【博評】張競:談談北斗衛星導航系統市場應用前景

2021-01-03 14:58:43
張競

中華民國榮民,曾任海軍中權軍艦艦長,美國海軍戰爭學院績優畢業,英國赫爾大學政治學博士,目前在大學執教國際關係等政治學入門課程。勤於媒體針砭時政與探論國際現勢,亦經常接受媒體電訪;偶爾出席政論節目,評論政軍議題。

 

編按:北斗三號系統軌道圖。(圖片來源:連結)

 

2020年6月23日北斗三號系統最後一顆導航組網衛星完成發射作業,7月29日該衛星進入軌道完成通聯,加入導航網路開始作業,7月31日上午10時30分於人民大會堂,由中共中央總書記習近平主持,並由國務院總理李克強以及副總理韓正陪同,高調舉行北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式。不過早在2018年12月27日,國務院就曾經透過新聞發布會,宣布北斗三號提前兩年正式提供全球服務,因此今年所舉辦之系統建成暨開通儀式,其實只是在確認早就已經完成之衛星導航服務體系。

編按:全球定位系統(GPS)大約在1978年完全實用化,但初期只涉軍用,至1983年9月,大韓航空KAL007號班機在飛越太平洋時,人手調控INS(慣性導航系統)出錯並誤入蘇聯遠東領空,蘇聯防空軍在慌亂下以攔截機擊落該客機。及後美國才承諾開展航空用的民用化全球定位系統服務。(圖片為Andrei Zhirnov繪製)

 

不過若欲掌握北斗導航衛星系統在政治、經濟、科技、社會乃至軍事各方面所具備之戰略意涵,就必須先理解該系統在諸多不同領域上,所具備之實際運用功能,以及所能產生之相關產業活動驅動能力;因此後續文中逐項列出北斗衛星導航系統,在軍民兩個面向上,各個市場運用具體案例與可能前景,期能讓讀者理解此項科技建設所具備之戰略意涵。

北斗三號衛星的CG外觀。據新華社報道,北斗三號衛星由三種不同軌道的衛星組成,包括24顆地球中圓軌道衛星(覆蓋全球),3顆傾斜地球同步軌道衛星(覆蓋亞太大部分地區)和3顆地球靜止軌道衛星(覆蓋中國)正在運作中,涵蓋20000至36000公里、包括同步軌道在內的衛星軌道上。聯同16個仍在服役且針對亞洲區定位服務的北斗二號衛星,構成達40個定位衛星的衛星網絡。(CNSS圖片)

 

 

首先就為發展北斗衛星導航系統所研發生產之導航晶片、計算單元模組、各類微波通信收發天線以及各個裝備內部線路板,其實都能夠產生相關產業之市場需求。中國大陸科技產業界依據北斗衛星導航前述品項之生產需求,前瞻日後系統固定維護之零組件更換需求以及所衍生技術能量,業已構成相當規模之產業群。此等技術能量與生產規模可與網際網路、雲端存取、大數據分析演算相互搭配,並可進一步應用於物流網路服務業。

編按:無人駕駛汽車對於車輛精確位置的數據有很高要求,因為除要確定車輛精確位置及編整到達目的地所需路線,定位技術更可用來比對同樣裝備衛星定位系統中不同車輛的位置,可以作為防撞系統的一個先期參考。(YOUTUBE擷圖)

 

 

其次就交通運輸面向來說,針對地面運輸系統,北斗衛星導航可運用於鐵公路車輛運轉狀況資訊回報智慧系統、自主導航、路線規劃、路況通報、軌跡追蹤監控、調度聯絡派遣以及營運監控。就海上運輸體系則可用於支持自動船位回報系統掌控航運動態,協助指派停泊位置與引導入塢出塢作業。而航空運輸活動更可讓北斗衛星導航系統能夠大展身手,其中包括航空動態掌握、飛航導引管制、軌跡追蹤描繪、機場地面動態管控以及協助近場飛行起降作業管控等多個面向。特別是未來當廣播式自動相關監視作業系統(ADS-B)成為飛航管制作業標準配備規範後,北斗衛星導航系統更可望成為民用飛航業界優先採用之導航資訊選項。

編按:農業用無人機/農保機在更高精度的衛星定位系統導引下,可以更精細地對小塊農田甚至當中的局部區域實施噴曬肥料、農葯甚至特定區域滅蟲的效用,對於深耕細作的亞洲農業來講,用族更廣泛。(圖為邱世卿老師FB分享片段的擷圖)

 

北斗衛星導航系統在航海方面之運用模式,亦可移轉用於支持漁業活動,其中包括漁船海上導航、進出漁港登記管控、漁業施政及漁撈作業活動監控管理、海事案件回報、氣象觀測狀況通報、氣候突變與災害預警,甚至是漁業活動漁獲量及漁民在海上聯繫岸臺發送信文,再加上通報海上執法單位取締非法漁業撈捕,漁民協助掌握海上不法活動或是他國漁船入侵作業海域,都可讓北斗衛星導航系統充分發揮其精準定位與簡訊通聯功能。

北斗衛星定位系統更可以用到無人駕駛農作機具上。片段為實驗中的播種車。

 

至於在農林業界方面,針對農田與林區樣態資訊掌握、土質養分及分布狀況調查、作物施肥灌溉作業掌握、病蟲害樣態掌握與防治、監控特定農作或是植林區域、遙控駕駛農業機械進行翻土、堆壟或是播種作業,再加上運用無人機進行作物植栽、巡視與保護活動,都可廣泛運用北斗系統使其作業精準程度與效率大幅提升。特別是對林業來說,山地林區面積測算與界限劃設、木材積量測算、森林巡視防火,運用北斗衛星導航系統與遙感技術相互結合,可提升農業與林業資源掌握與管理作業品質。

編按:利用插在山坡上的衛星定位發佈器探測山體的位移,可說是監察與預警山體滑坡的相當有效的方法。(圖片來源:連結)

 

北斗衛星導航系統更可用於生態維護、汙染源定位以利執法清除作業。平日透過該系統精準掌握建築物、橋樑與水壩位置資訊,可在天然災變發生後,迅速確認其受損狀況及掌握災情,至於北斗衛星導航系統對災害應變中傳報災情、發布預警以及支持指揮管控,更是藉由其發送簡訊結合精準定位最具體運用模式。

前述相同運用原則亦可推廣至治安面向,其中反制恐怖攻擊、處理群眾事件維護社會穩定、協助特定處所警衛安全勤務,再加上透過掌握警政治安人力、車輛、飛行器、無人機與特種裝備位置,協助調度投入執法活動,甚至還可將範圍擴展涵蓋消防單位與醫療設施,讓掌握治安與應變活動軌跡更加具體,從而提升應對治安事件效率與力度。

編按:北斗與5G的連結,可應用在急救治療及癒後的醫療監護一條龍服務上。(圖片來源:連結)

 

其實再從醫療面向,就可將北斗衛星導航運用範圍推展到社會關懷與弱勢照顧;目前中國大陸針對年長、幼童、殘障以及重大疾病在身,必須長時監控其動態或是身體狀況之對象,業已結合該系統發展出設置電子圍欄,運用此等遙控監控系統,作為通報家人與醫療單位支援重要資訊服務項目。考量未來全球遠距醫療以及居家照護潛在市場,相關系統配套服務設施與裝備,不但可望將使北斗系統在國際社會普及度為之提升,亦可帶來重大商業利潤與營運良機。

北斗衛星導航系統在用戶段發展更是充分結合私人車輛、手機、個人穿戴式電子設備,隨時提供定位導航服務。但針對諸多網路購物與物流運銷作業模式、飲食送餐服務以及私營交通叫車服務聯絡,北斗導航系統適時地配合社會商業脈動,提供精準即時定位與通聯服務,更加鞏固其在民用市場之發展潛力與商業價值。

編按:高速的衛星定位系統,可以讓不同客戶與處理器端的時間更容易統一校正。時間校正對於包括金融服及一些實時服務(如遙距精密操作、遙距手術等)有相當巨大的幫助。(網絡圖片)

 

 

最後就必須提到社會大眾對於北斗衛星導航系統最不能理解之授時服務項目,授時服務基本上就是透過北斗系統發送時間信號,以便各個不同用戶能夠取用作為調整校正系統計時基準,以便在統一時間下,讓相關活動或是網路得以同步配合運作。此項運作功能將會隨著北斗衛星導航系統逐漸成熟,並且運用在金融交易體系所要使用之計算機網路系統,特別是要仰賴虛擬私人網路(VPN:Virtual Private Network)封包通信來增加網路通信與交易安全之金融媒合服務網路,更必須要求其計算機網路統一時間基準,才能讓金融體系安全穩定運作。

此種透過授時建立網路運作時間基準之功能,對於電力網路系統調撥供電、監控發電廠所環境與負載、電力傳輸網路切換以及配電站運作狀況來說,運作時間能夠遵循相同時間基準,幾乎是正常運作必要條件。同樣對於交通運輸來說,交通信號管制、路軌切換與車次間隔管控,再加上車站月臺管控,其實時間同步更是關鍵要素,未來勢必將隨著北斗衛星導航系統授時服務發展狀況,逐漸納入用戶段正常服務範疇。

最後就要談到北斗系統在應用上區分成開放服務與授權服務兩個層次,兩者定位、測速與授時精確程度都有差異。授權服務雖然依據不同等級區分為軍用與民用兩個等級,同時另外在精確程度、廣域差分服務以及資訊收發之通訊服務上,亦存在著差別待遇,但是最重要的是就北斗衛星導航系統軍事運用項目,皆是集中在用戶段,直接或是間接運用所能獲得之定位、導航與授時資訊,支持軍事作戰需求。

編按:更精密且能高速更新位置的衛星導航系統,能賦與原有的遠程砲兵武器一定的移動目標打擊能力。圖片所示是美軍仍在測試中的XM1299型自走砲(算是M109A7的深度改良型),使用改良型神劍制導砲彈時,極限射程可達70公里。(照片來自Defense Blog)

 

 

儘管目前並無任何公開報導或是證實解放軍運用北斗衛星導航系統之具體例證,但所有解放軍必須運用到定位、導航與授時資訊之軍事科技與裝備系統,勢必將轉換採用北斗系統信號,以便增加其作戰保障安全性。共軍各軍事儎臺、武器導引組件、指管通情監偵系統內之座標轉換參考定位、甚至是與前述各項民用項目對等類似之軍事勤務體系與硬體裝備,亦將會採取北斗系統所提供之三項服務資訊。

特別是解放軍近年來所籌建各項足以獲致共同作戰圖像之指揮管制體系,以及各個不同作戰儎臺相互提供動態情報資料,以利強化戰場感知與掌控能力之資料鏈路系統,將是運用北斗衛星導航系統程度最高之作業體系。相較於單純導引武器增加射擊控制精準度,強化敵方目標動態情報傳送來說,指管通情體系與資料鏈路系統作業複雜度更高,因此將是解放軍運用北斗衛星導航系統最核心之要項。

編按:衛星定位系統配合軍用級別的資料鏈與無線傳輸系統,不但可實現實時大量情報交流,精密度甚至足以支援"A射B導"的遠距離聯合接戰能力(CEC),把防空圈的實用有效射擊範圍增至極限。圖為055型驅逐艦的相控陣化高速資料鏈傳輸天線。(圖片來自軍武狂人夢)

 

 

但是就與發展軍事戰力相互配套之軍工產業來說,其對於運用北斗系統支持其武器系統裝備研發之遙測作業,以利進行測試驗證與調校來說,將是普遍遭致忽略之重要面向,值得後續加以關注。同樣就解放軍所負責支援之中國大陸各項地理測量與繪圖作業來說,運用北斗系統配合軍民地圖、海圖與航空圖之測量繪製與校正,不論其係提供民事使用亦或是軍事用途,其亦將成為軍事體系相當重要之運用環節。

不過前述所有應用領域,都有賴建構各項技術標準規範,如此方能有利於建構其用戶段商品化與市場化之發展基礎。其實中國大陸目前亦致力於在國際社會,透過國際專業組織設定相關標準,同時在國內亦依據國家標準制訂作業規範,逐漸將涉及北斗衛星導航系統各項規範明確設定,此將為掌握該系統未來市場潛能時,後續值得繼續關注重點所在。

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(本稿係擷取另份針對北斗衛星導航系統發展概況研究報告重要單元改寫而成,提供輕新聞讀者先睹為快)

 

作者張競先生簡介:中華民國榮民,曾任海軍中權軍艦艦長,美國海軍戰爭學院績優畢業,英國赫爾大學政治學博士,目前在大學執教國際關係等政治學入門課程。勤於媒體針砭時政與探論國際現勢,亦經常接受媒體電訪;偶爾出席政論節目,評論政軍議題。著述文稿課題廣泛,獲得讀者極多迴響。

發佈於 博評
By 2021-01-03

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