2015年国外卫星军事应用装备和技术发展综述

● 文| 装备学院 方秀花 尹志忠



2015年国外卫星军事应用装备和技术发展综述

● 文| 装备学院 方秀花 尹志忠

2015年，虽然受经济困难、预算减少的影响，但世界各国航天领域能力建设仍持续进行，各国都采取了军、民、商融合（与商业公司合作、使用商用现货、军民机构资源共享等）以及国际间合作等多种方式保持或提升自己航天系统能力。通过努力，各国（尤其是美国）的卫星应用装备和技术，在新兴基础技术和部件研发、新型应用系统建设和老旧系统改进、装备的及时列装应用等方面都与往年一样呈现出良好的势头。

一、信息获取领域

2015年在信息获取领域，各国围绕增强态势感知能力，提升情报对国家安全、军事作战的决策支持能力展开工作。美国重点研究的是智能化信息处理、开源情报利用等相关技术，研发新型情报挖掘应用系统，对现用系统如“分布式通用地面系统”等进行升级。由于美国国防部预算的减少，军事情报项目的预算也逐年减少，2015年仅获得拨款165亿美元（2014年174亿美元、2013年192亿美元）。因此，美国将进一步推动商业信息资源的利用。国家地理空间情报局（NGA）于2015年10月26日发布了《商业地理空间情报战略》，旨在关注蓬勃发展的私营遥感卫星产业，更好地利用商业公司地理空间信息。俄罗斯等其他国家也通过研制新型情报系统、建设或升级地面站、国家之间项目合作等方式达到自己的目的。

1．新兴基础技术研究

（1）数字地球和萨博公司合作生产3D地理空间情报

2015年，长期服务于国防和安全领域的数字地球（DigitalGlobe）和萨博（Saab）公司创建了一个合资企业——Vricon公司，面向整个专业地理空间市场，同时也服务于国防、安全和基础设施建设。Vricon将Saab公司独有的、业界领先的3D技术和诀窍，与DigitalGlobe公司无可匹敌的海量档案数据（全球数亿平方公里最高质量的商业卫星图像）相结合，能够制造高精度、照片级、逼真的3D产品和地球地理信息数据，通过其独有的可视化平台和标准基础数据格式进行访问，使得以3D模式精确再现地球上所有可视物体、以前所未有的规模呈现3D模式的地球成为可能。Vricon公司未来有望向用户提供突破性的产品。

（2）美、英联合开发战场信息共享、存储、处理相关技术

2015年2月3日，英国国防科技实验室和美国陆军研究实验室联合举行了一次“机会日”活动，提出了联合作战环境下战场信息共享、存储、处理相关技术研发需求，同时为供应商相互交流并了解如何参与研发搭建平台。

2．新应用系统研发和老旧系统改进

（1）DARPA研制 “班组X核心技术”

2015年12月，美国国防高级研究计划局（DARPA）与9家机构签订了“班组X核心技术”项目第一阶段合同。该项目旨在为战术指挥所、作战车辆以及更小的作战单元提供战场态势感知的能力。如果项目研制成功，将可使班组成员能够更直观地了解和控制其复杂的任务环境、自身和同伴位置，从而为士兵和海军陆战队员等小型作战单元提供前所未有的态势感知能力、作战的适应性和灵活性，使己方战士对潜在对手保持绝对的战术优势。

（2）俄国家防御指挥中心研制“监测、预测智能情报系统”

2015年2月，俄罗斯联邦国防部国家防御指挥中心委托俄罗斯技术国家集团的联合仪器制造公司研制“监测、预测智能情报系统”。系统的主要功能包括：①按照信息的内在逻辑和涵义，自动监测、收集、分类和处理来自媒体及社会网络、博客等公开渠道情报信息（最初设计支持5～6种语言），并按照专题分析出现的频率，评定其价值；②系统能生成多种层次的情报产品：第一层包含对所关注情况和形势的总体分析和结论，解决问题的方案；第二层次提供更加详细的情报信息，如图、表、报告，对未来态势发展进行预测；第三层次可以系统地追踪信息更新的频率、周期和速度，事发地点以及实时的局势变化。

（3）英国将建设一个世界级的新太空数据中心

2015年3月，英国地球观测应用大会在伦敦召开，英航天局局长在会上宣布将建设一个世界级的新太空数据中心，以全面获取欧洲“哥白尼”项目提供的大量全新地球观测数据，确保英国尽快充分运用“哨兵”卫星数据。新太空数据中心将由英国航天局和卫星应用推广中心共同出资。

（4）Imagesat推出新型微型地球遥感观测系统地面系统

地球遥感观测系统（EROS）高分辨率成像卫星的所有者和运营商Imagesat国际集团在2015年拉美航空航天与防务（LAAD）国际展览会上推出了分辨率70cm的EROS B卫星便携式点对点地面“微型终端”。EROS B“微型终端”集成了以色列ORBIT通信系统公司生产的1.5m或2.4m X频段天线与Imagesat公司的数据处理单元，能从卫星上实时超高速下载数据。

3．装备的部署应用

（1）洛马公司为美海岸警卫队提供舰载C4ISR系统

2015年5月，洛马公司与为美国海岸警卫队研制“国家安全巡逻舰”（NSC）的英戈尔斯工业（HII）公司签署了7200万美元合同，为第八艘国家安全巡逻舰USCGC Midgett号提供C4ISR系统。洛马公司的C4ISR系统可支持实时态势感知，互操作性好，适用于多种应用场景——船员救助遇难船只、跟踪感兴趣的目标以及与其他海岸警卫队在空中、海上和陆地进行合作，可使各方有效更新、共享最新信息。

（2）美国国家地理空间情报局对外开放地理空间工具包MrGeo

2015年1月，国家地理空间情报局（NGA）宣布把地理空间情报工具包MapReduce Geo（MrGeo）放在其公开网站GitHub上，供用户免费使用。MrGeo是由DigitalGlobe公司在NGA授予的项目下开发的一款地理空间情报工具。MrGeo支持全球范围高分辨率图像处理、地形分析、机动路径规划、跟踪数据的分析等。其可简化地理空间成像、跟踪的大尺度栅格数据的存储和处理，降低分析过程中的搜索、下载和处理时间。

二、信息传输领域

2015年，在信息传输领域，以美国为首的航天大国主要围绕增强部队动中通通信能力和低层级战术作战单元通信能力、提高带宽利用率、保障信息传输安全性等方面进行研究，研究重点是基础部件、卫星通信终端天线、新型卫星应用系统、老旧系统升级改造，并及时将研究成果投入应用。

1．研发基础部件

（1）美Guerrilla RF公司推出高线性度超低噪声放大器

美国无线基础设备制造商Guerrilla RF公司于2015年推出了高线性度、超低噪声放大器（Ultra-LNA）系列，包括GRF2051 Ultra-LNA、GRF2052 Ultra-LNA两种型号，主要有小型LNA、宏基站LNA、分布式天线LNA和通用LNA几种类型。GRF2051Ultra-LNA工作频率1700～2700MHz，GRF2052 Ultra-LNA工作频率2300～3800MHz（经优化其工作频率可以调整到6GHz）。该系列放大器具有外部匹配元件少、工作电流可调、供电电压多样等特性。由于线性度好、噪声超低，在级联使用时可以配置为第一级LNA。

（2）加拿大先进无线公司为美WGS卫星通信终端研制氮化镓放大器

加拿大先进无线（Advantech Wireless）公司2015年2月获得价值300多万美元的合同，为美军“宽带全球卫星”（WGS）通信系统的“移动中卫星通信”（ SOTM）终端和便携式终端提供Ka和X频段氮化镓固态功率放大器。该公司的氮化镓固态功率放大器和模块化上变频器以其优异的性能和技术的先进在行业内处于领先地位。

（3）加拿大先进无线公司推出新型固态功率模块/上变频器

2015年9月，加拿大先进无线公司推出了适用于军事战术移动应用、基于氮化镓的第二代50W X频段固态功率模块/上变频器（SSPB/BUC）。

SSPB/BUC基于该公司已被业界证明十分可靠的固态高功率放大器设计，由电源、锁相振荡器、混频器、滤波器和冷却机制等构成，具有良好的线性性能和较高工作效率，由于采用了内置式设计，重量不到3.5kg。该器件安装于一个冷却装置中，防风雨设计,适合全天候野外应用。非常适合在恶劣环境、动中通和背负式终端中使用。

（4）美国国防部研制战术通信系统加密装置

2015年11月，美国国防信息系统局（DISA）与诺格公司签订了9990万美元的合同，用于研制“KGV-72 Ⅰ型可编程嵌入式加密装置”，以处理进入“联合作战指挥平台”（JBC-P）的机密信息（JBC-P是一个具有态势感知和友军跟踪功能的系统）。该合同期为5年，这项工作预计2020年11月完成。

2．研制各种新型天线

（1）“地对空收发”可伸缩卫星通信天线

美国《军事卫星》 杂志2015年第1期介绍了美陆军的一款轻型“地对空收发”（GATR）可伸缩（Inflatable）卫星通信天线，如图1所示。签署了一份谅解备忘录。与机扫天线及其他电扫天线相比，这款ESA天线有更大的扫描角度，离轴角度可达到70°，这正是机载通信终端所需要的。

图1　GATR天线

3．新应用系统研发和老旧系统改造

（1）NAL Research公司与美海军水面作战中心合作整合铱星网络

美国《军事卫星》杂志2015年第6期报道，美国NAL Research公司从海军水面作战中心Dahlgren分部获得一份价值884.0563万美元的成本加固定费用合同，支持整合已有、新建和改进的铱星设备和网络，合同还就如何使用传感器和向用户分发数据的培训和建档工作进行了规定。

（2）德雷珀实验室帮助桥卫星公司研发光通信网地面控制站

2015年9月，德雷珀实验室与桥卫星公司签订协议，帮助其研发激光卫星通信系统地面站。德雷珀专门组建了研究团队，已开发了可用于桥卫星公司激光卫星通信系统地面站运行、任务自主规划、高效数据传输等相关技术。德雷珀的地面处理架构是独一无二的，将可处理日益增加的低地球轨道数据传输。

（3）GD公司加拿大分公司为加拿大部队研制WGS终端

2014年12月，GD公司加拿大分公司获得总价达6760万美元的合同，为加拿大“墨丘利全球卫星通信项目”建立7个WGS固定地面站，这些地面站将可直接接入加拿大国防部网。GD公司加拿大分公司希望通过“墨丘利”计划促进WGS卫星通信技术转移到加拿大，从而刺激加拿大在卫星通信领域的产业发展，提升未来加拿大在高科技领域的发展机遇。

（4）以色列吉莱特公司推出机载移动卫星通信终端BlackRay

2015年5月，吉莱特卫星网络公司展出了其

GATR工作在Ka和X频段,使用与传统终端相同的调制解调器、基带、加密方法，因此能够利用现有的网络和业务。尽管卫星捕获是手动的，但其先进的性能使它很容易指向卫星。GATR在指挥所和小型战斗前哨使用时，提供了“保密互联协议路由” （SIPR）和“非密互联协议路由”（NSIPR）两种接入方式。另外，GATR还包含一个电池备份系统，即使电源失效，也能继续连续工作6小时。

（2）机载卫星通信终端“电扫相控阵”天线

2015年3月，Rockwell Collins公司称已着手研制用于商用和军用机载卫星通信终端的低成本“电扫相控阵”（ESA）天线。该款天线研制成功后，将首先应用于一网（OneWeb）公司于2017年开始发射卫星、2019年完成组网的低轨卫星通信系统。Rockwell Collins和一网公司已机载移动卫星通信终端BlackRay。BlackRay主要有以下特点：①体积、重量、功耗低，适合用于小型无人机；②显示板大，数据传输速率高；③支持全双工卫星通信；④采用频谱效率较高的IP连接方式。据悉，这是目前行业内体积最小、结构最紧凑的机载终端，却能实现宽带通信，从而完成“超视距”传输情报、监视和侦察数据的任务。BlackRay使客户无论在陆地、海上、空中都可以随时保持通信。

4．装备的部署应用

（1）Inmarsat“L频段机载ISR业务”为部队提供全态势感知

美国《军事卫星》杂志2015年第3期报道了国际海事卫星组织（Inmarsat Government）的新型“L频段机载情报、监视和侦察”（ LAISR）业务已成功完成机载用户测试。新型LAISR业务将提供全球”机载ISR”任务所需的高速、超视距连接，其数据传输速率高达10Mbit/s。LAISR能够传输各类有人和无人机采集的高清全动态影像（FMV）和数据，从而为军事和情报机构提供全态势感知。

（2）法国空客防务与航天公司为英军方提供“日常通信”业务包

2015年7月，法国空客防务与航天公司为英国军方提供一套“日常通信”业务包——Wel2Go。新型业务包Wel2Go旨在提供性能可靠、易于运输部署和操作、性价比高的战场专用通信信道。Wel2Go业务包针对不同级别的军事应用，包含小、中、大三种，为部署在外的官兵提供了与家人、朋友可靠通信的方式，从而很好地支持了远离本土部队的公共事务和其他人事工作，满足了英国国防部未来需求。

三、信息基准领域

2015年，美国在该领域的研究重点是能够在对抗环境下可靠使用的GPS应用设备或GPS与其他导航方式组合的导航设备，继续探索不依赖GPS的“定位导航授时”（PNT）技术和方案。俄罗斯已经完成GLONASS系统的重建工作，在轨卫星已有28颗，并通过了俄国防部对系统的最后测试。在2014年的基础上，俄继续推进境外建设GLONASS地面站相关工作。另外，为了提高在俄境内的导航定位精度，俄罗斯航天系统公司开始研制高精度卫星定位网。俄国防部称，其全新的GLONASS系统将于2016年投入使用。其他国家和地区也有少量新的用户设备推出。

1．新兴技术研发

（1）DARPA研发“全源定位和导航”系统

2015年3月，DARPA宣布其正在研发一项可在GPS信号盲区或干扰环境下使用的革命性新技术——全源定位和导航，未来将可广泛应用于军民领域。目前，DARPA的研究人员正在研制可以收集像电视、收音机或者闪电这样“时机信号”的传感器，这是实现未来ASPN技术的基础。

（2）DARPA授出“对抗环境中空间、时间和方向信息”项目研发合同

2015年4—6月，DARPA授出了“对抗环境中的空间、时间和方向信息”（ STOIC）项目的3份研发合同。STOIC涉及三大主要技术：长距离极稳定基准信号技术、极稳定战术时钟技术、为合作用户提供PNT信息的多功能系统技术。DARPA按这三大技术把合同分别授给了探险技术公司、罗克韦尔·柯林斯公司、雷声公司。

（3）美国DARPA征集水下“深海导航定位系统”项目方案

2015年4月，美国DARPA为“深海导航定位系统”（POSYDON）项目征集方案，研究在海床上安装声信号源，组成类似GPS的系统，使在海底的潜艇不必浮出水面就可得到精确定位信息。目前美国国防部正在探索建立水下互联网的可能，同时也希望创建水下全球定位系统。

（4）美陆军研发不依赖GPS的导航系统

2015年5月，美陆军通信电子研发与工程中心发布消息称其正在研发一种袖珍型导航装置“作战人员综合导航系统”(WINS)。该系统可在GPS不可用的情况下，采用多种传感器从士兵最后已知位置跟踪并记录其运动轨迹、速度、时间以及高程等要素，在地图中显示士兵当前位置。WINS包含若干个精确度很高的惯性传感器（如计步器和加速计）。WINS主要依靠GPS信号获得初始位置信息，由于惯性器件提供信息的精度会随着时间的推移而下降，因此需要使用GPS对其信号进行校正。虽然WINS只能在短时间内提供足够精度的导航定位，却能在失去GPS信号的生死攸关的关头，为用户提供服务。

2．用户设备的建设和研发

（1）美国海军继续推进“联合精密进近着陆系统”的研发

2015年8月，美国海军就海基“联合精密进近着陆系统”（JPALS）的工程及制造给雷声公司追加了5200万美元的合同，以支持其自动着陆能力的研发及其与F-35联合攻击战斗机的集成测试。海基JPALS是一款全天候、多功能的基于GPS的着舰系统，可在电子战环境下为航母舰载机（包括固定翼飞机和直升机）提供抗干扰的着舰引导。

（2）加拿大诺瓦泰公司发布多系统卫星导航宽带天线

2015年4月，诺瓦泰（Novatel）公司发布一款宽带天线GPS-704-WB（见图2），覆盖目前所有导航卫星的L频段信号（GPS、GLONASS、Galileo和北斗）以及北斗的B3和Galileo的E6信号。用户可以使用该天线单独接收GPS信号，也可以同时接收多系统卫星信号，并且可以为用户提供灵活的开发应用。该天线的相位中心偏差可以在卫星的方位角和仰角发生变化时保持恒定不变，因此能够支持任何长度的基线测量。该天线密闭封装在一个坚固耐用、结构紧凑（直径185mm，高69mm）、重量轻（530g）、具有防水功能的外壳中，符合美国军标MIL-STD-810G规定的抗振动和防盐雾标准。

图2　Novatel公司GPS-704-WB天线

图3　BD935-INS(左)和BX-935-INS (右)惯导传感器

（3）美GPS Source公司推出适用于恶劣环境的卫星导航接收机天线

2015年3月，GPS Source公司发布了一款新的卫星导航接收机天线，重量轻、鲁棒性好。该天线是专门为环境要求苛刻的航空、商业和军事应用而设计，满足美国国家军用标准（MIL-STD），具有抗冲击、防粉尘、耐化学品和喷气燃剂等特性，能够承受较大的冲击、振动等环境应力。

（4）美天宝公司推出集成了多卫星、多频导航接收卡的惯导传感器

2015年5月，天宝（Trimble）公司发布了两款新的导航定位模块：集成了多卫星、多频导航接收设备的BD935-INS、BX935-INS惯导传感器（见图3）。BD935-INS采用易于与其他平台（如小型机器人和无人驾驶车辆）集成的外形封装，基于最新的全球卫星导航信号接收处理和惯性导航技术设计，适用于实时动态定位和定向。BX-935-INS模块的封装适合野外粗劣环境下使用，易于安装，也便于集成OEM或其他系统，可以快速获取高精度的位置和姿态数据，适合多种应用领域。

（5）俄罗斯建立高精度卫星定位网

2015年7月，俄罗斯航天系统公司（隶属于联合导弹航天集团）称其已开始研制高精度卫星定位网,目标是在俄境内组建高精度导航区域。高精度卫星定位网将可连接600多个GLONASS全球卫星基站，并可在此基础上建设高精度区域网，如大型的国家网络及商业服务网络。利用该网络获取的测量信息可转换成各种坐标系统;可全天时(一周7天,每天24小时)为用户提供实时、精度达分米或厘米级的导航定位服务，用户可自行选择。该高精度卫星定位网可用于解决建筑、交通工具、基础设施项目、土建项目等领域的各种复杂技术任务。通过建设新网或优化现有网不仅可扩大导航覆盖范围，而且可在所构建的网络中大大提升终端用户的能力，实时确定目标位置。

3．装备的部署应用

（1）美国ITT旗下Exelis公司交付GPS OCX加密工具

2015年4月，ITT旗下Exelis公司向雷声公司交付6台应用于GPS下一代运行控制系统（GPS OCX）的增强型地面加密设备。美国空军将使用该加密设备保护OCX与星载GPS导航设备间的信息传递。在轨运行的GPS卫星已能够广播现代化军用信号（M码信号），但是其控制部分还不能实现线上M码处理。Exelis公司交付的加密设备将实现M码线上处理，改进整体GPS信号处理流程，并提高其安全性。

（2）罗克韦尔·柯林斯公司提供安全的GPS接收机

2015年3月，罗克韦尔·柯林斯公司宣布，哈里斯公司向其订购了5000套“微型GPS接收机应用模块”（MicroGRAM），嵌入哈里斯公司为军方生产的战术通信终端。MicroGRAM是目前世界上体积最小、重量最轻、功耗最低的采用“选择可用/反欺骗模块”（SAASM）技术的GPS接收机模块，可以保护战士免受战场上不断增长的干扰和欺骗威胁，同时提高生存能力，确保任务成功。

参考文献

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