印度通信卫星系统发展与对抗

2012-08-15陈亮

杭州电子科技大学学报(自然科学版) 2012年5期

陈亮

(中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033)

0 引言

自20世纪80年代以来，印度国家卫星系统己从第一代发展到第四代，并按照计划与地球同步轨道卫星合并成为印度通信卫星“INSAT/GSAT”系统，成为全球最大的国有通信卫星系统之一。印度通信卫星系统增强了印度的信息互通能力和执行特定任务的能力，成为印度武器系统的力量倍增器。而印度政府近年来一直把中国作为其假想敌，追求其对巴基斯坦和中国的优势，达成其称霸南亚的目的。特别是近年来，印度不断向中印边境施压，因此有必要开发针对印度通信卫星系统的对抗技术与装备［1］。

1 印度通信卫星系统的介绍

印度在发布的第十一个“五年计划”中明确提出:要满足日益增长的转发器数量的需求，确保卫星通信服务的连续性、保护空间资产、实现频段的有效管理。发展印度卫星通信系统在C频段、扩展C频段、Ku频段以及移动卫星频段的服务，增加政府、社会部门和其他特定用途的卫星业务。目前，印度的卫星通信系统已经远远不能满足其发展的需要。

1.1 印度通信卫星系统的现状

目前，第一代印度国家卫星系统己经全部退役，截止到2011年12月，在轨服役的通信卫星包括INSAT-2E、INSAT-3A、INSAT-3C、INSAT-3E、INSAT-4A、INSAT-4B(以 50% 的容量工作)、INSAT-4CR、GSAT-8和 GSAT-12共计9颗［2］。

INSAT-2E卫星是第二代印度国家卫星系列中至今仍在服役的最后一颗卫星。INSAT-2E卫星具有远程通信、电视广播和气象服务等多种业务。卫星净重1 150kg，载荷功率2 918W，星上携带了12个C频段、5个扩展C频段转发器。

INSAT-3A卫星是一颗多用途卫星，可提供远程通信、电视广播、气象和搜索救援业务。卫星净重1 348kg，载荷功率3 100W，星上携带了24个转发器，其中12个C频段转发器、6个扩展C频段转发器、6个Ku频段的转发器和1个Ku频段的信标机。

INSAT-3C卫星是一颗具备通信、广播和气象功能的多任务卫星。卫星净重1 218kg，载荷功率2 765W，星上携带了24个C频段转发器、6个扩展C频段转发器和2个S频段转发器，INSAT-3C卫星除了替代退役的INSAT-2DT卫星和INSAT-2C卫星的功能以外，还将增强和扩大INSAT系统的容量。

INSAT-3E卫星是第三代印度国家卫星系列中的第4颗卫星。这是一颗旨在扩大INSAT系统通信能力的专用通信卫星。该卫星净重1 218kg，载荷功率2 940W，星上携带了24个普通C频段和12个扩展C频段转发器。

INSAT-4A卫星是第四代印度国家卫星系列中首颗工作在Ku频段和C频段的卫星。卫星净重1 387kg，载荷功率6 300W，星上携带了12个Ku频段的转发器和12个C频段的转发器，与INSAT-2E卫星和INSAT-3B卫星共轨。卫星的Ku频段转发器覆盖了印度的大陆，C频段的转发器可覆盖更大的区域。

INSAT-4B卫星是一颗Ku频段的专用通信卫星。卫星起飞重量达3 025kg，载荷功率5 859W，星上携带了12个Ku频段的高功率转发器可覆盖印度大陆主要地区，以及12个C频段的高功率转发器可覆盖印度大陆主要地区以及东南和西北等扩展区域。

类似INSAT-4B卫星的INSAT-4CR卫星也是一颗Ku频段的专用通信卫星。卫星重2 130kg，载荷功率3 870W，星上携带了12个Ku频段的高功率转发器。INSAT-4CR卫星携带的12个高功率Ku频段转发器，可以提供直接到户(DTH)的电视业务、视频图像传输(VPT)和数字卫星新闻收集(DSNG)服务。

GSAT-8卫星是印度的先进通信卫星，作为一颗高功率通信卫星进入印度国家卫星系统。卫星净重1 426kg，载荷功率6 242W，星上携带了24个Ku频段的高功率转发器和一个工作在L1和L5频段的双通道GPS辅助导航(GAGAN)载荷。GSAT-8卫星携带的24个Ku频段的转发器将大大增强INSAT系统的通信能力。

GSAT-12卫星是最新的一颗卫星，以满足印度对于不断增长的转发器需求。卫星净重559kg，载荷功率1 430W，星上携带了12个扩展C频段的转发器［3］。

1.2 印度通信卫星系统的发展

印度空间研究发展组织公布的未来计划将要发射的通信卫星仍是关注的重点，这些卫星具体情况介绍如下。

GSAT-6卫星具有5个S频段波束，能覆盖印度大陆，每个波束能够支持一个C×S频段的前向链路转发器和一个S×C频段的返回链路转发器。因此，这5个波束将具有成倍的转发器数量。卫星上的通信链路是通过一个集线器进行操作的。卫星采用标准的1－2K总线，以及大约3 100W的功率输出。该卫星起飞重量为2 200kg。卫星载荷采用高功率S频段TWTA和新型6米折叠天线技术。GSAT-6卫星的发射计划将推迟到2013年。

GSAT-7卫星是一种多波束卫星，其上携带有UHF、S、C和Ku频段的载荷。该卫星计划采用印度自行研发的GSLV火箭发射。卫星重2 330kg，载荷功率2 000W。卫星的配置和新载荷的组建也已经设计完成。GSAT-7卫星的发射计划将推迟到2012年11月。

GSAT-9卫星将携带12个覆盖印度大陆的Ku频段转发器和一个GAGAN载荷。该卫星计划搭载GSLV火箭发射。卫星系统基于I-2K平台，卫星起飞重量为2 330kg，载荷功率达2 300W。GSAT-9卫星计划将在2013年发射。

GSAT-10旨在满足Ku频段和C频段转发器的需求，携带了12个Ku频段、12个C频段和112个扩展C频段转发器，以及GAGAN载荷。该卫星采用标准I-3K结构，功率为6 000W，起飞重量为3 400kg。目前正在进行卫星的建造和测试工作。GSAT-10卫星已经于2012年9月29日成功发射。

GSAT-11卫星是基于处于开发末期的I－4K总线开发的。该卫星能够产生10－12千瓦的功率，支持8 000W的功率载荷。日前正在进行载荷配置工作。载荷具有16个点波束，能够覆盖整个印度，以及安达曼群岛和尼科巴群岛。与用户终端相连的通信链路工作在Ku频段，而与集线器相连的通信链路工作在Ka频段。卫星载荷将被配置成为高数据传输速率的卫星。GSAT-11卫星计划将在2013年发射。

GSAT-14卫星旨在替换EDUSAT卫星，卫星配置了6个Ku频段和16个扩展C频段的转发器，波束将覆盖整个印度。此外，卫星还携带了Ka频段的信标，用于研究印度区域的降雨和大气对于Ka频段卫星通信链路的影响。该卫星重约2 050kg，并计划采用印度国产的GSLV火箭发射。GSAT-14卫星计划将在2012年6月发射［4］。

2 印度通信卫星系统的特点分析

印度通信卫星系统在轨道上采用多星共位技术，卫星工作频段方面包括了除Ka频段外所有主要频段，并且卫星波束的等效辐射功率基本覆盖了整个亚洲地区。

2.1 采用多星共位技术提高卫星通信系统的容量和稳定性

随着印度通信卫星系统中卫星数目的不断增加，同步轨道位置日趋紧张，尤其是在一些热点弧段上表现得更加突出，因此印度通信卫星系统也采用了多星共位技术，以提高同步轨道的利用率。印度通信卫星系统的轨道位置，在最初东经74°和东经93.5°两个位置的基础上增加了东经48°(GSAT-2卫星)、东经55°和东经83°3个位置。采用多星共位技术后，多颗卫星可以提高卫星容量;采用较大的倾角轨道，不同的相位，可以同时为高低纬度地区提供服务。另一方面，多颗卫星分散了通信功能，在一颗卫星出现故障时，由另外一颗卫星接替，从而增强了卫星通信的鲁棒性。

2.2 印度通信卫星系统的频段宽、等效辐射覆盖面广

由于2010年GSAT-4卫星发射失败，印度目前尚没有Ka频段的转发器，实际工作的S、C、扩展C和Ku频段的转发器只有187个。印度执行特定任务的卫星通信也是通过租用上述卫星的转发器来实现的。印度通信卫星系统中具有移动卫星服务，实现了与各种海上、便携式和车载等移动终端通信的能力，因此移动卫星服务在印度执行特定任务的通信中将会更加普及。虽然印度通信卫星系统中的C频段和Ku频段以民用的电视广播应用为主，但是不能排除在应急情况下传输其他特定任务信息的可能。

3 印度通信卫星系统的对抗

印度通信卫星系统的对抗技术与装备的开发，不但要考虑到通信卫星本身的特点，而且还要结合不同时期用户的不同任务要求，以及环境的影响，发展适合高寒山地环境下的通信卫星对抗技术和装备。

3.1 加强对印度通信卫星的侦察和信息积累

对印度通信卫星系统侦察的主要目的是为干扰等特定任务提供支援情报。由于印度通信卫星系统中卫星信号繁多，各种用途的信号混杂，要求从对象卫星中分辨、识别出目标通信卫星占用的频率和技术参数，监视这些载波信号的活动规律和变化情况等。通过对印度通信卫星的通信下行链路信号进行侦察、分析和处理，可以不断积累掌握其具体通信体制、格式、协议等信息。对信号内容进行解调，掌握其对卫星移动资源的各种应用详细情况和动向，为关键时期的对抗提供信息资源。

3.2 实施对印度通信卫星的多频段联合干扰

对印度通信卫星系统进行干扰时，可以采用活动信道干扰、信令信道干扰、虚假信令干扰、拦阻干扰等多种干扰策略，对印度通信卫星系统实施S、C、扩展C和Ku频段的多频段联合干扰，共同有效地阻断印度在关键时期利用各种卫星通信资源进行的指挥通信。特别是对于特定用途保留的S频段和移动卫星服务转发器实施干扰，阻止印度方面通过印度通信卫星系统中的移动卫星服务转发器进行移动通信联络。

3.3 发展适合高寒山地的对抗技术和装备

针对印度通信卫星系统的侦察和干扰装备的开发过程中，必须考虑到高寒山地环境下山高谷深、高寒缺氧、气候变化无常等自然环境，以及电离层活动频繁等电磁环境对于装备的影响。对于自然环境的影响，一方面要考虑到系统存储和工作状态下的低温测试，系统使用过程中能保证其工作温度和预热时间。另一方面，还要考虑雨淋、风压等环境测试，以确保装备(如天线)的加固和抗变形能力。对于电磁环境的影响，一方面可以采用空间功率分集、实时选频等技术手段减少电磁波的衰落、时延等作用;另一方面加强装备的系统顶层开发管理，协调各个分系统的电磁频谱的使用，统筹关键时期各系统的频谱分配方案［5］。