基于北斗时空基准服务的工业互联网安全保障

一、基本情况

建设单位：航天恒星科技有限公司

建设周期：2019.07-2021.12

实施背景及意义：

工业互联网是新一代信息技术与工业系统深度融合形成的产业和应用生态，其核心是通过联网化、自动化、数字化、智能化等技术手段，激发生产力，优化资源配置，最终重构工业产业格局。

党中央国务院高度重视发展工业互联网，习近平总书记明确提出，要深入实施工业互联网创新发展战略。2019年，中央经济工作会议把推动制造业高质量发展，列为当年七项重大工作任务之首，明确提出要加大制造业的技术改造和设备更新，加快5G的商用步伐，加快人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施的建设。

安全和效率是工业互联网领域关注的核心和重点。随着人工智能、云计算、大数据、物联网等技术发展，信息安全问题日益凸显，安全变得越来越复杂，网络恶意攻击强度、频率、规模和影响在不断升级，安全“边界”发生巨大变化。现有的网络信息安全技术是通过密码学与防火墙等技术来对信息进行加密，防止外部黑客入侵，防御病毒破坏和对可疑访问进行有效控制。面对开放式、大融合的控制互联网络，这种传统的思维方式已显得力不从心。数字安全新生态的建设，需要以全新视角去理解安全问题，并跳出传统攻防概念，以协作为基础形成体系式防御，而这种计算和物理实体单元的紧密协同配合需要高精度的时空基准。在解决安全问题的基础上，通过时空基准的统一、卫星通信的接入、地理信息的融入以及5G、NB-IoT地面通信技术的结合，促使时空或多维空间压缩，使在局域时空内处理全域时空数据成为可能，大大提升工业生产效率。

航天恒星科技有限公司通过构建北斗时空工业互联网平台，实现了高精度定位、时间基准、多源传感器柔性接入和空间地理信息服务，促使工业互联网企业的信息化建设专注于模型算法、业务流程、人机交互和用户体验，由该平台为物联网、自动驾驶等行业应用提供高可靠、高安全、跨区域的北斗时空基准数据服务。同时，提供高可靠、高安全、感知数据随遇接入、兼容共享的时空基准支撑保障服务，以此形成工业互联网信息化应用新生态。

二、主要内容

基于本项目构建了基于北斗时空基准服务的工业互联网安全保障平台，以北斗PNT体系为基础，融入云计算、大数据、互联网和物联网技术，构建网络、平台、安全三大功能体系，为工业企业提供一套综合性的大数据平台，具备多源数据协议在线配置、空间地理信息接入方面二次开发功能，围绕互联网、大数据与行业企业实体深度融合，推动企业工业4.0建设。

形成了一套标准规范：推动北斗时空基准体系在工业的规模化和标准化应用，利用标准的二次开发服务标准接口，满足工业各企业定制化需求，节约成本，以科学决策，精确地资源调配和使用，动态响应生产环境、供应链和市场需求的不断变化，实现成本、效率、生产质量的最优化。

开展了三个示范应用：开展基于北斗时空基准服务工业互联网平台在化工行业、港口、大型机械运输等生产制造和车联网行业试点示范应用，结合北斗地基/星基导航增强系统、北斗的分级时频同光系统、卫星通信和NB-IoT/LoRa物联网技术，通过r业大数据平台实现智能化业务决策和数字化生产流程控制，支撑工业企业实现工厂透明化，推动工F数字化和智能化，提升企业效率。

创新点及亮点：平台创新方面，(1)具备实现百万量级终端并发数据接入和处理能力；(2)平台提供从毫米级到米级的分级精度定位服务，定位服务可用率>99.9%;(3)平台支持授时精度不低于20ns,授时可用率>99.9%;(4)平台可提供高精度时空信息标准接口开发服务，平台服务单位或企业规模不少于一千家，接入终端数据不少于十万个。技术创新方面： (1)大规模长基线GNSS网络差分定位增强技术，包括：大规模长基线GNSS网络差分定位增强技术、融合LEO监测数据的高精度非差改正数解算技术；(2)模糊度固定正确性监测技术；

(3)应用于RTK服务的动态格网差分技术；(4)北斗时空基准综合服务柔性适配技术；(5)大规模天地一体化卫星互联网设计和研制技术；(6)高通量卫星通信系统电信级运营支撑技术；(7)电信级高通量卫星互联网业务运营平台核心运营能力创新；(8)高通量卫星示范应用技术。

三、主要效益

社会效益方面，北斗融入工业互联网，促进先进制造业和现代服务业融合发展。以“北斗赋能智能制造更精准”为主要思路，结合5G、工业互联网等新兴科技概念，打造中国制造业的核心竞争力。首先，工业互联网的本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来，在这其中，高精度定位及准确授时将起到关键作用，这二者正是北斗系统对于工业互联网的独特之处；其次，工业互联网可以帮助制造业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造服务体系智能化，而北斗系统则在跨地域精准定位，协调同步，监控监测等方面应用优势明显；最后，工业互联网还有利于推动制造业融通发展，实现制造业和服务业之间的跨越发展，使工业经济各种要素资源能够高效共享，提高效率，促进创新，结合“北斗+智能制造”新概念，可以更好的推动制造业企业转型升级。

经济效益方面，(1)直接经济效益：化工示范领域，将嘉兴港区示范应用的成功经验扩展至全国多家园区，直接效益累计5240.67万元：港口海运领域，对船舶操作进行各种节能优化。降低公司燃油成本500万；能源油气领域，累计推广北斗系列终端产品42405台套，产业化化规模达上亿元；区域北斗示范领域，面向黑龙江省(1.5亿)、福建省(1795万)、吉林省(合同即将签署)开展示范推广；卫星通信领域，拉动信息和航天产业，助力经济可持续发展，引领推动上下游产业发展，形成巨大产值，应用辐射多个产业，产生巨大间接经济效益。(2)间接经济效益：精准时空信息赋能工业智能升级，全面推动工业的精准升级、快速发展；奠定物联网战略性新兴产业发展基石，将催生大量新产品、新应用、新模式也将不断创新，从而推进物联网全面建设和全面感知能力；支撑衍生发展大数据驱动型经济，随着北斗时空基准服务平台应用层的不断拓展，其运营将掌握大量交通、石化、电力、物流等多种用户的时空动态数据，为未来的工业大数据驱动型经济发展获取先机。

后续将从工业企业应用工业互联网平台的基础条件、能力和主要业务需求出发，对工业互联网平台行业解决方案的经济性、成熟度和成效等方面开展研究，总结出目前平台应用较具特色和初见成效的工业行业，梳理在化工、港口、船运等行业推进工业互联网平台建设和应用的切入点和路径，后续继续深化应用，并在其他工业行业开展应用推广。此外，借助北斗应用产业全球化战略契机，借助重点外交合作机制，以北斗国际化为切入点，继续发挥北斗工业互联网平台优势，推动“北斗走出去”