美軍典型衛星通信應用裝備發展分析

● 文| 錢學森空間技術實驗室 鄧連印 　航天東方紅衛星有限公司 鄧忠辰

美軍典型衛星通信應用裝備發展分析

● 文| 錢學森空間技術實驗室 鄧連印 航天東方紅衛星有限公司 鄧忠辰

摘 要：為進一步滿足信息化戰爭的需要，世界各軍事大國在加速發展衛星系統的同時，還在大力加強衛星應用技術與應用裝備的研發，美國歷來十分重視衛星通信應用裝備的研發，認為通過對地面衛星通信終端的改進，能夠使衛星通信系統在戰場上的應用取得突破性進展。文章對美軍幾種典型的衛星通信應用裝備作以分析，采用系統分析和歸納的方法對美軍通信裝備進行梳理，代表性地介紹了美國近幾年作為研發重點的戰術級衛星通信應用裝備、保密衛星通信應用裝備和提升部隊機動作戰能力的通信衛星裝備。

關鍵詞:戰術通信 保密衛星通信 機動部署

一、引言

衛星通信是美軍執行遠程作戰任務時最為依賴的戰略和戰術通信手段，為了改進美軍衛星通信系統，提升衛星通信能力，美軍進入21世紀后積極開展軍用衛星系統的升級換代，整合原有的寬帶和有保護衛星通信系統，從系統體系的角度規劃和構建軍事衛星通信體系，重點發展窄帶、有保護衛星通信和寬帶等幾類通信衛星，努力提高美軍衛星通信的裝備能力，滿足美軍作戰部隊對于衛星通信帶寬越來越高的需求[1-2]。

二、關注戰術級衛星通信應用裝備研發，提高部隊戰術通信能力

衛星通信支援戰術級作戰是美軍一直追尋的目標。要實現戰術級無縫通信，從衛星通信應用裝備這個角度來說，終端必須具備以下特點：體積相對較小，重量輕，展開、撤收靈活，使用方便，抗振能力強等。2012 年，旨在提高部隊戰術通信能力的“分布式戰術通信系統”（DTCS）、“戰術級作戰人員信息網”（WIN-T）項目階段性產品都通過了測試，性能達到甚至超過預期，另外，還啟動了一個重點研發戰術級衛星通信應用裝備的項目[2-3]。

1. 基于銥星的分布式戰術通信系統（DTCS）

DTCS 也被稱為“網絡銥星”，是圍繞銥星星座66顆低軌交叉鏈路衛星和商業現有的按鍵即通手持式衛星收發機設計的，能夠全天候在惡劣作戰環境下工作，包括在極具挑戰的、多山的阿富汗地區。

DTCS 中的“網絡化”是“銥”衛星系統支持作戰應用的一個重要突破，DTCS 能夠通過“銥”星系統提供一個高效的、多廣播通信架構，這種架構既能很好地支持戰術通信，同時還能顯著節約網絡資源。通過DTCS，士兵能夠進行通話或發送窄帶數據文件，例如小的文本文件，甚至還能夠在一個專用的、定制的、受到管理和控制的用戶網中通過一個通用通道與許多人交談。

DTCS 的開發、測試和部署是由美國海軍水面作戰中心與“銥星通信聯合公司”以及商業伙伴——波音公司和ITT公司，項目遵循螺旋式開發模式，分成三個階段。2012 年2 月，DTCS 第二階段的產品由美國海軍陸戰隊在“大膽美洲鱷”演習中首次進行實際應用測試。海軍陸戰隊指揮人員通過衛星向岸上隊員發送文字、數據、視頻和語音信息，在開闊水域的傳輸距離可達402 km（第一階段產品通信距離160km）。2012 年11 月，在阿拉斯加州的北極區域，美國海軍工程人員利用第三階段手持式DTCS 產品（如圖1所示） 成功與美國本土的同事進行了通信，這是DTCS 在極端惡劣天氣條件下首次成功完成如此遠距離的通信。測試過程中，工程人員在阿拉斯加的3 處測試地點（巴羅、扣贊伯和安克雷奇）和美國本土的2處測試地點（美國北方司令部總部和海軍水面作戰中心達爾格倫分部）之間進行長時間持續通信，通信內容包括語音通信、網絡聊天以及在各站點之間互傳位置信息等[3-4]。

圖1 重約1磅的手持收發機

2. 戰術級單兵信息網（WIN-T）

WIN-T的概念20世紀90年代后期提出的，可提供指揮、控制、通信、計算、情報、監視以及偵察（C4ISR）功能，具有移動性、安全性、無縫性、生存能力強以及能支持多媒體戰術信息系統等特點；無論是在指揮所內還是在指揮所外，安全手持無線語音終端都將能夠支持移動指揮控制（C2OTM）功能；機動性更強、通信容量更大以及能夠為戰術前沿部隊提供通信能力；預計未來十年，美國陸軍能夠在戰場上任意位置實現機動通信能力及組網能力[1-4]。

2004年9月，為進一步加速系統開發，美國陸軍整合了“通用動力政府系統”公司和洛馬公司的力量，共同開發系統。WIN-T采用按通信能力遞增的“增量”研發模式，在“增量1”階段，實現了“快速停止”（atthe-quick-halt）通信能力。2012 年“增量2”設備通過兩項評估，標志著該項目已實現戰術移動通信能力。“增量3”將使WIN-T的組成部分達到最大的網絡容量、安全性和移動能力，同時提升實用性能，預計2016年下半年或2017年初裝備首批軍方用戶；“增量4”使WIN-T利用轉型通信衛星（TAST）系統提高通信能力，提供更大的信息吞吐量[1-5]。

2012年5月在墨西哥白沙導彈試驗場，得克薩斯州布里斯堡第1裝甲師第1旅、肯塔基州坎貝爾堡101空降師總部和堪薩斯州賴利堡第1步兵師保障旅進行了“增量1b”與“增量2”系統之間的互通性測試。測試表明，“增量2”設備能夠與“增量1”設備很好地兼容和互通，使用、維護簡單方便，并在極具挑戰的環境下（-37℃），各項性能都達到預期目標。WIN-T 的幾種配置見圖2[4]。

圖2 WIN-T 的幾種配置

三、重視保密衛星通信應用裝備研發，確保關鍵信息傳輸可靠

美軍衛星通信系統主要有窄帶衛星通信系統、寬帶衛星通信系統、保密（protected）衛星通信系統、中繼衛星通信系統。保密衛星通信系統工作于EHF 頻段，通常具有抗阻塞、抗核輻射能力，能夠保證所傳輸信息的安全性。美軍此類衛星主要是“軍事星”（Milstar）及“先進極高頻”衛星（AEHF）。

1.美國海軍多頻段終端

美國海軍的多頻段終端計劃（NMT）由美國“航天與海戰系統司令部”領導，2001年1月，與哈里斯(Harris)和雷聲（Raytheon）公司簽署關于發展海軍先進極高頻衛星通信終端系統的合同，旨在研發一種多頻段、多模式的衛星通信終端。NMT一般采用EHF、Ka和X頻段通信，支持LDR、MDR、XDR數據速率，滿足美國國防部SCA標準，比現有終端更可靠，可以提供更大的帶寬。NMT可以與多種衛星系統通信，這其中包括軍事星（Milstar）、“先進極高頻”（AEHF）系統、“特高頻后續星”（UFO）、“極軌（Polar）衛星”、“先進極軌衛星”（APS）、“寬帶全球衛星”（WGS）、“國防衛星通信系統”（DSGS）、“全球廣播系統”（GBS）、“轉型通信衛星系統”（TAST）[4-7]。

NMT將滿足美海軍三種需求：帶寬有效性的擴展、縮減“最大財政開支”、依靠“武力網”（FORCE net）支持網絡中心作戰。美海軍和Marine公司計劃將“武力網”（FORCE net）設計為能夠將傳感器、武器、作戰人員、指揮控制系統各平臺和指揮員集成為一個一體化作戰網絡的體系結構。NMT的另外一個特點就是艦載間的傳輸信號強度小，留下的“蹤跡”不易被探測。

NMT 是雷聲(Raytheon)公司研制的3 種AEHF 終端中的一種，目前已經在生產并成功與AEHF 衛星實現交互，系統使用擴展數據速率（XDR）波形，可為用戶提供更大的帶寬和更高的傳輸速率。2012 年6 月，雷聲公司從美國海軍獲得兩份合同，一份價值7900 萬美元，為其提供數十部NMT 終端；另一份價值1900 萬美元，將把NMT 與空軍增強型極軌衛星（EPS）鏈接，這種鏈接將使得美國海軍和空軍作戰人員在遙遠的極地地區的通信縫隙得到填補。依據合同，雷聲公司已經開始對安裝配備在艦船、潛艇上以及岸上的NMT 終端進行軟件和工程修正工作，以使其與EPS 系統實現通信鏈接[5-8]。

2. 先進超視距終端系列

美國“先進超視距終端系列（FAB-T）”計劃，旨在研制一系列適用于各種平臺的寬帶保密衛星通信終端，2002年9月，美空軍授予波音公司領導的承包小組一項價值2.732億美元的合同。FAB-T是一個以網絡為中心的終端系列，打破了美國空軍以前“煙囪”式的能力，將為聯合部隊提供可編程的、支持多任務的系列衛星通信終端，在設計時使其通用部分實現最大化，使其實現與不同的衛星接口，實現與地面、空中和空間平臺的信息交換。AEHF是FAB-T能力的核心，可為核心任務提供有保障的通信。

為了確保體系結構在其服役期內始終保持相關，FAB-T能夠兼容未來波形，軟件和硬件也都采用了通用性標準。對軟件而言，FAB-T是軟件定義的，采用聯合戰術無線電系統的軟件通信體系結構。FAB-T設計的核心是兩個“調制解調器處理器組盒”，它們被做成四方的X型以滿足B-2的尺寸要求。同時，操作界面組件（OIG）采用了通用原則，使用一致的操作員面板和數據集管理設備。

FAB-T是空軍一項漸進螺旋式的采購計劃，分成4個階段。階段1將向B-2、B-52、RC-135、E-6B和E-4B飛機提供受安全的、抗毀性強的EHF通信；階段2將在此基礎上進行擴展，在終端上增加一些附加能力，如雙向Ku/Ka頻段衛星通信能力、274MbpsKa頻段通信轉發能力和安裝在高空續航平臺的“全球鷹”無人機上。階段3將與陸軍、海軍共同開發“可編程目標加密技術”計劃，提供吉比特加密；階段4初步規劃為提升可拓展能力[6-9]。

FAB-T 也是AEHF 終端，由波音公司研發，如圖3所示。2012 年4 月，波音公司與美國空軍共同完成了FAB-T項目初步設計評審和關鍵設計評審，標志著FAB-T 項目取得重大進展。這兩項設計評審主要驗證了為美國總統與國家、軍隊高層領導之間安全通信而設計的“總統級和國家級語音會議”（PNVC）方案的可行性。2012 年6 月，FAB-T 首次完成了與在軌AEHF 衛星的XDR、低數據率（LDR）通信試驗。其后還將開發抗核加固能力，并完善功能，使其能夠使用多種波形與AEHF、Milstar 星座通信。按照計劃，FAB-T 未來將安裝在固定或陸基（空基）移動平臺上[3-7]。

圖3 波音公司研制的FAB-T 終端

四、及時將成熟衛星應用裝備部署部隊，以求快速生成作戰能力

為了達到全球部署聯合任務部隊的需求，美軍需要不斷提高其應急作戰的能力，這就要求作戰人員能夠基于高效的通信能力在戰場上快速、靈活地機動，具備移動中通信的能力，美國陸軍、空軍、海軍以及駐海外部隊的衛星應用設備都得到了重新配備或改進[4]。

1.空軍B-2 轟炸機配備衛星通信終端高速處理子系統

2012 年9 月，美國空軍授予諾格公司一份總金額達1.08 億美元的EHF 衛星通信終端高速處理子系統初始小批量生產合同。2012 年7 月底，高速處理子系統涉及的硬件和軟件已由美國空軍成功完成了一系列作戰試驗。

合同簽訂后，諾格公司開始為美國空軍B-2裝配高速處理子系統，以升級機載UHF 衛星通信終端。該高速處理子系統包括新的硬件和軟件，硬件部分由1 臺綜合處理單元、1 個高容量磁盤驅動器和1 套光纖網絡組成。綜合處理單元將取代目前B-2上12 臺獨立的航電計算機；磁盤驅動器能支持B-2 向外部傳送和接收EHF 數據；光纖網絡將支持B-2 之間和內部設備之間的高速數據傳輸。該高速處理子系統能夠使B-2 的計算處理能力和數據處理容量得到極大增長，使其能夠以目前所配終端傳輸速度的100 倍發送和接收戰場信息，從而具備了更強的通信能力和執行武器投放任務的能力[5-9]。

2.空軍C-130J 運輸機配備新型Block 8.1衛星通信組件

洛馬公司近期授權丹麥 Thrane 公司為美國空軍的C-130J 超級大力神運輸機配備新型Block 8.1衛星通信組件。需要更新的飛機有200 多架，合同截止期限為2018 年，預計費用將超過2477 萬美元（1.5億丹麥克朗）。Thrane公司將采用經DO178B 認證的、符合目前國際移動衛星公司關于安全駕駛標準規定的航空700D（AVIATOR 700D）產品進行改裝，產品支持SwiftBroadband IP 數據和語音功能，如圖4所示[4-8]。

圖4 AVIATOR 700D 海事衛星航空通信終端

3. 特種作戰部隊配備VSAT 衛星通信移動終端

2012年7月，美國特種作戰部隊與美國L-3 通信公司簽署了價值高達5 億美元、為期5 年的合同，通過名為“特種部作戰隊可部署節點系列終端”（Special Operations Forces Deployable Node-Family of Terminals，SDN-Lite FOT）的項目采購公司的VSAT 衛星終端。

在SDN-Lite FOT 項目中，美國特種作戰司令部計劃采購L-3 公司的直徑為1.2m 的三頻段“鷹眼”（HawkeyeTM）III Lite 終端（如圖5所示）和直徑為2.0m的四頻段“鷹眼”III VSAT 終端。“鷹眼”III Lite 1.2m終端具有輕質、模塊化設計等特點，裝備有iConnex e800調制解調器，能夠自動獲取Ku、X 和Ka 頻段的信號，其通用交互式的設計可以使其在三個頻段間任意切換。同時它擁有4 個LAN 接口，并兼容DVB-S2/ACM設備。與“鷹眼”III 1.2M 終端相比，“鷹眼”III 2.0M終端不僅能夠自動獲取Ku、X 和Ka 頻段信號，還能夠在C 頻段進行信號的自動獲取。首批“鷹眼”III Lite 1.2m和“ 鷹眼”III2.0m VSAT 終端已于2012年底交付給美國特種作戰部隊[6-8]。

4.美駐韓部隊配備“移動全球主動分發網絡”系統

近日，ITT Exelis 公司與美國陸軍簽訂了一項裝備快速配備（Rapid Equipping Force）合同，向駐韓第二步兵師配備用于“移動任務指揮”（MCOTM）的通信系統。此次配發的是改進型“移動全球主動分發網絡”（GNOMAD）系統，如圖6所示。

圖6 裝甲指揮車上的“移動全球主動分發網絡”終端

GNOMAD 可提供移動寬帶衛星連接服務，采用商用現貨產品研發，是一種經過實戰考驗的模塊化通信系統，其網絡可以連接到戰場上最基層的作戰單位。GNOMAD可幫助第二步兵師在移動中保持態勢感知并執行命令。改進型GNOMAD 設備減小了尺寸、重量，可配備在多種美國陸軍地面作戰平臺上，如“防地雷反伏擊車”等。老型號的GNOMAD 還曾配備給2011年被派往伊拉克的第四步兵師使用[6-10]。

五、結束語

在現階段越來越強調戰場聯合作戰的背景下，軍事通信系統的互操作性無疑是系統研制時必須重點考慮的要素，美軍現階段種類繁多、數量龐大的衛通終端設備則是美軍衛星通信系統確保互操作性必須克服的挑戰。美軍現階段的軍事戰略越來越強調部隊的遠程作戰能力，因而對衛星通信的需求還將繼續增加，美軍目前開展的衛通終端研究無論能否按照計劃部署取得成功，都值得我們繼續跟蹤和關注[9-10]。

參考文獻

[1]肖躍，秦紅祥. 國內外衛星通信產業技術應用現狀和發展趨勢 [J]． 衛星與網絡，2010 （96）:20-25.

[2]文江平.衛星軍事應用技術[M].北京:國防工業出版社，2007.

[3]閔士權. 2004～2020 年我國衛星通信發展目標探討(下) [J]. 電信快報, 2004(3): 3-5.

[4]國防科技信息網. http://www.mod。gov.cn/.

[5]Giaquinto G,Sterk R.Navy Multi Terminal(NMT) [J].Command,Control,Communications, Computers &Intelligence Computers&Intelligence Forecast,2012,1(12):34-40.

[6]Chang Yueh Chi,Mui B,Hanlin J,etal.NMTX/ ka Tri Band Antennas [C]//Proceeding sof 2012 Military Commu nication Conference. Orlando,Florida:2012:1-4.

[7]FAB-T-overview[EB/OL].2012-11-14.http://www. boeingtravel.com/assets/pdf/defense-space/ic/ sis/fab/files/FAB-T-overview.

[8]Boeing Delicers FAB-T Test Units to USAir Force [EB/OL].2013-04-09. http:// boeing. mediaroom. com/ index. php.

[9]蒲林科,趙宗貴．美軍的聯合指揮控制系統（JC2）計劃[J]．現代電子工程，2012（2）．

[10]Jean Yves,Bouteyre.Architecture Concepets for NavalCombat Sysyems[J]．Military Technology,2012, （12）.