天基情报接入飞行器平台建模与仿真∗

韩 梅

（中国西南电子技术研究所 成都 610036）

1 引言［1～5］

随着太空军事化和太空军备竞赛的加剧，现代战场已经从陆、海、空进一步延伸到了外层空间。因此太空领域已经成了世界各国维护国家安全和夺取制信息权的制高点。从海湾战争以来的历次局部战争来看，天基卫星侦察系统，在快速获取战场感兴目标区域态势信息方面、任务规划、毁伤效果评估及辅助指挥作战等方面发挥的作用越来越大，是战争胜利的法宝。世界主要国家均认识到天基侦察能力是军事能力的关键。

在各侦查系统中基于卫星系统的天基侦查平台具有覆盖范围广、无国界限制、安全性高等独特优势。随着航空飞行器装备战略转型，对信息系统尤其是航天侦察系统提出了迫切要求。在航天侦察系统中，电子侦察卫星瞬时侦察半径可达数千公里，可全天时全天候工作，是开展大范围侦察预警、动目标跟踪监视的主要侦察手段。

飞行器发展天基情报信息接入技术是必要手段和必然趋势，该技术的主要任务是建立星器传输链路，实时接收电子侦察卫星广播分发的天基情报数据，并进行解调解密、数据处理等，对飞行器实施大范围海面威胁规避、态势感知、规划安全飞行航线及任务动态调整等方面具有极其重要的作用。

2 天基侦察模型

通常情况下，星载侦察天线都是固定指向地表，在星下点附近通常接收的是雷达辐射源天线的副瓣信号，在大角度位置即远离星下点时能够接收到的是主瓣信号，见图1。

图1 卫星对地海面目标侦察示意图

目前电子侦察卫星主要是在低轨高速运行，能够对地海面雷达辐射源进行大范围搜索捕获、参数测量、快速分选识别确定目标位置及辐射源型号等，能够生成战场态势情报等［6～9］。假设电子侦察卫星在任意时刻t的高度为H，A点是电子侦察卫星在当前时刻在地球表面上的垂直投影点，p点是电子侦察卫星能够有效侦察地面的最远点，其覆盖的地表区域就是侦察卫星的侦察覆盖范围。α是卫星覆盖地面的地心角，γ是有效地平边界对应的极限仰角，因此可知：

瞬时侦察范围半径为

侦察覆盖范围面积为

电子侦察卫星的瞬时侦察半径和侦察覆盖面积见图2。

图2 电子侦察卫星侦察覆盖能力仿真

3 天基情报信息广播分发信号传输模型

假设飞行器平台接收广播分发信号的天线以θ度仰角工作，示意图见图3所示。其中H为轨道高度，r为地球半径，R为最低仰角接收时的距离［10～15］。根据几何关系可知角∠OBA等于90°加上仰角β，根据余弦定理有：

图3 飞行器接收卫星情报模型示意图

得出侦察卫星情报广播分发信号的最远传播距离为

仿真分析广播分发信号的最远传输距离与仰角的关系见图3。

图4 最远距离与卫星轨道高度和天线接收仰角的关系

4 飞行器平台接收广播分发信号解调门限分析模型［16～17］

接收机处理广播分发信号的最小可检测信噪比定义为信号功率C与噪声功率N之比，约束关系如下：

所以最小可检测信噪比计算公式为

解调门限计算公式为

仿真分析结果见图5。

表1 卫星广播信号的最远距离

图5 解调门限与信息速率仿真分析

5 结语

未来战争中，侦察卫星是收集情报的主要来源，通过建立卫星与飞行器平台的星器广播链路，飞行器可以近实时获取对方地海面兵力部署、变更、机动等方面的情报，可为飞行器实时态势感知，威胁预警、打击引导等提供重要信息。通过仿真建模分析，可以确定天基情报广播分发信号最远传输距离需求，接收机最小可检测信噪比需求等，对设备重要战技术指标的分析和方案的确定都有重要意义［18～20］。