毫米波衛星通信網絡體系偵察技術分析

林錦順，徐建敏，詹 毅，盧勝軍，吳獻忠

（中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江嘉興314001）

0 引言

衛星通信是當今軍事斗爭信息化浪潮中最重要的軍事信息系統組成部分，世界各國都將其作為承載國防、政治、外交和經濟等信息傳輸的不可缺少的核心要素，以美國為例，據文獻報道，“美軍70%以上通信、80%以上的情報偵察與監視、90%以上的武器制導……都依賴于空間系統”，其中信息傳輸必須靠通信衛星完成。

衛星通信的重要作用決定了軍事衛星通信的技術發展極為迅速，眾多衛星給世界各國提供了基于太空的豐富通信資源，在持續不斷的經營下，目前已經形成了以專用軍事衛星和租用民用衛星為主，以抗干擾、反偵察毫米波衛星通信先進技術為核心的復雜網絡體系，執行各類戰略和戰術層面的通信、指揮、控制、偵察、監視、預警、態勢、情報等任務。毫米波軍事衛星網絡體系的復雜化表現在以下幾個方面：技術體制多樣化，既有常規點對點、點對多點通信，也有以空中IP路由的空間互聯網和空間數據鏈等通信新體制；既有寬帶大容量通信衛星和專用窄帶通信衛星，也有專用的抗干擾受保護通信衛星；既有空地通信，也有星間鏈路通信；既有一般未加密鏈路，也有整體加密鏈路；使用頻段迅速由傳統UHF、L、S、X、Ku向Ka和EHF擴展；星上處理、點波束、擴頻、跳頻、突發、DAMA等抗偵察抗干擾技術被廣泛應用。

由于這些原因，以往單一以某個對象、某個通信衛星系統偵察為目的的偵察裝備研制方式在經濟可承受性、偵察措施有效性等諸多方面存在極大的困難，遠遠不能應對現代戰場環境的需求。針對衛星通信網絡的復雜體系情況，應從偵察目標體系著手，站在總體和頂層的角度，應用體系偵察的思路，對應于不同的應用目的，以綜合、開放的方法研究優化偵察措施。可見，體系偵察是破解當前軍事通信衛星網絡偵察的有效方法。

1 毫米波衛星通信系統

1.1 毫米波衛星概況

毫米波抗干擾衛星作為軍事通信衛星的補充與改進，是美新一代高度安全和抗干擾的衛星通信系統，將為美國的戰略和戰術力量在各種級別的沖突提供安全可靠且具有很強抗干擾能力的全球衛星寬帶通信，是美國軍事衛星通信體系的重要組成部分，為陸軍、空軍、海軍、特種部隊、戰略導彈部隊、戰略防御、戰區導彈防御和空間對抗等提供服務。

AEHF、WGS和GBS軍事衛星通信系統廣泛采用了擴譜、高速跳頻、信道編碼和加密等低截獲概率、低檢測概率和高抗干擾性能的新型通信體制，極大地提高了這些軍事衛星通信系統的安全性、可靠性和戰場生存力。

1.2 毫米波衛星組成

為滿足未來的軍事通信需求，美軍正在大力發展新的衛星通信系統，采取了后向兼容、逐漸過渡，充分利用商用系統的策略，衛星、終端、控制和計劃編制分系統都將采用最新技術，以確保最佳的性價比。美軍未來軍用衛星通信系統通常分為寬帶型、保護型和窄帶型三種。寬帶系統突出的是大容量；保護型系統強調抗干擾性、隱蔽性和核環境下的生存能力，窄帶系統則側重向那些需要語音或低數據速率通信的用戶和那些處于機動或其它不利情況下（由于終端容量、天線尺寸、環境等限制）的用戶提供支援。

作為新的轉型通信體系結構（TCA）的一部分，美軍計劃在今后十年用寬帶填隙衛星（WGS）、窄帶的移動用戶目標系統（MUOS）和受保護的先進極高頻（AEHF）系統來替換相應的舊系統。就寬帶通信而言，美國正在實施寬帶填隙衛星項目及先進寬帶系統，并將最終取代國防衛星通信系統（DSCS）。這些新衛星的數據傳輸速率為每秒數千兆比特，是現有衛星傳輸能力的10倍。保護通信將使用全球極高頻系統，它由先進極高頻系統和先進極地系統組成。預計這些系統提供的通信容量將是現有保護衛星的通信容量的10倍。窄帶通信需求現在由UFO（特高頻后繼星）星座支持，未來將被先進窄帶系統，即移動用戶目標系統（MUOS）所取代。作為轉型通信衛星的先進寬帶系統（AWS），將取代寬帶填隙衛星系統（WGS），其吞吐量超過10 Gbs，它與AEHF衛星系統、先進極地衛星（APS）交織在一起為寬帶和受保護用戶形成一個集成的網絡中心——“系統中系統”。

1.3 毫米波衛星通信網絡主要特點

從軍事通信衛星網絡的分析可知，其具有以下主要特點：

1）系統高度穩定

衛星通信回路靈活，信道性能穩定，通信質量好，可靠性高，此外毫米波衛星通信網絡建有完善的運營管理、監視、測控、評估手段，能保障高度穩定運行。

2）網絡冗余度高

毫米波衛星通信網絡一般具有多重冗余衛星或轉發器資源，可提供業務冗余保障。對關鍵鏈路，除建有多種不同頻段地空鏈路，還建有地空交叉頻段鏈路和星間鏈路，提供多重網絡拓撲結構，多重網絡互為備份。

3）反偵察能力強

毫米波通信衛星普遍采用點波束、自適應調零技術、寬帶直接序列擴頻和CDMA技術、寬帶高速跳頻、多層次加密保護、突發、采用復雜協議和利用民用衛星信道隱蔽通信等措施。

2 體系偵察技術分析

2.1 偵察平臺與途徑

2.1.1 偵察平臺

目前，從偵察平臺分析，可用于對軍事通信網絡偵察的平臺包括陸基、空基和天基平臺，這些平臺在構成了軍事通信網絡偵察的基本要素，各平臺具有以下偵察能力：

1）陸基平臺

陸基平臺包括固定式偵察平臺和機動式偵察平臺。

固定式偵察平臺可完成對下行鏈路偵察；機動式偵察平臺包括車載和艦載兩種平臺，可完成對下行鏈路偵察；多個陸基平臺協同可完成對透明轉發器衛星地面站的定位。

2）空基平臺

空基平臺包括機載平臺和臨近空間等飛行器，可完成對小范圍區域地球站上行鏈路信號偵察和定位。

3）天基平臺

天基平臺包括低軌偵察衛星或低軌飛行器和高軌偵察衛星。

低軌偵察衛星可完成對地球站偵察和定位；高軌偵察衛星可完成對高軌通信衛星地空鏈路的點波束、區域波束、全部上行通信鏈路的偵察和定位，可完成對星間鏈路的偵察。

巧妙地對這些要素進行綜合設計，可達成軍事通信網絡偵察優化的體系架構。

2.1.2 偵察途徑

從衛星通信的特有情況出發，結合地空天平臺的能力，可以采用下列途徑實現對衛星通信網絡的偵察。

1）利用地空天綜合一體化專用偵察系統實施長期偵察

情報的基礎是偵察，偵察對于情報的生成具有至關重要的作用。由于偵察必須依靠時間積累，實施長期連續偵察分析非常重要。對于衛星通信網絡，陸基、空基、天基偵察系統各自都存在偵察局限，需要將三者結合，組成綜合一體化偵察系統。陸基、空基、天基綜合一體化偵察系統通過協作融合，完成頻譜監視、體制和協議分析、網絡分析、軍民屬性分析、重要性分析、使用情況分析、地球站位置分析、態勢分析等多層次的工作。

2）空、天、地聯合偵察途徑

分布在空、天、地的通信衛星偵察設備需要對通信信號進行長期有效的監視監控，其中，陸基偵察設備需要按要求完成衛星通信下行信號的偵察效果監視監控，空、天基偵察設備需要按要求完成衛星通信上行信號的偵察效果監視監控。聯合偵察通過對上下行鏈路通信信號目標進行截獲、分選、識別、解調、定位等，并根據目標信號頻率（集）、幅度、調制樣式、通信信號指紋特征、語音特性、鏈路協議、比特信息特征、方位、脈內細微特征等技術參數，利用相關數據庫知識，采用數據分類、歸并和相關算法，得出各目標的信號類型、用途、作戰平臺、所屬部隊以及組網關系等信息，用于目標屬性及個體判定。通過數據融合，實現對通信衛星的有效偵察。

2.2 偵察體系結構分析

對衛星通信網絡偵察體系結構分析要從現階段情況，從需求方面、技術方面和裝備方面三方面開展研究。

1）在需求方面，應具有對當今先進軍事通信衛星偵察能力，包括衛星參數、技術體制、網絡協議、地球站定位、用戶屬性和重要程度等，應具有對軍事租用民用通信衛星用戶偵察識別能力，包括屬性鑒別、重要程度等，應具備對作戰對象國家或地區衛星通信網絡組成、運作方式、活動規律、作戰使用方式、反偵察抗干擾措施、應對偵察反應等先驗知識和后驗分析推斷能力。

2）在技術方面，需要研究并掌握多項高新技術，如對衛星通信信號層精確偵察定位技術、對衛星通信網協議分析識別技術、體系偵察總體技術等。

3）在裝備方面，從體系偵察總體結構方面看，體系偵察裝備應主要包括衛星通信網絡偵察分系統，專用軍事通信衛星偵察分系統，通用衛星通信偵察分系統，網絡分析分系統，綜合情報、態勢、決策和效果評估分系統，指揮控制分系統，包括其它情報支援系統等，如圖1所示。

3 結束語

目前，軍事衛星通信網絡已經發展成專用軍事通信衛星結合租用民用衛星的形式，是具有多種通信體制、多種抗干擾措施、多種網絡等的復雜體系，單一偵察手段很難應對這種困難。本文研究了毫米波衛星通信網絡的系統構成和特點，從體系研究的角度出發分析了偵察的措施和途徑，提出了體系偵察架構，指出體系偵察是在有限資源情況下偵察復雜軍事衛星通信網絡的有效途徑。由于衛星通信網絡的復雜性，還需要加強對衛星通信網絡的關鍵技術的研究。