毫米波卫星通信网络体系侦察技术分析

林锦顺，徐建敏，詹 毅，卢胜军，吴献忠

（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314001）

0 引言

卫星通信是当今军事斗争信息化浪潮中最重要的军事信息系统组成部分，世界各国都将其作为承载国防、政治、外交和经济等信息传输的不可缺少的核心要素，以美国为例，据文献报道，“美军70%以上通信、80%以上的情报侦察与监视、90%以上的武器制导……都依赖于空间系统”，其中信息传输必须靠通信卫星完成。

卫星通信的重要作用决定了军事卫星通信的技术发展极为迅速，众多卫星给世界各国提供了基于太空的丰富通信资源，在持续不断的经营下，目前已经形成了以专用军事卫星和租用民用卫星为主，以抗干扰、反侦察毫米波卫星通信先进技术为核心的复杂网络体系，执行各类战略和战术层面的通信、指挥、控制、侦察、监视、预警、态势、情报等任务。毫米波军事卫星网络体系的复杂化表现在以下几个方面：技术体制多样化，既有常规点对点、点对多点通信，也有以空中IP路由的空间互联网和空间数据链等通信新体制；既有宽带大容量通信卫星和专用窄带通信卫星，也有专用的抗干扰受保护通信卫星；既有空地通信，也有星间链路通信；既有一般未加密链路，也有整体加密链路；使用频段迅速由传统UHF、L、S、X、Ku向Ka和EHF扩展；星上处理、点波束、扩频、跳频、突发、DAMA等抗侦察抗干扰技术被广泛应用。

由于这些原因，以往单一以某个对象、某个通信卫星系统侦察为目的的侦察装备研制方式在经济可承受性、侦察措施有效性等诸多方面存在极大的困难，远远不能应对现代战场环境的需求。针对卫星通信网络的复杂体系情况，应从侦察目标体系着手，站在总体和顶层的角度，应用体系侦察的思路，对应于不同的应用目的，以综合、开放的方法研究优化侦察措施。可见，体系侦察是破解当前军事通信卫星网络侦察的有效方法。

1 毫米波卫星通信系统

1.1 毫米波卫星概况

毫米波抗干扰卫星作为军事通信卫星的补充与改进，是美新一代高度安全和抗干扰的卫星通信系统，将为美国的战略和战术力量在各种级别的冲突提供安全可靠且具有很强抗干扰能力的全球卫星宽带通信，是美国军事卫星通信体系的重要组成部分，为陆军、空军、海军、特种部队、战略导弹部队、战略防御、战区导弹防御和空间对抗等提供服务。

AEHF、WGS和GBS军事卫星通信系统广泛采用了扩谱、高速跳频、信道编码和加密等低截获概率、低检测概率和高抗干扰性能的新型通信体制，极大地提高了这些军事卫星通信系统的安全性、可靠性和战场生存力。

1.2 毫米波卫星组成

为满足未来的军事通信需求，美军正在大力发展新的卫星通信系统，采取了后向兼容、逐渐过渡，充分利用商用系统的策略，卫星、终端、控制和计划编制分系统都将采用最新技术，以确保最佳的性价比。美军未来军用卫星通信系统通常分为宽带型、保护型和窄带型三种。宽带系统突出的是大容量；保护型系统强调抗干扰性、隐蔽性和核环境下的生存能力，窄带系统则侧重向那些需要语音或低数据速率通信的用户和那些处于机动或其它不利情况下（由于终端容量、天线尺寸、环境等限制）的用户提供支援。

作为新的转型通信体系结构（TCA）的一部分，美军计划在今后十年用宽带填隙卫星（WGS）、窄带的移动用户目标系统（MUOS）和受保护的先进极高频（AEHF）系统来替换相应的旧系统。就宽带通信而言，美国正在实施宽带填隙卫星项目及先进宽带系统，并将最终取代国防卫星通信系统（DSCS）。这些新卫星的数据传输速率为每秒数千兆比特，是现有卫星传输能力的10倍。保护通信将使用全球极高频系统，它由先进极高频系统和先进极地系统组成。预计这些系统提供的通信容量将是现有保护卫星的通信容量的10倍。窄带通信需求现在由UFO（特高频后继星）星座支持，未来将被先进窄带系统，即移动用户目标系统（MUOS）所取代。作为转型通信卫星的先进宽带系统（AWS），将取代宽带填隙卫星系统（WGS），其吞吐量超过10 Gbs，它与AEHF卫星系统、先进极地卫星（APS）交织在一起为宽带和受保护用户形成一个集成的网络中心——“系统中系统”。

1.3 毫米波卫星通信网络主要特点

从军事通信卫星网络的分析可知，其具有以下主要特点：

1）系统高度稳定

卫星通信回路灵活，信道性能稳定，通信质量好，可靠性高，此外毫米波卫星通信网络建有完善的运营管理、监视、测控、评估手段，能保障高度稳定运行。

2）网络冗余度高

毫米波卫星通信网络一般具有多重冗余卫星或转发器资源，可提供业务冗余保障。对关键链路，除建有多种不同频段地空链路，还建有地空交叉频段链路和星间链路，提供多重网络拓扑结构，多重网络互为备份。

3）反侦察能力强

毫米波通信卫星普遍采用点波束、自适应调零技术、宽带直接序列扩频和CDMA技术、宽带高速跳频、多层次加密保护、突发、采用复杂协议和利用民用卫星信道隐蔽通信等措施。

2 体系侦察技术分析

2.1 侦察平台与途径

2.1.1 侦察平台

目前，从侦察平台分析，可用于对军事通信网络侦察的平台包括陆基、空基和天基平台，这些平台在构成了军事通信网络侦察的基本要素，各平台具有以下侦察能力：

1）陆基平台

陆基平台包括固定式侦察平台和机动式侦察平台。

固定式侦察平台可完成对下行链路侦察；机动式侦察平台包括车载和舰载两种平台，可完成对下行链路侦察；多个陆基平台协同可完成对透明转发器卫星地面站的定位。

2）空基平台

空基平台包括机载平台和临近空间等飞行器，可完成对小范围区域地球站上行链路信号侦察和定位。

3）天基平台

天基平台包括低轨侦察卫星或低轨飞行器和高轨侦察卫星。

低轨侦察卫星可完成对地球站侦察和定位；高轨侦察卫星可完成对高轨通信卫星地空链路的点波束、区域波束、全部上行通信链路的侦察和定位，可完成对星间链路的侦察。

巧妙地对这些要素进行综合设计，可达成军事通信网络侦察优化的体系架构。

2.1.2 侦察途径

从卫星通信的特有情况出发，结合地空天平台的能力，可以采用下列途径实现对卫星通信网络的侦察。

1）利用地空天综合一体化专用侦察系统实施长期侦察

情报的基础是侦察，侦察对于情报的生成具有至关重要的作用。由于侦察必须依靠时间积累，实施长期连续侦察分析非常重要。对于卫星通信网络，陆基、空基、天基侦察系统各自都存在侦察局限，需要将三者结合，组成综合一体化侦察系统。陆基、空基、天基综合一体化侦察系统通过协作融合，完成频谱监视、体制和协议分析、网络分析、军民属性分析、重要性分析、使用情况分析、地球站位置分析、态势分析等多层次的工作。

2）空、天、地联合侦察途径

分布在空、天、地的通信卫星侦察设备需要对通信信号进行长期有效的监视监控，其中，陆基侦察设备需要按要求完成卫星通信下行信号的侦察效果监视监控，空、天基侦察设备需要按要求完成卫星通信上行信号的侦察效果监视监控。联合侦察通过对上下行链路通信信号目标进行截获、分选、识别、解调、定位等，并根据目标信号频率（集）、幅度、调制样式、通信信号指纹特征、语音特性、链路协议、比特信息特征、方位、脉内细微特征等技术参数，利用相关数据库知识，采用数据分类、归并和相关算法，得出各目标的信号类型、用途、作战平台、所属部队以及组网关系等信息，用于目标属性及个体判定。通过数据融合，实现对通信卫星的有效侦察。

2.2 侦察体系结构分析

对卫星通信网络侦察体系结构分析要从现阶段情况，从需求方面、技术方面和装备方面三方面开展研究。

1）在需求方面，应具有对当今先进军事通信卫星侦察能力，包括卫星参数、技术体制、网络协议、地球站定位、用户属性和重要程度等，应具有对军事租用民用通信卫星用户侦察识别能力，包括属性鉴别、重要程度等，应具备对作战对象国家或地区卫星通信网络组成、运作方式、活动规律、作战使用方式、反侦察抗干扰措施、应对侦察反应等先验知识和后验分析推断能力。

2）在技术方面，需要研究并掌握多项高新技术，如对卫星通信信号层精确侦察定位技术、对卫星通信网协议分析识别技术、体系侦察总体技术等。

3）在装备方面，从体系侦察总体结构方面看，体系侦察装备应主要包括卫星通信网络侦察分系统，专用军事通信卫星侦察分系统，通用卫星通信侦察分系统，网络分析分系统，综合情报、态势、决策和效果评估分系统，指挥控制分系统，包括其它情报支援系统等，如图1所示。

3 结束语

目前，军事卫星通信网络已经发展成专用军事通信卫星结合租用民用卫星的形式，是具有多种通信体制、多种抗干扰措施、多种网络等的复杂体系，单一侦察手段很难应对这种困难。本文研究了毫米波卫星通信网络的系统构成和特点，从体系研究的角度出发分析了侦察的措施和途径，提出了体系侦察架构，指出体系侦察是在有限资源情况下侦察复杂军事卫星通信网络的有效途径。由于卫星通信网络的复杂性，还需要加强对卫星通信网络的关键技术的研究。