航天技术基础范文
时间：2023-12-28 17:22:37
航天技术基础篇1
一、美国航天预研项目管理模式研究
美国历来重视航天事业，认为其发展是国家威望和军事实力之所系，把航天发展政策视为国策的重要组成部分。美国航天管理体制分为三层：总统与国会为决策层，主管最高决策以及立法和预算审查；国防部与国家航空航天局（NASA）为计划层；承包商（工业界）、科研机构、大学等为实施层。可以说，美国的航天预研是一个以国防部、NASA为先导的，以工业界和大学为基础的公私结合、军民结合的综合预研体系。
1.发挥政府的主导作用，以政策引导航天预研创新
美国的航天工业是在市场经济的条件下发展和运作的，因此采取了军民分立的模式：国防部负责军用航天战略的组织实施和军用航天活动的开展；NASA负责民用航天战略的组织实施和民用航天活动的开展。这两个部门在航天预研创新中起着主导作用，通过预研政策、实施各种预研计划等方式，来建立和调节预研创新主体的相互联系和互动关系，发挥市场配置资源的基础作用，提高航天预研创新能力，推动科技创新。
美国近些年军事航天预研创新的需求顶层文件是参谋长联席会议主席提出的《2020联合构想》和《四年一度防务评审》。这两份文件主要从未来作战的角度，提出了军队能力建设的目标，是美军预研创新的需求指向。国防部在此基础上，进一步制订了《国防科学技术战略》，作为预研创新的指南，把需求指向转化为国防预研创新的顶层技术需求文件。NASA的《NASA航天技术路线图草案》提供了满足NASA战略目标所需的技术路线，这也为一些机构和企业开展预研创新提供了指导。NASA制定的“创新先进概念”（NIAC）计划，进行技术可行的先进概念研究，确保美国在全球航天技术领域保持领导地位。
2.建立专职机构，加强与航天企业的联系
为了使工业界更积极、更主动地参与航天创新研究工作，美国航天预研管理部门采取各种措施，加强同工业界的联系。美国三军在弗吉尼亚州的亚历山德里亚、俄亥俄州的代顿和加利福尼亚州的帕萨迪纳等军工企业密集地区建立了“工业信息办事处”，并在全国各地建立信息联络点，负责向军工企业提供有关国防采办情况及军事科研规划的意向。
此外，三军的研究机构都成立了“研究与技术应用办公室”，作为同工业界加强联系的窗口，负责向军工企业和高等院校通报研究所的科研活动，并帮助向州政府及其他地方政府机构与私营企业转让技术成果。国防部通过国防技术信息中心及其他信息分析中心的出版物，将国防采办情况和技术发展状况及时通报给军工企业及其他用户。
3.宽松的创新文化，持续的技术支持
美国的预研创新工作十分重视创新文化的培育。为了推动创新工作的开展，美国航天管理部门对于创新工作的风险有非常高的容忍度，在组织、管理和人事政策等方面鼓励个人担当和首创精神，并在项目界定上具有高度的灵活性。
美国拥有世界领先的科学技术能力，根本上得益于其诸多基础研究创新的科研成果。美国航天的预研工作更多的是关注于长远的、原始性的创新工作，采取“广种薄收”的管理模式，在前期预研探索阶段，给予充足的经费支持，从而建立起技术积累，从而为后期的型号研制工作打下技术基础。正是有了这些充足的技术储备，从而形成了一系列先进的成果。全球定位系统的成功，离不开原子光谱的基础性研究。美国海军研究局长期对原子光谱研究进行稳定的经费支持，获得了氢量子放大器时钟的基础技术。之后卫星技术的发展与该技术相结合，使美军具备了精确定位与导航能力。
4.实施创新激励措施，增强航天企业创新活力
美国航天预研管理部门通常利用知识产权来激励创新活动，通过建立一套完整的知识产权法律体系，加大知识产权的保护力度。此外，还采用多种方法激励航天企业参与预研创新项目。
美国国防部对开展预研创新活动的企业，实施“费用补偿”、“税收减免”和“共同投资”等激励措施，同时，许多技术转移计划都设有技术创新奖项，如“两用科学技术计划”设立有“两用科学技术计划成果奖”，用于奖励根据军方利益、商业活动和成本分摊质量评选出的前三名的项目和个人；NASA为了鼓励私营企亚开展创新活动，实施了“小企业创新研究计划”，授予小型高科技企业大量研发合同，甚至会免费向这些企业提供一些先进的航天技术。
5.加强技术转移机制建设，推动预研成果转化
为加快航天预研创新成果向武器系统及市场化方向转化，取得更多的军事及经济利益，在保证国家根本利益的前提下，美国国防部和NASA都采用多种技术转移手段，推动预研成果的转化。一方面，国防部在国防研究与工程署，NASA在下属各个航天中心设立技术转移办公室，作为预研技术转化和军民两用技术转移的主管机构，推动武器装备技术的转化和军民两用技术的相互转移。另一方面，国防部实施各种技术转移计划，其中比较典型的是“先期技术演示”、“先期概念技术演示”/“联合概念技术演示”、“两用科学技术计划”，以及“独立研究与开发计划”；NASA则建立了数据庞大的军民两用技术转移网络信息数据库，并建立了完善的信息交流平台，形成定期信息的制度，有效地组织和协助美国工业界参与NASA资助的研究项目，并将项目开发出来的技术加以利用和商业化。
二、我国航天预研项目管理现状分析
1.我国预研管理体制
（1）坚持决策、咨询、执行系统的协调与配合
我国整个预研管理体系以行政部门为主体，充分发挥专家的作用，实行领导与专家相结合，按管理职能可以分为行政部门领导下的决策系统、咨询系统和执行系统。
决策系统主要由总装备部和国防科工局负责，在决策中强调集中、统一，加强统筹规划，避免重复，充分听取意见，使决策更加符合实际，有利于预研战略、规划、计划的落实。根据装备预先研究工作的需要，在一些领域设立专业组、专家组等专家咨询系统，咨询系统主要任务是开展装备预先研究发展战略研究，提出装备预先研究项目指南建议，参与装备预先研究项目的综合论证和开题论证，参与装备预先研究项目实施过程中的技术评审。执行系统的主要任务是对计划确定的项目或基金项目实施合同、基金管理和组织项目的科研活动，确保任务的完成。
（2）预先研究计划的实施实行项目分类管理制度
航天预研的中长期计划实施，主要采取合同制和基金制，二者的实施与科研发展阶段是紧密相关的。按照预研发展的客观规律，预先研究分为应用基础研究、应用技术研究和先期技术发展三个阶段，预研三个阶段中的应用基础研究阶段的预研项目涉及面广、探索性强、风险大，适宜基金制管理，而应用技术研究和先期技术发展阶段的预研项目针对性较强、目标较明确、技术指标确定，适宜合同制管理。
2.国内预研项目管理存在的问题
（1）缺乏原始创新的理念和环境
与美国相比，我国的原始创新项目很少。当前原始创新理念的缺失、缺乏容忍失败的环境阻碍了原始创新工作的开展。更多的科研和管理人员关注于能够“立竿见影”的集成创新工作和一些工程型号工作，忽视了前沿性、基础性的研究，逐渐丧失了原始创新的理念。同时，我国的科研评价体系宁稳勿错，即便有一些原始创新的研究项目提出，如果不是国外首先提出就会受到怀疑，无法得到立项。要真正提升中国的国际竞争力，成为世界航天强国，我们就必须转变创新思路，围绕重大技术前沿领域，大力推动原始创新，逐步在一些关键领域形成引领技术发展的优势。
（2）“需求牵引”力度弱，预研成果转化机制也不完善
“需求牵引”应当是开展预研工作的先决条件。军方作为航天企业的主要客户，其需求牵引对于预研项目的立项与发展至关重要。由于军方与工业部门沟通不够，军方的需求牵引力度不足，预研成果与军方需求存在差异，预研成果形成以后，不能及时地转化为产品，从而得到国家和军方的型号立项。此外，由于航天领域研究工作的保密性，预研项目研制的过程中所形成的很多技术，只能申请国防专利，不能通过一般市场转化机制转入民用领域，直接产生经济回报，从而在一定程度上降低了开展预研的积极性。
三、启示与建议
虽然我国与美国在科研体制上有很大不同，但是，美国在预研创新项目管理方面呈现出来的一些成功经验和有益做法，还是具有一定的普遍意义，对于我国航天预研的管理有重要的启示作用。
1.营造宽松环境，鼓励原始创新
航天科技工业本身就是高科技、高风险行业，而预研创新则意味着更高的风险，在试验的成败中吸取经验，才能走向成功。因此，只有营造利于创新的宽松环境，允许探索性创新项目的失败，才能鼓励更多的人进行原始创新。
一是建立鼓励原始创新的机制，完善科学技术评价办法，建立独立的创新评价体系，优化立项评价指标。在科研立项管理过程中给予足够自由度，建立和完善科学合理的遴选机制，对“非共识”项目要给予认真对待，从总体创新水平到人均产出相结合进行综合对比。
二是对于探索性创新项目要给予持续性资助，并允许失败，鼓励更多的人进行原始创新。当然，容忍失败不意味着容忍所有的失败，对于技术成熟的地方，必须要保证成功，只有在新技术探索尝试过程中才能够容忍失败。
三是注重原始创新思维的培养，建设有航天特色的创新文化，实现创新文化与技术创新相互融合，以优秀的创新文化、良好的创新氛围为技术创新工作提供保障。鼓励自由探索，发扬学术民主，营造尊重人才、尊重科学、勇于探索、敢为人先、宽容失败的创新环境和氛围，培育有利于创新人才成长和创新火花迸发的土壤。
2.加大激励措施，推动航天技术持续发展
我国应在确保国家利益的基础上，加大航天创新的激励措施，从而激发企业、个人加强技术创新的内在动力。
一是加大预研经费投入。通过制定和修改有关政策法规，增加航天预研经费投入，完善多渠道支持基础研究的格局，逐步扭转我国基础研究投入强度偏低的局面。对于前沿性、基础性的研究给予持续的资金投入，确保技术的持续发展。同时，引导和支持航天企业积极开拓创新资金筹措渠道，进一步加大人才资本和智力资本的投入，加大对预研机构的支持力度，确保预研费用占主营业务收入的比例保持在一定的规模。
二是实施科技成果有偿转让的政策。实行科技成果所有权和使用权相对分开和科技成果有偿转让的办法，在保护国家利益的同时兼顾保护科技成果完成单位及个人的利益，并对项目预研团队和个人采用绩效回溯、利润分成、有偿转让、股权激励等多种方式进行奖励。
三是加大精神激励，实现荣誉、利益与贡献相匹配。目前我国科技奖励偏向于型号项目，预研项目评奖的难度非常大，使预研人员的积极性受到了一定的影响。可以考虑增设一定的预研奖项，对技术创新优秀团队和人员授予荣誉称号，加大宣传力度，增强创新人员的荣誉感和成就感，从而在精神方面对预研人员给予一定的激励。
3.加强“需求牵引”的力度，推进创新成果转化
“需求牵引”应当是开展预研工作的先决条件，加强军方的“需求牵引”一方面可以更好地引导航天企业开展预研创新工作，另一方面可以有效地推动预研成果的转化。
军方需求牵引形成的预研成果才能更好地应用到航天型号研制中，从而转化为成果。
一是建立信息定期机制。加强军方与航天企业预研机构的互动交流，定期召开研讨会，明确未来预研项目发展方向，从而牵引航天企业开展预研创新工作。
二是充分发挥军方的主导作用，建立创新主体合作与互动的技术转移机制。以需求引导预研创新主体的跨部门合作，推动预研创新工作的开展，促进预研创新成果的转化。
三是有针对性地实施和管理各种专门的技术转移计划，促进民技军用、军技民用以及全军技术共享。同时，利用现代信息技术建立军方各需求部门可以安全访问的技术转移数据平台。依托这样的技术转移平台，将先进的技术转化为武器装备。
四、结束语
美国航天的先进创新能力来自于先进的预研管理模式。不断学习美国航天预研管理的经验，发现自身的不足，才能从根本上提升我国航天科技创新的水平，促进中国航天工业的发展，为实现航天强国贡献力量。
航天技术基础篇2
1.专业初识
飞行器设计与工程，顾名思义，就是设计先进的飞行器，主要面向航空飞行器设计。本专业方向具有较强的行业特色，航空航天工程是基本的服务方向；同时，在民用工程领域有广阔的市场。轰动世界的“阿波罗登月计划”“神舟”飞船等，都是本专业的杰作。
2.学业导航
本专业学生主要学习飞行器设计方面的基本理论和基本知识，受到航空航天飞行器工程方面的基本训练后，具有参与飞行器总体和部件设计方面的基本能力。
主干学科：航空宇航科学与技术、力学、机械学。
主要课程：材料力学、机械设计、弹性力学、结构力学、流体力学与空气动力学基础、飞行器动力学、飞行力学、力学性能与结构强度、试验技术、自动控制理论、飞行器总体设计、结构设计、复合材料设计与分析、空间制导控制、传热学与热防护等。
3.发展前景
在轰炸机、运输机、民航飞机等其他机型上面，中国与世界先进水平存在着不小的差距。各航空公司使用的大型民航飞机都是进口的，目前国内没有能力生产。本专业极具发展空间。
二、人才塑造
1.考生潜质
对数学、物理等有比较浓厚的兴趣。常查询航天飞机的资料，对航天飞机感兴趣，对飞机导航系统感兴趣。喜欢飞机模型，常看人造地球卫星发射的实况转播。渴望当一名宇航员。注意了解宇宙飞船的材料，常收集宇宙飞船的模型等等。
2.学成之后
本专业培养的工程技术人员和研究人员，具备较好的数学、力学基础知识和飞行器工程基本理论，同时有较强的飞行器总体结构设计与强度分析、试验的能力。
3.职场纵横
本专业毕业生能从事飞行器(包括航天器与运载器)总体设计、结构设计与研究、结构强度分析与试验，通用机械设计及制造等多方面的工作。
一、专业简介
1.专业初识
飞行器动力工程专业主要以航空发动机为研究对象，其目的就是生产出高效、实用、先进的航空发动机。由于航空发动机为载人飞行器提供动力，其在高速飞行、高性能和高可靠性等方面要求都极为严格，因此飞行器动力装置在动力工程领域一直处于技术领先地位并带动了相关学科的发展。
2.学业导航
本专业学生主要学习有关飞行器动力装置的基础理论和基本知识，受到机械工程设计、实验测试和计算机应用等方面的基本训练，具有飞行器动力装置及控制系统的设计、实验和运行维护等方面的基本能力。
主干学科：机械工程、力学、动力工程与工程热物理。
主要课程：机械原理及机械设计、电工与电子技术、工程力学、自动控制原理、工程热力学、传热学、流体(含气体)力学、动力装置原理及结构、动力装置制造工艺学、动力装置测试技术等。
3.发展前景
我国航天、航空事业的迅速发展，展示了本专业良好的发展前景。
二、人才塑造
1.考生潜质
具备扎实的数学、物理等方面的理论知识，掌握外语、计算机等必备工具。对飞行器的燃料装置感兴趣，了解飞行原理。常研究宇宙飞船的燃料，关注飞机的新燃料。常搜集飞行器动力资料，对飞机动力系统感兴趣，了解导弹动力装置等等。
2.学成之后
本专业培养具备飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面知识的专门人才。
3.职场纵横
本专业毕业生可以在航空、航天、交通、能源、环境等部门从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面的工作。
一、专业简介
1.专业初识
飞行器制造工程专业是国防科工委重点建设专业，主要研究探索更方便、更快捷、更可靠的飞行器制造工艺、方法。本专业属于机械制造范畴，需要有很强的实践能力，不仅要学习机械制造的各种工艺、整套方法和流程，而且要对飞行器的设计有一定了解。
2.学业导航
本专业学生主要学习自然科学基础知识、制造工程基本理论和飞行器制造的基本理论和知识。通过各种实践性教学环节，培养运用所学的基本知识和技能，分析和解决飞行器制造工程中的实际问题的能力。
主干学科：机械工程、电子科学与技术、材料科学与工程。
主要课程：理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、航空工程材料、电工与电子技术、计算机技术、金属塑性成形原理、模具设计与制造、飞机零件加工与成形工艺、飞机装配工艺、飞机构造、计算机辅助飞机制造等。
3.发展前景
国内不仅在飞行器设计上与国外差距很大，在制造方面也有很大的差距。加强航空建设、国防建设，需要大批专门人才的不断努力，这预示着本专业前景十分广阔。
二、人才塑造
1.考生潜质
关注新型飞机，对飞机机械原理感兴趣，了解宇宙飞船的构造，收集过飞机图片资料，常观察各种飞机模型，希望做一名飞机设计师等等。
2.学成之后
本专业培养从事飞行器制造领域内的设计、制造、研究、开发与管理的专门人才。
3.职场纵横
本专业毕业生适应性强，社会需求量大，就业范围广，在广大科研院所、高科技产业和航空、机械、电子、计算机公司等单位都有用武之地。
一、专业简介
1.专业初识
飞行器环境与生命保障工程是以空间环境、生物技术、环境化工等学科为基础，研究飞行器救生系统为主，将人、机器、环境有机结合的复合型专业。目前，国内有三所高校开设了飞行器环境与生命保障工程专业：北京航空航天大学、哈尔滨工业大学和南京航空航天大学。
2.学业导航
本专业学生主要学习航空航天生理、空间环境工程、热控系统理论、控制理论、人机系统工程等基础理论，掌握从事航空航天环境模拟、控制与生命保障系统设计与研究所必需的基本知识和技能。
主干学科：动力工程与工程热物理、控制科学与工程。
主要课程：工程热力学、传热学、空间环境工程、航空航天生理学、控制理论、人机工效学、理论力学、材料力学、空调制冷技术、航空航天环境控制系统、航空航天安全工程、空间环境试验技术等。
3.发展前景
科学技术飞速发展，预示着航空航天技术广阔的发展前景。
二、人才塑造
1.考生潜质
喜欢关注宇航新闻，关注空间站的建设，对宇宙探索节目或介绍宇宙的文章感兴趣。对宇航员训练条件感兴趣，对宇航生物实验感兴趣。了解空间生理学，渴望了解外层空间等等。
2.学成之后
本专业培养的人才，具备航空、航天环境模拟控制、生命保障系统设计与研究能力，能在航空航天领域从事环境控制与生命保障系统设计，在民用领域从事热能利用、空调、供暖等系统设计。
3.职场纵横
航天技术基础篇3
现代军用舰艇导航的总体要求是可靠、连续和准确。顾名思义，可靠是指导航仪器设备要质量好、不出毛病。连续是指导航仪器要能实时、不间断地提供导航信息。准确是指导航设备提供的信息精度要高、时间要准。当然这也要根据导航信息平台所执行的任务和所面对的客观条件而定。对军用舰艇来讲，实施火炮、鱼雷攻击任务的舰艇导航信息的质量可差一点。对于发射舰载（艇载）导弹的舰艇来讲，导航信息的质量就要求得高。如果有一艘战略导弹核潜艇要发射洲际导弹，那它所需要的导航信息则是最高的，否则就会“失之毫厘，谬以千里”了。对海上航行的舰船，一般导航精度2～3海里就能满足航行安全了。近海测量船的导航精度要求在10米以内，对于障碍物较多的复杂海区或进出港口，导航精度一般为几米或几十米，当然对于遇难船只的定位应是一米不差才最好。
现代导航技术，大致可分为地文、天文、仪表、电子（无线电）、惯性、卫星和综合导航这几大类。
地文导航历史最悠久，它是通过对山头岛屿之类的地上目标进行观察测量，从而确定舰船所处方位。而天文导航则是古代人类对天文（主要是天上的星座）知识的基础认知达到一定程度之后才发展起来的。现代航海技能的基础是利用六分仪观测星体高度来定位，这也是古代天文导航技术的延续。
在船舶导航的技术方面，我国曾经拥有辉煌的历史，郑和下西洋、指南针的应用都在导航技术上发挥过很大作用。
近现代科学技术的发展给导航技术的发展增加了新的手段，特别是两次世界大战，尤其是近些年无线电技术、新材料和现代精密加工技术的进步，大大促进了舰艇导航技术的跨越。如大家都熟悉的美国GPS、我国的“北斗”等技术都是这方面的佼佼者。
对于潜艇而言，诸如无线电、卫星导航技术都有一个很大的不足，那就是接收导航信息时容易暴露目标。如潜艇要从水下伸出接收装置来获取导航信息，这样就失去了潜艇的隐蔽性。而潜艇的隐蔽性是其最大的作战优势，一旦失去了隐蔽优势后果不堪设想。因而，惯性导航和在其基础上发展起来的综合导航技术日益在潜艇导航上发挥越来越大的作用。
其实惯性导航的原理也不是什么高新理论。1687年牛顿力学定律奠定了惯性导航基础，1851年傅科理论确定了陀螺理论基础。
现代陀螺导航仪有液浮、静电、动调、光学、激光等许多种，利用干涉仪原子陀螺仪实现的线惯性导航仪的定位精度可达5米/海里小时，现代纳米技术的发展又成为惯性导航向微型化发展的新突破。
惯性导航是现代舰艇应用最广、发展最快的技术。它的优点是不受外界干扰、隐蔽性好，不受天候、时间、区域限制，能在地球各海域长时间提供多种导航信息。一句话，惯导技术是一种完全自主的导航手段，不依赖任何外界信息，所以不受任何干扰，就是“走自己的路，让别人说去吧”！这一点对于潜艇尤其是可在水下长时间活动的核潜艇尤其有重大作用。
当然惯导技术也不是没有缺点，它在正常工作之前需要一定的启动和准备时间，它的定位误差会随着时间的增加而加大，需要经常进行调整校对。惯性导航设备结构复杂、精密，制造难度很大，而且发达国家对诸如此类的技术出口控制得很严格，要获得先进的惯导技术必须立足国内。
航天技术基础篇4
世界航天工业经过五十多年的发展，目前规模已相当可观。在不同程度上建立了航天工业的国家和地区已有20多个，但在能力与水平上，各国的相互差距仍然很大。目前，世界航天工业主要分布在一些发达国家和大国，以美国最为发达，俄罗斯、欧洲和日本的航天工业也相当发达，发展中国家中，中国、印度、巴西等国的航天工业都有一定的能力和水平。
一、美国的航天工业
美国的航天工业经过数十年的发展已形成了庞大的科研生产体系，从事航天工业的员工人数近百万人，其中科研和工程技术人员约占到总数的近80%。美国从事与航天有关的研究与咨询活动的研究机构及学会等约有200多家。按照航天产品和导弹的总体、动力系统和电子设备三大部分的主要承包商统计，约有370多家公司；如果将有关设备、仪器仪表、地面设备、电子元器件及原材料企业也计算在内，则为航天产品配套的公司有1000多家。美国大型航天和导弹公司大多从事航空航天业务，同时经营多种业务，有雄厚的技术开发设计能力。
美国将空间开发与利用作为综合国力新的增长点，确立了发展空间能力为基本国策，不断加强国家对航天工业的协调，实施商业化空间政策，对民用和军用航天计划在技术开发、发射和服务支持方面进行最大限度的协作，并广泛参与世界范围的竞争。美国已形成了一套比较完善的航天与导弹工业管理体制。总统与国会为决策层，总统负责航天和导弹工业发展的战略决策和方针政策，国会进行航天和工业管理的立法，监督政府有关部门的航天和导弹工业管理工作，并通过预算拨款和政策对航天和导弹工业进行宏观调控。国防部与国家航空航天局（NASA）为计划层，国防部是军用航天和导弹的主管部门，NASA是美国民用航天活动的政府主要管理部门，并承担部分军用航空航天计划，NASA还与其它政府部门负责商业航天规划的实施。承包商（工业界）、科研部门、大学等为实施层。
美国在航天工业上的投资远远超出其它国家，2001年达到288亿美元，约占世界所有国家航天预算总和的75%。
到目前为止，美国不仅形成了庞大的航天和导弹研发、生产和管理体系，而且不论是航天运载工具和航天器、还是各类导弹，均形成种类齐全、型号繁多的体系。美国具有世界上最强大的航天运载能力，拥有重型、大、中、小型等多种系列运载火箭，目前只有美国的航天飞机是世界上唯一投入使用的可重复使用的运载器，在研的及预研的可重复使用的运载器数量最多时达到十几种；美国载人航天和空间探测技术发展成熟，目前领导和管理着庞大而复杂的国际空间站工程，数十个空间探测器探测了月球、行星和星际，各类在轨的卫星门类齐全。自人类发射第一颗人造地球卫星以来，各国发射了5000余颗卫星，其中美国占了将近一半。
美国的航天和导弹技术始终处于世界领先地位，这与其长期保持雄厚的航天工业基础和持续的创新能力分不开。航天与导弹技术属于综合技术和系统工程技术，需要以各专业技术为基础。美国十分重视国防技术基础的发展，国防部制订的15项国防关键技术，其中12项都用于航天和导弹的研发。而这些关键技术的绝大多数在世界居领先地位。
二、俄罗斯航天工业
俄罗斯继承了苏联大部分航天与导弹工业的科研设计机构和工业企业，保留了规模巨大航天与导弹工业的基础，以及雄厚的科研、生产、试验和应用能力。独立后，俄联邦政府给航天与导弹工业的财政拨款锐减，许多已列入航天与导弹计划的研制和生产项目被取消或推迟，航天与导弹工业受到巨大的影响。但由于苏联航天与导弹工业的庞大规模和坚实的基础，使俄罗斯至今仍然保持着一个实力仅次于美国、许多领域可以与美国并驾齐驱的航天与导弹工业强国的地位。
俄罗斯非常重视航天工业的发展，在经费有限，航天与导弹发展规模缩小的情况下，突出保证国家航天与导弹重点项目的实施和发展，继续保持重点航天与导弹技术在世界的领先地位。俄罗斯将核威摄力量做为国家安全的基石，保持和发展包括新型战略导弹在内的战略核力量，确保独立研制、生产先进战略导弹系统的能力。鼓励航天与战术导弹产品的出口，积极开展国际航天合作。
目前，俄罗斯航空航天局直接管理着从事航天与导弹系统及相关部件研制的研究设计机构和生产企业一百多家，另有航空航天局内外的45家企业通过合作参与航天器与导弹的研制生产，还有一些俄罗斯与国外合资的航天企业。从事航天与导弹研制与生产的雇员近30万。从独立后的1992年至2000年底，俄罗斯共进行了316次航天发射，先后发射了454个各种轨道的航天器。近5年来，俄罗斯平均每年约进行20～30次航天发射，发射数量大约是苏联时期的1/3。俄罗斯的航天产品包括各种航天运载器、卫星和深空探测器、载人飞船与空间站，建立了完整的航天飞行控制与测量系统，开展了全面的航天应用与丰富空间科学研究活动，是美国之外全球航天产品最齐全、设施最配套的国家。俄罗斯已经形成种类齐全、产品配套的导弹武器系统。总体上说，在许多领域俄罗斯导弹武器系统在品种、技战术水平上都可与美国匹敌。
三、欧洲航天工业
法国是西欧第一航天大国，也是美国和俄罗斯之后的世界第三航天大国。它拥有强大的运载火箭与航天器制造能力和类型较齐全、规模较庞大的导弹研制生产能力。法国航天和导弹工业的规模在西欧居第一位，从业人数和销售额均高居西欧各国之首。法国能独立或为主研制各种大型运载火箭，通信、侦察和对地观测卫星，较大型航天器以及各种类型的导弹，共研制过或正在研制约5个系列的运载火箭、约15种型号的卫星、3种型号的航天器和约60种型号的导弹，具备总体设计、推进、制导、结构、防热等分系统设计与研制以及电池、火工品等零部件研制能力。法国研制生产的各种运载火箭、卫星 、航天器和导弹具有较高的技术和应用水平。其中，通信和遥感卫星性能接近世界先进水平，并带头打破了美国对国际商业通信卫星研制市场的垄断，成为“阿拉伯卫星”和“土耳其卫星”的主承包商；反舰导弹、防空导弹、空空导弹的性能基本接近或达到美国同类武器系统的水平。法国航天大型企业的基础雄厚、设备精良、技术先进，如在“阿里安”火箭总装车间拥有现代化的机器人、加工中心、CAD／CAM、数学仿真、模拟仿真等设备，其设计、研制、管理手段均非常先进。
英国航天和导弹工业的规模，在西方国家中处于前列。英国有比较配套的航天工业产业结构和产品结构，研发、生产能力与水平在西方国家中处于前列。英国航天工业的研发和生产注重选择重点发展方向，主要是在对地观测卫星、小卫星和卫星软件等领域的研发、生产中具有很强的实力；在通信卫星技术领域的研发中处于世界先进水平；能独立研发、生产卫星整星和探空火箭，但不能独立研发、生产运载火箭。英国虽然缺乏战略导弹生产能力，但在战术导弹领域，除了不具备独立研制生产巡航导弹的能力外，其它战术导弹不仅可以独立研发和生产，而且其水平位居世界先进行列，至今已经生产了30多种型号的战术导弹。英国的航天与导弹产品在国际市场上具有一定的竞争力，其中每年战术导弹的出口贸易额达10多亿英镑。
德国近年来在航天器系统设计、制造、管理和工程总承包方面积累了丰富的经验，掌握了许多领域的关键先进技术。在单、双组元液体推进系统，硅太阳电池及复合材料电池板，卫星姿控系统，行波管放大器，光学仪器，电火箭发动机技术等领域拥有世界一流技术。在大型运载火箭第二级液体芯级、液体捆绑助推器、上面级液体火箭发动机、姿控发动机和火箭结构件的研制上具有丰富的经验。德国具有应用卫星和科学实验卫星整星研制的能力，并拥有很高卫星制造水平，尤其在卫星太阳电池系统、姿控系统、光学仪器、卫星通信有效载荷、卫星单组元和双组元推力器及电推进系统领域拥有先进水平。德国近年来积极参与了欧洲阿里安4、阿里安5运载火箭的研制和生产，并自己研制了哥白尼德国邮政卫星。德国不生产战略导弹产品，研制的导弹产品主要有地空导弹、空地导弹、空空导弹、反舰导弹、反坦克导弹等。
意大利航天与导弹工业规模在西欧排名第四位。意大利的航天工业在欧洲具有较先进的技术水平，能够独立开发卫星系统和轻型运载火箭。在大型运载火箭固体助推器、卫星平台、卫星通信高频技术、通信卫星有效载荷、卫星天线、远地点发动机领域位于欧洲前列。意大利作为主承包商研制的典型卫星型号有意大利卫星-1、-2通信卫星，阿蒂米斯先进中继和技术卫星，宇宙-昴星团卫星，米塔科学小卫星。与其他国家联合研制的航天器有多种型号。意大利目前作为主承包商正在研制维加轻型运载火箭；参加了国际空间站项目，承担了多功能增压后勤舱（MPLM）等重大项目的研制。在导弹领域，主要通过与法国、德国、英国和美国等国家合作的方式研制生产战术导弹，产品包括反舰导弹、防空导弹、空空导弹、空地（舰）导弹和反坦克导弹。
瑞典航天活动始于20世纪60年代初，目前已形成独立研制小型科学卫星的能力，瑞典的导弹工业始于20世纪40年代中期，目前也已形成反舰导弹和防空导弹批量生产规模。瑞典具备自行研制和生产某些航天与导弹产品的能力，尤其在战术导弹的研制与生产方面有较突出的能力。挪威的航天活动始于20世纪80年代末，挪威没有形成独立配套的航天工业体系，它主要为欧洲空间局研制配套的航天分系统或零部件产品，航天运载火箭和卫星产品。反舰导弹的研制与生产是挪威导弹工业的重点和特长，已形成了完整配套的研发与生产体系。
航天技术基础篇5
载人航天工程不仅仅是尖端科技的集合体，事实上，更是国家发展战略的重要体现。目前只有美国、俄罗斯和中国拥有完整的载人航天体系，这是航天大国和航天强国的一个重要标志。另外，从军事应用领域看，未来战争必然是空天一体化的战争，谁掌握了太空的制天权，谁就掌握了战争的主动权。中国航天装备能在太空中将两个高速飞行的航天器减速、变轨、接近和对接，意味着中国航天装备具有攻击或捕获敌国军事卫星的能力，这对维持世界长期稳定与和平发展具有重要的战略意义。
在浩瀚的地球外层空间，“神九”飞船与“天宫一号”的对接，包含四大技术领域的重要突破。
首先，对中国航天设计人员来说，“神九”飞船与“天宫一号”进行的载人交会对接，其技术状态新、安全标准高、涉及技术广、天地协同多，是未来建设空间站必须攻克的难题；另外，“神九”飞船有3名航天员参与交会对接，不确定因素多，所以“神九”飞船在空间运动控制、交会对接、组合体飞行、组合体载人的环控生保系统以及整个飞船的可靠性等诸多方面都包含着一系列的创新技术。
其次，“神九”飞天，航天员首次进入天宫一号。在这次任务中，“神九”飞船与“天宫一号”实现空间连通，航天员进入在轨的“天宫一号”驻留，并开展失重条件下的各种空间生活和科学实验，所以，在“神九”飞船与“天宫一号”组合体的控制与管理、舱内温控和生命保障等系统协调配合等技术方面包含着一系列创新技术。
第三，“神九”任务要求宇航员在太空停留超过10天。针对飞行时间较长的特点，为了保障航天员健康，避免抗失重环境对航天员健康的不利影响，“神九”飞船突破一些防护措施。如在飞行中，新增了自行车训练器、企鹅服、套带等对抗防护和锻炼用品。另外，因为3名宇航员在太空停留超过10天，所以“神九”飞船考核了地面向在轨航天器的工作人员和物资运输与补给技术。
第四，“神九”飞船首次搭载女宇航员。从航天医学角度看，男性和女性的生理结构不同，在太空生活期间的生理变化不同，女航天员对环控生保等一系列分系统的要求不同于男航天员。神舟飞船的多项设计考虑女性特点，在“神七”和“神八”飞船基础上，进行了修改和完善，在飞行程序设计和在轨运行的生活照料系统等方面，充分考虑到女性需求。
载人航天工程是一项系统化的工程，它与基础科学、材料科学、电子技术及控制工程等多个领域都有着密切的联动关系。“神九”飞天将带动整个中国科学技术的发展与经济繁荣。
过去的60年里，航天活动与自然科学和社会科学的每一个学科都有着密切的联动关系。首先，它无可辩驳地证明了近代科学过去所积累的知识绝大部分是正确的。天文、生物学、数学、物理学、化学和唯物论哲学的主要科学理论过去都是在地球上由观察、实验、抽象和推理得到的，航天事业的实践已经证明这些知识在地球以外也是可靠的、正确的和可以信赖的。其次，航天活动对现代科学技术的发展产生重大的影响。如地质学是航天探测其它天体的基础，航天探测结果对地质学又产生了重大影响，航天探测通过对月球的直接观察表明，在地球上找到46亿年以前的岩石可能性几乎没有；一批新的学科，如行星地质学和宇宙地质学已经诞生。航天探测对生命科学的触动最大，使得争论数百年的生命起源问题又进入了新的热潮，在航天活动的推动下，宇宙化学已经诞生，为了解生命起源提供新的知识。今天，人们不仅认同地外生命存在的可能性，而且竞相实施部级的大科学工程去探测，如为了挖掘生命起源的“种子”，美国曾设计航天器“深度”撞击彗星。
航天产业的重要特点，就是能够带动其它科技领域的发展，进而推动社会经济发展。如美国的“阿波罗”登月计划持续近10年，耗资达255亿美元，但投入产出比却高达1：14，在此后的十多年间催生了液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、高性能电子计算机等一大批高新科技产业群体，并衍生出了包括航空航天、军事、通信、材料、医疗卫生、计算机及其它方面的3000多项应用技术成果，并推动了从医药到材料加工等几十种行业的发展，航天工业如今已成为美国在世界上最具领先地位的产业之一。更重要的是，“阿波罗”计划还引领了科技进步，推动产业繁荣的浪潮，也为此后美国鼓励高校科研社会化和产业化法案的出台奠定基础。
同样，从“神一”飞船到“神九”飞船，中国航天技术的应用成果已经逐渐开始辐射到新材料、新能源、计算机、生物技术和精密制造等诸多领域。
“神九”飞船与“天宫一号”对接成功，整个中国大地一片欢腾，载人航天工程与老百姓的生活息息相关。
俄国航天理论先驱齐奥尔科夫斯基曾说过（1903年）：“地球是人类的摇篮，但人类不能总在摇篮里生活。”著名的英国天文学家去年在多伦多大学的讲演中说（2010年）：“地球在近两百年里，难免有毁灭灾难，人类要想世世代代的生存下去，必须移民到其它星球上去，所以我支持发展载人航天。”根据近百年天文学理论，地球的资源和太阳的能量总有一天要耗尽的，人类要可持续地发展，必须飞出地球或太阳系；由此可见，载人航天工程是造福子孙后代的事业，需要我们人类祖祖辈辈的不懈努力。
从历史发展的角度考察，尖端科技一般都会通过推进社会文明、积累社会财富来提升人民福祉，矫正社会治理方式，深化现代政治国家观念，并以“人的幸福、人的尊严”为最终旨归。目前，从个人电脑到手提电话，从数码相机到互联网通讯，所有这些都包含着航天科技的结晶，如果离开航天技术，像GPS导航、数字地球、卫星电视与通信等等，每个人的生活都会与“现代化”相剥离。
上世纪80年代以来，我国已成功地利用返回式遥感卫星进行了数百次多品种的种子搭载实验。经过太空处理的种子能够产生有益的遗传变异，并取得显著的增产效果。利用神舟留轨舱的遥感设备，可以对国土资源进行考察与评估、对防灾减灾的指挥通信发挥着不可替代的作用。
航天技术基础篇6
历史上，远洋航海技术的兴起，导致了世界贸易的发展、世界市场的开辟和近代科学的一系列成就，开始了一个“全球文明”的时代。当今载人航天技术的兴起，则使人类走出了地球摇篮而到达浩瀚无边的太空，开始了“太空文明”的新时代。距地面100千米以上的太空是继陆地、海洋和大气层之外人类的第四个生存环境，那里有取之不尽、用之不竭的宝贵资源，它比地球上可利用的资源要多得多，其中包括太阳能、强辐射、高洁净、高真空、微重力、高远位置，以及月球、火星、小行星上的地球稀有矿藏等，开发它们对人类的发展具有重要意义。
从古至今，人类一直在不断努力扩展自身的生存空间，其活动范围经历了从陆地到海洋，从海洋到大气层空间，再从大气层空间到太空的逐步发展过程。人类活动范围的每一次扩展，都是一次伟大的飞跃，增强了人类认识和改造自然的能力，促进了生产力和社会的发展。
为了开发太空资源，人类现已研制和发射了两大类航天器――无人航天器和载人航天器。1957年10月4日，人类在发射第一颗人造卫星时，谁曾想到50多年后的今天卫星会有如此广泛的用途，它已成为当代社会中必不可少的基础设施，为人类社会的快速发展提供了强大的动力，使这近60年的发展程度超越了过去几百年的发展。
航天是人类对未知的探索
载人航天是航天技术向更高阶段的发展。由于载人航天器可以由航天员直接操作，所以它可以开展复杂、多变的科研工作，进一步提高航天活动的效益，大大扩展航天器的功能和用途，对人类社会的文明和进步有巨大推动作用。例如，利用人的敏锐观察力、分析判断能力以及机动灵活能力，可更有效地进行“观天看地”活动，它远胜于遥感卫星的能力；利用人所具有的灵活操作能力，可完成航天器在空间的装配、拆卸、检测、维修、更换部件、实验操作和对接控制等复杂任务；利用人的主观能动性和随机应变能力，可避免和减少航天器发生事故，排除故障，化险为夷；利用人的智能与高度思维能力，可在太空进行有效载荷的实验研究，无论是航天医学和生物学实验，还是生产、制造药物与器件，大都离不开人的照料与操作，并要求有人来随时观察、记录、分析与处理数据，修改程序，处理意外情况和进行样品的补给等。
简言之，航天员在太空的主要作用可归纳为5个：飞行监控、装配维修、研究探索、太空生产、相互支持和照料。另外，航天器上有人，还可实现人与自动化的结合，相互取长补短，这比单纯自动化在工作效率、安全性、可靠性和经济性等方面都会取得明显改善。
载人航天技术持续的开拓性和高度的综合性，决定了它的发展方向新颖，思路开阔，涉及学科、专业广泛，从而使它有高层次、多途径和全方位的渗透性，对各种技术领域的前沿研究都产生着深刻的影响，其“裂变反应”比比皆是。载人航天技术与其他科技互相渗透后又可产生不少新的交叉学科，扩大了其应用范围。例如，形成了空间生物学、空间材料工艺学等新的边缘学科。其应用效益不能单纯以产品销售收益来衡量，而应主要体现在改变传统生产方式，开拓出新技术、高效益产业和促进国民经济的增长等方面。
所以，中国在航天技术、综合国力发展到一定水平后，于1992年9月21日正式开始实施中国载人航天工程，该工程对中国的国计民生起到了明显的推动作用，例如：中国载人航天工程体现了中国综合国力和提升了中国的国际威望。因为发展载人航天需要依靠先进的技术水平、发达的工业基础和雄厚的经济实力，对当今世界的政治、经济和科技等诸多方面具有重大影响，它已经成楹饬恳桓龉家综合国力的重要标志。中国现已先后把11名航天员送入太空，这一壮举也像20世纪六七十年代中国拥有“两弹一星”一样，引起了全世界的广泛注视，大大提高了中国的国际威望和国际地位，振奋了民族精神，增强了全民族的凝聚力。
中国载人航天工程带动了中国科技的全面、快速发展。因为中国载人航天技术集中体现国家现代科技多个领域的发展程度，同时又给现代科技各个领域提出新的发展需求，从而大大促进整个科技的发展，并为培养和造就航天科技人才作贡献。中国载人航天工程自1992年实施以来，在组织实施13次航天飞行任务、突破和掌握一系列核心关键技术的过程中，取得了近千项部级发明专利，推进了中国航天基础设施建设，使中国航天科技产业实现了跨越发展，并辐射带动了上述科学领域和工程技术快速发展，极大促进了中国科学技术水平的整体提升。
中国航天事业发展的前期着重于高远位置资源的利用，各种人造卫星均是利用高远位置资源有效地为人类社会服务，而在微重力等其他太空资源的利用上考虑得不多。1992年开始发展的中国载人航天主要是利用微重力资源以及其他资源进行科学实验和技术试验，改善地面生产工艺，为人类创造新的财富。中国航天员在载人航天器内微重力条件下进行的基础物理、空间天文、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学和地球观测等许多学科的研究，也能取得不少在地球上很难甚至根本无法获得的科研成果。
航天与每个人的生活都不遥远
中国载人航天工程促进了太空资源的开发，为人类造福。在中国载人航天工程发展过程中创造的许多新技术、新工艺、新材料和新知识等，带动了传统产业的技术改造，提高了生产率和经济效益，促进工业和第三产业的发展，增加了就业岗位。这些新技术还广泛得到二次应用，或叫间接应用，即把用于中国载人航天器的热控制、环境控制、遥测遥控、太阳电池、航天服等技术分别用于地面通信、能源、医药、运输和消费品等相关的行业中，从而取得了很高的效益。
例如，中国把舱外航天服技术用于研制新型消防服，大大提高了消防服的性能。中国载人航天环控生保技术已用于煤矿事故中的救援、航天医学研究成果用于预防治疗老年人骨密度降低等疾病等等。20多年来，中国载人航天已有2000余项技术成果被广泛应用于国民经济各个行业，据有关研究机构测算，投入产出比在1：10到1：12之间。载人航天还带动了原材料、微电子、机械制造、化工、冶金、纺织、通信等方面的技术创新、工艺创新和产业提升，拓展了科技成果向现实生产力转化渠道，为高科技产业发展注入了动力和活力。2016年发射的天宫2号上装有许多与生活密切相关的高科技载荷，其中，3000万年误差1秒的空间冷原子钟的应用将会进一步提高卫星导航精度。可以相信，载人航天技术的不断发展，必将会为经济社会发展作出更大贡献，为大众生产生活带来越来越多的便利。因此可以说，载人航天不仅“高大上”，而且还“接地气”。
航天技术基础篇7
龚健雅（1957-），中国科学院院士，教授，博士生导师。现任武汉大学遥感信息工程学院院长、测绘遥感信息工程国家重点实验室主任。1957年4月生于江西省樟树市。1982年毕业于华东地质学院测量系，1992年于武汉测绘科技大学获博士学位。2011年当选中国科学院院士。国家杰出青年基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授、973项目首席科学家、国家自然科学基金创新群体学术带头人、国家测绘局科技领军人才、国务院第六届、第七届学科评议组测绘学科组召集人，国际摄影测量与遥感学会第六委员会主席。
主要从事地理信息理论和几何遥感基础研究。在20世纪90年代初提出了面向对象地理信息系统的概念和数据模型，现已成为GIS软件的主流技术，并率先研发了面向对象GIS软件GeoStar，在我国测绘、国土和电力管理等许多领域得到广泛应用。于本世纪初系统地提出了空间信息共享与互操作理论与方法，研发出多源空间信息共享服务平台GeoSurf和网络三维信息共享集成平台GeoGlobe，成为我国军民各类地理信息公共服务平台如天地图的基础软件。在摄影测量与遥感方面，他提出了遥感广义几何成像模型与精确处理方法，主持研发了我国遥感卫星地面处理系统，并大幅提高了国产遥感卫星影像自主定位精度。
先后承担国家和省部级科研项目30多项。出版专著和教材13部（其中第一作者专著6部），国际标准1项、国家标准4部，430多篇，论著他引共10000多次。获国家科技进步创新团队奖1项（排名第三）、国家科技进步一等奖1项（排名第三）、国家科技进步二等奖3项（2项排名第一、1项排名第二）、省部级特等奖2项，一等奖6项、国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）Dolezal成就奖1项。
一.智慧城市的概念与核心技术
1.智慧城市的概念
智慧城市是数字城市的智能化，是数字城市功能的延伸、拓展和升华，通过物联网把数字城市与物理城市无缝连接起来，利用云计算等技术对实时感知数据进行即时处理并提供智能化服务。
2.智慧城市的核心技术
透彻感知（图1）： 图1.透彻感知
无处不在的智能传感器，对物理城市实现全面、综合的感知和对城市运行的核心系统实时感测，实时获取物理城市的各种信息。
广泛互联：
通过物联网将无所不在的智能传感器连接起来，通过互联网实现感知数据的高效传输和存储。
时空分析
在智慧城市信息设施基础上，对海量感知时空数据进行实时处理管理、融合与分析，为智能服务提供信息支持。
3.智慧城市的逻辑框架
（见图2） 图2.智慧城市的逻辑框架：利用高性能计算机平台，通过Internet透测感知（广泛互联）进行时空分析（高效的计算），并提供广泛的服务。
二.空间信息基础设施的概念
1.基础设施
基础设施（infrastructure）是指为社会生产和居民生活提供公共服务的物质工程设施，是用于保证国家或地区社会经济活动正常进行的公共服务系统。它是社会赖以生存发展的一般物质条件。
“基础设施”不仅包括公路、铁路、机场、通讯、水电煤气等公共设施，即俗称的基础建设（physical infrastructure），而且包括教育、科技、医疗卫生、体育、文化等社会事业即“社会性基础设施”（social infrastructure）。
2.信息基础设施
信息基础设施的范围非常广泛，包含了诸如通信管网（由光纤PSTN、同轴电缆、以太网线及其管道资源等组成）、无线基站、中继设备、各级机房以及相关配套的电源、建筑等设施。信息基础设施是国家基础设施的重要内容。
“信息高速公路”。
云计算与云存贮平台。 图3.目前我国已经发射了16颗北斗导航卫星，实现了亚太区域的卫星导航定位，2020年建设目标发射30多颗卫星，提供全球导航米级、增强导航分米级、精确定位厘米级，国内导航市场60%，并竞争国际市场。
3.空间数据基础设施
美国总统克林顿入住白宫以后，1993年着手实施耗资上千亿美元的“信息高速公路”计划;1994年4月克林顿又了12906号总统令，“协调信息获取和建立国家（地球）空间数据基础设施（NSDI）”。数字地球是以信息高速公路和空间数据基础设施为依托的一个广泛的概念。
国家空间数据基础设施（NSDI）主要包括：地球空间数据框架、空间数据协调、管理与分发体系、空间数据交换网站和空间数据转换标准。
4.空间信息基础设施
空间信息基础设施是指对地球空间信息进行获取、传输、处理与应用的工程设施。除了“信息基础设施”之外，它还包括为地球空间信息导航与定位的基础设施―全球卫星导航定位系统（GNSS）及室内导航定位系统，地球空间信息获取的基础设施―卫星遥感、航空遥感及地面观测网，以及地球空间信息应用与服务系统。
三.智慧城市中的空间信息基础设施
1.通信网络
通信网络包括：
1）有线网络：互联网、电信网、广电网
2）无线网络：移动、联通、电信，（2G、3G、4G、5G）
3）空间网络：星地通信网、星星通信网、机星地通信网
通信网络的特性是实现自主组网和自维护，实现网络互联互通（三网融合）。
网络应具备维护动态路由的功能，保证整个网络不会因为某些节点出现故障而导致整个网络瘫痪。
2.导航与位置服务网
1）导航与位置服务网包括：
・全球导航卫星系统（ Global Navigation Satellite System，GNSS）
・美国全球导航定位系统（GPS）
・俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）
・欧洲全球导航卫星系统（Galileo）
・中国全球导航卫星系统（北斗）
2）北斗导航卫星系统：
目前我国已经发射了16颗北斗导航卫星，实现了亚太区域的卫星导航定位，2020年建设目标发射30多颗卫星，提供全球导航米级、增强导航分米级、精确定位厘米级，国内导航市场60%，并竞争国际市场（见图3）。
3）卫星导航系统（见图4）： 图4.卫星导航系统：地基增强服务系统（CORS）、卫星直接定位精度（动态5-10米）、地基增强服务系统（动态0.1-0.5米）。
・地基增强服务系统（CORS）：卫星直接定位精度：动态：5-10米;地基增强服务系统：动态：0.1-0.5米。
4）广域实时精密定位服务系统（MASS）：
・基准站系统
・控制与处理中心系统
・信息播发系统
・用户系统
・亚米级服务
5）室内与地下导航定位（见图5）： 图5.室内与地下导航定位：基于传感器和无线信号的智能手机定位。二维码城市控制点用于导航定位，在已有三维城市模型中建立布设二维码形式的三维控制点。智能手机摄像头采集影像，通过影像上已知三维控制点信息解算当前位置。
室内与地下空间等无卫星信号覆盖区域的定位，可以利用射频、蓝牙、WIFI、蜂窝基站等无线信号，以及陀螺仪、加速度计、电子罗盘等传感器进行室内与地下的导航定位。
基于传感器和无线信号的智能手机定位。二维码城市控制点用于导航定位，在已有三维城市模型中建立布设二维码形式的三维控制点。智能手机摄像头采集影像，通过影像上已知三维控制点信息解算当前位置。
6）天地融合的导航与位置服务网（见图6）：
・基于卫星定位
・基于无线信号定位
・基于传感器定位
・混合定位
7）导航与位置服务网（曦和计划）（见图7）： 图6.天地融合的导航与位置服务网：基于卫星定位、基于无线信号定位、基于传感器定位、混合定位。 图7.导航与位置服务网（曦和计划） 图8.天空地传感器网（遥感网） 图9.2020年建设目标：全天时、全天候、全球精细观测，发射14颗卫星，分辨率达0.3m，高分数据的自给率达60%。
3.天空地传感器网（遥感网）（见图8）：
1）我国高分辨率对地观测系统：
2020年建设目标：全天时、全天候、全球精细观测，发射14颗卫星，分辨率达亚米级，高分数据的自给率达60%（图9）。
・空间基础设施（遥感、通信、导航卫星）
・全球实时监视系统（卫星群）
高分一号遥感卫星（表1;图11-1;图11-2）;
高分一号--伊朗（GF-1影像， 2m）（图12）;
GF-2影像，0.8m（图13）;
航空遥感（有人机遥感）;
芦山县太平镇灾前灾后影像对比图（无人机航空遥感）（图10）;
2）移动道路测量系统
・多平台移动测量装备与高精度建模：车载CCD，LiDAR与POS集成的高精度快速测量装备，实现大规模三维场景快速三维建模（图14）。
3）地面传感网
基于自组网技术的地面大气、水文传感网，自动连续实地测量环境参数
4）大气环境综合监测系统
5）水下传感网
多层次自组织网络和Internet组成的异构网络实现水下传感器和远程终端之间的信息交流。
地下传感器（图18）;
传感网络。
4.地理空间信息服务平台网
地理信息技术实现了从二维到三维的跨越，从地理信息系统到地理信息服务的跨越。如：地理空间信息网络服务平台（图17）、地上下、室内外一体的三维GIS、武汉市地上地下一体化三维地理信息系统。
地理空间信息服务网络构建模式：
・纵向多级，分级管理。国家、省、市分别建立基础地理信息数据库，分级维护和管理。
・横向多库，分建分管。基础地理信息和各部门专业信息分别建库，各自管理与维护
・异构共享，在线集成。兼容不同软硬件环境，实现纵横异构地理信息在线共享与集成
・统一标准，协同服务。制定统一标准，保障纵向、横向各种空间数据在获得许可情况下互联互通，协同服务。 图10.芦山县太平镇灾前灾后影像对比图（无人机航空遥感） 图11-1.高分一号遥感卫星。 图11-2.高分一号遥感卫星。 图12.高分一号――伊朗（DF-1影像.2m）。 图13.GF-2影像，0.8m
国家地理信息公共服务平台;
国家与省节点的无缝聚合;
国家、省、市节点服务聚合;
天地图的多级服务平台（图16）;
基于天地图的应用系统开发―国家灾害应急系统;
基于天地图开发的应用系统―中国地震网（图15）;
地面传感网与地理信息服务网的集成;
视频与地理信息服务网的集成―天眼系统。
轨迹追踪，通过时间-空间约束关系，排除不可能的路径，计算嫌疑目标轨迹。从案发点，依据路段长度和逃逸速度，形成具时空关联关系的一组录像，在此录像中发现和追踪嫌疑目标。
四.结语
空间信息基础设施是国家信息基础的重要组成部分，卫星导航、航空航天遥感、空间信息服务技术已经成熟，标准和规范基本可以满足要求，剩余的问题是推广应用;构建一体化的空间信息基础设施对于促进智慧城市的应用，以及资源环境和各种人流、物流、交通流、信息流的监测与分析抉择具有重要意义。 图14.多平台移动测量装备与高精度建模：车载CCD，LiDAR与POS集成的高精度快速测量装备，实现大规模三维场景快速三维建模。
资料链接：
克林顿政府的“信息高速公路”计划
1993年9月，克林顿就任美国总统后不久，便正式推出跨世纪的“国家信息基础设施”工程计划。该计划在世界范围内产生了极为广泛的影响，同时，也造就了美国信息经济日后的辉煌。
“国家信息基础设施”的英文全称是National Information Infrastracture，简称NII。人们将其通俗地称为“信息高速公路”战略，借助这条高速路，美国信息经济走在了世界各国的前面。
航天技术基础篇8
关键字：数字航道；信息化测绘；信息网络服务
随着空间技术、计算机技术、信息技术和通信技术的发展及其在测绘领域的不断渗透、融合，以“3S”技术为代表的现代地理空间信息技术发生了革命性的变化，我国的测绘技术体系从20世纪80年代至今实现了由传统测绘技术体系向数字化测绘体系的转化和超越[1]。在现代化测绘技术的支持下，我国空间数据采集、获取和分析处理技术得到了极大地提升，建立了多平台、多角度、多传感器构成的高分辨率、高精度、多时相、多光谱的地理空间信息获取技术，实现了网格计算、人工智能、数据挖掘等地学知识的自动、半自动提取和综合分析，为实现信息化测绘提供了技术支撑。
信息化测绘技术的快速发展，为航道测绘的信息化发展提供了基础；“数字航道”的建设，对航道测绘的信息化发展提出了迫切的要求；航道维护建设和管理的现代化，也依赖于航道测绘的信息化服务，建立长江航道的信息化测绘技术体系，是实现信息化测绘和“数字航道”的基础和保障。
一、数字航道基本概念
“数字航道”是航道在数字化、信息化发展中，对航运提供信息化服务的重要载体。“数字航道”是指以航道为对象，以地理坐标为依据，将干流航道及相关的附属设施以多维（立体的和动态的）、多尺度、多分辨率的信息进行描述，通过计算机技术、多媒体技术、遥感技术和大规模存储技术进行真实航道的虚拟化、数字化、网络化、智能化和可视化的规划、设计、建设、养护、管理和综合应用。
“数字航道”系统主要由平台层（信息网络基础设施）、数据层（空间数据基础设施和专题业务数据基础设施）、服务层（航道信息综合服务平台）、应用层（专题业务应用系统、公众信息服务系统）和保障层（政策法规与技术标准规范）等组成[2]（如图1所示）。其中平台层是系统的基础，是信息和数据传输的通道；数据层是系统的核心，是系统应用和服务的主要内容；服务层是系统的关键，是系统应用与系统数据之间连接的纽带；应用层是系统的根本目标，是对各级管理部门和社会大众提供信息服务的窗口；保障层是保障系统信息共享和信息安全的依据。
图1 数字航道构成框架
从图1可以看出，“数字航道”工程是集计算机硬件技术、网络通信技术、基础数据库、应用系统和相关政策法规等于一体的综合性系统工程。航道测绘是构建“数字航道”系统中空间数据基础设施的核心内容，为数字航道提供及时、准确的航道空间信息参考。航道测绘的信息化发展，将更好地服务于长江数字航道，维护航道基础空间数据的快速测量、更新和服务提供技术支撑。
二、航道信息化测绘的核心内容
为了提高测绘成果的服务能力，现代测绘需要加快向信息化测绘的发展和转变，提升数据采集、处理和应用能力及其信息化水平，提高数据服务的实时性和服务渠道。
信息化测绘体系的层次结构主要是由技术层、数据层、管理层、服务层和应用层5个层次及技术的创新、支撑与保障体系，数据的获取、建库与更新体系，信息的整合、集成与导航体系，产业化和社会化信息应用服务体系4个体系组成。信息化测绘的本质特点在于地理信息获取实时化、处理自动化、服务网络化和应用社会化。在信息化测绘体系建立后，将能够实现测绘生产自动化、测绘成果数字化和多样化、测绘服务网络化、测绘产品社会化，提升测绘数据的获取能力和测绘成果的服务水平，真正发挥测绘成果的社会效益。
航道测绘的信息化发展和建设，必须以信息技术和现代测绘技术为支撑，要加快做好以下几方面的基础工作：（1）加快构建航道的现代测绘基准体系，即建立高效的现代化航道测绘基准体系（如CORS系统），建立航道连续性实时监测系统，并构建起服务体系；（2）建立航道基础地理信息获取与更新体系，利用常规测量手段，配合多波束测量、航空遥感等先进测绘技术，建立航道基础地理信息的获取和更新体系；（3）加强航道的信息化测绘服务体系建设，以电子航道图和航道基础地理空间数据库为基础，建立面向航运的航道信息公共服务体系，提升航道测绘的应急保障服务能力；（4）提升航道测绘装备水平，配备面向信息化测绘服务的快速高精度测量设备，建立信息化测绘装备体系；（5）建立航道的信息化测绘法规和相关技术标准，规范航道测绘的管理，提升航道测绘的标准化处理能力。
三、“数字航道”与信息化测绘的关系思考
1.两者的关系思考
“数字航道”是连接各级管理单位、采集各种航道信息、面向社会提供高效实时信息服务的综合应用系统，是管理内部业务、支持领导决策、服务社会公众的综合平台。“数字航道”要有准确的航道基础空间数据作支撑，同时也是信息化测绘在航道的具体应用，两者是相互促进的。
（1）数字航道的建设，将促进信息化测绘在某航道的发展。“数字航道”将构建一套连接干线的高效通信网络，以及重要的航道空间基础信息、维护管理信息等信息基础平台，并通过与沿江其他通信网络的有效衔接，向航运的用户及沿江地方政府等，提供全面的航道信息服务。
（2）信息化测绘在长江航道的构建，将提升数字航道服务的质量和水平。信息是数字航道的基础和核心。在数字航道体系中，信息可以分为属性信息和空间信息，其中空间信息是业务管理和对外服务的重要基础，是实现船舶导航定位、某航道畅通安全管理与决策的核心。
2.航道构建信息化测绘
在某航道构建信息化测绘的主要任务面向“数字航道”构建信息化测绘，要以航道测绘的业务需求和管理实际为基础，以实现航道空间数据基础信息的自动采集和综合服务为目标，开展有关技术标准体系的制定，确定信息化测绘的主要内容和建设体系。当前，我们认为在航道构建航道信息化测绘技术体系的关键在于：
数据采集的信息化，即实现全天候、高精度、快速实时的水上水下航道信息采集，并实现即时、高效、准确的数据传输；
（2）数据管理的信息化，即建立干线统一的测绘数据处理和管理平台，实现全线测量数据的集中化处理、存储、管理和维护；
（3）信息服务的集中化，特别是某航道测绘数据服务，将由数据中心提供基于Web GIS、桌面地图、船舶导航、电子海图等多种形式的空间数据服务，实现各种应用和服务的集中管理，增强数据时效性，全面实现航道测绘成果的社会化应用。
四、结语
信息化测绘的发展，极大地推动了测绘行业的科技进步，并对社会经济发展和居民生活产生了重大影响；信息化测绘技术体系在某航道的构建，将促进“数字航道”的建设和发展，并从根本上改变现有的航道信息服务形式，真正实现实时、高效、准确的航道信息，实现某航道测绘由“生产”走向“服务”，由“静态”走向“动态”，由“封闭”走向“开放”，由“传统”走向“网络”的快速发展。
参考文献：
[1]龚健雅，朱庆.浅论信息化测绘体系建设的目标与任务[M].北京：测绘出版社，2007.
[2]杨品福，高凯春，陆英.面向“数字航道”的测绘信息化服务探讨[D].北京：测绘出版社，2008.