軍事通信衛星系統

軍事通信衛星系統是用於軍事的通信系統。

自20 世紀60 年代初期“空間競賽”以來，美國政府和其他很多國家開始將軍事衛星通信( MILSATCOM)作為軍事戰略和國家防禦的重要組成部分。

軍事衛星通信的覆蓋區域很廣，可以讓分布在世界各地的用戶快速、有效地交換信息。

基本介紹

• 中文名：軍事通信衛星系統
• 外文名：military satellite communication system
• 簡稱：MILSATCOM

概述

二戰以後，軍事無線通信技術取得的最大成果是軍事衛星通信技術的產生和發展。1945年，美國的克拉克提出了用衛星進行通信的構想。1946年，曾有人用雷達向月球發射微波信號，結果準確的收到了從月面反射的回波，從理論上證明了利用衛星進行無線電通信的可行性。1957年，蘇聯第一課人造地球衛星發射成功，為衛星通信技術的產生和發展鋪平了道路。1958年，美國發射了世界上第一個試驗性的有源通信衛星。1960年，美國的皮爾斯等人首次實現了用人造地球衛星Echo-I作無線電反射器，Echo-I是一顆無源通信衛星，靠反射電波來完成通信。由於入射波的能量得不到補充，反而消耗在衛星到地球的路程中，所以地面接收到的信號是很微弱的，只有經過放大才能達到有效通信。經過兩年的努力，到1962年利用Echo-I進行北美與歐洲的通信獲得了成功。1962年，美國發射了第一個有源通信衛星Telstar。有源通信衛星裝有接收機和發射機，可接收和傳送信號。通過Telstar通信衛星實現了橫跨大西洋的電視和電話傳輸。

衛星通信技術產生以後，立即便用於軍事目的。20世紀60年代初，美國軍方委託伍德里奇公司研製出“國防通信衛星”並投入使用，成為為美國國防部各部門提供通信線路和直接支援全球軍事通信與指揮的系統。1971年至1989年底，美國又發射了16顆更為先進的“國防通信衛星III”。與此同時，美國還發展了各軍兵種使用的通信衛星。1978年至80年代末期，美國發射了8顆由TRW公司研製的艦隊通信衛星。該系統由美國海軍負責管理，約800艘艦船、100艘潛艇和空軍的數百架飛機和一些地面終端使用。1976年，美國開始部署空軍通信衛星系統，1979年投入使用，1981年開始全面工作，系統連線包括預警機、偵察機、戰略轟炸機、洲際飛彈指揮所在內的地面和機上終端。90年代以後，美國還研製和發射了具有較強抗核加固的抗干擾能力，能保證和戰爭條件下通信順暢的新一代軍用通信衛星戰略戰術和中繼衛星(MILSTAR)。除了美國之外，其他國家和國際軍事組織也大力發展軍事衛星通信技術。北約組織於70年代初發射了3顆“納托”通信衛星;法國於1984年和1985年分別把“電信-1A”、“電信-2B”發射到地球同步軌道;英國於1969年、1970年、1974年和1988年分別發射了“天網-1”、“天網-2”、“天網-4”軍用通信衛星;蘇軍於1965年發射了“閃電-1”、軍事通信衛星74顆，70年代後又發射了改進的“閃電-2”、“閃電-3”衛星近50顆;中國於60年代發射“東方紅”地球衛星後，也發展了軍事衛星通信。利用人造地球衛星進行軍事通信具有通信距離遠、傳輸容量大、可靠性高、靈活性強和造價便宜等優點，成為當代軍事通信的理想形式。

第二次世界大戰以後，在軍用無線電通信技術方面，還發展了自動轉接的移動通信技術。移動通信即通信雙方或一方處於運動狀態中，以移動電台通過固定通信台轉接進行的通信聯絡。用於移動通信的主要設備是各種攜帶型、車載式、船載式的超短波電台和短波電台。通過地面無線電設備與有線電話交換中心連線，行動電話還可與近距離或遠距離的有線電話通信。人們早就希望有一種便攜的能“自由”通話的工具。20世紀30年代出現了體積小、重量輕的電子管步談機，採用單工無線電話的工作方式。儘管步話機技術後來有了發展，但由於發射功率小，傳輸的距離近，而且採用單工方式，送花的同時不能聽話，使用不夠方便。60年代以後，隨著微電子技術和程控交換技術的發展，小型的電台能發射較大功率的信號，固定通信台站可以通過程控交換機接轉覆蓋區內的任何一個用戶。於是移動通信技術迅速地發展起來。移動通信機動靈活，方便迅速，便於軍隊在機動中及時實施作戰指揮，使海陸空軍各部隊在複雜情況下能夠密切配合協同作戰，對保障現代條件下的作戰具有重要作用。

體系結構

20 世紀70 年代初，美國國防部對衛星通信帶來的優勢非常滿意，於是開始著手定義和建立軍事衛星通信體系結構標準，以此來促進這一領域技術和項目的開發，進而更有效地滿足軍方需求。1976年，首個成熟的軍事衛星通信體系機構正式出台，並且至今依然是美國軍事衛星通信項目的基礎之一。該體系結構由3 部分組成: 寬頻通信、窄帶( 移動和戰術) 通信和保護型( 抗核攻擊能力) 通信。美軍建設軍事衛星通信的目標是，建立一個包含各部分、支持多種用戶和項目的通用衛星系統。

寬頻衛星通信

寬頻衛星通信主要用於提供高數據速率套用，寬頻數據速率定義為64kbit /s 以上。寬頻衛星通信系統大多採用固定式終端以及安裝在大型艦船和飛機上的攜帶型終端。典型的寬頻衛星系統有國防衛星通信系統( DSCS) 以及特高頻後續星( UFO) 上搭載的全球廣播業務( GBS) 有效載荷。美國現役的寬頻通信衛星有: 8 顆國防衛星通信系統-3 系列衛星和3 顆下一代寬頻通信衛星———寬頻全球衛星( WGS) 。

窄帶衛星通信

窄帶( 移動和戰術) 衛星通信用戶的特點是採用具有低增益天線的小型終端。這些終端採用低到中等數據速率( 最初定義為低於64kbit /s 以下) ，可以安放在飛機、艦船或者地面車輛等。隨著技術的進步，這一範疇的數據速率已經得到了提升，寬頻和窄帶通信之間的分割點已經很模糊。窄帶衛星通信網路能夠連線的用戶範圍很廣，從戰區內到橫越大洋。典型的窄帶衛星系統有艦船衛星通信系統、租賃衛星系統和特高頻後續星( UFO) 衛星系統等。美國現役的窄帶通信衛星有: 2 顆艦隊衛星通信系統衛星和7 顆特高頻後續星[1]。下一代窄帶衛星通信系統———移動用戶目標系統( MUOS) 當前正在研發之中，首顆MUOS 衛星的發射時間已經推遲到2012年2 月。

保護型衛星通信

體系結構中保護型通信的特色在於移動性。它採用的終端具有極低到中等的數據速率，可以在艦船、飛機或地面車輛上使用。在一次低數據速率交換中，這些終端能夠提供相當重要的保護能力，讓它們的鏈路免受物理、核和電磁威脅的破壞。典型的保護型衛星系統有軍事星系統、空軍衛星通信( AFSATCOM)系統和極高頻有效載荷。美國現役的保護型通信衛星有: 5 顆軍事星( Milstar) 。下一代保護型衛星通信系統———先進極高頻衛星( AEHF)的首顆衛星已經於2010 年8 月發射上天，但由於推進系統故障，衛星曆經14 個月才進入軌道。美國太空與飛彈系統中心希望在2012 年初將首顆AEHF衛星的負責權轉交給美國第十四空軍。

技術發展

系統技術

為了適應21 世紀信息化戰爭的需要，世界主要軍事大國在加強不同種類的軍用衛星系統之間合作的同時，也積極研製和部署新型的軍用衛星系統。

在戰時通信容星聚增的情況下， 軍事通信廣播衛星的主要問題是通信容量不足，抗干擾能力差。為解決這些問題，通信廣播類衛星系統技術發展和主要創新思路是：

1、高、中、低軌道衛星並行發展；

2、發展多波束天線和超精度大線技術；

3、發展光通信技術；

4、 發展高速星上信號處理和切換技術；

5、研究直播衛星在軍事上的新套用；

6、發展高溫超導轉發器技術。

衛星平台技術

為保證通信的可靠進行，對通信衛星提出的基本要求是：高效， 即高度功能質量比；低功耗： 保證正常運行，耗能儘可能低；高可靠性， 元件部件的故障率極低，長的在軌時間等。

通信衛星通常包括天線分系統、通信分系統、電源分系統、跟蹤遙測指令分系統和控制分系統。

1、天線技術；

2、轉發器技術；

3、電源技術；

4、增加衛星運行壽命的氛離子推進及高效率太陽能電池技術；

5、現代星上處理技術；

6、星間鏈路新技術。

星座衛星通信技術

星座衛星通信技術在軍事通信中有著同步靜止衛星不同的套用：

星座衛星通信的特點：價格低、廉面向單兵或個人、機動靈活。

星座衛星通信技術：設計標準化和產品模組化、技術集成化、快速吸納新技術、機動和組合發射、地面站與終端的配合。

衛星抗干擾技術

根據衛星通信系統受到的人為干擾的不同， 可分為對上行線路的干擾、對下行線路的干擾、對轉發器的干擾和對通信衛星跟蹤、遙控信號或通信網信令的干擾。干擾設備可置於地面( 固定式、車載式或船載式干擾站) ， 置於空中( 機載、氣球運載的干擾站)，也可置於太空( 星載干擾站)。針對上述干擾, 主要採用了以下7種抗千擾技術與方法：

1、抗干擾限幅技術；

2、波束自適應調零天線技術；

3、高頻( EH)F 抗干擾技術；

4、星上再生處理技術；

5、重疊隱蔽通信；

6、衛星通信系統的自愈；

7、擴頻( DS一5 5 ) 和跳頻( FH)、跳時( TH) 技術。

信道技術

1、天線與分布智慧型天線技術；

2、軟體無線電與軟體定義的無線電技術；

3、現代編碼/ 調製及編碼調製技術；

4、衛星人工神經網路技術及自適應信號處理與統計檢測技術；

5、傳送多媒體綜合業務的多層次綜合業務工作平台技術；

6、流媒體技術；

7、軟交換技術；

8、適應IP 或全IP 為基礎及全球個人通信運行的新套用協定與算法的研究和開發套用；

9、OVB一lP 及安全控制條件接收以技術與電子數字水印之類盜版防護技術；

10、頻段擴展與新系統、新技術的開發套用。

發展趨勢

世界各國正在通過實施更多以網路為中心、基於信息的作戰概念進行軍事戰術的轉型。未來作戰對於可互操作、魯棒的網路中心通信需求正在瘋狂增長，而軍事衛星通信的戰術使用在提供這種通信時起到了非常關鍵的作用。在20 世紀90 年代初的“沙漠風暴”衝突中， 54. 2 萬軍隊占用了近100Mbit /s 的軍事衛星通信頻寬。10 年後，在伊拉克自由作戰行動的高峰期， 35 萬軍隊占用的軍事衛星通信頻寬達到了3.2Gbit /s，增長的幅度超過了30 倍。頻寬需求的不斷增強為軍事衛星通信的增長帶來了前所未有的發展機遇，與此同時，軍事衛星通信在作戰中的使用變得越來越舉足輕重.

隨著越來越多的國家已經認識到軍事衛星通信的價值並對其投入了大量的資源，美國和其他軍事大國繼續增加自身軍事衛星網路的能力和成熟度，一些較小的國家則開始著手這一領域能力的建立，這使得軍事衛星通信市場得到快速增長。