主頁（http://www.www.jjxinkai.com）：軍事衛(wèi)星通信對抗體系詳解

1 背景

1.1 概述

衛(wèi)星通信作為視距通信的補(bǔ)充部分，已成為各國通信結(jié)構(gòu)中不可或缺的通信方式，導(dǎo)致衛(wèi)星通信成為各國軍事行動(dòng)中的主要攻擊目標(biāo)。由于衛(wèi)星定點(diǎn)位置的公開化，使得衛(wèi)星通信系統(tǒng)更容易面臨電磁干擾、截獲、入侵甚至被摧毀的威脅。為了提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾、抗截獲、隱身以及抗入侵等能力，越來越多的對抗性技術(shù)措施被提出。在這種背景下，如何客觀、全面、準(zhǔn)確地評價(jià)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的對抗性性能，已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對抗性性能評估不僅在衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)和使用過程中起著重要作用，而且對衛(wèi)星通信系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的使用策略起著重要的指導(dǎo)作用。對抗性性能評估的基礎(chǔ)，是建立科學(xué)的對抗性指標(biāo)體系。

近年來，衛(wèi)星通信系統(tǒng)相關(guān)對抗性指標(biāo)得到越來越多的研究，但目前尚沒有形成一套完備而有效的指標(biāo)體系來適應(yīng)信息對抗技術(shù)的不斷發(fā)展。本文在已有衛(wèi)星通信系統(tǒng)對抗性指標(biāo)基礎(chǔ)上，從抗干擾、抗截獲、隱身以及抗入侵等類別出發(fā)，歸納總結(jié)出一套科學(xué)的對抗性指標(biāo)體系，并深入分析指標(biāo)含義，提出了指標(biāo)提升方法，為衛(wèi)星通信系統(tǒng)對抗性技術(shù)研究提供基礎(chǔ)支撐。

針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的主要干擾和摧毀威脅，分析威脅機(jī)理，總結(jié)了目前主要采用的抗干擾措施并研究了各種措施的優(yōu)長。梳理了DoDAF V2.0與通信相關(guān)的基本內(nèi)涵和相關(guān)體系結(jié)構(gòu)。依據(jù)DoDAF V2.0的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)思想，提出了適用于衛(wèi)星通信抗干擾能力研究的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以及能力體系結(jié)構(gòu)，并給出了可用于實(shí)施開發(fā)的具體流程，希望能加強(qiáng)我軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，切實(shí)提高我軍在未來戰(zhàn)爭中的衛(wèi)星抗干擾能力，確保衛(wèi)星通信信道的互聯(lián)互通。

據(jù)此，本文依據(jù)DoDAF V2.0的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)思想，提出了基于體系結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)抗干擾能力開發(fā)方法，并給出了可用于實(shí)施開發(fā)的具體流程。加強(qiáng)對衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾能力的體系結(jié)構(gòu)的概念及構(gòu)建方法的研究，確立滿足信息化戰(zhàn)場需要的衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)，對于推進(jìn)我軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)由地面段和空間段組成，地面段包括主控中心、監(jiān)測中心及信關(guān)站，空間段包括衛(wèi)星星座、星間鏈路和星地鏈路。空間段通過微波通信進(jìn)行數(shù)據(jù)及信令的傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)和交換，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，也是安全隱患最大的部分，其安全弱點(diǎn)歸納如下。

(1)物理通信環(huán)境惡劣

星座網(wǎng)絡(luò)位于據(jù)地面高度2000km(低地球軌道)至35800km(同步衛(wèi)星軌道)的太空近地軌道，通信鏈路容易受到宇宙射線、大氣層電磁信號或惡意電磁信號的干擾。具有信號傳輸誤碼率高(10～～10)、時(shí)延大(10300Ills)、通信不穩(wěn)定等特點(diǎn)。由于無線鏈路具有開放性，缺乏物理保護(hù)，容易遭受干擾、截獲、偽造等惡意攻擊。

(2)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)能力受限

相比地面系統(tǒng)．衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的硬件處理能力較低，星上系統(tǒng)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間、電能功率等都受到一定限制，這直接制約了星上運(yùn)算的復(fù)雜度和通信開銷，使得安全性高的復(fù)雜協(xié)議難以在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。

(3)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性變化

星座網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂袩o中心、自組織、周期性的特點(diǎn)．而地面部分用戶終端具有移動(dòng)性，可擴(kuò)展性。這些因素使得網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)體問的信任關(guān)系不斷變化，增大了身份認(rèn)證、密鑰管理、訪問控制的難度。地面用于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)的安全措施往往不適合這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

根據(jù)OSI分層通信模型。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要通信協(xié)議、安全威脅和防護(hù)技術(shù)如表 1 所示。從低層向高層 ，安全威脅呈現(xiàn)出手段更豐富、技術(shù)更復(fù)雜、隱蔽性更強(qiáng)、防護(hù)難度更高的發(fā)展趨勢。具體包括硬件設(shè)施損毀、壓制干擾、欺騙干擾、頻段竊聽、數(shù)據(jù)截獲、數(shù)據(jù)篡改、重放攻擊、中間人攻擊、身份仿冒和非授權(quán)訪問等。衛(wèi)星系統(tǒng)的安全技術(shù)應(yīng)該在不同通信層級各有側(cè)重， 主要保障系統(tǒng)的可用性、數(shù)據(jù)機(jī)密性、完整性、身份認(rèn)證性 、不可抵賴性和訪問可控性等。

由于空間環(huán)境的特殊性，地面網(wǎng)絡(luò)中的安全機(jī)制不能直接用于衛(wèi)星通信。介紹了衛(wèi)星通信系統(tǒng)安全技術(shù)的最新進(jìn)展。首先從空間信道環(huán)境、衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)能力、星座網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面指出了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的安全弱點(diǎn)。然后總結(jié)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層所面臨的安全威脅和防護(hù)對策。著重介紹了抗損毀技術(shù)、抗干擾技術(shù)、認(rèn)證機(jī)制和密鑰管理協(xié)議，并對有代表性的安全策略進(jìn)行了分析、對比和討論。最后對衛(wèi)星通信系統(tǒng)安全技術(shù)發(fā)展方向做出預(yù)測。

1.2 軍事通信衛(wèi)星應(yīng)用

近年來，衛(wèi)星通信以其通信覆蓋區(qū)域大、通信距離遠(yuǎn)，通信頻帶寬、通信容量大，信道質(zhì)量好、傳輸性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)對人類的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了巨大的影響，特別是在軍事中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。

但是由于衛(wèi)星的運(yùn)行軌道是固定不變的，因此衛(wèi)星通信系統(tǒng)會(huì)面臨電磁干擾、截獲甚至被摧毀的威脅。面對未來戰(zhàn)場上各式各樣的威脅，衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾能力缺乏頂層設(shè)計(jì)、重定性需求分析輕定量需求分析，缺少完善的體系結(jié)構(gòu)政策標(biāo)準(zhǔn)；開發(fā)過程缺乏科學(xué)的、公認(rèn)的方法論指導(dǎo)，沒有有效的、能滿足衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾特殊需要的輔助設(shè)計(jì)工具支持；沒有形成一套合理的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)管理機(jī)制等。

這種狀況將導(dǎo)致衛(wèi)星通信系統(tǒng)不能滿足未來的抗干擾需求，開發(fā)效率低，不利于在不同軍兵種之間的互聯(lián)互通。由于現(xiàn)役軍事通信衛(wèi)星上均搭載多種頻段載荷，如果僅從頻段的角度來看，頻段在軌通信衛(wèi)星：

由表2可以看出，Ka頻段在美國應(yīng)用最為成熟，共計(jì)8顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，而且Ka頻段已成為主用頻段。此外，歐洲、俄羅斯、以色列、韓國、阿聯(lián)酋、澳大利亞等國，也開始使用Ka頻段，但使用量相對較少，屬于在多頻段衛(wèi)星上搭載少量轉(zhuǎn)發(fā)器，例如澳大利亞的Optus-C1衛(wèi)星搭載了4路Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器、阿聯(lián)酋的Yahsat-1A衛(wèi)星搭載了1路Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。

Ka頻段是指K頻段以上的部分，即K-above，是指26.5～40GHz的微波頻段。根據(jù)國際電聯(lián)（ITU）的劃分，供軍事衛(wèi)星和民用衛(wèi)星使用的頻譜資源分別為1GHz和2.5GHz，具體見表1。

表1 ITU對Ka頻段頻譜資源的分配

戰(zhàn)場廣播、高清圖像和視頻傳輸、無人機(jī)等空基情偵監(jiān)平臺(tái)等新應(yīng)用的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)X頻段提出了更高的要求，同時(shí)也為Ka頻段的應(yīng)用帶來了契機(jī)。然而，新頻段的應(yīng)用總是伴隨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)，而Ka頻段的優(yōu)勢和劣勢也相對較為明顯，具體如下所述。

優(yōu)勢一：可用頻譜更寬，支持跟高吞吐量。Ku頻段的頻譜資源大約為上行鏈路2GHz、下行鏈路1.3GHz，實(shí)際單顆衛(wèi)星可用的連續(xù)頻譜不足0.5GHz。反觀Ka頻段，上行鏈路和下行鏈路各有3.5GHz資源可用。在相同的帶寬效率前提下，顯然Ka頻段可以支持更高的傳輸速率，在支持動(dòng)態(tài)視頻方面更加具有優(yōu)勢。

優(yōu)勢二：成本效益更高。Ka頻段衛(wèi)星大多采用點(diǎn)波束（商業(yè)衛(wèi)星3dB波束寬度一般為0.5°～1.5°，軍事衛(wèi)星波束寬度相對較大），因而可以采用頻率復(fù)用技術(shù)。空間復(fù)用使得可用頻率資源更多，使得整星吞吐量提升1～2個(gè)數(shù)量級，從而使單位帶寬的成本降低。

優(yōu)勢三：支持更小口徑終端。由基本物理學(xué)原理可知，頻率越高、波長越短，因而可以使用更小口徑、更輕質(zhì)量的終端，進(jìn)而支持肩負(fù)式、移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用。另一方面，窄波束的EIRP和G/T相對更高，也能夠支持小口經(jīng)終端高速傳輸。例如，與Ku頻段相比，使用窄點(diǎn)波束的Ka頻段的整體鏈路質(zhì)量可提升6～10dB。

優(yōu)勢四：更好的抗干擾性能。由于頻譜范圍更寬，Ka頻段通過跳頻或直接序列擴(kuò)頻等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的抗干擾特性。例如，Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬為54MHz，而Ka頻段則可以達(dá)到125MHz，因此，采用相同擴(kuò)頻技術(shù)條件下，干擾余量可至少提升3dB。

劣勢一：必須滿足ITU對于鄰星干擾的限制。隨著在軌通信衛(wèi)星數(shù)量的增多以及Ka頻段日益廣泛的應(yīng)用，鄰星干擾的問題日益突出。對小口徑終端來說，控制天線旁瓣功率，使其不會(huì)對GEO鄰近衛(wèi)星產(chǎn)生干擾的難度較大，因而只能限制總功率，從影響地對空最高傳輸速率。而且，當(dāng)?shù)孛娼K端、特別是陸地終端處于移動(dòng)過程中，受沖擊和振動(dòng)影響，對機(jī)械天線的指向精度要求就會(huì)更高。

劣勢二：雨衰更嚴(yán)重。微波傳輸?shù)囊淮笳系K就是大氣，雨、霧、云、冰、雪、冰雹等氣象條件都會(huì)使微波信號產(chǎn)生損耗。而Ka頻段面臨的雨衰問題要比C、Ku等成熟頻段嚴(yán)重得多，特別是熱帶降雨頻繁的地區(qū)。例如，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，在保證99%鏈路可用性的條件下，新加坡地區(qū)下行鏈路雨衰損耗Ku頻段為2.6dB，而Ka頻段高達(dá)12dB。傳統(tǒng)上采用提高鏈路余量來保證可用性，近年來自適應(yīng)編碼調(diào)制、主站空間分集、上行鏈路功率自動(dòng)控制等技術(shù)逐漸得到廣泛的研究和關(guān)注。

1.3 軍事典型系統(tǒng)與應(yīng)用

從通信安全的角度來看，軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)一般可以分為三個(gè)層次：

第一層是核心層，即具備抗干擾與抗核加固能力，承擔(dān)重要的戰(zhàn)略通信任務(wù)，一般采用EHF和X頻段；

第二層是軍事專用層，不具備較強(qiáng)的抗干擾能力，但專為軍事需求設(shè)計(jì)，一般采用UHF、X和軍用Ka頻段；

第三層是民用專用層，主要針對民商用途設(shè)計(jì)，一般采用L、C、Ku和民用Ka頻段。而目前大部分Ka頻段應(yīng)用也主要是在第二層，軍事專用層。

從應(yīng)用角度來看，Ka頻段既可以用于戰(zhàn)場與后方基地之間的固定連接，也可以支持戰(zhàn)場小口徑移動(dòng)終端的互聯(lián)。典型應(yīng)用包括大范圍的戰(zhàn)場態(tài)勢廣播、寬帶戰(zhàn)場通信、無人機(jī)數(shù)據(jù)回傳等等領(lǐng)域，下面結(jié)合不同的衛(wèi)星系統(tǒng)分別進(jìn)行介紹。

1.3.1 支持戰(zhàn)場定位和通信

自海灣戰(zhàn)爭以來，美軍發(fā)現(xiàn)大量諸如戰(zhàn)場地圖等數(shù)字信息難以有效傳遞到前線戰(zhàn)場，甚至較低層級的戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)，當(dāng)時(shí)的衛(wèi)星通信帶寬不足以支持戰(zhàn)場信息化需求。因此，美軍自1991年開始研究向戰(zhàn)區(qū)內(nèi)提供寬帶單向軍事信息廣播業(yè)務(wù)，包括情報(bào)、圖像、地圖和視頻等數(shù)據(jù)，主要面向低成本的小型用戶終端。在經(jīng)過商業(yè)搭載試用以后，美軍在UFO-8、9和10三顆衛(wèi)星上搭載了GBS載荷，開始在全球范圍內(nèi)提供戰(zhàn)場信息廣播業(yè)務(wù)。

GBS系統(tǒng)包括3大部分：

①廣播管理段，提供系統(tǒng)與數(shù)據(jù)提供者之間的接口，建立并管理廣播信息流，使信息傳送到所需的注入點(diǎn)；

②空間段，提供衛(wèi)星傳輸和覆蓋能力；

③終端段，接收衛(wèi)星傳送的廣播信息，提供用戶接口。

目前美軍有3個(gè)固定的衛(wèi)星廣播管理/主注入站，分別位于弗吉尼亞州諾福克海軍基地、意大利的西西里島和夏威夷的瓦西阿瓦。此外，還有5個(gè)戰(zhàn)區(qū)注入站（陸軍3個(gè)、空軍2個(gè)），機(jī)動(dòng)部署到戰(zhàn)區(qū)，快速傳送戰(zhàn)區(qū)專用信息。目前已經(jīng)部署了超過1000套接收設(shè)備，包括地面接收設(shè)備、潛艇接收設(shè)備和艦載接收設(shè)備等。

美軍GBS系統(tǒng)體系架構(gòu)

UFO衛(wèi)星上搭載的GBS載荷共有4路轉(zhuǎn)發(fā)器，配合2個(gè)接收波束和3個(gè)發(fā)射波束使用。接收波束中，1個(gè)為固定波束，指向固定的主注入站；1個(gè)為可控波束，指向戰(zhàn)區(qū)機(jī)動(dòng)注入站。發(fā)射波束中，2個(gè)為窄波束，地面覆蓋直徑500海里，提供24Mbit/s下傳速率；1個(gè)為寬波束，地面覆蓋直徑3700km，提供1.5Mbit/s下傳速率。目前，隨著WGS系統(tǒng)的部署，GBS服務(wù)逐步過渡到WGS衛(wèi)星上，而WGS衛(wèi)星對此進(jìn)行了升級，單路轉(zhuǎn)發(fā)器可以支持高達(dá)45Mbit/s的下行單向廣播傳輸速率。

在發(fā)展新一代軍事通信衛(wèi)星方面，法國與意大利選擇了國際合作的方式，并且開始向Ka頻段邁進(jìn)。Athena-FIDUS，全稱為“歐洲聯(lián)軍戰(zhàn)場接入——法意軍民兩用衛(wèi)星”，是面向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)場而發(fā)展的軍事通信衛(wèi)星，支持陸海空各類作戰(zhàn)平臺(tái)和應(yīng)用。

Athena- FIDUS軍事通信網(wǎng)絡(luò)

Athena- FIDUS衛(wèi)星將民用技術(shù)應(yīng)用于Ka和EHF頻段，從而降低帶寬成本，雖然不具備較強(qiáng)的抗干擾能力，但整星吞吐量達(dá)到3Gbit/s，接近美軍WGS衛(wèi)星的性能水平。衛(wèi)星采用Spacebus-4000B2平臺(tái)研制，發(fā)射質(zhì)量3.4噸，功率4.9kW，設(shè)計(jì)壽命15年。星上有效載荷分為法國和意大利兩部分，其中：法國載荷為11路Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，1個(gè)固定波束覆蓋法國，另有6個(gè)可移動(dòng)波束；意大利載荷包括11路Ka/EHF轉(zhuǎn)發(fā)器，1個(gè)固定波束覆蓋意大利，另有2個(gè)可移動(dòng)波束。作為一顆軍民兩用衛(wèi)星，Athena-Fidus在意大利方面的應(yīng)用主要包括五大類：①意大利國土及周邊地區(qū)的寬帶接入，星狀網(wǎng)；②意大利國土及周邊地區(qū)的寬帶接入，網(wǎng)狀網(wǎng)，通過星上處理載荷實(shí)現(xiàn)單跳通信；③境外戰(zhàn)場寬帶接入，高速率廣播、戰(zhàn)場部隊(duì)雙向通信等等；④意大利國土與境外戰(zhàn)場間無人數(shù)據(jù)回傳；⑤從意大利國土向境外戰(zhàn)場廣播遙感圖像或數(shù)據(jù)。在意大利有效載荷中，固定波束對應(yīng)6路轉(zhuǎn)發(fā)器，包括2路透明轉(zhuǎn)發(fā)器（Ka/Ka和EHF/Ka，滿足星狀網(wǎng)組網(wǎng)需求）和4路處理型轉(zhuǎn)發(fā)器（Ka/Ka和EHF/Ka，滿足網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)需求）。兩個(gè)可移動(dòng)波束均為Ka/Ka頻段，半功率波束寬度為1.5°，地面覆蓋區(qū)域直徑約950km，實(shí)現(xiàn)境外戰(zhàn)場與本土的互聯(lián)，單鏈路速率要求為2Mbit/s，單波束支持700部終端。

1.3.2 無人機(jī)通信

局部戰(zhàn)爭表明無人機(jī)在區(qū)域監(jiān)視偵察方面的作用日益突出，而高清圖像和視頻的傳輸也越來越需要大容量衛(wèi)星通信手段的支持。在WGS衛(wèi)星開始部署之前，美軍主要依靠商業(yè)Ku頻段和部分租用的X頻段衛(wèi)星容量來為無人機(jī)提供數(shù)據(jù)回傳服務(wù)。

美軍WGS衛(wèi)星支持空基情偵監(jiān)數(shù)據(jù)回傳

WGS衛(wèi)星是美軍新一代寬帶軍事通信衛(wèi)星，采用X和Ka頻段進(jìn)行通信。衛(wèi)星采用先進(jìn)的數(shù)字信道化技術(shù)和相控陣天線技術(shù)，可形成9個(gè)X頻段和10個(gè)Ka頻段波束。WGS衛(wèi)星可利用的頻譜為X頻段500MHz、Ka頻段1GHz，根據(jù)頻率規(guī)劃分為數(shù)個(gè)125MHz信道。由于帶寬較大、波束較窄（1.5°）且可以移動(dòng)，因而在支持無人機(jī)數(shù)據(jù)回傳方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

WGS-1～3衛(wèi)星可利用125MHz帶寬支持137Mbps的無人機(jī)傳輸速率，但是隨著機(jī)載傳感器性能的提升，這一速率已經(jīng)逐漸難以滿足需求。而WGS-1衛(wèi)星在軌測試期間表明，在125MHz信道上使用16APSK調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)440Mbit/s的傳輸速率，也為WGS支持無人機(jī)數(shù)據(jù)回傳的能力提升提供了機(jī)遇。

在WGS-4～6衛(wèi)星上，增加了射頻旁路能力，專門滿足無人機(jī)傳輸需求，并且對天線配置進(jìn)行了改進(jìn)。利用現(xiàn)有的Ka頻段可控碟形天線最多可支持6個(gè)獨(dú)立接入，另有1個(gè)Ka頻段可控碟形天線專門用于星地鏈路。由于WGS在ITU的申請中已經(jīng)包含了Ka頻段反向極化的資源，因此可以充分利用Ka頻段的反向極化資源支持無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)避免干擾，減輕對其他戰(zhàn)術(shù)用戶的影響。升級之后，單鏈路支持無人機(jī)數(shù)據(jù)回傳的最低速率為274Mbit/s，如果采用高階調(diào)制，傳輸速率還會(huì)更高。

1.3.3 無人艦艇通信

在無人潛艇上安裝了星鏈，艇首兩個(gè)圓柱鼓包是引信，艇尾部的平板狀物是“星鏈”衛(wèi)星天線。

1.3.4 星鏈防御彈道導(dǎo)彈

星鏈衛(wèi)星上可以搭載光學(xué)觀測載荷，結(jié)合其重訪率高的優(yōu)勢，對于全球主要地區(qū)，讓每個(gè)時(shí)間段天頂方向都有幾顆衛(wèi)星飛過，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷光學(xué)監(jiān)控分析，通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)識別、分類跟蹤和圖像識別系統(tǒng)，使其對真假目標(biāo)識別率高，抗干擾能力強(qiáng)，這必將大大提升美國對地面移動(dòng)物體和太空目標(biāo)的監(jiān)控能力。

星鏈衛(wèi)星可以對導(dǎo)彈和航天器進(jìn)行遙測、跟蹤和控制，進(jìn)而提高對敵方運(yùn)載火箭/導(dǎo)彈軌道的高精度預(yù)測和預(yù)警能力，為后續(xù)的攔截提供信息支撐，并提供了防御彈道導(dǎo)彈的一種最佳方法，即在它們發(fā)射之前將其擊毀。

2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾方式和抗干擾措施

2.1 衛(wèi)星通信干擾分析

按照鏈路的不同，常分為上行干擾、空間干擾和下行干擾三種。由于衛(wèi)星的運(yùn)行軌道和高度都是公開的，不易改變，因此上行鏈路易實(shí)施干擾；而地面站有的固定、有的移動(dòng)，而且地面站分布范圍廣，不易實(shí)施下行鏈路的干擾。當(dāng)然，如果已知地面站的位置，并且距離該地面站的距離很近也可以實(shí)施下行干擾。

空間干擾主要包括在衛(wèi)星通信中相鄰衛(wèi)星之間的干擾、同一衛(wèi)星相鄰信道之間的干擾以及人為操作不規(guī)范造成的干擾等。鄰星干擾,鄰星干擾主要有上行干擾和下行干擾，其中，上行干擾主要是因?yàn)猷徯窍到y(tǒng)中有些用戶使用的天線功率譜密度超出協(xié)調(diào)指標(biāo)或者天線偏向鄰星造成臨星干擾；下行干擾主要是相鄰衛(wèi)星之間的重疊覆蓋區(qū)使得用戶在接收到正常信號的同時(shí)，也接收到鄰星的旁瓣信號。為了減少臨星干擾，需要從兩方面進(jìn)行入手。對于上行干擾的降低，需要采取精確調(diào)整天線的指向，并改善通信天線的方向圖性能以及降低上行功率等措施。對于下行干擾的降低，一般需要衛(wèi)星公司之間調(diào)整鄰星之間的技術(shù)參數(shù)予以解決。相鄰信道干擾,相鄰信道的干擾主要涉及到用戶載波的頻率分配可能與相鄰信號的頻帶出現(xiàn)重疊，或用戶在使用載波時(shí)，其載波的頻譜特性未滿足要求，從而造成干擾。要降低這類干擾，衛(wèi)星公司在進(jìn)行入網(wǎng)測試時(shí)，必須保證用戶的上行載波頻譜在分配頻帶的范圍之內(nèi)。另外，采取降低平衡出站信號功率的方法也是有效的辦法之一。

人為操作不規(guī)范造成的干擾,人為操作不規(guī)范主要包括操作和設(shè)置有誤、違反上星程序和私自上載波偷發(fā)信號等，這些方面都會(huì)對衛(wèi)星通信造成影響和干擾。對于人為操作不規(guī)范造成的干擾，主要的方法就是采取人員培訓(xùn)和嚴(yán)格自律，減少和防止不規(guī)范的操作。

美軍最新版本體系結(jié)構(gòu)框架是美國國防部體系結(jié)構(gòu)框架DoDAF V2.0，集中體現(xiàn)了美軍體系結(jié)構(gòu)的最新研究成果。也是其他國家的軍隊(duì)開發(fā)體系結(jié)構(gòu)框架的重要參考依據(jù)。DoDAF V2.0由作戰(zhàn)、技術(shù)、能力、服務(wù)、項(xiàng)目、系統(tǒng)等7個(gè)視角、51個(gè)視圖產(chǎn)品構(gòu)成，更加體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的理念和強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)中心”的方法[2]。

DoDAF V2.0采用通用的、標(biāo)準(zhǔn)化的方式從多個(gè)視角描述系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及其演進(jìn)原則。為分析、設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了有效的平臺(tái)和工具。體系結(jié)構(gòu)視圖通常包含作戰(zhàn)、系統(tǒng)、技術(shù)、能力等多個(gè)視圖。

與通信相關(guān)體系結(jié)構(gòu)主要包括全視圖、作戰(zhàn)視圖、系統(tǒng)視圖、能力視圖[3]。

作戰(zhàn)視圖包括作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行的任務(wù)或行動(dòng)以及完成作戰(zhàn)任務(wù)所必須交換的信息。它描述了信息交換的類別、交換的頻率、信息交換所支持的任務(wù)行動(dòng)以及信息交換的本質(zhì)。系統(tǒng)和服務(wù)視圖與作戰(zhàn)視圖中的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品聯(lián)系起來，用以支持作戰(zhàn)行動(dòng)，并可進(jìn)一步促進(jìn)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間的信息交換。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖以工程規(guī)范為基礎(chǔ)，提供技術(shù)系統(tǒng)實(shí)施指南，其中包含技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)集、實(shí)施規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)、規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，并可以綜合成一份綜合文檔，為制定的提攜結(jié)構(gòu)管理其系統(tǒng)和系統(tǒng)服務(wù)要素提供服務(wù)。全視圖是與所有視圖都有關(guān)聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)頂層視圖。該視圖可為整個(gè)體系結(jié)構(gòu)提供相關(guān)信息，并設(shè)置了體系結(jié)構(gòu)的范圍和內(nèi)容。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的干擾威脅主要包括電磁干擾和摧毀兩大類[1]。電磁干擾可以分為壓制式干擾、欺騙式干擾和靈巧干擾三類，如圖所示。

除了常見的電磁干擾方式，摧毀也是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要威脅。衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的摧毀威脅主要包括：核導(dǎo)彈反衛(wèi)星武器、動(dòng)能反衛(wèi)星武器、定向能反衛(wèi)星武器、反衛(wèi)星衛(wèi)星等.如圖所示。

2.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾措施

目前，近年來衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，主要包括擴(kuò)頻技術(shù)、天線抗干擾技術(shù)、自適應(yīng)干擾消除技術(shù)、變換域技術(shù)、SmartAGC技術(shù)、擴(kuò)展頻段和發(fā)展極高頻通信以及基于認(rèn)知的只能抗干擾技術(shù)。其中，通信抗干擾技術(shù)的主流是擴(kuò)展頻譜通信。根據(jù)擴(kuò)頻的方式不同，主要分為直接序列擴(kuò)頻（DS）、跳頻（FH）和跳擴(kuò)結(jié)合等方式。自適應(yīng)干擾抵消是自適應(yīng)濾波的一種形式，它依據(jù)某一準(zhǔn)則推出簡便、快速的自適應(yīng)算法，不斷調(diào)整自身權(quán)值結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)則期望的抵消干擾、跟蹤信號的目的。變換域最新的研究主要集中在如何進(jìn)一步發(fā)展基于濾波器組和子帶變換的技術(shù)上面。SmartAGC技術(shù)主要是針對透明轉(zhuǎn)發(fā)器，采用自適應(yīng)變換實(shí)現(xiàn)強(qiáng)干擾的抑制，它能夠以較小的代價(jià)提供較強(qiáng)的抗干擾能力。極高頻通信能在頻譜上占有技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)更小的點(diǎn)波束，獲得更好的抗干擾、低截獲、機(jī)動(dòng)性等特性。基于認(rèn)知的智能抗干擾技術(shù)借鑒認(rèn)知無線電的思想，可以智能的消除外界電磁干擾環(huán)境的影響，適應(yīng)信道環(huán)境并以盡可能高的數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)不間斷通信。

3 衛(wèi)星通信抗干擾體系結(jié)構(gòu)

3.1 衛(wèi)星通信抗干擾作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)美軍《防務(wù)采辦術(shù)語—98》和《防務(wù)采辦電子手冊—96》中對作戰(zhàn)效能的定義，是指系統(tǒng)完成規(guī)定作戰(zhàn)任務(wù)的能力[4]。也就是綜合考慮部隊(duì)編制、作戰(zhàn)原則、采用的戰(zhàn)術(shù)、生存性以及各種威脅等因素，標(biāo)準(zhǔn)化部隊(duì)在自然、電子以及威脅的環(huán)境中使用作戰(zhàn)系統(tǒng)完成任務(wù)的總體水平。根據(jù)以上作戰(zhàn)效能的定義和內(nèi)涵，參考文獻(xiàn)[5]給出衛(wèi)星通信抗干擾體系結(jié)構(gòu)，如圖所示。

衛(wèi)星通信抗干擾作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星通信抗干擾體系結(jié)構(gòu)是描述復(fù)雜電磁環(huán)境下，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和行動(dòng)指揮要求，使用衛(wèi)星通信抗干擾的技術(shù)、方法、手段和人員，將與衛(wèi)星通信抗干擾作戰(zhàn)有關(guān)的作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)要素融合集成為整體的衛(wèi)星通信抗干擾體系，是分析和研究衛(wèi)星通信抗干擾能力的方法，其中包括：衛(wèi)星通信抗干擾作戰(zhàn)的聯(lián)合作戰(zhàn)條令、條例、規(guī)定和法規(guī)等；適應(yīng)戰(zhàn)場需要的編制體制、指揮體制、協(xié)調(diào)機(jī)制和程序；實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信抗干擾能力的技術(shù)、方法、手段；發(fā)現(xiàn)、甄別地方衛(wèi)星通信抗干擾的情報(bào)、網(wǎng)管、頻管等支援體系；實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信抗干擾能力的衛(wèi)星通信資源利用和組織運(yùn)用方法；具有客觀評估和優(yōu)化衛(wèi)星通信抗干擾能力的方法和手段；確保衛(wèi)星通信抗干擾能力正常運(yùn)行的裝備技術(shù)和人才隊(duì)伍。

3.2 衛(wèi)星通信抗干擾系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

體系的功能是由體系的結(jié)構(gòu)決定的。只有將體系中的各系統(tǒng)、各要素進(jìn)行優(yōu)化組合，體系結(jié)構(gòu)才能達(dá)到最佳狀態(tài)，體系效能才能最大限度地釋放出來。這就需要優(yōu)化衛(wèi)星通信抗干擾力量配置、規(guī)范網(wǎng)絡(luò)電磁空間戰(zhàn)場秩序、采取有針對性的抗干擾措施。根據(jù)衛(wèi)星通信抗干擾作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)和信息作戰(zhàn)的要求，提出如圖4所示的衛(wèi)星通信抗干擾系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，也就是衛(wèi)星通信抗干擾系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素。

衛(wèi)星通信抗干擾系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星通信抗干擾的指揮主要包括確定聯(lián)合部隊(duì)實(shí)施通信、頻譜管理、電子偵察和抗干擾的指揮關(guān)系、指揮程序、指揮信息流程和指揮聯(lián)絡(luò)文件等，其中，衛(wèi)星通信抗干擾的指揮包含衛(wèi)星通信抗干擾的組織和衛(wèi)星通信抗干擾的規(guī)劃兩個(gè)主要功能。衛(wèi)星通信抗干擾的組織主要包括確定作戰(zhàn)部隊(duì)實(shí)施通信、頻譜管理、電子偵察、通信對抗等指揮機(jī)構(gòu)和人員的職責(zé)和權(quán)力。衛(wèi)星通信抗干擾的規(guī)劃主要包括聯(lián)合部隊(duì)實(shí)施通信、頻譜管理、電子偵察和抗干擾的人力資源、頻譜資源、裝備資源、保障物資等方面的管理和使用。

衛(wèi)星通信抗干擾的執(zhí)行主要包括各部隊(duì)根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的組織和規(guī)劃，在戰(zhàn)時(shí)的指揮要求下，實(shí)施通信、頻譜管理、電子偵察和抗干擾等。

衛(wèi)星通信抗干擾的協(xié)調(diào)主要包括各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的電子頻譜協(xié)調(diào)，以及通信、電子偵察和抗干擾等行動(dòng)的協(xié)調(diào)。

衛(wèi)星通信抗干擾的評估主要包括各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾能力，以及抗干擾措施的有效性等。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)圖

本指標(biāo)體系主要由 3 個(gè)一級指標(biāo)構(gòu)成，即天線抗干擾指標(biāo)、波形抗干擾指標(biāo)和綜合抗干擾指標(biāo)。

3.3 天線抗干擾指標(biāo)的含義

（1）天線增益：天線增益越高，接收信號信干比越高，接收信號抗干擾能力越強(qiáng)。

（2）天線波束寬度：波束寬度越小，受干擾概率越小。

（3）旁瓣抑制能力：旁瓣抑制能力越強(qiáng)，抗旁瓣干擾能力越強(qiáng)。

（4）零陷寬度和深度：天線零陷寬度描述天線波束形成的空間濾波器寬度；天線零陷深度描述天線波束形成的陷波深度。

波形抗干擾指標(biāo)

波形抗干擾指標(biāo)的含義如下。

（1）解調(diào)門限：解調(diào)門限越低，允許進(jìn)入接收機(jī)的干擾越大，接收機(jī)抗干擾能力越強(qiáng)。

（2）干擾抑制能力：波形干擾抑制能力越強(qiáng)，系統(tǒng)抗干擾能力越強(qiáng)。

（3）干擾容限：干擾容限越高，抗干擾能力越強(qiáng)。

抗截獲指標(biāo)體系

衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗截獲指標(biāo)體系可進(jìn)一步分解為戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)。其中，戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)用于衡量特定作戰(zhàn)環(huán)境下衛(wèi)星通信系統(tǒng)相對于敵方截獲機(jī)的抗截獲性能；技術(shù)指標(biāo)用于評價(jià)衛(wèi)星通信系統(tǒng)自身抗截獲水平的高低，屬于衛(wèi)星通信系統(tǒng)特有的特征參量，與敵方的截獲裝備無關(guān)。

抗截獲指標(biāo)體系如圖 所示。

截獲距離

為了減少信號的截獲概率，應(yīng)盡量減少多維窗口同時(shí)重合的概率及時(shí)間。在衛(wèi)星通信中，截獲機(jī)可通過接收衛(wèi)星終端上行信號來完成上行衛(wèi)星信號的截獲；截獲機(jī)可通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號來完成衛(wèi)星終端下行信號的截獲。截獲機(jī)的截獲距離通常被用來定量評價(jià)衛(wèi)星通信信號的低截獲性能。截獲距離可定義為有用衛(wèi)星通信信號在截獲接收機(jī)處達(dá)到截獲機(jī)靈敏度時(shí)有用衛(wèi)星通信信號發(fā)射機(jī)與截獲接收機(jī)間的距離。

截獲概率 截獲概率定義為有用衛(wèi)星通信發(fā)射信號在時(shí) 域、空域、頻域以及能量域上同時(shí)被截獲機(jī)截獲的 概率

（1）時(shí)域截獲：截獲機(jī)在有用衛(wèi)星通信信號發(fā)射的時(shí)間內(nèi)工作；

（2）空域截獲條件：截獲機(jī)的接收天線位于有用衛(wèi)星通信信號發(fā)射機(jī)天線主瓣或副瓣內(nèi)；

（3）頻域截獲：截獲機(jī)的工作頻段覆蓋了有用衛(wèi)星通信信號頻段；

（4）能量域截獲：在截獲機(jī)處的有用衛(wèi)星通信信號的信號強(qiáng)度高于截獲機(jī)的接收靈敏度。

技術(shù)指標(biāo)

抗截獲技術(shù)指標(biāo)的含義

（1）天線旁瓣電平：敵方截獲接收機(jī)往往只能截獲有用衛(wèi)星通信信號的副瓣，為了實(shí)現(xiàn)低截獲概率的衛(wèi)星通信，需要衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有低的發(fā)射天線旁瓣電平，故可將天線旁瓣電平作為評估技術(shù)指標(biāo)之一。

（2）信號功率譜密度：信號功率譜密度越低，敵方截獲接收機(jī)發(fā)現(xiàn)有用信號的概率越低。

（3）頻率捷變能力：頻率捷變能力越強(qiáng)，敵方截獲接收機(jī)捕獲有用信號的概率越低。

（4）信號輻射時(shí)間：信號輻射時(shí)間越短，敵方截獲接收機(jī)檢測到有用信號的概率越低。

（5）功率管理能力：根據(jù)不同的工作環(huán)境，衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)能自適應(yīng)調(diào)整有用信號的發(fā)射功率，從而在保證既定通信任務(wù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率資源的高效利用，同時(shí)降低敵方截收機(jī)截獲信號的概率。

3.4 隱身指標(biāo)體系

隱身技術(shù)是指為了規(guī)避敵方聲、光、電、熱等探測設(shè)備對我方武器裝備探測而發(fā)展起來的一種綜合技術(shù)。根據(jù)對探測信號控制的不同，隱身技術(shù)可以分為無源隱身技術(shù)和有源隱身技術(shù) 。無源隱身技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是盡量減少武器裝備對電波、紅外波、聲波以及可見光等能量的反射或輻射，降低敵方發(fā)現(xiàn)上述反射或輻射能量的概率，從而實(shí)現(xiàn)武器裝備的隱身。實(shí)現(xiàn)無源隱身的措施主要包括巧妙設(shè)計(jì)外形和結(jié)構(gòu)以及采用吸波、透波材料等。有源隱身技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是利用有源手段規(guī)避敵方聲、光、電、熱等探測設(shè)備對我方武器裝備探測。其中，射頻隱身技術(shù)是一種重要的有源隱身技術(shù)，其通過武器裝備上的電子設(shè)備或系統(tǒng)來抵御敵方射頻無源探測、跟蹤和識別，從而減少敵方射頻無源探測系統(tǒng)的作用距離和跟蹤制導(dǎo)精度。

3.4.1 無源隱身技術(shù)指標(biāo)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)終端分機(jī)往往安裝在平臺(tái)內(nèi)部，所以影響系統(tǒng)無源隱身性能的瓶頸因素是衛(wèi)通天線。衡量衛(wèi)通系統(tǒng)無源隱身性能的重要技術(shù)指標(biāo)為天線 RCS（Radar Cross Section）。

3.4.2 有源隱身技術(shù)指標(biāo)

實(shí)現(xiàn)有源隱身的方法通常稱為低截獲概率技術(shù)[8]，故前文的抗截獲指標(biāo)可作為有源隱身技術(shù)指標(biāo)。

3.5 抗入侵指標(biāo)體系

衛(wèi)星通信信道的開放性使得衛(wèi)星通信系統(tǒng)容易受到敵方的非法入侵。入侵是指非法用戶獲得系統(tǒng)訪問權(quán)限或相關(guān)授權(quán)的行為。系統(tǒng)入侵可能導(dǎo)致合法用戶接收到虛假或錯(cuò)誤信息，從而使整個(gè)系統(tǒng)變得不可靠和不可用。因此，系統(tǒng)入侵造成的危害比一般的干擾更嚴(yán)重。抗入侵的主要目的是防止系統(tǒng)受非法用戶的控制。

針對無線通信系統(tǒng)，根據(jù)入侵形式的不同可分為兩種：一種是通過有線形式入侵無線通信系統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)，對地面網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行篡改、注入病毒或虛假的信息，然后利用無線通信系統(tǒng)合法的無線信道進(jìn)行傳輸，以達(dá)到破壞系統(tǒng)的目的；另一種是直接利用無線通信系統(tǒng)的無線信道，向系統(tǒng)注入病毒或虛假信息。

第一種形式的入侵是“信息入侵”，屬于“信息安全”范疇，一般可基于信息特征分析進(jìn)行入侵檢測及處理。例如，通過對無線通信系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，檢測此種形式的入侵行為，并采取清除入侵信息或關(guān)閉可疑通信節(jié)點(diǎn)等相應(yīng)的措施。第二種形式的入侵是“信號入侵”，屬于“傳輸安全”范疇，一般可基于信號特征分析進(jìn)行入侵檢測及處理。例如，告警以避免可疑信號進(jìn)入解調(diào)器、消除入侵信號，以保證正常信號的解調(diào)、調(diào)整通信信號的參數(shù)以躲避同模式干擾等。針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)，系統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)可借鑒其他無線通信系統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)在信息入侵檢測和處理上采取的抗入侵技術(shù)，故敵方通過第一種形式入侵系統(tǒng)較為困難。考慮到衛(wèi)星通信通信信道的開放性，衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)的地球站都可以向衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射信號，故敵方通過第二種形式入侵系統(tǒng)是比較容易實(shí)現(xiàn)的。第二種形式入侵的信號物理層參數(shù)、上層協(xié)議與合法用戶正常通信信號往往具有很大的一致性，是合法用戶正常通信信號的同模式信號。

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，針對同模式入侵信號干擾時(shí)，系統(tǒng)可能存在兩種情況：

（1）一般出現(xiàn)在非擴(kuò)頻系統(tǒng)中，入侵信號功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合法通信信號功率，合法接收機(jī)自動(dòng)捕獲并解調(diào)強(qiáng)功率的入侵信號；

（2）一般出現(xiàn)在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，入侵信號與合法通信信號擴(kuò)頻碼型一致，相位相互滑動(dòng)，功率沒有明顯差異，合法接收機(jī)不可能長時(shí)間鎖定在其中一個(gè)信號上。合法接收機(jī)既可以對入侵信號解調(diào)，又可以對合法通信信號解調(diào)，且有可能在通信過程中以一定的概率在二者之間切換。

從傳輸安全的角度考慮，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗入侵可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）降低系統(tǒng)被入侵的概率：通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和信號設(shè)計(jì)，加大敵方對合法通信信號進(jìn)行模式識別、參數(shù)提取及跟蹤的難度（如快速跳頻、自適應(yīng)擴(kuò)頻等）。

（2）監(jiān)測入侵信號并及時(shí)告警：當(dāng)在信道中監(jiān)測到可疑信號時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出警示，并切斷入侵信號與信號連接器的連接，以避免入侵信號虛假信息的輸入。

（3）消除或躲避入侵信號。當(dāng)受到入侵時(shí)，首先應(yīng)盡可能消除入侵信號，并將抵消后的合法信號送解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)；對于無法消除的入侵信號，可通過更換通信參數(shù)的方式來躲避，從而維持系統(tǒng)的正常通信。

抗入侵性能的好壞可通過入侵檢測的虛警概率和漏警概率來評價(jià)。入侵檢測虛警將可能導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)行不必要的處理，從而影響衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體性能。入侵檢測漏警將可能使用戶接收到虛假信息，從而導(dǎo)致衛(wèi)星通信系統(tǒng)不可靠甚至不可用。

4 衛(wèi)星通信抗干擾能力體系結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星通信抗干擾能力體系結(jié)構(gòu)是以作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)為牽引，由系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)決定的。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的需求，將系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的各個(gè)要素進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，最大限度發(fā)揮衛(wèi)星通信抗干擾系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的效能，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信抗干擾能力。衛(wèi)星通信抗干擾能力體系結(jié)構(gòu)主要包括通信能力、頻譜管理能力、電子偵察能力、抗干擾能力和保障能力等。

衛(wèi)星通信抗干擾能力體系結(jié)構(gòu)如圖所示。

衛(wèi)星通信抗干擾能力體系

衛(wèi)星通信網(wǎng)受干擾被偵收的主要形式 衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、通信質(zhì)量高、便于 實(shí)現(xiàn)多址通信等特點(diǎn)，成為現(xiàn)代軍事通信中非常重要 的通信手段之一，但也存在許多缺點(diǎn)。衛(wèi)星通信鏈路 的開放性，使衛(wèi)星通信信道容易受到惡意干擾；鏈路 的廣播特性，使衛(wèi)星通信信號容易被偵收截獲；偵收 解析、功能定位、靈巧干擾等現(xiàn)代綜合對抗手段的出 現(xiàn)，大大降低了單一技術(shù)體制衛(wèi)星通信網(wǎng)的抗干擾能 力。現(xiàn)代軍事活動(dòng)中，衛(wèi)星通信網(wǎng)受干擾被偵收主要 有以下形式。

4.1.1 信道受到攻擊

信道層面的安全威脅主要來自傳統(tǒng)電子干擾手 段，敵方通過發(fā)射同頻或者相干的電磁信號，對我方 通信接收設(shè)備進(jìn)行擾亂、破壞甚至欺騙，從而有效干 擾衛(wèi)星通信系統(tǒng)的星地和星間鏈路。目前常用的電磁 干擾手段主要包括壓制式干擾和靈巧式干擾。通信衛(wèi) 星受到電磁干擾的具體分類如圖1所示。

在實(shí)際作戰(zhàn)運(yùn)用中，敵方通常是利用地基、海基 或天基平臺(tái)，通過對選定的某顆衛(wèi)星發(fā)射已調(diào)制的大 功率射頻信號阻塞衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的放大 器處于飽和狀態(tài)，無法對有用信號進(jìn)行放大。或者利 用強(qiáng)大的干擾功率對目標(biāo)信號實(shí)施完全壓制，使得目 標(biāo)信號嚴(yán)重失真、無法被接收機(jī)正常接收，實(shí)現(xiàn)對某個(gè) 作戰(zhàn)區(qū)域的電磁壓制。在伊拉克自由行動(dòng)過程中，美 軍使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)就受到過電磁干擾，通過長達(dá) 16個(gè)月的監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)有大約50次受干擾事件，其 中5次可以確定為敵惡意干擾，干擾者均是使用連續(xù)載 波信號對用戶上行鏈路實(shí)施干擾，造成通信中斷。另 一種干擾形式是利用特殊技術(shù)手段截獲目標(biāo)信號，分析識別目標(biāo)信號樣式，通過發(fā)送與目標(biāo)信號樣式相同 或相關(guān)的信號，造成接收方的信息差錯(cuò)或判斷錯(cuò)誤。

4.1.2 信息受到攻擊

信息層面的安全威脅主要來自鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層 乃至應(yīng)用層的攻擊，通常以信號截獲、偵收為前提， 通過對信號進(jìn)行探測、監(jiān)視、分析，提供先驗(yàn)信息支 持，然后采取數(shù)據(jù)竊取、欺騙攻擊、程序攻擊和數(shù)據(jù) 篡改等多種攻擊手段，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星通信、指揮、管理 等系統(tǒng)的信息竊取、破壞、入侵、控制等。

第一種是利用衛(wèi)星、地面 站、用戶之間傳輸?shù)臒o線信號容易被截獲的特點(diǎn)，通 過對信號進(jìn)行分析或破譯，獲取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、內(nèi)容及 流量信息，從而得到相應(yīng)情報(bào)。2009年，美軍發(fā)現(xiàn) 有攻擊者在伊拉克和阿富汗成功攔截“捕食者”無人 機(jī)的圖像，后來這些圖像在攻擊者的電腦中被發(fā)現(xiàn)， 因?yàn)檫@些圖像在通過衛(wèi)星傳輸過程中沒有加密，攻擊 者可以通過衛(wèi)星接收天線利用商用軟件輕易接收攔截 圖像信息。

第二種是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)接入的特 點(diǎn)，通過冒充合法節(jié)點(diǎn)接入到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，竊取衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中敏感信息，獲取系統(tǒng)部分乃至全部控制權(quán)。

第三 種是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)存在的不當(dāng)配置和系統(tǒng)漏洞，通過 植入病毒、木馬等程序，竊取衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中敏感信息， 獲取系統(tǒng)的部分乃至全部控制權(quán)。第四種是通過對信 息傳輸中的部分或全部數(shù)據(jù)內(nèi)容的更改，破壞系統(tǒng)功 能，使系統(tǒng)難以正常工作或完全癱瘓。

4.2 衛(wèi)星通信網(wǎng)抗干擾反偵收的主要手段

衛(wèi)星通信網(wǎng)抗干擾手段主要包括基于自適應(yīng)天線 的空域技術(shù)、頻譜擴(kuò)展技術(shù)、星上處理技術(shù)以及限幅 技術(shù)等。國外的抗干擾衛(wèi)星通信系統(tǒng)普遍采用了上述 技術(shù)。

4.2.1 主要抗干擾技術(shù)手段

1）天線自適應(yīng)波束成型技術(shù)。

該技術(shù)是衛(wèi)星通信 網(wǎng)最常用的抗干擾和反偵收措施，具體包括點(diǎn)波束天 線、自適應(yīng)調(diào)零天線和智能天線技術(shù)等。以點(diǎn)波束天 線為例，實(shí)際作戰(zhàn)運(yùn)用中可根據(jù)戰(zhàn)場形勢的變化控制 星上發(fā)射天線指向，使其波束覆蓋范圍隨用戶運(yùn)動(dòng)作 相應(yīng)變化，將信號覆蓋限制在一定范圍內(nèi)，從而避免 敵方利用衛(wèi)星可視范圍內(nèi)的平臺(tái)對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)施干 擾和偵收。

2）頻譜擴(kuò)展技術(shù)。

擴(kuò)頻是衛(wèi)星通信網(wǎng)最基本的抗 干擾技術(shù)，同時(shí)也是反偵收的主要手段，包括直接序 列擴(kuò)頻、跳頻和混合擴(kuò)頻三種方式。直接序列擴(kuò)頻使 用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列，在發(fā)送端擴(kuò)展信號的頻 譜，在接收端使用相同的擴(kuò)頻碼序列解擴(kuò)，把展寬的 擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。跳頻采用多個(gè)載波頻率 并在這些頻率間隨機(jī)跳變，具有很強(qiáng)的抗干擾和反偵 收能力。混合擴(kuò)頻技術(shù)在直接序列擴(kuò)頻的基礎(chǔ)上增加 了載波頻率跳變的功能，綜合了上述兩種擴(kuò)頻方式的 優(yōu)點(diǎn)，采用兩維甚至三維的混合擴(kuò)頻技術(shù)體制是國外 抗干擾通信發(fā)展的一個(gè)趨勢，美軍的軍事衛(wèi)星通信系 統(tǒng)Milstar就采用了跳頻/直擴(kuò)混合體制。

3）星上處理技術(shù)。

星上處理可以使上、下行鏈 路之間去耦合，使上行干擾不能再對下行鏈路產(chǎn)生作 用，同時(shí)設(shè)法避免轉(zhuǎn)發(fā)器被推向飽和。星上處理技 術(shù)包括：星上信號解調(diào)后再調(diào)制、解跳后再跳頻、 解擴(kuò)/再擴(kuò)、譯碼/編碼、速率變換、多波束交換，以 及多址/復(fù)用方式轉(zhuǎn)換（如上行CDMA或FDMA變換 或TDMA）等。隨著電子對抗的不斷升級，星上處理 不僅已成為衛(wèi)星通信抗干擾的主要技術(shù)，也是通信 衛(wèi)星未來生存和發(fā)展的要求。美軍Milstar及AEHF和 “銥”衛(wèi)星都采用了星上處理技術(shù)。

4）限幅技術(shù)。

限幅技術(shù)是目前星上廣泛采用的一 種抗干擾措施，硬限幅和軟限幅是透明式轉(zhuǎn)發(fā)器最常 用的抗干擾措施之一。新發(fā)展的Smart AGC是一種新 型的自適應(yīng)衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)，當(dāng)上行鏈路無干擾 時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器工作在線性區(qū)。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器上行鏈路受到強(qiáng)干擾時(shí)，使放大器的線性工作區(qū)右移，干擾信號工作在零區(qū)而被消除，而疊加在強(qiáng)干擾信號上的小信號被放大，從而使信噪比與采用硬、軟限幅時(shí)得到進(jìn)一步改善。

4.2.2 主要反偵收技術(shù)手段

衛(wèi)星通信網(wǎng)反偵收手段主要包括時(shí)域、頻域、空 域以及編碼調(diào)制域等防御技術(shù)。美軍目前正在研究的 戰(zhàn)術(shù)防護(hù)波形（PTW）就是從上述幾個(gè)方面對通信協(xié) 議進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。PTW主要通過耦合AEHF系統(tǒng)上采 用的軍用擴(kuò)展數(shù)據(jù)率（XDR）波形標(biāo)準(zhǔn)與廣泛采用的 數(shù)字視頻廣播-衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)2（DVB-S2）商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)得到的 一種新型通信波形，它吸納了XDR波形中的跳頻擴(kuò)頻 抗干擾技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)采用DVB-S2商業(yè)波形的高頻譜 利用率設(shè)計(jì)，取兩者的優(yōu)化折中，可在大幅減輕戰(zhàn)術(shù) 衛(wèi)星通信的干擾效應(yīng)同時(shí)，提供較高的通信速率，滿 足大容量通信需求。

1）時(shí)域安全防御技術(shù)。主要指時(shí)隙置亂技術(shù)，時(shí) 隙置亂將一幀內(nèi)的時(shí)隙按照置亂圖案進(jìn)行重新排列， 每一幀內(nèi)的時(shí)隙排列順序不同，即某一時(shí)隙在不同幀 內(nèi)的位置隨機(jī)變化。采用時(shí)隙置亂技術(shù)，不僅能夠有 效對抗敵方的針對性干擾（如干擾信令通道等）或靈 巧干擾等干擾威脅，而且能夠提高用戶信息分離的難 度，具備一定的抗截獲能力。

2）頻域安全防御技術(shù)。主要指寬帶高速跳頻技 術(shù)，信號載波頻率按照跳頻圖案在大帶寬內(nèi)進(jìn)行偽隨 機(jī)跳變，能夠通過躲避惡意干擾達(dá)到信號傳輸抗干擾 的目的，同時(shí)多用戶信號共存以及載波時(shí)變特性使信 號傳輸具備一定的抗截獲能力。

3）空域安全防御技術(shù)。主要指波束置亂技術(shù)， 可利用相控陣天線波束覆蓋捷變特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。在上行 控制鏈路使用跳變掃描方式進(jìn)行覆蓋，在防止干擾的 同時(shí)，增加偵收復(fù)雜度。在業(yè)務(wù)鏈路使用按需調(diào)用覆 蓋方式，只允許授權(quán)用戶進(jìn)行調(diào)度使用，提升系統(tǒng)安 全性。

4）編碼調(diào)制域安全防御技術(shù)。主要指載波捷變技 術(shù)，包括載波中編碼方式、調(diào)制方式、載波速率等參 數(shù)的快速捷變。載波捷變技術(shù)能夠根據(jù)信道情況提高 信號傳輸?shù)目煽啃裕�同時(shí)增加了敵方進(jìn)行信號識別的 難度，因此具備一定的抗截獲防御能力。

4.3 衛(wèi)星通信網(wǎng)抗干擾反偵收能力建設(shè)思考

隨著我軍信息化建設(shè)的深入推進(jìn)，衛(wèi)星通信網(wǎng)信 息對抗風(fēng)險(xiǎn)不斷增加，提升其抗干擾反偵收能力的任 務(wù)需求日益迫切，下面重點(diǎn)從體系建設(shè)發(fā)展、組織運(yùn) 用完善和裝備技術(shù)升級等方面進(jìn)行探討。

4.3.1 體系建設(shè)發(fā)展層面

1）加強(qiáng)混合技術(shù)模式的應(yīng)用。我國衛(wèi)星通信事業(yè) 起步晚，可用的同步軌道資源非常有限，當(dāng)前面臨的 最大挑戰(zhàn)是突破同步軌道資源不足的瓶頸，充分發(fā)揮 不同平臺(tái)、不同技術(shù)體制的優(yōu)勢，通過采用高中低軌 混合組網(wǎng)，通用與專用衛(wèi)星平臺(tái)結(jié)合，時(shí)分、頻分和 碼分共用等模式，建立多軌道、多平臺(tái)、多體制的彈 性分散衛(wèi)星通信體系，全面提升我軍衛(wèi)星通信網(wǎng)抗干 擾反偵收能力。

2）深入推進(jìn)軍民融合發(fā)展。當(dāng)前我國商業(yè)衛(wèi)星通 信蓬勃發(fā)展，高通量通信衛(wèi)星已成功發(fā)射應(yīng)用，低軌 寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)工程正在實(shí)施，我們應(yīng)深度推進(jìn)軍 民融合發(fā)展，通過在民用衛(wèi)星搭載軍用轉(zhuǎn)發(fā)器、購買 民用衛(wèi)星通信服務(wù)等形式，有效解決軍用衛(wèi)星通信資 源緊缺問題，同時(shí)，“藏軍于民”方式可一定程度減 少我軍衛(wèi)星通信受干擾被偵收風(fēng)險(xiǎn)。

3）優(yōu)化軍事衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)。軍事衛(wèi)星通信 體系結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮區(qū)分不同類型用戶，實(shí)施差 異化的防護(hù)策略，提升系統(tǒng)的整體抗干擾能力。按照 戰(zhàn)略用戶、普通戰(zhàn)術(shù)用戶以及常規(guī)用戶等三個(gè)層次， 設(shè)計(jì)構(gòu)建不同防護(hù)等級的軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)。戰(zhàn)略用 戶重點(diǎn)是突出高可靠、抗強(qiáng)干擾和保底通信能力，戰(zhàn) 術(shù)用戶則側(cè)重于機(jī)動(dòng)靈活、窄帶應(yīng)用和中等強(qiáng)度的抗 干擾能力，而常規(guī)用戶主要用于非重要涉密信息的傳 輸，如保障官兵日常生活類的信息等。

4.3.2 系統(tǒng)組織運(yùn)用層面

1）不斷拓展可用通信手段。當(dāng)前我國的天通一號 移動(dòng)通信衛(wèi)星目前已建成并投入使用；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)除了導(dǎo)航定位功能外，還具備短報(bào)文通信能力；天鏈系列中繼衛(wèi)星已具備全球范圍內(nèi)寬帶數(shù)據(jù)傳輸能 力。這些通信手段所采用的技術(shù)體制、工作頻段各不 相同，且具有終端小型化、使用靈活方便等特點(diǎn)，在 現(xiàn)有條件下多種不同體制衛(wèi)星通信手段的綜合運(yùn)用， 可有效提升衛(wèi)星通信網(wǎng)抗干擾反偵收能力，滿足戰(zhàn)時(shí) 指揮通信的需要。

2）優(yōu)化完善信息安全防護(hù)體系。一方面要加強(qiáng)對 衛(wèi)星通信系統(tǒng)安全防護(hù)體系的研究，將網(wǎng)絡(luò)防護(hù)與信 道加密相結(jié)合，拓寬防御縱深，從頂層設(shè)計(jì)上提升衛(wèi) 星通信網(wǎng)整體安全性；另一方面要通過使用專用密碼 機(jī)、優(yōu)化保密算法、提升密碼強(qiáng)度、提高密鑰更換頻 率等措施，提高衛(wèi)星通信網(wǎng)密碼被敵方破解的難度， 更好地確保我方信息安全。

3）強(qiáng)化訓(xùn)練演練，持續(xù)提升人員能力素質(zhì)。應(yīng)加 強(qiáng)對外軍武器裝備性能、技戰(zhàn)術(shù)水平的研究，加強(qiáng)在電 子對抗、復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信保障、天基信息對抗 等領(lǐng)域的學(xué)習(xí)研究和技術(shù)積累，有針對性開展相關(guān)研 究工作。同時(shí)持續(xù)加強(qiáng)人員訓(xùn)練，不斷提升人員技術(shù)水 平，通過有針對性的開展紅藍(lán)對抗演練和模擬攻擊等 方式，強(qiáng)化人員訓(xùn)練，查找系統(tǒng)安全漏洞，完善安全 防護(hù)策略，促進(jìn)業(yè)務(wù)水平提高和系統(tǒng)防護(hù)能力提升。

4.3.3 裝備技術(shù)發(fā)展層面

1）推進(jìn)衛(wèi)星通信裝備轉(zhuǎn)換升級。一方面要推進(jìn) 現(xiàn)有裝備國產(chǎn)自主可控程度，通過升級替換、專項(xiàng)工 程建設(shè)帶動(dòng)等方式，逐漸提高部分關(guān)鍵裝備中核心芯 片、操作系統(tǒng)的自主可控程度，降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)， 同時(shí)加快老舊裝備的淘汰升級和新研裝備的部署應(yīng) 用，從裝備能力和技術(shù)體制上提高系統(tǒng)抗干擾能力。

2）推進(jìn)抗干擾反偵收新技術(shù)研究。美軍正在開展 防護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形（PTW）技術(shù)研究，工作頻段也已擴(kuò)展 至Q、V頻段，我們要密切跟蹤國外技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)星 間激光通信、星載智能天線、時(shí)隙置亂、載波捷變等 多種技術(shù)手段研究應(yīng)用，全面提升我軍衛(wèi)星通信網(wǎng)抗 干擾反偵收能力，同時(shí)后續(xù)要繼續(xù)加大對新技術(shù)研究 的支持力度，為衛(wèi)星通信網(wǎng)技術(shù)體制革新、體系論證 建設(shè)、裝備系統(tǒng)升級等提供根本支撐。

長期以來，體系結(jié)構(gòu)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用取得了許多研究成果和實(shí)用成果，但是目前沒有將體系結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用到衛(wèi)星通信抗干擾能力方面。本文主要從DoDAFV2.0作戰(zhàn)視圖、系統(tǒng)視圖以及能力視圖出發(fā)，提出了適用于衛(wèi)星通信抗干擾能力研究的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以及能力體系結(jié)構(gòu)，希望能加強(qiáng)我軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，切實(shí)提高我軍在未來戰(zhàn)爭中的衛(wèi)星抗干擾能力，確保衛(wèi)星通信信道的互聯(lián)互通。