毫米波衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)體系偵察技術(shù)分析

林錦順，徐建敏，詹 毅，盧勝軍，吳獻忠

（中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江嘉興314001）

0 引言

衛(wèi)星通信是當(dāng)今軍事斗爭信息化浪潮中最重要的軍事信息系統(tǒng)組成部分，世界各國都將其作為承載國防、政治、外交和經(jīng)濟等信息傳輸?shù)牟豢扇鄙俚暮诵囊兀悦绹鵀槔?，?jù)文獻報道，“美軍70%以上通信、80%以上的情報偵察與監(jiān)視、90%以上的武器制導(dǎo)……都依賴于空間系統(tǒng)”，其中信息傳輸必須靠通信衛(wèi)星完成。

衛(wèi)星通信的重要作用決定了軍事衛(wèi)星通信的技術(shù)發(fā)展極為迅速，眾多衛(wèi)星給世界各國提供了基于太空的豐富通信資源，在持續(xù)不斷的經(jīng)營下，目前已經(jīng)形成了以專用軍事衛(wèi)星和租用民用衛(wèi)星為主，以抗干擾、反偵察毫米波衛(wèi)星通信先進技術(shù)為核心的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)體系，執(zhí)行各類戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)層面的通信、指揮、控制、偵察、監(jiān)視、預(yù)警、態(tài)勢、情報等任務(wù)。毫米波軍事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)體系的復(fù)雜化表現(xiàn)在以下幾個方面：技術(shù)體制多樣化，既有常規(guī)點對點、點對多點通信，也有以空中IP路由的空間互聯(lián)網(wǎng)和空間數(shù)據(jù)鏈等通信新體制；既有寬帶大容量通信衛(wèi)星和專用窄帶通信衛(wèi)星，也有專用的抗干擾受保護通信衛(wèi)星；既有空地通信，也有星間鏈路通信；既有一般未加密鏈路，也有整體加密鏈路；使用頻段迅速由傳統(tǒng)UHF、L、S、X、Ku向Ka和EHF擴展；星上處理、點波束、擴頻、跳頻、突發(fā)、DAMA等抗偵察抗干擾技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

由于這些原因，以往單一以某個對象、某個通信衛(wèi)星系統(tǒng)偵察為目的的偵察裝備研制方式在經(jīng)濟可承受性、偵察措施有效性等諸多方面存在極大的困難，遠遠不能應(yīng)對現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境的需求。針對衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜體系情況，應(yīng)從偵察目標體系著手，站在總體和頂層的角度，應(yīng)用體系偵察的思路，對應(yīng)于不同的應(yīng)用目的，以綜合、開放的方法研究優(yōu)化偵察措施?？梢?，體系偵察是破解當(dāng)前軍事通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)偵察的有效方法。

1 毫米波衛(wèi)星通信系統(tǒng)

1.1 毫米波衛(wèi)星概況

毫米波抗干擾衛(wèi)星作為軍事通信衛(wèi)星的補充與改進，是美新一代高度安全和抗干擾的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，將為美國的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)力量在各種級別的沖突提供安全可靠且具有很強抗干擾能力的全球衛(wèi)星寬帶通信，是美國軍事衛(wèi)星通信體系的重要組成部分，為陸軍、空軍、海軍、特種部隊、戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊、戰(zhàn)略防御、戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御和空間對抗等提供服務(wù)。

AEHF、WGS和GBS軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣泛采用了擴譜、高速跳頻、信道編碼和加密等低截獲概率、低檢測概率和高抗干擾性能的新型通信體制，極大地提高了這些軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的安全性、可靠性和戰(zhàn)場生存力。

1.2 毫米波衛(wèi)星組成

為滿足未來的軍事通信需求，美軍正在大力發(fā)展新的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，采取了后向兼容、逐漸過渡，充分利用商用系統(tǒng)的策略，衛(wèi)星、終端、控制和計劃編制分系統(tǒng)都將采用最新技術(shù)，以確保最佳的性價比。美軍未來軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常分為寬帶型、保護型和窄帶型三種。寬帶系統(tǒng)突出的是大容量；保護型系統(tǒng)強調(diào)抗干擾性、隱蔽性和核環(huán)境下的生存能力，窄帶系統(tǒng)則側(cè)重向那些需要語音或低數(shù)據(jù)速率通信的用戶和那些處于機動或其它不利情況下（由于終端容量、天線尺寸、環(huán)境等限制）的用戶提供支援。

作為新的轉(zhuǎn)型通信體系結(jié)構(gòu)（TCA）的一部分，美軍計劃在今后十年用寬帶填隙衛(wèi)星（WGS）、窄帶的移動用戶目標系統(tǒng)（MUOS）和受保護的先進極高頻（AEHF）系統(tǒng)來替換相應(yīng)的舊系統(tǒng)。就寬帶通信而言，美國正在實施寬帶填隙衛(wèi)星項目及先進寬帶系統(tǒng)，并將最終取代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)（DSCS）。這些新衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒數(shù)千兆比特，是現(xiàn)有衛(wèi)星傳輸能力的10倍。保護通信將使用全球極高頻系統(tǒng)，它由先進極高頻系統(tǒng)和先進極地系統(tǒng)組成。預(yù)計這些系統(tǒng)提供的通信容量將是現(xiàn)有保護衛(wèi)星的通信容量的10倍。窄帶通信需求現(xiàn)在由UFO（特高頻后繼星）星座支持，未來將被先進窄帶系統(tǒng)，即移動用戶目標系統(tǒng)（MUOS）所取代。作為轉(zhuǎn)型通信衛(wèi)星的先進寬帶系統(tǒng)（AWS），將取代寬帶填隙衛(wèi)星系統(tǒng)（WGS），其吞吐量超過10 Gbs，它與AEHF衛(wèi)星系統(tǒng)、先進極地衛(wèi)星（APS）交織在一起為寬帶和受保護用戶形成一個集成的網(wǎng)絡(luò)中心——“系統(tǒng)中系統(tǒng)”。

1.3 毫米波衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)主要特點

從軍事通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的分析可知，其具有以下主要特點：

1）系統(tǒng)高度穩(wěn)定

衛(wèi)星通信回路靈活，信道性能穩(wěn)定，通信質(zhì)量好，可靠性高，此外毫米波衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)建有完善的運營管理、監(jiān)視、測控、評估手段，能保障高度穩(wěn)定運行。

2）網(wǎng)絡(luò)冗余度高

毫米波衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)一般具有多重冗余衛(wèi)星或轉(zhuǎn)發(fā)器資源，可提供業(yè)務(wù)冗余保障。對關(guān)鍵鏈路，除建有多種不同頻段地空鏈路，還建有地空交叉頻段鏈路和星間鏈路，提供多重網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，多重網(wǎng)絡(luò)互為備份。

3）反偵察能力強

毫米波通信衛(wèi)星普遍采用點波束、自適應(yīng)調(diào)零技術(shù)、寬帶直接序列擴頻和CDMA技術(shù)、寬帶高速跳頻、多層次加密保護、突發(fā)、采用復(fù)雜協(xié)議和利用民用衛(wèi)星信道隱蔽通信等措施。

2 體系偵察技術(shù)分析

2.1 偵察平臺與途徑

2.1.1 偵察平臺

目前，從偵察平臺分析，可用于對軍事通信網(wǎng)絡(luò)偵察的平臺包括陸基、空基和天基平臺，這些平臺在構(gòu)成了軍事通信網(wǎng)絡(luò)偵察的基本要素，各平臺具有以下偵察能力：

1）陸基平臺

陸基平臺包括固定式偵察平臺和機動式偵察平臺。

固定式偵察平臺可完成對下行鏈路偵察；機動式偵察平臺包括車載和艦載兩種平臺，可完成對下行鏈路偵察；多個陸基平臺協(xié)同可完成對透明轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星地面站的定位。

2）空基平臺

空基平臺包括機載平臺和臨近空間等飛行器，可完成對小范圍區(qū)域地球站上行鏈路信號偵察和定位。

3）天基平臺

天基平臺包括低軌偵察衛(wèi)星或低軌飛行器和高軌偵察衛(wèi)星。

低軌偵察衛(wèi)星可完成對地球站偵察和定位；高軌偵察衛(wèi)星可完成對高軌通信衛(wèi)星地空鏈路的點波束、區(qū)域波束、全部上行通信鏈路的偵察和定位，可完成對星間鏈路的偵察。

巧妙地對這些要素進行綜合設(shè)計，可達成軍事通信網(wǎng)絡(luò)偵察優(yōu)化的體系架構(gòu)。

2.1.2 偵察途徑

從衛(wèi)星通信的特有情況出發(fā)，結(jié)合地空天平臺的能力，可以采用下列途徑實現(xiàn)對衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的偵察。

1）利用地空天綜合一體化專用偵察系統(tǒng)實施長期偵察

情報的基礎(chǔ)是偵察，偵察對于情報的生成具有至關(guān)重要的作用。由于偵察必須依靠時間積累，實施長期連續(xù)偵察分析非常重要。對于衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，陸基、空基、天基偵察系統(tǒng)各自都存在偵察局限，需要將三者結(jié)合，組成綜合一體化偵察系統(tǒng)。陸基、空基、天基綜合一體化偵察系統(tǒng)通過協(xié)作融合，完成頻譜監(jiān)視、體制和協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)分析、軍民屬性分析、重要性分析、使用情況分析、地球站位置分析、態(tài)勢分析等多層次的工作。

2）空、天、地聯(lián)合偵察途徑

分布在空、天、地的通信衛(wèi)星偵察設(shè)備需要對通信信號進行長期有效的監(jiān)視監(jiān)控，其中，陸基偵察設(shè)備需要按要求完成衛(wèi)星通信下行信號的偵察效果監(jiān)視監(jiān)控，空、天基偵察設(shè)備需要按要求完成衛(wèi)星通信上行信號的偵察效果監(jiān)視監(jiān)控。聯(lián)合偵察通過對上下行鏈路通信信號目標進行截獲、分選、識別、解調(diào)、定位等，并根據(jù)目標信號頻率（集）、幅度、調(diào)制樣式、通信信號指紋特征、語音特性、鏈路協(xié)議、比特信息特征、方位、脈內(nèi)細微特征等技術(shù)參數(shù)，利用相關(guān)數(shù)據(jù)庫知識，采用數(shù)據(jù)分類、歸并和相關(guān)算法，得出各目標的信號類型、用途、作戰(zhàn)平臺、所屬部隊以及組網(wǎng)關(guān)系等信息，用于目標屬性及個體判定。通過數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)對通信衛(wèi)星的有效偵察。

2.2 偵察體系結(jié)構(gòu)分析

對衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)偵察體系結(jié)構(gòu)分析要從現(xiàn)階段情況，從需求方面、技術(shù)方面和裝備方面三方面開展研究。

1）在需求方面，應(yīng)具有對當(dāng)今先進軍事通信衛(wèi)星偵察能力，包括衛(wèi)星參數(shù)、技術(shù)體制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、地球站定位、用戶屬性和重要程度等，應(yīng)具有對軍事租用民用通信衛(wèi)星用戶偵察識別能力，包括屬性鑒別、重要程度等，應(yīng)具備對作戰(zhàn)對象國家或地區(qū)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)組成、運作方式、活動規(guī)律、作戰(zhàn)使用方式、反偵察抗干擾措施、應(yīng)對偵察反應(yīng)等先驗知識和后驗分析推斷能力。

2）在技術(shù)方面，需要研究并掌握多項高新技術(shù)，如對衛(wèi)星通信信號層精確偵察定位技術(shù)、對衛(wèi)星通信網(wǎng)協(xié)議分析識別技術(shù)、體系偵察總體技術(shù)等。

3）在裝備方面，從體系偵察總體結(jié)構(gòu)方面看，體系偵察裝備應(yīng)主要包括衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)偵察分系統(tǒng)，專用軍事通信衛(wèi)星偵察分系統(tǒng)，通用衛(wèi)星通信偵察分系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)分析分系統(tǒng)，綜合情報、態(tài)勢、決策和效果評估分系統(tǒng)，指揮控制分系統(tǒng)，包括其它情報支援系統(tǒng)等，如圖1所示。

3 結(jié)束語

目前，軍事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展成專用軍事通信衛(wèi)星結(jié)合租用民用衛(wèi)星的形式，是具有多種通信體制、多種抗干擾措施、多種網(wǎng)絡(luò)等的復(fù)雜體系，單一偵察手段很難應(yīng)對這種困難。本文研究了毫米波衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)構(gòu)成和特點，從體系研究的角度出發(fā)分析了偵察的措施和途徑，提出了體系偵察架構(gòu)，指出體系偵察是在有限資源情況下偵察復(fù)雜軍事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的有效途徑。由于衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，還需要加強對衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)的研究。