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衛星通信系統簡介

衛星通信系統可以分為空間系統、地面系統、TT&C系統以及監控管理系統四個部分。空間系統就是衛星段，單個或者多個衛星。位于太空中，對信號繼續中繼放大和轉發作用。

衛星系統中包含了收發天線系統、通信轉發器、TT&C指令、控制系統、電源系統等。地面系統，地面系統由地面用戶終端、信關站、關口站等組成。

地面站完成地面信號向衛星的發射和接收工作，包括了無線電收發站，用戶終端通過它接入衛星網絡。

TT&C：Telemetry trackingand control，遙測、追蹤及控制，對衛星進行跟蹤測量，控制衛星入軌，入軌后對衛星進行位置、姿態的修正和保持。

監控管理系統：完成對衛星轉發器、天線增益、各地面站發射功率、頻率、帶寬等基本參數進行監控，保證正常通信。

圖片來源：INTELSAT官網

單跳衛星通信的過程：首先由地面站通過上行鏈路向衛星發射信號，衛星接收到了信號之后對信號進行放大、變頻等操作；再通過轉發器通過下行鏈路發送給地面站接收型號，由地面接收站傳送給相關用戶。

用戶處于遠距離或者不在該衛星的波束范圍內可能需要多跳通信或者衛星網絡的星間鏈路的通信。

從整個通信的過程來看，有上下行鏈路、地面站、衛星等組成。其中能夠實施干擾的主要有上下行鏈路、衛星，地面站難以干擾主要因為其建設位置通常在敵方本土或者特定區域內。上下行鏈路以及衛星空間開放，區域不受限制，很容易實施干擾。

國外軍事衛星通信系統

衛星系統	國家	頻率&特點	數量	安全防護措施
MILSTAR	美國	上行：43.5-45.5GHz、292.825-311.175MHz、316.587-317.318MHz，采用FDMA和全頻帶跳頻； 下行：20.2-21.2GHz、243.588-269.975MHz，采用TDMA和快速跳頻 星間鏈路：60GHz 通信和跟蹤鏈路：1811.768MHz、1815.722MHz 遙測和跟蹤鏈路:2262.5MHz、2267.5MHz	4	1.采用自適應調零天線技術使天線波束零點指向干擾源； 2.采用擴頻技術提高“軍事星”衛星通信的抗干擾能力和低截獲性能 ; 3.采用星上處理EHF/UHF交鏈抗干擾技術，提高了衛星的智能化和自動化水平 4.空間抗干擾措施； 5.擴展衛星通信頻段；
DSCS	美國	上行：7.9-8.4GHz；下行：7.25-7.75GHz 1.國家指揮當局、國防通信局與聯合司令部和特種司令部之間的通信； 2.預警機和戰區飛機間的通信； 3.支援應急事件或局部戰爭的高容量、高可靠性通信； 4.以寬帶信道來保證高質量的高速數據或高分辨率圖形和圖像的保密傳輸，快速傳送傳感器數據； 5.提供其它傳輸手段不便完成的遠距離通信和支援海軍的艦岸通信。	4	1.采用TDMA、CDMA混合多址技術提高抗干擾能力; 2.采用多波束天線提高的抗干擾能力； 3.采用星上處理與與交鏈抗干擾技術； 4.采用擴頻技術提高“國防通信衛星”衛星通信的抗干擾能力和低截獲性能；
UFO	美國海軍	下行：20.2-21.2GHz；單衛星96Mb/s通信速率	3	攜帶一個特高頻通信載荷和一個受保護的極高頻通信載荷可提供具備編碼和抗干擾功能的保密通信
SkyNet	英國	為英國和北約部隊提供安全、可靠的戰略通信和政府通信服務	11	1.天網系列衛星裝備有先進接收天線可允許衛星有選擇地收聽信號； 2.并過濾掉 “干擾 ” 信號； 3.該衛星載有超高頻通信轉發器具有強抗毀和抗干擾能力；

衛星通信是天基綜合信息網的橋梁,軍用衛星通信在國防建設當中發揮著越來越重要的作用。然而,在現代電子戰爭環境下,衛星通信的環境又是十分惡劣的,它不可避免會受到敵方的偵收、干擾和攻擊等威脅。因此,認真研究衛星通信系統的抗干擾、抗截獲、抗摧毀的有效策略,提高衛星通信系統的生存能力是目前軍事衛星通信發展的當務之急。 衛星通信是軍事通信的重要組成部分,在現代電子戰爭環境下,衛星通信的環境又是十分惡劣的,它容易受到敵方的偵收、干擾和攻擊等威脅。由抗干擾設計的基本思想出發,從空域、時域、頻域等幾個方面介紹了軍用衛星通信常用的抗干擾技術措施及其發展趨勢,闡明了在設計軍用衛星通信系統時,應綜合應用多種抗干擾措施,才能使衛星通信在空間惡劣電磁環境下更好地發揮作用。 提高衛星通信在嚴酷信息戰環境下的生存能力,是軍用衛星通信面臨的迫切問題。對衛星通信的干擾可分為故意干擾和非故意干擾兩類。對于非故意干擾,可以通過完善管理制度、加強系統間協調以及其他技術手段解決;軍用衛星通信抗干擾技術研究主要是針對敵方利用專門的干擾設備對衛星通信的各個環節進行的以破壞其正常通信為目的的人為故意干擾。 軍事通信的對抗,不外乎“抗、躲、藏”的技術措施,軍用衛星通信也不例外。“抗”是衛星通信抗干擾技術的根本“, 躲”和“藏”是抗干擾技術手段的靈活運用,在某些時候可以起到事半功倍的效果。 通信干擾方的基本目的是用盡量小的代價破壞敵方的可靠通信;而通信方則需要基于以下假設條件設計抗干擾的通信系統: ①完全不受任何干擾的通信系統是不可能實現的; ②干擾方事先掌握了系統的大部分參數,如頻段、定時、通信量等; ③干擾方事先不知道偽隨機的擴頻序列(或跳頻編碼) 。設計抗干擾系統的基本思想,就是使敵方成功破壞通信的代價盡可能地大。 設計抗干擾通信系統時,通常都力求迫使干擾方將它有限的資源以下面的幾種形式分散開來:①分散到一個很寬的頻帶上; ② 分散到盡可能長的時間上; ③分散到不同的空間位置上。因此,常采用以下的設計: ①擴展頻譜:通過直接序列擴頻或者跳頻實現; ②隨機發送: 通過時間跳變實現;③空間識別技術:采用窄波束天線,可以迫使干擾從天線的旁瓣進入接收機,進而通常受到- 25～- 30 dB的衰減; ④聯合采用上述幾種方法。 要提高衛星通信的抗干擾能力,必須是全系統多方面的綜合考慮。包括系統的通信體制選擇、糾錯編譯碼、幀結構設計、冗余設計、加密設計等,最主要的抗干擾手段還是在信道傳輸方面采取多種抗干擾措施。 衛星通信作為視距通信的補充部分，已成為各國通信結構中不可或缺的通信方式，導致衛星通信成為各國軍事行動中的主要攻擊目標。由于衛星定點位置的公開化，使得衛星通信系統更容易面臨電磁干擾、截獲、入侵甚至被摧毀的威脅。為了提高衛星通信系統在復雜電磁環境下的抗干擾、抗截獲、隱身以及抗入侵等能力，越來越多的對抗性技術措施被提出。在這種背景下，如何客觀、全面、準確地評價衛星通信系統的對抗性性能，已經成為研究的重點和難點。對抗性性能評估不僅在衛星通信系統設計、研發和使用過程中起著重要作用，而且對衛星通信系統在復雜電磁環境下的使用策略起著重要的指導作用。對抗性性能評估的基礎，是建立科學的對抗性指標體系。 近年來，衛星通信系統相關對抗性指標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體系來適應信息對抗技術的不斷發展。本文在已有衛星通信系統對抗性指標基礎上，從抗干擾、抗截獲、隱身以及抗入侵等類別出發，歸納總結出一套科學的對抗性指標體系，并深入分析指標含義，提出了指標提升方法，為衛星通信系統對抗性技術研究提供基礎支撐。 太空領域正經歷著巨大變化，越來越多的國家和商業機構涉足太空領域，太空也會變得越來越擁擠，并面臨更多競爭。從安全角度看，越來越多的國家也在尋求利用太空資源增強軍事能力和鞏固國家安全，并開發太空對抗能力，保護本國的太空系統，欺騙、破壞、拒絕或摧毀敵方的太空系統，確保贏得太空優勢。太空情報、監視、偵察（ISR）、定位導航和授時（PNT）以及衛星通信是軍事太空應用的主要領域。 各國對太空的安全使用和依賴性日益增加，也促使更多國家開始關注和發展自己的太空對抗能力。太空對抗，也叫太空控制，涉及一系列用來獲取太空優勢的能力或技術。獲得太空優勢包括增強己方為達到目的而使用太空資產的能力，同時削弱對手的太空能力。因此，太空對抗能力包括進攻和防御兩方面，這兩方面都需要得到空間態勢感知（空間環境信息）能力的支持。太空對抗中的防御能力是保護己方的太空資產免受攻擊，而進攻能力則是試圖阻止敵人使用他們的太空資源。 太空對抗包括多種方式：直升式對抗、共軌對抗、定向能武器、電子戰、網絡空間對抗等。為了獲得太空優勢，許多國家都在積極開發太空對抗能力，并在以上方面都有一定發展。 在此，本文主要分析了美、俄等國家在電子戰太空對抗能力近期的發展現狀。所謂電子戰，是指“利用電磁和定向能控制電磁頻譜或攻擊敵人的軍事行動”。本文中太空對抗中的電子戰特指故意干擾敵方與衛星之間的射頻傳輸。干擾衛星信號通常包括干擾上行鏈路和下行鏈路。在上行鏈路或軌道上發生干擾時，干擾信號直接針對衛星。大多數通信衛星都是作為中繼節點轉發來自地面上行鏈路或其它衛星的信號。上行鏈路干擾信號可以在衛星接收天線波束中的任何位置生成，壓制衛星轉發的信號和地面用戶接收的信號。所有在衛星服務區域中的用戶都會受到影響。而下行鏈路或地面干擾則以衛星服務的地面用戶為目標，通過廣播射頻信號壓制特定區域用戶所需的信號。在下行鏈路干擾中，衛星本身不會受到干擾，干擾機作用范圍外的用戶也不會受到干擾。

圖1 上行和下行鏈路干擾

衛星通信信號偵測系統是利用偵察設備或系統對敵方軍事通信系統所輻射的通信信號進行截獲、檢測、參數估計、調制識別、輻射源測向、定位和個體特征識別，其目的是準確分析出敵方通信系統的所處位置、技術性能及身份信息，為己方指揮決策和電子戰裝備設計提供有利支援。系統的主要任務是從復雜的電子環境中搜索和發現衛星通信信號，對衛星通信信號的基本參數進行測量，同時，對衛星通信信號進行調制識別，測量其他特征參數。然后，根據衛星信號的調制參數進行解調及后續處理，以便獲取該信號所攜帶的信息。通信信號偵測系統主要包括信號搜索、測向定位、信號分析等功能。

02

衛星通信抗干擾的技術措施

2.1 星上抗干擾措施

星上采用抗干擾技術,保護轉發器不被干擾、堵塞是提高整個衛星通信應用系統抗干擾能力的最直接、最有效的手段。其常用方法是智能天線、Smart2AGC和干擾限幅技術。采用智能天線進行對干擾調零,可使干擾受到衰減25～30dB ,同時,轉發器接收機輸入加濾波防止帶外對強干擾,再加入Smart2AGC或干擾限幅對消技術,使強干擾受抑制,使系統不易被堵塞。 基于多波束技術的星載智能天線能夠根據其所處的信號環境非常靈活地形成所需要的波束,也就是說,當它處于發射狀態時能形成方向圖零點對準干擾或者高增益超低副瓣電平的波束,使得衛星信號不容易被敵方截獲;當它處于接收狀態時能自動地調整方向圖零點指向干擾,同時保證在期望信號方向上的增益幾乎不受影響。可控點波束技術是實現簡單、效果顯著的具有較高抗干擾能力的區域衛星通信手段。 Smart2AGC為基于包絡處理的自適應限幅技術,它利用一種零區可變的非線性變換電路來抑制強干擾。零區根據干擾信號包絡的大小自適應地調節,使盡量多的干擾落入零區而被消除。無干擾時或干擾很小時,工作在線性狀態。如何實時而準確地檢測干擾信號包絡是該技術的關鍵。 星上抗干擾措施可以用于透明轉發器或處理轉發器。2.2 上處理技術 處理轉發器相對于透明轉發器有明顯的抗干擾優勢。衛星通信的傳輸性能是由上行和下行載波———噪聲功率比(C/N) 綜合決定的。處理轉發器的一個作用是將上行與下行線路分開,并對上行干擾加以識別、處理,使其影響減到最小或加以消除。其基本組成是:上行跳頻、擴頻信號的解跳、解擴、解調、譯碼和分接,以及提供下行用的編碼、復接、調制、擴頻、跳頻等。星上的信號處理主要包括4類: ①對數字信號進行解跳、解擴、解調再生,然后再進行相反的過程,使噪聲不會積累; ②進行其他更高級的信號變換和處理,如上行FDMA變為下行TDM信號; ③在不同的衛星天線波束之間進行信號交換; ④星間鏈路,在不同衛星之間進行迂回路由。星上處理技術是避免衛星通信遭受“偵收下行,干擾上行”這一衛星通信常見干擾手段的有效方法。2.3 新型強抗干擾通信體制(1) 跳頻：提高跳速、擴展跳頻帶寬是跳頻通信的發展方向。提高跳速可以防止敵方進行跟蹤式干擾,跳頻帶寬的增加則直接提高了通信系統的抗干擾處理增益。如美國的軍事星跳頻速率大于10000跳/s ,跳頻帶寬達到2GHz。自適應跳頻是增強抗干擾能力的重要手段,當跳頻系統某個頻率段受到干擾時,系統自動識別已經被干擾的頻率(壞頻點) ,自適應地改變跳頻圖案,重新跳到無干擾的頻段。是克服“盲跳頻”避免“三分之一干擾頻點門限”的有效手段。自適應跳頻的關鍵技術包括受干擾頻率檢測與估計、干擾頻率替代算法、頻譜監測及譜分析等。(2) 直接序列擴頻:直接序列擴頻是最常用的通信抗干擾手段之一。窄帶干擾抵消是直接序列擴頻技術提高抗干擾能力的重要手段,可以采用時域干擾抵消或頻域干擾濾波的方法。頻域濾波方法實時性好、對數字化處理程度要求高,關鍵是高速實時、多比特、大點數FFT/IFFT算法的硬件實現。自適應擴頻是指擴頻參數自適應變化,當敵方干擾較強時,可增大擴頻比降低信息傳輸速率來提高系統抗干擾能力;若敵方干擾減弱,信道質量好時,可減小擴頻比提高信息速率,以提高信道的利用率。 直接序列擴頻參數捷變技術可以有效提高傳統擴頻信號抗截獲性能,該技術又不過多地占用通信頻帶和地址碼,如直擴小跳頻、跳碼等。直擴小跳頻通信：擴小跳頻是指在直擴通信的過程中,擴頻信號的載波頻率在一個較小的范圍內(相對擴頻帶寬)按一定的規律快速抖動。與常規的直擴通信相比,直擴小跳頻不具有額外的抗干擾能力,但對于提高系統的抗截獲、抗偵收性能卻非常有效。直擴跳碼通信：在傳統的直擴系統中,通常采用周期較短的m序列或GOLD碼作為擴頻碼,這種二值序列具有較強的周期性,碼數量較少,因此抗截獲性能也較差。如果在通信過程中變換擴頻碼型或擴頻碼的某些參數,則可大大提高信號的抗截獲性能。跳碼通信是指先采用短周期擴頻碼擴頻(利于系統的快速同步) ,同步建立以后再將擴頻碼切換為混沌序列或快速改變擴頻碼的初始相位,以提高通信信號的抗截獲性能。 混沌系統對初始條件高度敏感,即使對于同一個映射關系,也可以通過改變初始條件產生大量的相關特性好、幾乎無周期的混沌擴頻序列。因此在直擴跳碼通信系統中,通信過程中可以采用混沌序列擴頻,以提高通信信號的抗截獲性能。(3) 混合擴頻,采用兩維或三維混合抗干擾技術體制也是國內外抗干擾通信體制發展的一個趨勢。例如:采用跳/擴混合體制。采用跳/擴混合體制的好處是集跳頻和直接序列擴頻二者之長,可以對抗多種形式的干擾信號。而且在技術實現上容易獲得大于50dB甚至更高的抗干擾處理增益。2.4 智能化一體化抗干擾終端技術 智能化一體化抗干擾終端技術是新型軍用通信系統對調制解調設備提出的新要求。在數字化終端的基礎上,利用軟件無線電技術,中頻以下部分用綜合基帶設備的通用硬件實現,各種電路功能均用軟件算法模塊實現,構成一個開放式的軟件無線電平臺。既可以在硬件不變的情況下,通過改變或下載軟件,方便地改變其性能/功能,也可以在通過更換或增加部分處理模塊,使其在投入不大的情況下,使抗干擾終端功能和性能升級。通過軟件無線電實現對抗干擾終端的重配置,可以以最少的通用硬件滿足各種數據類型的需要。 不同的衛星通信體系必然包含多種不同的通信體制和數據類型,智能化一體化抗干擾終端可以為簡化終端設備,增強互通能力起到積極作用。智能化一體化抗干擾終端在地面和空間均有很好的應用前景。2.5 擴展頻段,發展毫米波、光通信 美國的國防通信衛星系統(DSCS)、英國的天網(Skynet)和北約(NATO)衛星都工作在多頻段,還增加了提高抗干擾性的EHF(44GHz)頻段。美國的軍事星系統使用60～70GHz的星際鏈路。毫米波通信極大地擴展了通信頻段,為高處理增益的抗干擾體制確立了先決條件。而且,毫米波波束窄,利于點波束和干擾調零的實現。衛星通信采用光通信時和電波之間不存在干擾問題,而且光通信能實現1Gbit/s 以上的大容量衛星通信,美國NASA、歐洲ESA、日本等國正在大力研究光通信技術。2.6 智能組網技術 智能組網技術是指抗干擾通信網系可以自動感知電磁環境,對受干擾程度作出分析判斷,實時調整通信系統的網絡結構。 對于空間傳輸網路,建立多種路由傳輸方案。當系統受到不可抵御的強干擾時,主動關閉某些傳輸通道,減少系統承載信息量,根據優先級別,優先將重要信息迂回到其他路徑進行傳輸。當干擾分析與識別設備發現干擾消除時,能自動恢復到正常工作狀態。對于衛星地面應用系統,組網模式以集中式為主,網絡中心站要考慮機動、備份。各個衛星通信系統既自成網系,又可以通過抗干擾終端互聯互通。首先將多個大中型球站進行統一管理,設定優先級別。各個小地球站能夠使用不同的衛星,不同頻段的轉發器接入大中型地球站。首先要確定衛星資源和對系統容量進行分析計算。然后制定平時、戰時,針對不同級別用戶的多種預案。在每一種預案中考慮如何實現網絡的管理和抗干擾終端參數改變的策略。 智能組網技術是面向通信過程和網絡、系統的,可以最大限度地利用現有的天基通信資源,提高衛星通信的抗干擾能力和生存能力。2.7 空間段轉移技術 在戰時惡劣的電磁環境下,通信衛星可能因受到強干擾或物理性摧毀而無法正常工作,在衛星失效的情況下,為了保障重要通信節點之間的低限度通信,可以將衛星通信轉移到“備份星”或其他軍用或民用衛星資源上進行通信(空間段轉移)。采用通過空間段轉移,能夠有效提高衛星通信的抗毀能力。 除此之外,常見的抗干擾措施還包括高效糾錯編碼技術、猝發通信、重疊隱蔽通信(PCMA)、寬帶信號干擾對消技術、自適應功率控制技術等。在某些應用條件下也有較好的抗干擾能力。總之,衛星通信的抗干擾措施可以從空間段、地面段、網絡層等幾個方面進行綜合考慮,多種手段同時運用,可以大大提升整個衛星通信系統的抗干擾能力。抗干擾衛星通信系統的設計就是要結合技術實現的難易程度和目前能達到的技術手段,各取所長,最終設計出具有強抗干擾能力的衛星通信系統。

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衛星通信信號搜索

在衛星通信信號偵測系統的瞬時帶寬范圍內，一般存在多個無線電信號。通信偵測作為非協同方，事先不能確定所感興趣信號的具體位置，而且也不確定這些信號何時出現，工作頻點或頻段同樣也不能確定。它們混雜在幾十個、上百個無用信號或干擾信號中，有些還可能淹沒在噪聲里。因此，對信號的快速搜索和準確截獲是通信偵察要解決的首要任務。 衛星信號檢測是完成信號發現和截獲的必要手段，目前較常用的信號檢測方法是能量檢測法，該方法主要是通過設置能量門限來發現信號。

信號檢測示意圖（來源于網絡）

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衛星終端測向定位

衛星通信信號的測向定位主要目的是確定衛星終端無線電信號發射的方向和位置，是通信對抗的重要組成部分。 衛星終端無線電測向是利用無線電波在均勻媒質中傳播的勻速直線特性, 根據入射電波在接收天線中感應產生的電壓幅度、相位或頻率上的差別判定輻射源信號的來波方向。 干涉儀測向示意圖（來源于網絡） 衛星通信信號定位技術, 較簡單的是交匯定位技術,該技術通過將機動平臺（如船、飛機）在不同位置測得的同一目標的方位或分布，以及在不同地理位置的測向站測得的同一目標的方位值進行交匯, 獲取目標的位置坐標。

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衛星通信信號分析

衛星通信信號分析，主要是對通信信號進行調制識別，包含參數估計和調制分類。通信信號主要分為模擬信號和數字信號，常見的模擬調制方式有調幅（AM）、 調頻（FM）、 調相（PM）等；常見的數字調制方式有相位鍵控（PSK）、 頻率鍵控（FSK）以及幅度鍵控（ASK）等。 通信信號調制方式圖 衛星通信信號調制識別主要包含三個部分，①信號預處理（為后續分析提供合適的數據），②特征提取與選擇（估計和測向通信信號參數），③分類識別（根據信號的特征參數對信號進行調整分類）。

信號調制識別原理圖

衛星通信信號解調的主要目的是獲取通信信號所攜帶的信息內容，獲取對方的作戰情報，了解其作戰意圖。在通信對抗中，作為非合作通信方，通信信號的參數是未知的，全部依靠調制分析的結果。信號解調主要輸出星座圖、眼圖以及調制碼流。 星座圖主要展示通信信號的相位信息。星座圖是相對于IQ調制而言，將數據信息映射到極坐標中，同時包含了信號的幅度信息和相位信息。對于調制解調誤碼性能有很直觀的判斷。 星座圖 數字信號的眼圖中包含了豐富的信息，可以體現數字信號的整體特征，能夠很好的評估數字信號的質量，因而眼圖的分析是數字系統信號完整性之一。 眼圖 調制碼流圖 綜上所述，通信信號偵測系統依據自身軟硬件優勢，能夠從復雜的電子環境中搜索和發現通信信號，判別特征，進而能夠對信號攜帶的信息進行提取，從而及時掌握敵方情報信息，為作戰指揮決策提供支撐，是一款情報信息捕捉利器。 衛星通信偵察是利用偵察設備或者系統對地方軍事同行系統所輻射的通信信號進行解惑、檢測、參數估計、調制識別、輻射源側向、定位和個體特征識別，其目的是分析出敵方通信系統的位置、技術性能以及身份，為己方指揮決策和電子戰裝備設計提供支援。 現代軍事衛星通信呈現出軟件化、智能化、寬帶化和網絡化的發展趨勢，集成了高速跳頻、突發通信、復雜調制和復雜編碼等技術，進一步為通信偵察帶來了新的挑戰和更高的難度。 現代戰爭中涉及的信息種類多、復雜程度高，包含了作戰指令、戰術數據鏈、圖像、語音及文字信息。紛繁復雜的數據種類導致了傳輸數據的種類復雜化、速率高速化、分布密集化、容量巨大化，進一步導致了衛星通信體制相應的變化以適應戰場的變化。 在衛星通信偵察中通常采用功率范圍大、靈敏度高的接收機，需要在截獲帶寬內對所截獲的信號進行分選，然后針對特定的信號進行處理分析（如參數估計、調制識別等）。有效實現多信號截獲、分選、分析的接收機架構就是采用多通道接收機架構，對應就是采用多通道陣列信號處理技術，能夠完成對特定信號的DOA和信號分選。 偵察手段的多樣化逆向促進了抗偵察的應對方法，采用具有抗干擾性、低截獲概率的通信技術逐步廣泛應用。舉個例子，常用的通信方法之一就是采用高速調頻通信，高速調頻信號頻率變化速度快、調頻范圍大，采用掃頻方式的接收機在一次掃頻中可能只能截獲十幾個或者幾個調頻，數據量的缺失無法支撐后面正確的信號處理。在一些高速運動情況下，比如飛機，穩態的數據也只是短暫的。包括衛星通信，衛星的運動和接收天線波束偏離也會有類似問題。 其他的諸如非視距震顫、旁瓣偵察、多徑衰落等都將會對通信偵察造成影響。因此如何在復雜的電磁環境中實現多種復雜類型的信號是未來通信偵察面臨的難題。

雷達探測和通信偵察兩者有相似的地方但又是兩個不同的東西，實現的技術路線、面對的目標、實現的目的均有所不同。

雷達探測目標主要是各種實體，例如飛機、艦艇、戰車、導彈以及單兵.通信偵察的目標主要是各種通信設備或者系統，其中雷達面對的武器裝備中基本都會裝備通信設備，像通信電臺、衛星通信設備等屬于通信偵察的范疇。因此兩者大部分的目標都是相同的. 工作方式：雷達是通過輻射電磁波，目標被雷達照射之后會產生雷達回波，雷達接收機依據目標范圍的回波信號，結合RCS特征分析從而發現目標。雷達也可以進一步分為主動雷達、半主動雷達和被動雷達。其中主動雷達需要自主發射探測信號，接收設備發射信號的目標回波；半主動雷達主要依靠輔助雷達照射目標，接收輔助雷達的回波信號；被動雷達不輻射電磁波，僅接收或者探測目標發出的電磁波。 通信偵察通常是不需要自主發射信號的，只需要通過接收機接收探測并分析敵方信號，因此通信偵察的設備通常僅有接收機部分。 因此從輻射源的方面區分，大部分的雷達是主動輻射工作體制，而通信偵察和被動雷達是被動工作體制，不向外輻射電磁波，隱蔽性好、不易暴露己方位置。但是劣勢也很明顯，當探測目標關機，將會丟失目標。 信號特征：雷達的信號主要有連續波和脈沖形式，CW、FMCW、PDW等，雷達的目的就是提取目標的位置、速度以及方向等信息，使用的波形都是為了實現這方面的信息提取。比如脈沖形式通過脈沖內調制CW的雷達容易實現測距和測速，采用脈沖壓縮能夠提高距離分辨率。此時在脈沖脈內有一定的調制。 衛星通信偵察的信號對調制和解調強調的更多，因為通信的信號是搭載了很多的信息的，因此需要通過不同的調制方式調數據的吞吐量，比如QPSK、QAM等。搭載信息還涉及到數據格式（數據幀）這樣的處理。因為通信是實現信息和數據的交互，通信偵察是為了截獲、識別、分選并判斷輻射源目標的類型、身份，并破譯敵方通信的內容、所屬的通信網、通信電臺的類型。 實現功能：雷達可以通過脈沖體制，輻射電磁波并接收目標反射的回波信息，解算時間差來判斷目標距離；通過多雷達或者多陣元之間接收信號的相位差來實現方位的判斷，而且通常通過一部雷達便可以完成探測任務。衛星通信偵察僅依靠一部設備是無法實現對輻射源的測距，無法判斷輻射源的距離。被動接收輻射信號，無法判斷輻射信號是什么時候發射的，就無法判斷目標是什么時候開始工作的，因此在實現測距的方面很困難。當然結合多部設備（多天線組）是可以實現定位側向的。

系統架構,雷達系統使用相同的天線來發送和接收信號，而通信系統具有不同的發送和接收天線。二個系統的射頻部分相似，頻段也可能重合，但是采用的信號處理有很大差異。

衛星通信偵察系統,從整個系統的構成來看還是主要分為天線+射頻前端電路+數字信號處理幾個大部分。

主要實現的功能如下：

衛星通信信號頻譜全頻段或分頻段顯示，能夠完成對目標信號的實時監視、自動搜索； 能夠實現衛星通信信號調制體制識別，并能夠實現對信號的調制參數（調制系數、信號帶寬、載頻、碼速率等）的測量功能，建立輻射源目標特征庫； 根據衛星信號識別結果，完成衛星信號解調獲取情報內涵信息； 能夠對衛星通信信號進行寬帶或者窄帶側向，具有交匯定位功能和目標態勢顯示功能；

圖片來源：參考文獻【1】

天線：

天線系統根據不同的應用平臺有不同的形式，為實現廣范圍的偵察截獲，一般要求全方位覆蓋，同時為了探測微弱信號，還需要較高增益；對于測向天線需要其幅相一致性較好、互耦小、安裝無遮擋等。

• 路基短波：通常采用大型陣列天線，因為路基是固定站，朝向特定方向（比如對著美國），保證高增益、高靈敏度、固定區域覆蓋；

• 艦載短波：主要為倒L天線、鞭狀天線；后者增益高，前者能接收水平極化；

• 超短波天線：雙錐、盤錐、單極子、對數周期等，前3種是水平全向，適用于電磁頻譜監測和信號檢測；第4種是端射天線（與八木天線相同），用于定向、遠距離、小功率信號監聽；這幾類在車載、單兵均能裝備使用；

前述提到，通信偵察要實現側向定位，僅依靠一個設備（或者單天線結構）是無法實現的。因此實際工程中小平臺（單兵、車載等）會使用多天線結構，大型平臺（路基、艦載等）會采用陣列的形式實現。

射頻前端：

• 低噪放：接收鏈路最關鍵的模塊，保持自身低噪聲的前提下對信號進行放大；

• 轉接網絡：可以說是饋電網絡、公分網絡的結合，主要進行放大、功放、轉接，實現信號的傳輸篩選；主要指標有輸入/輸出通道數、工作頻率、增益、1dB壓縮點、隔離度等；

• 監聽接收機：通常采用窄帶超外差體制，對AMFMSSB等常規模擬信號進行解調，輸出音頻信號，進行監聽；

• 調諧接收機：超外差式，有窄帶、寬帶；

信號處理終端：

系統的核心處理單元，主要對數據進行處理，并實現對前端接收設備的監控，完成電磁信號頻譜顯示及信號搜索、信號的調制分析、參數測量、信號的解調、數據采集存儲、編碼分析等功能。通常要求采用模塊化、標準化設計，使用統一的硬件平臺通過加載不同的軟件實現不同的處理功能。這樣可提高設備的可靠性，增加系統的可擴展性和靈活性，以滿足不同任務的需求。信號處理終端一般采用多個信號處理板加計算機的硬件結構。信號處理板主要由 FPGA、DSP、存儲芯片、計算機總線接口芯片、網絡通信芯片等組成。

總線由原來的CPCI擴展到PCIe、PXIe等總線傳輸技術。

衛星通信偵察關鍵技術

衛星信號的快速搜索、截獲：

衛星目標信號具有跳頻速度快、頻率范圍大、信號功率小、持續時間短等特點。因此對信號的搜索就需要很高的搜索速度、高分辨率。搜索速度越快能夠捕獲到持續時間短的信號；高分辨率能夠識別小信號以及頻譜中的細節信息。影響衛星信號搜索速度的因素有：天線波束寬度、接收機瞬時帶寬、調頻速度、頻率變換分析時間、信號檢測準則以及判斷時間。影響分辨率的因素有信號持續時間、FFT的點數、ADC采樣率。

衛星通信信號模式識別：

針對衛星通信信號模式的識別，主要為了識別分析出信號所用的調試方式，然后針對調制方式進行解調。分為模擬調制信號和數字調制信號。

• 模擬調制信號

模擬衛星通信調制信號主要針對模擬信號量進行調制，例如幅度、相位、頻率、邊帶等，典型的有AM：幅度調制，DSB：雙邊帶調制，SSB：單邊帶調制（USB：上邊帶，LSB：下邊帶），CW：連續波調制，FM：頻率調制，AM-FM：幅頻調制。

• 數字調制信號

數字調制信號，在數字域對信號進行調制，主要有ASK：幅度鍵控，FSK：頻率鍵控，PSK：相移鍵控，QAM：正交振幅鍵控。數字調制信號具有一定的符號率特征（符號率特征：可以簡單理解為0、1變換特征，推薦知乎解答：無線數字通信中數據速率、載波頻率和帶寬的關系），而模擬信號的符號率呈現無規則。因此區別模擬信號和數字信號的直接辦法就是區別是否存在符號率。

信號測向定位：

這里面涉及了兩個點，一個是測向，一個是定位。

• 測向

測定來波方向（AOA、DOA都是測向的方法），目前工程上主要應用的有比幅法、相關干涉儀測向法和時差測向法；

• 定位

定位一般采用的是時差定位法（TDOA：Time Difference of Arrival）實現：通過比較信號達到各個監測站的時間差，作出以監測站為焦點，距離差為長軸的雙曲線，雙曲線的交點就是信號的位置。一個TDOA可以確定一條雙曲線，三個基站檢測兩個TDOA線，移動站位于兩個TDOA決定的雙曲線的交點上。

圖片來源：google

TDOA是一種無線定位技術，是通過檢測信號到達兩個基站的絕對時間差，而不是到達的飛行時間來確定移動臺的位置，降低了信號源與各個監測站的時間同步要求，但是提高了各個監測站之間的時間同步要求。TOA算法是需要在檢測算法中加入時間戳。通信信號的定位，工程上還采用了交匯定位技術，通過將機動平臺如船、飛機在不同位置測得的同一目標的方位或分布在不同地理位置的測向站測得的同一目標的方位值進行交匯，獲取目標的位置坐標。多站交匯定位需解決的關鍵問題之一是輻射源信號的匹配問題，通常根據信號的截獲時間、工作頻率和調制方式等。對于 Link11這種特殊的信號，可根據其PU碼來識別匹配。為了在復雜電磁環境下更好地完成信號的匹配，需要研究新的輻射源匹配技術，例如根據信號的細微特征來完成信號的匹配。單站定位（Single Site Location）技術，結合了電離層對電磁波的反射。高頻短波信號以一定的仰角入射至電離層，經過電離層折射后返回地面，由接收天線接收信號傳遞到接收機處理。結合電磁波的仰角和方位角+電離層信息就可以獲得輻射源的位置。（不詳細展開，可以參閱文獻[5]）

通信干擾基本介紹

衛星通信干擾屬于電子對抗中的一個分支，簡單來說就是通過發射電磁干擾信號破壞和擾亂地方無線電通信鏈路、設備或者系統的技術。衛星通信干擾覆蓋范圍廣，在指揮體系上，從單兵通信到諸軍兵種聯合通信；在作戰空間上，從地面通信延伸至水下、空中和太空；從作戰時間看，通信偵察在和平時期也從未停止過，通信干擾行動則貫穿戰爭全過程；從對抗頻域看，工作頻率向兩極擴展，低頻段到超長波甚至聲納頻段，針對海上艦船和海底潛艇通信，高頻段到毫米波、亞毫米波乃至光通信；從對抗手段看，短波、超短波是語音通信的主要頻段，圖像、文字主要利用微波等波段（對通信數據量、設備小型化等有剛性需求）；

圖片來源：參考文獻【2】

2.2干擾方式

通信干擾按照干擾的性質來區分可以分為壓制性干擾和欺騙性干擾。

• 壓制干擾

通過發射大功率、寬帶信號，讓通信接收信號淹沒在一個充滿雜波的信號背景中，使接收機無法正常接收信號。

• 阻塞式干擾

發射寬帶的噪聲信號，不考慮敵方通信信號的頻率范圍，全頻段覆蓋。特點就是不需要掌握敵方通信系統的特征參數，缺點也很明顯，干擾效率比較低；

• 瞄準式干擾

將干擾信號對準敵方通信設備頻率所在范圍，通常要比敵方通信頻段寬3-20MHz。頻率重復度達到75%可以叫做準確瞄準式干擾。

• 掃頻式干擾

干擾信號在一定頻率范圍內步進掃描式的發射。

• 欺騙干擾

通過發射大功率、寬帶信號，讓通信接收信號淹沒在一個充滿雜波的信號背景中，使接收機無法正常接收信號。

圖片來源：google

2.3發展方向

跳頻和直序擴頻通信逐步成為未來戰場通信的主流方案。對這些信號檢測、估計、偵收和干擾是通信干擾的新課題。為此必須改善信號截獲和分析的手段。外差式掃頻接收機己經不適用于截獲跳頻信號，壓縮接收機、信道化接收機、聲光接收機等新型設備層出不窮。軟件無線電（Software Defined Radio：SDR）提高了信號處理的效率，豐富了系統功能，同時使接收機能夠在高頻段集成數字處理。軟件無線電在全頻段實現互通，帶來了無線電臺的通用化和標準化，能有效減少電臺的數量，提高協同作戰能力。軟件化電子偵察系統類似于通信中的軟件無線電接收機，盡可能讓轉換器接近天線，將截獲的信號數字化，使得更多的電子偵察功能在高速上實現，具有寬帶化、綜合化和數字化的特點，還能適應未來可能出現的新情況。各種數字信號處理算法是其中關鍵技術。干擾機頻率調諧速度將迅速提高。鎖相環式頻率綜合器的調諧速度以毫秒計，不能達到干擾跳頻電臺的要求。數字直接合成頻率合成器大量應用，它不采用鎖相環，而是從頻率的數字量直接形成射頻，置頻速度極快，達到一秒量級，適用于干擾機頻率源。通信信號模式識別是關鍵且難度大的方向。通信信號不同于雷達信號，其技術參數的特征差異較小，必須利用其細微特征指紋進行辨別。對于跳頻信號和直序擴頻信號而言，其識別難度更大。復雜電磁環境中的輻射源定位、信號處理是未來戰場的重要突破方向之一。未來戰裝備平臺紛繁復雜，信號頻率復雜多變，如何實現高精度高分辨率測向定位成為系統性能提升的關鍵，信號中頻數字處理技術、人工智能技術、人工神經網絡技術也將有望應用到該方向。

06

美軍衛星通信對抗體系建設

美軍的軍事衛星通信需要更加敏捷、靈活、快速響應，并保持對敵方的技術領先態勢。為此，美國空軍計劃開發一種新型受保護抗干擾戰術衛星通信。自2011年以來，軍事衛星通信界（政府、政府投資的研發中心（FFRDC）、軍用終端項目辦公室（TPO）以及承包商）已經在開發未來受保護戰術衛星通信系統新方案的目標上取得了重大進展，能夠滿足聯合太空通信層（JSCL）中確認的作戰人員在競爭環境下能力和受保護性需求，同時滿足經濟可承受性。美軍努力的方向側重于為當前已實現的系統開發可負擔的替代方案。美空軍與承包商在受保護戰術通信方面所做的工作，已涵蓋了多項論證和演示驗證工作，下一步研究目標是開發支持安全戰術波形的一系列經濟可承受系統，可支持WGS衛星、商業衛星、小衛星和高容量衛星。

目前，美軍軍事衛星通信主要由少量專用系統提供服務，空間體系結構規模龐大、復雜、昂貴。隨著空間環境的變化、空間技術的不斷發展，美軍認識到這種體系結構已經難以適應復雜的空間對抗環境，空間系統的脆弱性日益突顯。于此同時對衛星通信的需求卻在不斷增長，當前結構中的弱點也暴露無疑。因此美軍在繼續采購當前系統的同時也開始著手研究未來的軍事衛星通信體系結構。

當前美軍的軍事衛星通信體系架構主要由軍方操控的3種系統組成：寬帶、窄帶、受保護衛星系統。受保護衛星通信是美軍近年來發展的重要通信能力。受保護戰略衛星通信服務可以在核爆條件、對抗環境或者良好環境等所有作戰環境下，提供持久、頑存且抗干擾的通信以及核指揮控制服務。受保護戰術衛星通信可為戰術用戶提供高可靠的保密通信手段。目前美軍主要由MilStar與AEHF系統為中緯度地區（北緯65度至南緯65度）的戰略與戰術用戶提供受保護衛星通信，在北極地區（北緯65度到北緯90度）主要由增強極地系統（EPS）向少量戰術用戶提供服務。為了實現受保護衛星通信的彈性容量、采購靈活性以及行動靈活性，美國空軍目前正在分析新的體系結構，考慮這一戰略戰術體系的替代方案。其中，受保護戰術通信將遷移至受保護抗干擾戰術衛星通信（PATS）系統，利用受保護戰術波形支持戰術服務，未來受保護戰術通信系統還將同時覆蓋中緯度與極地地區。

美空軍正在探索新的戰術衛星通信架構，支持受保護抗干擾戰術衛星通信。PATS通信架構見圖1。PATS將向良好環境及競爭環境中的戰術作戰人員提供全球范圍的超視距、抗干擾及低截獲概率（LPI）/低檢測概率（LPD）通信。PATS利用分布式規劃及運行架構并利用受保護戰術波形（PTW）解決受保護戰術通信能力中的關鍵差距。PATS通信架構中使用現有具備PTW能力的新型調制解調器寬帶終端或未來針對特定用途的PTW終端。

PATS主要由三個要素組成：受保護戰術服務（PTS），利用專用空間能力和全處理有效載荷實現PTW通信；受保護戰術企業服務（PTES）則是通過WGS（全球寬帶衛星）衛星及商業通信衛星實現受保護戰術波形（PTW）運行的地面系統；受保護戰術波形（PTW）是PTS系統的基礎，是PATS運行概念的推動因素。美軍將向PTW遷移，確保向競爭降級環境中的聯軍及盟軍作戰人員提交高容量受保護戰術衛星通信。

美政府計劃通過三個階段實現PATS。PATS WGS階段利用受保護戰術企業服務（PTES）通過現有WGS衛星在X和Ka波段實現PTW通信。PATS商用階段將擴展PTES系統，通過商業衛星通信支持PTW，提高彈性及靈活性。PATS受保護戰術服務（PTS）階段將利用專用空間能力，通過全處理有效載荷實現PTW通信。

（1）受保護戰術波形（PTW）

在2012到2014年期間，美軍空間與導彈系統中心（SMC）成功進行了受保護戰術波形的開發和演示驗證，目前正在為實施受保護戰術波形奠定基礎。下一代受保護戰術通信系統方案的核心，是通過耦合AEHF系統上的軍用高數據速率（XDR）波形標準與商業通信中廣泛采用的數字視頻廣播-衛星標準2（DVB-S2）通信體制，開發出一種不依賴于通信衛星體系架構的受保護戰術波形。這也就意味著通過使用該波形，即使是不具備受保護衛星通信能力的WGS衛星以及普通透明轉發式商業衛星，只要在終端更換調制解調設備（變為受保護戰術波形調制解調器），并加裝加密模塊（ECU）就能夠實現良好的抗干擾水平。受保護戰術波形設計采用跳頻擴頻（FHSS）技術提供更強抗干擾能力，具有以下幾個顯著設計特征：

? 支持高風險環境中前向用戶非密終端開發；

? 支持多衛星通信體系結構，從簡單的轉發器衛星（WGS衛星或商業衛星）到未來復雜的全處理衛星。

? 通過基于表格的傳輸安全模式支持多用戶組。在這種設計中，如果一個終端受損，對任務的影響僅僅局限在特定的用戶組。受影響用戶組中的其他終端可以快速更新密鑰；

? 具有跳頻能力，從波形角度來看，與當前受保護系統的抗干擾能力相當。其他抗干擾性能差異取決于空間有效載荷設計、跳頻帶寬及不同頻率的衰減損失（Ku、Ka或EHF）；

? 通過短幀交織器支持前向（下行鏈路到用戶）抗干擾能力。這一新的特性將確保指控抗干擾能力的魯棒性；

? 在不干擾WGS衛星或商業衛星現有用戶的情況下，支持固定頻段間的非鄰接帶寬跳頻能力，這一特性將為衛星運行帶來更大的靈活性；

? 采用具有某些非密軍用專用波形特征的第二代數字視頻廣播衛星（DVB-S2）商業標準，以及利用衛星的數字視頻廣播返回信道（DVB-RCS）。通過引入多家業界供應商，生產空間系統和終端系統可負擔的調制解調器。由于引入了多廠商的競爭，預期調制解調器成本將低于現有費用；

? 用PTW抗干擾調制解調器能夠替換當前寬帶、非跳頻調制解調器，通過替換調制解調器，向當前寬帶終端或商業終端提供抗干擾能力，這是近期一種經濟適用型過渡方案。

? 為提供針對多種不同威脅的抗干擾保護，PTW波形使用低前向糾錯碼（FEC）和信道交織技術，對抗部分頻帶干擾機和部分時間干擾機，提供魯棒性通信。PTW波形允許終端由非密人員操作，并可在作戰前沿部署PTW終端。

（2）受保護戰術企業服務（PTES）能力需求

美空軍正在尋求實現PTW運行的地面系統，這一新能力稱為受保護戰術企業服務。PTES是一個集成系統，包括任務管理系統、密鑰管理系統以及網關Hub。

? PTES將利用兼容PTW的調制解調器或終端向WGS用戶提供受保護戰術通信服務；

? PTES必須符合空間作戰概念（SWC）準則和企業地面服務（EGS）標準；

? 任務管理系統安裝在美國防信息系統局國防企業計算中心（DISA DECC）站點（一級站點和二級站點）商業現貨產品服務器上，需要為PTES系統進行任務規劃，生成密鑰及配置文件并分發到Hub和終端，對PTES服務和系統部件進行狀態監控，向外部用戶提供狀態感知數據；

? 密鑰管理子系統包括終端加密單元（ECU）硬件（B套加密），需要向美國家安全局（NSA）密鑰管理基礎設施（KMI）請求密鑰包，為PTES任務管理系統、PTES Hub及用戶終端處理及生成密鑰包，安裝在DISA DECC站點（一級站點和二級站點）商業現貨產品服務器上；

? Hub包括系統控制器、兼容PTW的Hub調制解調器、ECU以及二層交換，通過PTW提供用戶終端和訪問服務網絡及國防部信息網絡之間的連接，包括動態資源分配（DRA）算法自動適應氣候、干擾及流量需求方面的變化，在分散的WGS網關為每顆WGS衛星提供全球范圍覆蓋，在現有WGS網關利用現有天線和國防信息系統局基礎設施進行安裝；

? PTES架構及設計未來必須能夠從PATS WGS階段擴展到PATS商業衛星階段及PATS PTS階段。

（3）受保護戰術服務（PTS）衛星通信能力需求

為滿足日益增長的受保護戰術衛星通信容量需求，SMC正在征求受保護戰術服務的概念和方法，范圍從搭載有效載荷、小衛星到高通量受保護戰術波形衛星。

PTS空間段符合空間企業愿景（SEV）準則，范圍從搭載有效載荷、小衛星到高容量衛星（自由飛行器），包含如下能力：

? 抗干擾及低截獲概率（LPI）/低檢測概率（LPD）/低利用概率（LPE）；

? 與PTW和NSA B套加密兼容；

? 全處理型有效載荷，采用EHF及Ka波段上行鏈路、SHF Ka波段（20GHz）下行鏈路二層交換，提供靈活性并提升系統容量。美軍正在探索將X波段上行和下行鏈路作為可選功能；

? 衛星通信覆蓋范圍從南緯65度到北緯90度；

? 有效載荷具有端對端架構，包括有效載荷任務管理、有效載荷狀態檢測和指揮以及加密/安全保護（即物理、電氣、數據以及主要防護）；

? 對于高通量衛星，每顆衛星吞吐量高于1.6Gbps；

? 對于搭載有效載荷以及小衛星，吞吐量高于400Mbps。

PTS地面段符合企業地面服務（EGS）架構，具有遙測、跟蹤及指揮（TT&C）組件（必需）、任務管理系統（MMS）、密鑰管理系統（KMS）及網關系統（GWS），包括以下能力：

? TT&C提供有效載荷指控、終端及有效載荷密鑰更新、用戶星歷信息生成及分發、有效載荷資源監控以及有效載荷時鐘時頻管理；

? 對于自由飛行器方案，TT&C提供總線指控；

? 任務管理系統提供戰術衛星通信任務規劃及衛星資源規劃；

? 密鑰管理系統向終端及有效載荷分發加密密鑰（NSA B套加密）；

? 網關系統向北極地區以及中緯度/赤道地區作戰人員提供連接到國防部信息網的受保護戰術衛星通信。

系統具備地面及空間彈性能力，可針對全部已知威脅做出響應并能面對未來威脅：

? 對于自由飛行器方案，星上空間彈性能力包括第三方托管傳感器，包括高效能電荷傳感器。確保傳感器數據及時分發到聯合跨部門空間作戰中心以及其他用戶；

? 對于自由飛行器方案，具有進行飛行器重新定位同時保持關鍵通信的能力；

? 最大程度降低由于有效載荷故障或損失導致的通信降級；

? 具有抵制、檢測并從多種賽博攻擊中恢復的能力。

為給戰場帶來更高級別的戰術軍用衛星通信抗干擾保護，美空軍提出受保護軍事衛星通信可負擔性風險降低設計，開始尋求利用軍用或商用衛星提供安全通信服務能力的新方案。SMC隨后簽署了多份合同，為受保護的軍用衛星通信設計服務，提供經濟可承受的風險降低演示驗證研究，隨后開始進行產品研發。

之后美國空軍開始籌劃受保護戰術衛星通信的下一步研究。受保護的戰術部隊現場演示驗證（PTSFD）通過開發可由部隊使用的成熟量產PTW調制解調器，升級當前已經部署的終端，如海軍多波段終端（NMT）、WIN-T及空基終端。美國空軍預計最早將于2018年在新型調制解調器和重新研制的終端上驗證受保護戰術波形（PTW）。

當前美空軍希望通過受保護戰術企業服務（PTES）項目開發一種任務管理、密鑰管理以及網絡Hub系統，通過WGS轉發衛星傳輸受保護戰術波形，未來擴展到商業衛星通信。

SMC計劃利用從PTSFD及PTES獲得的技術和最優方法轉化到受保護戰術服務項目中。通過星上有效載荷處理和天線設計，該項目將帶來最先進的抗干擾能力并提高容量。

（1）受保護軍事衛星通信可負擔性風險降低設計（DFARR）（FY12-14）

美國空軍于2012年啟動了受保護軍事衛星通信可負擔性風險降低設計（DFARR）工作，尋求新的受保護衛星通信方案。該項研究及相關硬件/軟件演示驗證主要包括美國政府受保護戰術波形與受保護戰術服務系統概念研究。最終目標是開發一個靈活敏捷的系統，聚焦于服務軍用衛星通信戰術用戶，利用受保護戰術波形建造下一代受保護戰術系統，滿足美國國防部的多種服務需求，解決經濟可承受性問題。具體研發工作包括：受保護戰術波形開發、可負擔的受保護空間段/地面段設計與演示驗證、網關風險降低演示驗證、任務規劃與管理演示驗證、終端設計與演示驗證、終端加密部件開發與演示驗證。這項工作還將支持直至2020財年的采辦工作。

項目期間完成的工作包括：

? 開發試驗性PTW調試解調器；

? 開發原型終端加密單元；

? 開發原型PTW處理有效載荷；

? 開發任務管理系統概念工具；

? 2013年12月通過WGS-6衛星成功完成PTW自環演示；

? 2014年3月通過Galaxy-18衛星成功完成PTW自環演示；

? 使受保護戰術波形初始能力文件（PTW ICD）趨于完善。

（2）受保護的戰術部隊現場演示驗證（PTSFD）（FY15-20）

2015年，美空軍發布了受保護戰術部隊現場演示驗證（PTSFD）項目，進一步推動受保護戰術衛星通信研究，美空軍新型PTW進入產品應用驗證階段。PTSFD演示驗證向使用WGS星座和商業衛星通信的戰術用戶提供受保護通信能力。PTSFD開發并演示驗證了一種兼容PTW的調制解調器現場可更換單元，采用嵌入式終端加密單元（ECU），可用于現有WGS認證終端。

PTSFD目標終端包括：

? 美海軍多波段終端（NMT）；

? 美陸軍戰術級作戰人員信息網（WIN-T）存在點（PoP）、士兵網絡擴展節點（SNE）以及衛星終端拖車（STT）；

? 美空軍地面多波段終端（GMT）；

? 機載寬帶測試終端。

PTSFD項目目標包括：

? 開發終端調制解調器現場可更換單元（TM LRU）進行PTW性能測試；

? 演示驗證寬帶終端TM LRU升級；

? 演示驗證通過轉發器衛星支持PTS運行的技術能力；

? 演示驗證PTSFD系統性能及能力，為未來采辦建立基線。

PTSFD項目分為三個階段。第一階段包括終端調制解調器現場可更換單元（TM LRU）的設計、開發、出廠測試。TM LRU包括調制解調器及受保護戰術波形嵌入式終端加密單元（PTW ECU）。PTW ECU實現主要安全功能。在第二階段PTSFD關注焦點轉移到對于政府設施兼容性演示驗證-對于PTSFD指定終端的兼容性和集成性以及與政府地面端和測試床的兼容性。第三階段以通過運行性WGS衛星以及商業衛星通信進行PTSFD的演示驗證（使用集成TM LRU的終端）作為結束。

PTSFD項目期間進行的工作包括：

? 開發成熟量產PTW終端調制解調器現場可替換單元；

? 開發原型密鑰管理系統、任務管理系統、Hub。

? 2018到2019年通過WGS使用NMT、GMT、WIN-T終端進行PTW驗證。

美國空軍已經授出多份合同，演示驗證PTSFD項目，提高WGS星座以及商業衛星抗干擾能力。按照PTSFD合同開發并測試的硬件最終將得到部署。該演示項目結束后，將轉入生產階段，即對現有衛星通信終端進行升級。升級過程中將不改變現有終端的天線和射頻前端，因此可大幅降低成本。2016年8月，SMC正式向雷聲公司、L-3通信公司和衛訊公司售出價值1.1億美元的受保護戰術服務現場演示驗證合同，三家公司將在2020年9月前，利用成熟量產的戰術終端，完成受保護戰術波形在WGS系統和商業通信衛星系統上的進一步演示驗證

（3）受保護戰術企業服務（PTES）（FY17-26）

2017年4月5日，美空軍發布PTES項目來源尋求公告。美政府正在實施市場研究，確定這一需求的潛在來源。美政府預期在2018財年早期發布征求建議書（RFP），在2019財年授出合同，2023財年形成初步運行能力。美政府正在開發PATS測試床，支持PTSFD、PTES及PTS項目。

項目期間進行的工作包括：

? 開發運行密鑰管理系統、任務管理系統、網絡Hub系統；

? 2023財年部署單一戰區PTW WGS服務；

? 2025財年部署全球范圍內PTW WGS服務；

? 第二階段中的商業衛星服務。

（4）受保護戰術服務（PTS）（FY18-30）

2017年2月24日，美空軍發布受保護戰術服務（PTS）信息征詢書（RFI），探索受保護戰術服務衛星通信系統概念。美空軍希望業界響應能夠包括采購、實現以及遷移到PTS能力的策略及計劃，能夠減少風險、復雜性和成本。美政府計劃2019財年開始原型試驗，最早2023財年最晚2025財年進行PTS原型在軌演示驗證。

項目期間進行的工作包括：

? 開發PTW處理衛星，改進抗干擾能力；

? 開發衛星遙測、跟蹤及指揮；

? 升級任務管理系統/密鑰管理系統。

美軍下一代受保護戰術衛星通信發展的主要思路是分散式發展途徑，目標是發展經濟可承受的、具有彈性能力的體系。

（1）考慮分解受保護衛星通信戰略和戰術功能

美軍現有天基受保護軍事衛星通信體系由傳統的Milstar衛星和新的AEHF衛星星座組成，用增強型極地系統（EPS）作為補充。美軍將更多利用AEHF衛星提供受保護帶寬，逐漸脫離對上一代星座Milstar的依賴。

美軍最近完成了受保護衛星通信服務備選方案分析（PSCS AOA)，分析了潛在國防部用戶的受保護戰略和戰術軍用衛星通信架構。美空軍空間司令部負責一項PSCS AOA后續研究，評估未來彈性架構對應對現有空間威脅的裨益。美空軍正在考慮分解戰略和戰術衛星通信任務，按照分散的思路，把戰術和戰略載荷分別放在不同的衛星上。未來架構可能包括為戰略和戰術用戶分離衛星星座，因為他們的任務和需求明顯不同。

目前美軍正在研究AEHF的功能分解，將戰略通信有效載荷和戰術通信有效載荷分開部署，預計在2025年以后實現。

（2）借助非專用星座實現受保護戰術通信

自2013年9月以來，美軍已經成功演示了新型抗干擾的受保護戰術波形。這實際上是將原來在星上完成的受保護功能部分分解到了地面上，新的抗干擾波形既可以在透明轉發的商業通信衛星上傳輸，也可以在WGS軍用衛星上傳輸。該方案將通過非專用星座實現受保護戰術通信，提升系統的適用性和應用范圍。當前美軍正在利用成熟量產的戰術終端，完成受保護戰術波形在WGS系統和商業通信衛星系統上的進一步演示驗證。

（3）在滿足經濟可承受性前提下提供受保護戰術衛星通信

美軍希望在預算削減的前提下，確保滿足作戰需求同時提升系統能力。美軍在近年來的體系方案研究中多次提及經濟可承受性。受保護衛星戰術衛星通信也要在滿足經濟可承受性標準前提下開展研究。目前很多有效的技術解決方案成本很高，如果未來解決方案能夠利用當前商用標準和方法，美政府就能擴大業界供應商的基礎數據庫，增加競爭性，從而帶來可負擔的受保護戰術通信。SMC于2011年啟動了下一代受保護戰術通信系統的論證研究，研發新型的軍民共用型傳輸技術，支持用普通商業衛星提供達到軍方戰術抗干擾要求的通信能力。受保護系統經濟可承受性設計風險降低研究的主要內容就是低成本的受保護戰術通信波形。

（4）建立企業地面服務標準

美空軍空間司令部已經著手一項新的稱為企業地面服務（EGS）的地面架構。EGS愿景是為地面系統提供通用規格參數和標準，打破多個針對特定任務煙囪式系統不能互操作的狀況，變革當前現狀。通過這一轉變，空軍空間運營者將能更好地對于威脅做出快速響應，并向作戰人員交付所需空間能力。PTES將遵循EGS標準并成為EGS的一部分。

（5）空間段采用全處理型有效載荷實現受保護星上服務，增強星上處理能力

PTS空間段采用全處理型有效載荷，為用戶終端提供受保護戰術服務訪問點，為共享正反向通信鏈路資源提供動態資源分配。全處理載荷可提高衛星容量，同時可為所有用戶終端提供真實全網單跳多播連接。全處理載荷在彈性、連通性和抗干擾性等方面具有更大的優勢。

（6）探索軍用通信有效載荷搭載

利用有效載荷搭載，不僅可以節省成本，而且可以實現空間能力的分散，增強系統的彈性。美軍在受保護戰術服務空間段探索軍用通信有效載荷搭載，適用宿主衛星包括：商業衛星、軍用衛星、政府其他衛星、國際伙伴衛星。