息化基础设施，成为融合各种各样信息系统和相关产业的核心力量和共享基础，也成为体现现代化大国地位和国家综合国力与国际竞争优势的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源。也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。由于其广泛的产业关联度和与通信产业的融合度，能有效地渗透到国民经济诸多领域和人们的日常生活中，成为高技术产业高成长的助推器，成为继移动通信和互联网之后的全球第三个发展得最快的电子信息产业的经济新增长点。

    北斗导航卫星系统的建设和营运，以及基于北斗应用的泛在智能位置服务的发展，它不仅能够在目前“稳增长、促改革、调结构、惠民生、防风险”一系列任务，和改造传统产业的重大行动中发挥中流砥柱的作用，而且已经逐渐成为我国未来智能信息产业发展的核心推动力。当前，以“北斗为核、时空主体、智能当家”的位置服务为主题的这种推动作用正在逐步增强、逐步壮大、逐步从量变到质变，将会推动新兴的新一代信息技术和智能信息产业的爆发性增长。

    北斗系统，是我国在今后10-20年间唯一真正能够突破大国重围、走向国际、参与强国竞争、服务全球的战略性新兴产业高科技体系化项目，迫切需要高瞻远瞩的战略规划、着眼赶超的科技跨越、赢得主动的能力升级和服务全局的产业转型。卫星导航产业实现技术国际化和市场全球化的重任，历史性地落在了北斗行业从业者的身上。

    当前，乘着国家推进“一带一路”战略的重要机遇，抓住今后数年产业全球化大发展窗口期，我们要增强紧迫感，积极作为，抢占发展的主动权。目前我们在系统整体技术与基础上落后国际领先水平15~20年，在应用与服务技术落后约5~8年，为了摆脱落后，为了彻底改变目前产业规模弱小、力量分散、市场杂乱的尴尬局面，改变无法适应产业蓬勃发展的客观现实，必须加速实现科学与技术、理论与实践的双重跨越，我们必须解决在基础设施和技术平台及其配套能力上的“捉襟见肘”，需要进行强化的能力升级。乘导航产业正从室外正常条件下的服务进入室内外无缝服务阶段的东风，进军各种各样恶劣、严酷和异常环境下的泛在服务，这将是我们产业跨越式发展实现赶超的重大转折机遇，是产业革命性的转型机会。

    中国拥有数量以十亿计的潜在用户群体，在今后的几年内均会要求提供泛在智能、实时动态、精准确保和融合共享的基于位置的服务，这是个重大而又迫切的使命，是不可推卸的责任和空前的严峻挑战。要通过北斗的应用与产业化运作，全方位促进信息产业的结构转型，推进“位置服务”国家联合行动，促进高端制造业、先进软件业、现代服务业和基础数据业的全面大发展、大繁荣，真正完成打造国家综合实力的历史责任。通过这一过程的实施与目标实现，我们也必将赢得国际话语权和影响力，体现大国风范，履行大国义务，赢得国际优势竞争力，从而为实现中华民族的伟大复兴“中国梦”做出贡献。

    北斗，如同其它的GNSS系统一样，存在两个“出乎意料”：一是其应用如此广泛，以至于深入到国民经济与社会生活的方方面面。让当初的GPS系统设计者们，都感到“出乎意料”，因此坊间流传着“GPS的应用只受到人们想象力的限制”这样一句名言；二是卫星导航系统的信号脆弱性如此明显。由于卫星离开地球表面的距离相当远，为数万公里，所以地面接收到的卫星信号相当微弱，几乎达到“弱不禁风”的程度。比如，一个可乐罐儿大小、发射功率为1瓦的GPS干扰仪，可以使得方圆10多平方公里范围内的GPS民用接收机，均不能正常工作；同时，导航卫星信号不仅仅受到多种多样的电磁干扰的影响，还受到各种各样的地形地物和建筑物的遮挡与屏蔽，以及太阳与地磁活动的影响，所以卫星导航系统并非原来宣传的那样，在任何时候、任何地方均能正常地让用户接收到服务信号。为此，必须在实现泛在定位导航服务的过程中，需要整合其他技术系统与手段，构成集成融合系统，才能真正实现无时不在、无处不在的普适导航服务。但是，就目前情况而言，在室外和许多开阔地带和偏远地区与海上，卫星导航仍然不失为一种基本的、优秀的技术手段，也是泛在导航的重要基础。

    由此可见，卫星导航的脆弱性，是其致命的软肋。而由于卫星导航应用的广泛性，所以一旦出现系统性、区域性、局地性的人为或者自然的、有意的或者无意的无线电干扰，就会造成实际的影响和危害。因此，必须采取必要的应对措施。如美国的联邦通信委员会明文规定，凡是研发、生产、销售、购买、使用GPS干扰仪者，均为违法行为，予以追究法律责任。曾对于一家GPS干扰仪制造商，课于4800万美元的天价罚款。同时，为了确保卫星导航信号的频谱不受或者少受干扰，还专门建立了GPS信号干扰源监测和消除缓解网络，以及GPS民用监测性能规范。由此可见，在政策与法律法规层面有必要采取积极有效的举措，实现一定的安全性保障。

    与网络安全一样，北斗/GNSS系统作为信息基础设施，本身就是安全的高风险领域，由于卫星导航的应用广泛深入性，和自身的先天不足的脆弱性，以及其军民两用的本质特殊性，它更加会容易受到干扰、欺骗和恶意攻击，这会影响到应用用户和接受服务用户的方方面面，包括：对于物联网设备、网络和产业的分布式阻断攻击威胁，会进一步延伸到医疗保健关爱和汽车定位导航的安全；对于卫星导航时间频率服务的攻击，会直接危害影响到交通运输、电力传输、通信广播等一系列国家基础设施的安全；对于日新月异的无人系统的定位和控制管理的攻击，会造成无人机、机器人、无人驾驶车辆和自动驾驶舰船的安全，以及这些应用系统自身带来的安全管理和风险防范；除开信息安全风险以外，甚至涉及生命财产安全和个人隐私保护等一系列问题。

   北斗系统是个军民两用系统，是国家的重大战略威慑力量，也是个国家安全保障的技术支撑系统，将其建设成为国家一流系统是国家使命和能力建设的重要组成部分。北斗与其它许多高技术系统的不同之处是，它直接紧密地联系着国计民生，特别是联系着数以亿万计的百姓大众，成为一种生产、生活、生态方式。为此，必须把北斗系统建设好、维护好、运营好，不断的改进提高完善，不断的增强升级迭代，优化其性能、精度、可靠性与弹韧性。

    安全问题的解决，实际上安全意识和思维方式很关键。特别是，人类已经进入信息文明时代，在这个网络连接一切的时代，信息安全上升为头等大事，也成为防不胜防的头等难题。信息时代，安全的群防群治是必须提倡的，而所做的工作就是如人人有安全防范意识，保护国家安全和个人隐私，人人有责。但是不需要人人成为安全专家，因为这没有必要，更没有可能。这样的宣传教育通常就能解决绝大部分安全漏洞问题。而少部分问题就有专业人士去处理。为了群众、发动群众，相信群众、依靠群众，我们面临的难题往往能迎刃而解，我们的事业会进一步兴旺发达。

    信息网络安全，必须组织真正专家领衔的专业化团队，这是目前发达国家通用的方法。我们一定要有一支无所畏惧、无坚不摧、无往不胜的网军，在北斗这里也应该有个专业小分队，能够有的放矢地切切实实地解决一两个实际的安全问题，确保基础设施、关键部位、核心领域和重大的数据资源集散地的时间空间信息的安全与应用服务。

    真正的安全保障，是在科学理论、技术实践、产业发展和社会治理方面，保持足够的先进性，主要包括要有居高临下的科学前瞻性，要有真知灼见的技术话语权，要有先行一步的产业主动权，要有社会信息的主导治理权。这就是要有高度整体性集成化的系统建设发展架构思路，构筑符合信息文明时代精神、具有中国特色的生产生活生态信息发展体系，而北斗系统恰恰是其切入点，是其重大技术基础的出发点和策源地。因为，我们从北斗的技术实践中，找到了牵引这一体系的牛鼻子，这就是北斗和其它导航系统所提供的时间空间信息，形成了中国时空信息服务体系的总体性思路，以期实现科学理论、技术实践、产业发展、体系推进四个层次的创新，服务国家的跨越发展。

    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”这样的科技战略概念，它既囊括了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，确立新时空信息服务体系化这一概念。“新时空”可定义为：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和其它航天基础设施为基石，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、人工智能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，形成新时空信息服务体系，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。

    在“以人为本”的信息文明时代和现代服务业中，主要是信息服务，在服务为王、内容为王、信息为王的时代里，所有的人事物信息的主要构成中，离不开时间空间两大参照系的信息，它们占信息总量的70%〜80%，而新兴的信息产业，也就是智能信息产业，其智能化的基本依托，就是空间和时间量，所有的有效信息，都是在合适的时间、合适的空间得到与所需对象的实时动态地正确匹配和均衡利用，才能真正发挥其效能、效率和效益。由此可见，时间空间的作用至关重要。在信息泛滥和垃圾信息满天飞的时代，在信息真真假假和虚虚实实的产生传递应用过程中，只有时间空间信息一体化的唯一性，才是辨别真伪、认清本末、发现价值的独特工具手段，成为国际国内信息安全治理体系和国民诚信体系能力保障的总开关总钥匙，成为信息时代的千里眼、顺风耳，成为智能信息产业这一庞大的战略性新兴产业的核心驱动力和发展主线，能够在漫长的产业发展历史进程中发挥不可替代的高端引领作用。从本质上说，中国新时空是一种全心全意、彻头彻尾的，具有时代精神和中国特色的确保国家长治久安的安全观。

    中国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、分享服务，这是一切科学研究、生产制造、应用服务的出发点和落脚点。

    中国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。中国时空也是实施部署推进“军民融合”、“一带一路”国家战略发展的科技主力军和安全守护神。