天基情報接入飛行器平臺建模與仿真?

韓 梅

（中國西南電子技術研究所 成都 610036）

1 引言［1～5］

隨著太空軍事化和太空軍備競賽的加劇，現代戰場已經從陸、海、空進一步延伸到了外層空間。因此太空領域已經成了世界各國維護國家安全和奪取制信息權的制高點。從海灣戰爭以來的歷次局部戰爭來看，天基衛星偵察系統，在快速獲取戰場感興目標區域態勢信息方面、任務規劃、毀傷效果評估及輔助指揮作戰等方面發揮的作用越來越大，是戰爭勝利的法寶。世界主要國家均認識到天基偵察能力是軍事能力的關鍵。

在各偵查系統中基于衛星系統的天基偵查平臺具有覆蓋范圍廣、無國界限制、安全性高等獨特優勢。隨著航空飛行器裝備戰略轉型，對信息系統尤其是航天偵察系統提出了迫切要求。在航天偵察系統中，電子偵察衛星瞬時偵察半徑可達數千公里，可全天時全天候工作，是開展大范圍偵察預警、動目標跟蹤監視的主要偵察手段。

飛行器發展天基情報信息接入技術是必要手段和必然趨勢，該技術的主要任務是建立星器傳輸鏈路，實時接收電子偵察衛星廣播分發的天基情報數據，并進行解調解密、數據處理等，對飛行器實施大范圍海面威脅規避、態勢感知、規劃安全飛行航線及任務動態調整等方面具有極其重要的作用。

2 天基偵察模型

通常情況下，星載偵察天線都是固定指向地表，在星下點附近通常接收的是雷達輻射源天線的副瓣信號，在大角度位置即遠離星下點時能夠接收到的是主瓣信號，見圖1。

圖1 衛星對地海面目標偵察示意圖

目前電子偵察衛星主要是在低軌高速運行，能夠對地海面雷達輻射源進行大范圍搜索捕獲、參數測量、快速分選識別確定目標位置及輻射源型號等，能夠生成戰場態勢情報等［6～9］。假設電子偵察衛星在任意時刻t的高度為H，A點是電子偵察衛星在當前時刻在地球表面上的垂直投影點，p點是電子偵察衛星能夠有效偵察地面的最遠點，其覆蓋的地表區域就是偵察衛星的偵察覆蓋范圍。α是衛星覆蓋地面的地心角，γ是有效地平邊界對應的極限仰角，因此可知：

瞬時偵察范圍半徑為

偵察覆蓋范圍面積為

電子偵察衛星的瞬時偵察半徑和偵察覆蓋面積見圖2。

圖2 電子偵察衛星偵察覆蓋能力仿真

3 天基情報信息廣播分發信號傳輸模型

假設飛行器平臺接收廣播分發信號的天線以θ度仰角工作，示意圖見圖3所示。其中H為軌道高度，r為地球半徑，R為最低仰角接收時的距離［10～15］。根據幾何關系可知角∠OBA等于90°加上仰角β，根據余弦定理有：

圖3 飛行器接收衛星情報模型示意圖

得出偵察衛星情報廣播分發信號的最遠傳播距離為

仿真分析廣播分發信號的最遠傳輸距離與仰角的關系見圖3。

圖4 最遠距離與衛星軌道高度和天線接收仰角的關系

4 飛行器平臺接收廣播分發信號解調門限分析模型［16～17］

接收機處理廣播分發信號的最小可檢測信噪比定義為信號功率C與噪聲功率N之比，約束關系如下：

所以最小可檢測信噪比計算公式為

解調門限計算公式為

仿真分析結果見圖5。

表1 衛星廣播信號的最遠距離

圖5 解調門限與信息速率仿真分析

5 結語

未來戰爭中，偵察衛星是收集情報的主要來源，通過建立衛星與飛行器平臺的星器廣播鏈路，飛行器可以近實時獲取對方地海面兵力部署、變更、機動等方面的情報，可為飛行器實時態勢感知，威脅預警、打擊引導等提供重要信息。通過仿真建模分析，可以確定天基情報廣播分發信號最遠傳輸距離需求，接收機最小可檢測信噪比需求等，對設備重要戰技術指標的分析和方案的確定都有重要意義［18～20］。