航天地面站在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視中的應(yīng)用*

劉軍鋒，張力軍，史艷陽(yáng)，王 戈，黃先靜，徐 建

(中國(guó)人民解放軍63769部隊(duì)，西安 710043)

0 引 言

空間非合作目標(biāo)監(jiān)視是空間態(tài)勢(shì)感知的重要組成部分，空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)敵方重要空間目標(biāo)進(jìn)行精確探測(cè)與跟蹤，確定可能對(duì)己方航天系統(tǒng)構(gòu)成威脅的空間目標(biāo)的特征和軌道參數(shù)[1]?？臻g目標(biāo)的特征包含尺寸、形狀、光度等多方面信息，豐富的特征信息能更加迅速地進(jìn)行目標(biāo)匹配，完成目標(biāo)監(jiān)視任務(wù)。當(dāng)前，美國(guó)和俄羅斯正通過(guò)多種手段完善其空間目標(biāo)監(jiān)視體系，實(shí)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)更小、監(jiān)視時(shí)效更強(qiáng)、軌道精度更高、目標(biāo)識(shí)別更細(xì)、作戰(zhàn)響應(yīng)更快的空間目標(biāo)監(jiān)視能力[2]。

美國(guó)空間非合作目標(biāo)監(jiān)視工作起步于20世紀(jì)50年代，在理論研究、體系建設(shè)等方面具有深厚基礎(chǔ)。理論研究方面，美國(guó)在1998年《空間作戰(zhàn)條令》以及后來(lái)《空間聯(lián)合作戰(zhàn)條令》中，對(duì)空間非合作目標(biāo)監(jiān)視、空間態(tài)勢(shì)感知的任務(wù)做了明確規(guī)定[3-4]，不斷強(qiáng)化空間非合作目標(biāo)監(jiān)視在空間作戰(zhàn)領(lǐng)域的地位和作用。體系建設(shè)方面，從空間非合作目標(biāo)監(jiān)視入手，已建成天地基結(jié)合、全球分布的一體化態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)，包含了目標(biāo)軌道監(jiān)視、雷達(dá)測(cè)量成像、可見(jiàn)光測(cè)量成像、紅外測(cè)量成像、激光測(cè)量成像、紅外輻射譜測(cè)量、無(wú)線(xiàn)電信號(hào)特征、高亮度測(cè)量等多種監(jiān)視手段，具備極強(qiáng)的探測(cè)、跟蹤、編目和識(shí)別能力[5]，并通過(guò)整合商用、民用和高校的監(jiān)視手段，創(chuàng)建了空間數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，組建了全球最大的空間態(tài)勢(shì)感知網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。該體系運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)融合處理各類(lèi)傳感器提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，大大提升了空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系的作戰(zhàn)效能[6-7]。

俄羅斯在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視方面持續(xù)開(kāi)展能力建設(shè)和試驗(yàn)驗(yàn)證。一方面，俄羅斯通過(guò)組建俄羅斯航天國(guó)家公司、空天軍部隊(duì)，從指揮管理上實(shí)現(xiàn)了航空航天與防空防天的集中統(tǒng)一[2]。另一方面，俄羅斯通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)，不斷提升其空間非合作目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)能力指標(biāo)：其新一代導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)“沃羅涅日”超視距地基雷達(dá)站網(wǎng)絡(luò)，可覆蓋西北、西南、南部和東南部的導(dǎo)彈來(lái)襲危險(xiǎn)方向[6]；新型地基光電空間態(tài)勢(shì)感知裝備“窗口-M”系統(tǒng)可識(shí)別軌道高度在120～40 000 km、大小10 cm以上的空間目標(biāo)[2]；實(shí)施在軌衛(wèi)星抵近偵察探測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)釋放子衛(wèi)星對(duì)空間目標(biāo)開(kāi)展抵近探測(cè)，驗(yàn)證了其衛(wèi)星在軌機(jī)動(dòng)技術(shù)[8]。同時(shí)，俄羅斯正在加快開(kāi)展基于人工智能的太空機(jī)器人自主操作技術(shù)研究，為后續(xù)太空目標(biāo)在軌偵察、在軌攻擊及在軌維修任務(wù)進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。

美俄憑借在空間態(tài)勢(shì)感知領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積累，不斷增大在該領(lǐng)域?qū)ζ渌麌?guó)家的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。為增加我國(guó)對(duì)己方空間資產(chǎn)的安全管理能力，必須統(tǒng)籌各類(lèi)探測(cè)資源，綜合運(yùn)用各類(lèi)感知數(shù)據(jù)，加速提升我國(guó)空間態(tài)勢(shì)感知能力。

本文著眼空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系發(fā)展方向，論述了航天地面站在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系中的應(yīng)用場(chǎng)景，并提出航天地面站融入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系的建設(shè)構(gòu)想、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展路線(xiàn)，以期為空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系的發(fā)展建設(shè)提供思路。

1 航天地面站在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視中的作用

1.1 航天地面站簡(jiǎn)介

航天地面站是衛(wèi)星測(cè)量控制和運(yùn)行控制的重要組成部分，主要承擔(dān)己方衛(wèi)星的在軌管理任務(wù)，完成衛(wèi)星的軌道測(cè)量、指令發(fā)送、遙測(cè)接收和載荷數(shù)據(jù)接收等工作。典型航天地面站組成如圖1所示，主要包括天線(xiàn)、饋源、高頻接收、上行發(fā)送、數(shù)據(jù)處理等部分，以及時(shí)間、頻率等支持系統(tǒng)。

圖1 航天地面站組成示意圖

美國(guó)航天地面站包括專(zhuān)用航天地面站和共享航天地面站。專(zhuān)用航天地面站包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星地面站、國(guó)防氣象衛(wèi)星系統(tǒng)地面站、先進(jìn)極高頻衛(wèi)星系統(tǒng)地面站等，主要完成特定衛(wèi)星的測(cè)控工作和數(shù)據(jù)接收任務(wù)。共享航天地面站指除專(zhuān)用航天地面站以外的公用航天地面站資源，包括空軍航天地面站、陸軍航天地面站和海軍航天地面站，主要承擔(dān)特定衛(wèi)星以外其他航天飛行器的測(cè)控任務(wù)。俄羅斯航天地面站的建設(shè)和發(fā)展與其載人航天、深空探測(cè)以及空間站等任務(wù)緊密結(jié)合，與其海上測(cè)量船、空間通信系統(tǒng)一起構(gòu)成俄羅斯的航天測(cè)控網(wǎng)。

我國(guó)已建成覆蓋多頻段、分布廣泛的航天地面站網(wǎng)，能夠滿(mǎn)足載人航天、探月工程、深空探測(cè)等多任務(wù)的飛行器測(cè)控需求。我國(guó)航天地面站覆蓋L、S、C、X、Ka等多個(gè)頻段，廣泛分布于我國(guó)喀什、佳木斯、三亞等國(guó)內(nèi)站點(diǎn)，以及阿根廷、納米比亞等國(guó)外站點(diǎn)，具備低軌、中高軌、月球、火星等不同軌道的測(cè)控能力，保障了我國(guó)在軌航天器的測(cè)控任務(wù)和數(shù)據(jù)接收工作。

1.2 航天地面站在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)地基空間目標(biāo)監(jiān)視裝備主要包括光學(xué)、雷達(dá)和全頻段信號(hào)偵收設(shè)備等。光學(xué)設(shè)備可獲取目標(biāo)天文數(shù)據(jù)、軸系數(shù)據(jù)及光度數(shù)據(jù)，一般在傍晚或凌晨工作，工作時(shí)間相對(duì)固定，但受當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)靥鞖獾挠绊?，云層、雨雪、沙塵等均會(huì)影響光學(xué)設(shè)備的工作。雷達(dá)設(shè)備通過(guò)發(fā)射信號(hào)并接收目標(biāo)回波來(lái)獲取目標(biāo)的特征，包括測(cè)距測(cè)速測(cè)角等外測(cè)數(shù)據(jù)、雷達(dá)散射截面積數(shù)據(jù)、形狀特征等，但雷達(dá)工作需發(fā)射大功率上行信號(hào)，容易被目標(biāo)衛(wèi)星感知，隱蔽性不好。全頻段接收設(shè)備工作頻段寬，可對(duì)目標(biāo)下行信號(hào)進(jìn)行全頻段掃描，獲取目標(biāo)疑似信號(hào)頻段，但其在不同頻段的天線(xiàn)增益太小，當(dāng)目標(biāo)下行信號(hào)電平較低時(shí)，全頻段設(shè)備難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號(hào)，難以執(zhí)行目標(biāo)信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)視任務(wù)。

相比而言，航天地面站可全時(shí)工作，受云層、雨雪、沙塵等異常天氣影響較小，可滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)視的任務(wù)要求。同時(shí)，航天地面站主要接收目標(biāo)下行信號(hào)，目標(biāo)衛(wèi)星無(wú)法感知；且航天地面站天線(xiàn)增益高，能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)微弱下行信號(hào)或?qū)拵盘?hào)，具備開(kāi)展空間非合作目標(biāo)監(jiān)視的能力與優(yōu)勢(shì)。

由于美俄已建成相對(duì)完善的空間態(tài)勢(shì)感知體系，航天地面站在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視任務(wù)中的作用未能凸顯，主要為其空間監(jiān)視平臺(tái)的提供作戰(zhàn)支援保障。我國(guó)空間非合作目標(biāo)監(jiān)視起步較晚，在空間非合作目標(biāo)的監(jiān)視識(shí)別方面還存在較大發(fā)展空間，利用航天地面站在空間非合作目標(biāo)頻譜特征感知方面的優(yōu)勢(shì)和能力，能夠?yàn)榭臻g非合作目標(biāo)的識(shí)別和監(jiān)視提供更多數(shù)據(jù)支撐。

2 航天地面站在空間非合作目標(biāo)監(jiān)視中的應(yīng)用場(chǎng)景

2.1 空間非合作目標(biāo)下行信號(hào)確定

開(kāi)展目標(biāo)跟蹤監(jiān)視的一個(gè)首要前提條件是確定空間非合作目標(biāo)的下行信號(hào)，應(yīng)用場(chǎng)景為：首先，根據(jù)空間態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)提供的目標(biāo)軌道，計(jì)算目標(biāo)理論彈道，對(duì)非合作目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，記錄目標(biāo)空域內(nèi)的所有疑似信號(hào)；其次，持續(xù)跟蹤非合作目標(biāo)下行信號(hào)，利用目標(biāo)位置機(jī)動(dòng)與疑似信號(hào)關(guān)聯(lián)特點(diǎn)，排除錯(cuò)誤信號(hào)，確定目標(biāo)下行信號(hào)。

(1)記錄疑似信號(hào)

根據(jù)目標(biāo)軌道根數(shù)，利用航天地面站高增益天線(xiàn)對(duì)目標(biāo)開(kāi)展觀測(cè)，獲取天線(xiàn)波束內(nèi)的所有疑似信號(hào)，錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。使用的天線(xiàn)口徑越大，波束越窄，波束內(nèi)疑似信號(hào)相對(duì)較少。同時(shí)，由于大口徑天線(xiàn)動(dòng)態(tài)速度較小，在目標(biāo)動(dòng)態(tài)較大情況下難以滿(mǎn)足目標(biāo)搜索的要求，因此，需根據(jù)目標(biāo)軌道特征，在滿(mǎn)足目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤要求的情況下，優(yōu)先選擇大口徑航天地面站天線(xiàn)進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。在目標(biāo)疑似信號(hào)搜索階段，由于目標(biāo)開(kāi)關(guān)機(jī)規(guī)律未知，短時(shí)間的觀測(cè)可能錯(cuò)過(guò)目標(biāo)開(kāi)機(jī)時(shí)段，無(wú)法獲取目標(biāo)疑似信號(hào)，需進(jìn)行持續(xù)跟蹤觀測(cè)，記錄跟蹤時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的所有疑似信號(hào)。

(2)目標(biāo)信號(hào)確定

在確定目標(biāo)疑似信號(hào)后，重點(diǎn)對(duì)疑似信號(hào)進(jìn)行持續(xù)跟蹤觀測(cè)。利用單個(gè)或多個(gè)航天地面站在跟蹤該目標(biāo)不同疑似信號(hào)的指向數(shù)據(jù)，通過(guò)天線(xiàn)指向與空間非合作目標(biāo)位置的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可計(jì)算出目標(biāo)在空間的位置[9]。隨著對(duì)該目標(biāo)的持續(xù)觀測(cè)，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)或位置漂移時(shí)，航天地面站跟蹤不同疑似信號(hào)對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)指向數(shù)據(jù)差別逐漸增大，與之對(duì)應(yīng)的空間位置也逐漸分開(kāi)，此時(shí)，將不同疑似信號(hào)對(duì)應(yīng)的空間位置與態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)計(jì)算的目標(biāo)空間位置進(jìn)行比對(duì)，與態(tài)勢(shì)感知統(tǒng)計(jì)算的位置結(jié)果一致的疑似信號(hào)，即為該空間非合作目標(biāo)的下行信號(hào)。

(3)空間目標(biāo)識(shí)別

目標(biāo)信號(hào)確定后，將目標(biāo)與其下行信號(hào)頻譜特征進(jìn)行匹配，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，在進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別時(shí)，可綜合利用目標(biāo)多個(gè)維度的特征數(shù)據(jù)，提高目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

航天地面站開(kāi)展空間非合作目標(biāo)觀測(cè)試驗(yàn)的典型過(guò)程如圖2所示。觀測(cè)初期，航天地面站根據(jù)目標(biāo)理論軌道指向目標(biāo)，在目標(biāo)點(diǎn)位發(fā)現(xiàn)多個(gè)頻譜信號(hào)，由于非合作目標(biāo)的頻譜未知，無(wú)法直接判斷目標(biāo)的下線(xiàn)頻譜信號(hào)。持續(xù)對(duì)發(fā)現(xiàn)的多個(gè)頻譜信號(hào)開(kāi)展觀測(cè)，隨著時(shí)間推進(jìn)，不同頻譜信號(hào)對(duì)應(yīng)的空間位置逐漸遠(yuǎn)離。在目標(biāo)確定階段，將不同頻譜信號(hào)對(duì)應(yīng)的空間位置與目標(biāo)理論空間位置進(jìn)行比對(duì)，即可準(zhǔn)確確定目標(biāo)的下行信號(hào)頻譜。目標(biāo)信號(hào)頻譜確定后，將目標(biāo)及其頻譜信號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系存入數(shù)據(jù)庫(kù)，后續(xù)發(fā)現(xiàn)該頻譜信號(hào)時(shí)，可輔助進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。

圖2 航天地面站確定目標(biāo)頻譜信號(hào)過(guò)程示意圖

2.2 非合作空間目標(biāo)跟蹤監(jiān)視

通過(guò)航天地面站確定目標(biāo)頻譜信號(hào)后，航天地面站可對(duì)目標(biāo)開(kāi)展全時(shí)跟蹤觀測(cè)，典型應(yīng)用場(chǎng)景如下：首先，安排航天地面站設(shè)備跟蹤目標(biāo)，并在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行搜索，搜索并記錄該區(qū)域內(nèi)的信號(hào)頻譜；其次，將搜索到的信號(hào)頻譜與已確定的目標(biāo)頻譜進(jìn)行匹配，發(fā)現(xiàn)與目標(biāo)已確定頻譜一致的頻譜信號(hào)后，控制航天地面站天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)該信號(hào)，對(duì)目標(biāo)開(kāi)展長(zhǎng)期跟蹤觀測(cè)，并實(shí)時(shí)記錄航天地面站天線(xiàn)指向。

當(dāng)空間非合作目標(biāo)發(fā)生軌道機(jī)動(dòng)時(shí)，通過(guò)航天地面站天線(xiàn)指向的變化，可快速感知目標(biāo)的機(jī)動(dòng)方向及機(jī)動(dòng)速度，為判斷目標(biāo)機(jī)動(dòng)意圖提供數(shù)據(jù)支撐；當(dāng)目標(biāo)丟失時(shí)，可根據(jù)目標(biāo)信號(hào)消失前的理論位置、機(jī)動(dòng)方向和機(jī)動(dòng)速度，計(jì)算目標(biāo)的可能位置，并在該位置及其附近一定范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)搜索，重新捕獲跟蹤目標(biāo)。

我國(guó)航天地面站分布范圍廣、數(shù)量多，可覆蓋較為廣泛的同步軌道帶目標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)在同步軌道帶進(jìn)行大范圍機(jī)動(dòng)時(shí)，可利用不同區(qū)域的航天地面站持續(xù)對(duì)目標(biāo)開(kāi)展觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的全時(shí)觀測(cè)。

3 空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系構(gòu)想

空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系主要解決對(duì)非合作目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和實(shí)效性?xún)蓚€(gè)方面的問(wèn)題，這兩個(gè)方面缺一不可又相互矛盾，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性和實(shí)效性的同時(shí)提升，需要依靠多種監(jiān)視手段和綜合數(shù)據(jù)分析。

美軍正在從裝備能力、體系建設(shè)、信息分析評(píng)估能力等方面強(qiáng)化其空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系，大力推進(jìn)包括新一代“太空籬笆”“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”“同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃”“軌道阿特拉斯”等項(xiàng)目[10]，不斷豐富完善其空間目標(biāo)監(jiān)視手段，獲取目標(biāo)更多維度的特征數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)分析來(lái)自衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)和其他目標(biāo)的數(shù)據(jù)，開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析，以保持在該領(lǐng)域的壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)。美國(guó)空間目標(biāo)監(jiān)視網(wǎng)每天進(jìn)行38～42萬(wàn)次空間探測(cè)，其新型“空間籬笆”每天對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行超過(guò)150萬(wàn)次探測(cè)、跟蹤與編目，使得其空間監(jiān)視網(wǎng)的目標(biāo)編目能力提高10倍，達(dá)到20萬(wàn)個(gè)，地球同步軌道目標(biāo)跟蹤量級(jí)可達(dá)到10 cm，低軌道目標(biāo)跟蹤量級(jí)達(dá)到了1 cm[11-12]。其同步空間態(tài)勢(shì)感知系列衛(wèi)星在同步軌道帶上下運(yùn)行，具備大范圍高速機(jī)動(dòng)能力，搭載高分辨率遙感器與高性能電子竊聽(tīng)設(shè)備，可按照任務(wù)需求對(duì)地球同步軌道(Geosynchronous Earth Orbit,GEO) 目標(biāo)進(jìn)行抵近巡視偵察。通過(guò)天基和地基多類(lèi)型空間態(tài)勢(shì)感知裝備獲取的多維特征數(shù)據(jù)，美軍空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視范圍已基本覆蓋全球，編目能力超過(guò)20萬(wàn)量級(jí)，響應(yīng)時(shí)間由幾周縮短到幾小時(shí)[4]，基本達(dá)到全天候、全天時(shí)的目標(biāo)，正在向時(shí)間無(wú)縫、空間無(wú)盲的目標(biāo)邁進(jìn)。

俄羅斯空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)主要由地基光學(xué)和雷達(dá)裝備以及數(shù)據(jù)處理中心組成，目前管理著12 000余顆空間目標(biāo)。俄羅斯空間目標(biāo)監(jiān)視主要依靠地基裝備，而地基探測(cè)裝備因地理?xiàng)l件限制，對(duì)超出地基裝備可見(jiàn)范圍的空間目標(biāo)無(wú)法進(jìn)行監(jiān)視和編目管理，達(dá)不到全天候、全天時(shí)的目標(biāo)。俄羅斯新一代“樹(shù)冠”偵察系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)地基光學(xué)系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)的統(tǒng)籌使用：雷達(dá)系統(tǒng)提供光學(xué)系統(tǒng)跟蹤所需的指向數(shù)據(jù)，而光學(xué)系統(tǒng)主要完成對(duì)空間目標(biāo)的跟蹤、精確定位與識(shí)別，從而提高其偵察系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

迅速而準(zhǔn)確地識(shí)別空間目標(biāo)需要綜合多維度的特征數(shù)據(jù)以及對(duì)多維度特征數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)用，而多維度特征數(shù)據(jù)的獲得需要依賴(lài)于不同的觀測(cè)裝備及手段，多維度特征數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)用離不開(kāi)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，因此，全面實(shí)時(shí)獲取空間目標(biāo)的特征信息以及綜合運(yùn)用這些特征信息是目前空間目標(biāo)態(tài)勢(shì)感知領(lǐng)域的一個(gè)難題，而體系化云平臺(tái)+大數(shù)據(jù)分析中心將成為空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系效能躍升的重要途徑。采用體系化云平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)各類(lèi)觀測(cè)數(shù)據(jù)的即時(shí)共享，體系中每一個(gè)裝備采集到的目標(biāo)信息均可快速傳輸至監(jiān)視中心及到其他裝備。大數(shù)據(jù)分析中心能夠根據(jù)采集到的各類(lèi)信息及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果通過(guò)體系化云平臺(tái)傳輸至體系內(nèi)所有裝備，為裝備的跟蹤觀測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐。

航天地面站融入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系可提供更多維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，為開(kāi)展目標(biāo)識(shí)別提供數(shù)據(jù)支撐，其典型應(yīng)用場(chǎng)景如下：監(jiān)視中心利用雷達(dá)、光學(xué)裝備的觀測(cè)數(shù)據(jù)確定目標(biāo)軌道，體系內(nèi)的裝備以目標(biāo)軌道為理論引導(dǎo)數(shù)據(jù)開(kāi)展目標(biāo)監(jiān)視；天地基成像裝備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行偵照，獲取目標(biāo)光學(xué)數(shù)據(jù)和雷達(dá)特征；全頻段接收裝備通過(guò)頻率搜索，確定目標(biāo)下行信號(hào)的頻段；航天地面站對(duì)目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)視，搜索確認(rèn)目標(biāo)下行信號(hào)頻譜；通過(guò)體系內(nèi)裝備獲取的外測(cè)、光學(xué)、頻率等各類(lèi)信息，監(jiān)視中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的立體描繪，提高目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系構(gòu)想如圖3所示。

圖3 空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系建設(shè)構(gòu)想

4 航天地面站融入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展路線(xiàn)

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

航天地面站融入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系需解決裝備能力及運(yùn)行模式中存在的問(wèn)題，開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究，推動(dòng)任務(wù)自動(dòng)化、綜合數(shù)據(jù)分析以及隨遇接入等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步，加快航天地面站的改造升級(jí)以及空間非合作目標(biāo)監(jiān)視中心建設(shè)。

(1)任務(wù)自動(dòng)化技術(shù)

任務(wù)自動(dòng)化、智能化水平關(guān)系航天地面站以及監(jiān)視體系的作戰(zhàn)效能，自動(dòng)化、智能化水平越高，航天地面站遂行任務(wù)能力越高，作戰(zhàn)響應(yīng)時(shí)間越短，作戰(zhàn)效能就越高。航天地面站融入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系，必須根據(jù)空間非合作目標(biāo)監(jiān)視任務(wù)要求，研究設(shè)計(jì)任務(wù)自動(dòng)化流程，在任務(wù)受領(lǐng)、捕獲跟蹤、特征提取、信息傳輸?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、智能化領(lǐng)域持續(xù)用力，全面提升航天地面站裝備效能。

(2)大數(shù)據(jù)綜合分析技術(shù)

航天地面站可獲取目標(biāo)電磁頻譜特征，并通過(guò)天線(xiàn)指向數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)的實(shí)時(shí)位置，推斷目標(biāo)的機(jī)動(dòng)方向及機(jī)動(dòng)速度，對(duì)開(kāi)展目標(biāo)行動(dòng)意圖研判具有較強(qiáng)的支撐作用。利用大數(shù)據(jù)綜合分析技術(shù)，深入挖掘目標(biāo)機(jī)動(dòng)與行動(dòng)意圖之間的耦合關(guān)系，能夠?yàn)榭臻g非合作目標(biāo)監(jiān)視工作提供指導(dǎo)，并以此為基礎(chǔ)建立分析評(píng)估預(yù)測(cè)模型，不斷提升空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系分析預(yù)測(cè)能力。

(3)隨遇接入技術(shù)

航天地面站的觀測(cè)數(shù)據(jù)必須融入到空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系中才能發(fā)揮最大效能，空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系建設(shè)必須考慮多種手段共用、多源數(shù)據(jù)融合的問(wèn)題。隨遇接入技術(shù)能實(shí)現(xiàn)航天地面站從監(jiān)視體系中獲取所需的歷史數(shù)據(jù)和先驗(yàn)信息，同時(shí)，也保證了航天地面站及其跟蹤觀測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)縫接入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系，在提升航天地面站運(yùn)行效能的基礎(chǔ)上，也為空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系穩(wěn)定運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。

4.2 技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)

航天地面站融入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系需緊密結(jié)合當(dāng)前航天地面站現(xiàn)狀、發(fā)展及任務(wù)需求。近期，首先從航天地面站功能性能出發(fā)，梳理制約航天地面站遂行空間非合作目標(biāo)監(jiān)視任務(wù)的關(guān)鍵因素，包括航天地面站自動(dòng)化流程優(yōu)化、跟蹤數(shù)據(jù)應(yīng)用、目標(biāo)電磁頻譜庫(kù)建設(shè)等多方面入手，推動(dòng)航天地面站效能升級(jí)；中期，結(jié)合空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系建設(shè)，重點(diǎn)突破航天地面站隨遇、數(shù)據(jù)共享共用等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步順暢航天地面站與空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系之間的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)航天地面站隨遇接收、各類(lèi)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、分析結(jié)果按需獲取；遠(yuǎn)期，重點(diǎn)研究大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，特別是針對(duì)空間非合作目標(biāo)體系當(dāng)中存在的光學(xué)、雷達(dá)、頻譜、軌道等多維度海量數(shù)據(jù)，突破大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在空間目標(biāo)識(shí)別當(dāng)中的應(yīng)用的關(guān)鍵難點(diǎn)，提升空間非合作目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系的效能提升將更加依賴(lài)多元的目標(biāo)特征，航天地面站可獲取空間非合作目標(biāo)的信號(hào)頻譜，并實(shí)時(shí)監(jiān)視目標(biāo)的空間位置，能夠?yàn)榭臻g非合作目標(biāo)的快速識(shí)別和實(shí)時(shí)監(jiān)視提供數(shù)據(jù)支持。加快推進(jìn)航天地面站接入空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系，實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)監(jiān)視體系各類(lèi)數(shù)據(jù)的融合和分析，能夠提升空間非合作目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和實(shí)效性，在未來(lái)空間非合作目標(biāo)監(jiān)視體系建設(shè)中占有重要一環(huán)。研究航天地面站任務(wù)自動(dòng)化、智能化以及隨遇接入技術(shù)，并提升多維度特征數(shù)據(jù)綜合分析能力，對(duì)發(fā)揮航天地面站的作戰(zhàn)效能具有重要意義。