衛(wèi)星通信系統的星地一體對抗技術

楊松楠

（天津光電豐泰科技有限公司 天津市 300211）

研究表明，在科技發(fā)展速度極快的當下，戰(zhàn)爭模式也與以往不同，未來戰(zhàn)爭的性質將逐漸向信息戰(zhàn)靠攏，強調基于多時空及多空間信息進行較量，要想取得戰(zhàn)爭的勝利，前提便是在信息領域處于主導地位。由此可見，圍繞衛(wèi)星通信延伸出對抗技術展開討論，有助于國家在信息戰(zhàn)中掌握主動權并占據上風，其現實意義有目共睹。

1 星地一體系統介紹

對星地一體系統進行建設，其側重點體現在兩個方面，分別是地面組網與空間組網，只有做到雙管齊下，才能確保所形成網絡協議，可跨越不同平臺。

作為實施干擾以及偵查的主體，星載系統主要負責傳送目標態(tài)勢信息，待管理中心獲取相關信息，并根據分析得出攻擊目的后，再將攻擊目的告知星載系統，真正做到借助平臺所具有位置優(yōu)勢，對資源配置和利用效能進行提升。

關于軌道設計，目前共有兩種設計方法，分別是伴星軌道、組網軌道，上述方法均可做到快速獲取目標傳輸信息，憑借自身優(yōu)勢落實偵查鏈路的相關工作，使態(tài)勢信息更加完整[1]。

2 常見攻擊技術

2.1 持續(xù)干擾

眾所周知，無線通信網傳輸所依托載體為電磁波，若某區(qū)域被電磁波完全覆蓋，通常會帶來傳輸內容被獲取的問題。以攻擊類型為依據，無線通信攻擊常見類型，主要有主動攻擊、被動攻擊，前者又可細分成欺騙攻擊、持續(xù)干擾和智能干擾等。后者指的是攻擊者并未做出明顯的攻擊行為，其進行攻擊的最終目標為獲取所需信息，而非破壞網絡。目前，常見的被動攻擊形式主要為電話竊聽，還有基于目標網絡對無線鏈路狀態(tài)進行分析，從而獲得所需信息。而從本質上說，持續(xù)干擾強調用大功率進行壓制干擾。由于無線通信所依托載體多為電磁波，通常只需利用大功率設備，便能夠使鏈路受到不間斷的持續(xù)干擾，干擾者目標隨之實現，即：使傳輸效率得到降低，待效率達到下限，通信便會面臨被阻斷的問題。對干擾信號進行發(fā)射時，若目標端所接收信號與最大標準間存在較大差距，接收端將無法做到準確破譯信息，干擾目的達成。

2.2 欺騙攻擊

無線通信用戶要想進行網絡交互，通常要借助無線鏈路，而無線鏈路所表現出開放性決定，若攻擊者選擇以竊聽所掌握用戶信息為依據，對其身份進行仿冒，通常無需借助其他方法，便可對系統進行攻擊。對目標網絡而言，該方式的顯著特點為欺騙性，可同時做到欺騙并干擾，即：以欺騙攻擊為表征，在對網絡服務進行竊取的基礎上，由攻擊者對系統用戶進行反向欺騙，從而獲取更多自己所需信息[2]。

2.3 通信網干擾

衛(wèi)星通信的特點突出，例如：

（1）具有較大的覆蓋面積，可實現遠距離通信。

（2）可對數據、語言和圖像進行傳輸。

（3）可靠度及廣播性能理想，可為通信質量提供保證。

結合衛(wèi)星對象構成可知，空間系統對抗涉及內容較多，不同對抗往往對應不同對象，例如，衛(wèi)星、用戶裝備、星載傳感器等。最應當引起重視的對象，應屬通信鏈路，該對抗強調以交換鏈路、通信衛(wèi)星和衛(wèi)星星間為依托，通過干擾信息交換、降低成功率的方式，最大程度減弱航天信息保障所帶來優(yōu)勢。關于同步軌道系統，該系統往往由小站、中心站和轉發(fā)器組成，對其可能被攻擊的節(jié)點、鏈路還有注入點進行分析，可得出如表1 所示的結論：

表1：系統攻擊情況分析

2.4 無線竊聽

無線通信對信息進行傳遞的途徑以無線信道為主，若以有線信道為參照，無線信道的特點，主要是信道鏈路有極高的開放程度，這也帶來了截取傳輸內容難度較低的問題。攻擊者只需借助信息設備，便能對信息進行成功竊聽與截取。例如，某攻擊者僅對商用無線通信進行了竊聽，就對用戶消費、身份信息和賬戶登錄秘鑰有了系統掌握。如果竊聽對象為國家無線通信，不僅能夠掌握基礎信息，還有一定可能了解國家機密部署，進而給國家安全造成威脅[3]。

2.5 智能干擾

電磁狀態(tài)及所處環(huán)境均較為復雜，隨著技術的發(fā)展，信號擁堵的次數明顯增多，這也是無線竊聽效果難以達到預期的主要原因。而信號日益增強的防御能力，給靈巧干擾所帶來影響不言而喻?；谡J知電子、人工智能所研發(fā)出全新干擾技術——智能干擾，現已為越來越多人所熟知。

2.6 其他要點

現階段，關于靈巧干擾定義的討論，仍未得出準確結果，為大多數人所認可的定義為：以目標系統所展現出特性為依據，借助現有干擾樣式，在保證干擾效果符合預期的前提下，使干擾功率得到顯著節(jié)約的方法，即為靈巧干擾。研究表明，持續(xù)干擾的特點之一，便是不對通信所表現出過程性特征加以考慮，強調以覆蓋信號為前提，確保通信得到壓制。由于正常情況下，通信特征均處于不斷變化的狀態(tài)，要想做到有效干擾，僅憑借持續(xù)干擾所能取得效果有限，有關人員提出可開展針對性干擾，這便是靈巧干擾的基礎。

對靈巧干擾進行科學應用，通常會取得較為突出的效果，但干擾過程要匹配目標系統，對其加以應用的難度較大。該技術的優(yōu)勢主要體現在以下方面：首先是有極強的隱蔽性，其干擾功率較持續(xù)干擾略小，靈巧干擾使功率作用得到弱化，這也是其表現出理想安全保障性與不易察覺性特點的主要原因。其次是有良好的機動靈活性，靈巧干擾所帶來直接影響，便是干擾功率及成本被降低，設備尺寸較之前有明顯減小，這對干擾網絡的高效形成有積極作用。最后是多樣的干擾信號類型，賦予其較其他干擾更強的針對性。實驗證實，靈巧干擾可根據過程特點對信號類型加以選擇，例如，對同步過程進行干擾或對導頻信號進行干擾，但要注意一點，就是靈巧干擾的實施目標固定。

圖1：靈巧干擾架構

圖1 為靈巧干擾架構，干擾流程如下：第一步，通過偵收信號的方式，對其參數特征進行提??；第二步，基于信號特征展開引導，在對樣式不同的干擾進行設計的基礎上，獲得可發(fā)送干擾信號。在此期間，設計人員需要結合先驗知識，不斷優(yōu)化引導、生產信號的效果，確保所發(fā)射信號涵蓋過程、時間等維度[4]。

3 對抗技術說明

3.1 星地一體

在設計該對抗系統時，設計人員可選擇參考他國關于感知空間態(tài)勢的經驗，例如，通過加設任務處理器的方式，賦予監(jiān)視系統處理星上圖像的功能，隨著數據傳輸量減少，后續(xù)工作效率自然有所提高。衛(wèi)星所采用星上軟件的特點是能夠在線編程，可自動升級在軌性能，以此來達到減弱衛(wèi)星運行所面臨風險的目的。另外，現階段獲得國際社會認可的感知計劃，強調基于近地球軌道對衛(wèi)星進行部署，充分利用同步軌道所具有相對漂移特性，實時監(jiān)視同步軌道情況，借助光電探測載荷，對目標系統既有特點和相關數據加以獲取，確保觀測結果能夠第一時間并入監(jiān)視網，為日后工作的開展提供參考。

對該系統進行發(fā)展與完善，既要做到地面組網，還要對空間組網引起重視，通過打造跨平臺協議的方式，使基于星地一體所延伸出對抗系統，最大程度滿足行業(yè)要求。若以軌道為依據對系統衛(wèi)星進行劃分，可將其劃分成同步衛(wèi)星、靜止衛(wèi)星，除特殊情況外，覆蓋全球僅需3 顆衛(wèi)星即可，但要保證衛(wèi)星分布均勻。由諸多衛(wèi)星所構成低軌衛(wèi)星，要想覆蓋全球，關鍵是基于無線鏈路將其星間互通。除此之外，對星載系統進行設計時，設計人員可選擇借助無線電軟件，實現衛(wèi)星技術重構目標。事實證明，以傳統設計為參照，上述方案的優(yōu)點，主要是能夠在軌升級或是加載，真正做到基于所給出功能框架，結合目標系統特點制定相應干擾策略，其應用廣泛性有目共睹。下文將對此做詳細介紹，供相關人員參考。

3.2 猝發(fā)通信

隨著空間中信號傳播時間的增加，敵方成功偵收相關信號的概率也會有所增加。猝發(fā)通信指的是以發(fā)射端為載體，通過加設可轉變串并的裝置的方式，確保單路串行信號能夠被盡數向多路并行碼進行轉變，待并行碼經過相應處理后，便可進行多路并發(fā)。而接收端的任務，主要是對并行碼做解調處理，借助并串技術，對信號進行準確還原，從而達到對收發(fā)報通信進行壓縮的目的。現階段，該技術所具有優(yōu)點，主要體現在兩個方面：

（1）通過壓縮發(fā)報時間的方式，將信息被敵方偵收的概率降至最低；

（2）通過對信號做二次加密處理的方式，增加敵方破譯所偵收信息的難度。

3.3 無線電技術

在設計星載系統時，可供設計人員使用的技術，主要為無線電技術，設計人員可利用相關軟件，通過重構衛(wèi)星系統的方式，使繼續(xù)干擾目標系統的設想成為現實。關于系統軌道，現階段，多數設計人員均將組網視為第一選擇，在獲取傳輸信息的基礎上，結合觀察所掌握星間鏈路特點，明確系統所處運行狀態(tài)。

3.4 擴頻處理

該技術強調以高頻信號為依托，通過將基帶信號轉變成寬頻頻帶的方式，確?；鶐盘査鶐芰浚上驅掝l頻帶進行擴展，信號整體強度隨之變弱，隨著信號編碼的加入，有用信號被噪聲所淹沒的概率大幅提升。若將該技術用于通信，可確保即便信號被敵方所偵收，由于噪聲的存在，敵方仍無法做到對自己所需信息進行快速且精準的提取。事實證明，擴頻使電磁干擾所造成問題迎刃而解，這是因為擴頻的對象以未發(fā)射天線為主，一方面要引入相應擴頻碼，另一方面要對接收端進行解擴處理，確保擴頻碼可被盡數去除[5]。對沒有經歷擴頻處理的干擾信號而言，僅憑借接收端，便可使其得到有效抑制。

3.5 空間組網

星地一體的組網載體，主要有地面和空間。一般來說，對星載系統加以使用的情形，主要是告饒、偵收。作為負責實施干擾及偵察接收的主體，星載系統可確保第一時間向控制中心提供系統態(tài)勢相關信息，通過向星載系統實時反饋控制中心所表現出攻擊意圖的方式，確保星載平臺在地理位置方面所具有優(yōu)勢得到最大程度發(fā)揮，在使應用效能接近預期的基礎上，為地面系統既有資源的優(yōu)化配置與利用奠定基礎。例如，對智能干擾而言，在地面搭建數據庫，用來存放相關數據和經驗，確保星載系統能夠以自身所獲得干擾為依據，及時做出自主干擾的反映，若出現缺少有效策略的情況，則可以先向地面系統傳輸相關數據，再由學習模塊通過學習的方式，給出切實可行的干擾策略。

3.6 其他要點

自適應天線的特點是能夠自行調整輻射方向，確保輻射方向與電臺完全重合，經由波瓣零位，達到對電臺進行干擾的目的。若以常規(guī)天線陣為參照，由自適應天線所組成天線陣的特點，主要是零點處于干擾方向，即便局部區(qū)域無干擾信號存在，仍有極大可能形成高旁瓣，常規(guī)天線陣更依賴低旁瓣，需要借助低旁瓣的力量，確保主瓣以外輻射得到有效控制。

4 結論

從位置上來看，星載系統所占據優(yōu)勢極為突出，與此同時，該系統的弱勢也有目共睹，例如，無法做到實時傳輸并高效處理信息。要想使衛(wèi)星通信得到快速發(fā)展，關鍵是盡快將星地一體對抗提上日程，借助星間鏈路、微波組陣等技術，通過充分利用既有硬件資源的方式，為星地協同設想的實現提供支持。未來，上述技術仍然是研究的重點，有關人員應對此引起重視。