军事卫星系统对抗策略研究

邢建泉，刘宏华，陈爱梅

(中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南 郑州 450047)

0 引 言

军事卫星系统包括预警、导航、侦察、中继、通信等各类卫星，随着信息化战场对信息获取需求的不断提升，能够近实时提供战场信息的军事卫星系统越来越受到重视，通过卫星获取、传输、分发各类战场信息已成为信息化战场的重要特征。据报道，美军在伊拉克战争中90%的信息是通过卫星传递的,近年来又将大量的军事卫星用于反恐。

按照美国卫星工业协会2017年7月发布的《2017年卫星产业状况报告》，截止到2016年12月31日，全球在轨工作的卫星为1 459颗，其中美国594颗，中国192颗，俄罗斯135颗，其他国家总计约538颗。表1对在轨工作卫星的任务类型进行了统计。

表1 在轨卫星任务类型统计

美国目前占有全世界40%左右的现有在轨卫星资源，并且在全球密布卫星地面站,始终保持着在情报获取、信息传输、导航定位、气象保障、空间预警等方面的全方位信息优势[1]。进入21世纪，美军在其太空战略的指引下，更加大力发展各类军事卫星系统，同时加速研发各类具备软硬杀伤能力的卫星对抗装备，以确保美军在未来战场取得绝对的信息优势，并阻止或限制其他国家利用太空信息资源。为使人类社会能够公平、和平地利用太空资源，其他国家也有必要高度重视发展空间信息对抗技术，特别是针对军事卫星系统的对抗技术。

图1 谷歌地球可视化数据库模拟展示的8 700 km高度人造卫星分布示意图

1 军事卫星系统的现状

1.1 卫星空间情报获取

1.1.1 侦察卫星系统

(1) 成像侦察卫星

成像侦察卫星是用于军事侦察的主要手段，被广泛用于各种战略战术侦察，获取感兴趣目标的高分辨率图像型侦察信息。典型的光学成像侦察卫星如美国的“锁眼”，最高几何分辨率达0.1 m；雷达成像侦察卫星如美国的“长曲棍球”，它采用合成孔径雷达，分辨率达l～3 m，可实施全天时和全天候侦察[2]。2016年，美国最新一代雷达成像卫星“未来成像体系”(FIA)已实现四星组网运行。

(2) 电子侦察卫星

电子侦察卫星主要用于截获诸如雷达、通信等系统的无线信号，破译相关的信息情报。其中最具代表性的是美国的电子侦察卫星“大酒瓶”、“顾问”等，它们居于地球同步轨道上，星上信息处理能力强，高达100 m的大型天线可接收100 MHz～20 GHz的信号，据说就连地面的手机信号都能实时侦收。目前最新的电子侦察卫星是2016年发射的第7颗“顾问”电子侦察卫星。

(3) 导弹预警卫星

导弹预警卫星主要用于探测导弹发射。典型的导弹预警卫星是美国的“国防支援计划”(DSP)卫星，它布署在大西洋、太平洋和印度洋上空的地球同步轨道上。卫星搭载红外传感器和可见光摄像机。目前,更先进的天基红外系统(SBIRS)已逐步替代了现有的DSP导弹预警卫星系统。

(4) 海洋监视卫星

海洋监视卫星用于监视海上舰船的无线电通信和雷达信号，并以此判明它们的性质，确定其位置，航速和航向。典型的是美国的“白云”系列海洋监视卫星。在海湾战争期间，美国利用4组16颗卫星组网截获了伊拉克舰艇上发射的无线电和雷达信号，测定其位置、航向和航速，连续监视了其活动情况，并为多国部队指示攻击目标。

1.1.2 中继卫星系统

(1) TDRSS系统

TDRSS卫星系统是同步轨道卫星,可将侦察卫星获取的侦察数据实时中继回传至地面站，直接支持作战行动。TDRSS的地面站主要有白沙、哥达德、关岛等，可使美军获得近实时的情报信息。中继卫星由于担负着传送其他侦察卫星的侦察情报到达美国本土地面站的重要使命，因此，在所有的军事卫星中具有举足轻重的地位。

(2) SDS系统

卫星数据系统(SDS)是美国侦察办(NRO)主管的非常保密的军用数据中继卫星。它采用大椭圆轨道，能对地球两极以及高纬度地区提供良好的波束覆盖，主要为KH-11、DSP等侦察卫星和预警卫星提供数据中继服务，同时也能为处在地球极区的美国战略核力量和其他部队提供通信中继服务。

1.1.3 通信卫星系统

(1) 国防卫星通信系统(DSCS)

国防卫星通信系统是美国战略远程通信的支柱，该系统由位于赤道上空地球同步轨道上的14颗卫星组成，主要工作在EHF频段，可为遍布全球的美国陆、海、空三军提供加密且可靠的全球通信服务[3]。

(2) 移动用户目标系统(MUOS)

该系统的任务是用于取代老旧的舰队卫星通信系统，为美海军移动目标提供多信道UHF高速通信服务，并维持国防部现行窄带通信的性能和有效性。目前已发射5颗卫星，实现了该星座的完整部署。

(3) 军事星(MILSTAR)

系统的主要特点是生存能力强，能在核爆炸中幸存并有效地工作。它的自主能力，抗核加固能力和抗干扰能力都超过现有的任何卫星，该系统能在全球范围内提供美国三军战略和战术的卫星通信业务，采用了高速跳频技术抗干扰,能确保最低限度的通信。

(4) 宽带卫星通信系统(WGS)

宽带卫星通信系统是目前美军大容量传输的主力，整个星座计划部署10颗卫星，主要用于美军司令部与军舰、潜艇部队和地面部队之间的高速秘密通信。至2016年底，已发射8颗卫星，能同时采用X和Ka频段通信。

1.1.4 导航卫星系统

目前全球已建成或基本建成卫星导航系统的国家包括美国(GPS)、中国(北斗)、俄罗斯(GLONASS)和欧盟(Galileo)等，还有印度(IRNSS)、日本(QZSS)也在大力发展自己的卫星导航系统。

其中，美国的GPS建成最早，性能最强，至今已发展了3代，除开放民用的C/A码外，还开发了P、M码等专用的军码。对民码加入干扰，使其精度下降，阻止敌方将GPS作为军用。2017年10月，美国空军宣布，最新一代的GPSⅢ卫星将于2018年完成发射准备。

1.2 卫星电子攻防

1.2.1 卫星电子防护

美国十分注重解决威胁源和攻击源的检测和识别问题，美国国防部近年来已投资220亿美元用于保护卫星，增强其抗攻击、抗干扰能力。先后发展了SOURS(星载攻击报告系统)，STW/AR(卫星威胁告警与攻击报告系统)，RAIDRS(快速攻击识别、探测和报告系统)等防护系统。目前，RAIDRS的Block10版本已可以收集到来自地面的威胁信息，包括导弹来袭前兆以及敌方有意的卫星干扰等。

美军认为，发展防御性空间对抗能力要比发展进攻性空间对抗能力的优先级更高、更重要、更迫切。实现防御性空间对抗就是要发展卫星系统的全面防护能力,也就是需要发挥主动防护与被动防护的协调效应，取长补短，这样才能使卫星系统防护获得最佳效果。

1.2.2 卫星电子攻击

为获取“空间优势”，2003年美空军转型飞行计划提出了保护己方重要空间资源并阻止敌方利用空间的需求。美空军空间司令部于2004年9月公布其新型的地基通信干扰系统(CCS)已具有初始作战能力，该系统专用于干扰敌方卫星通信(SATCOM)。

Northrop Grumman公司研制的CCS由位于PETERSON空军基地的第67太空控制中队使用。其主要由天线、发射机和接收机组成，可安装在拖车上，干扰敌方的星载通信，并且这种干扰不会影响友方和中立方的通信服务。该系统将在所有级别的冲突中部署以保障空间优势。作为一部射频干扰机，其作用是暂时、可逆、非毁灭性的，旨在削弱敌方(威胁美军及其盟军)的天基能力，但当此能力不构成威胁时，仍可恢复至原状态。

为持续提升CCS作战能力，美国对CCS一直进行技术性能提升。根据美国空军2017财年预算申请，在空间对抗系统项目下，美军继续推进CCS预规划产品改进(P3I)子项目，继续研发、集成并测试Block 10 P3I项目增量-2(CCS 10.2)；继续开展进攻性空间对抗(OCS)指挥与控制子项目，在交付了“螺旋4”基础上，2017财年继续开展“螺旋5”研发。

2 军事卫星系统的对抗策略

近年来，采用反卫导弹对军事卫星进行硬摧毁的研究十分热门，但是，在国家间不发生重大冲突的前提下，采用软的对抗手段才是首选。

目前的军事卫星系统种类繁多，功能各异，但是，无论哪种卫星，要正常工作都离不开测控、通信、数传链路，因此，对军事卫星系统对抗的核心是链路对抗。

2.1 对军事卫星系统的侦察

对卫星链路进行电子侦察可采用地基、空基、天基等多种平台。

地基侦察设备可部署在陆地或舰船上，由于对体积、重量、能耗的要求较低，因此可以建立起大型的侦察站，利用大口径的侦察天线对军事卫星的下行链路信号进行侦收，获取情报信息。但由于低轨卫星过境时间短、高轨卫星信号衰减大，并且随着星间链路技术的成熟，许多卫星的下行信息不再在国外下传，而是直接传送到本国的地面站，给侦收带来了很大的限制。

空基侦察设备可利用有/无人机、飞艇、气球等平台，同时侦收卫星的上下行链路信息；但难以长时间工作，侦察区域仍然受到限制。

天基侦察设备可搭载在卫星、飞船等平台上，直接对感兴趣的目标抵近侦察，对卫星的上下行链路信号都可以很好地接收，而且不受国界的限制，可获取比地基、空基设备更多的情报信息。

2.2 对军事卫星系统的干扰

对卫星的电子干扰可分为压制干扰和欺骗干扰2种方式。

压制式干扰通过向卫星的接收机发射同频大功率噪声信号使接收机信噪比恶化，误码率升高；或者将接收机推向饱和，使其不能正常工作。常用的干扰信号形式有单音、多音、扫频、噪声调制等[4]。

欺骗式干扰是在掌握卫星详细信息格式的基础上，通过采用转发、生成等方式产生与卫星信号相同或相近的信号形式，扰乱卫星的信号接收。当采用信息战技术对卫星传输信息格式完全破解后，甚至可能发射伪指令，控制目标卫星。目前，美军第6代“舒特”网电一体对抗系统是最具代表性的此类设备[5]。

2.3 对军事卫星系统的防护

针对卫星系统面临的射频干扰,可采用天线抗干扰、扩频抗干扰、星上处理和扩展频段等技术进行防护[6-8]。

(1) 天线抗干扰技术

天线抗干扰技术已在卫星通信领域广泛应用，主要包括自适应调零和多波束天线等技术。采用自适应调零技术能有效抑制小于阵元数的多源干扰。采用多波束技术可形成冗余通道，在受到干扰时关闭受干扰波束，使用未被干扰波束通道。

(2) 扩频抗干扰技术

扩频抗干扰技术是通过特殊信号编码增加处理增益的方法抗干扰，主要包括直接序列扩频、跳时、跳频及其组合。

(3) 星上处理技术

星上处理可以使上、下行链路之间去耦，通过星上处理使上行干扰不能进入下行链路转发，同时可设法避免转发器被推向饱和。

(4) 扩展频段

除了继续发展毫米波、太赫兹频段通信外，近年来卫星光通信的技术进展很快,因为激光与微波之间不存在干扰问题,而且光波束窄，抗干扰能力强，能实现1 Gbit/s以上的大容量保密卫星通信。

3 军事卫星系统对抗的发展趋势

3.1 发展天基卫星信息对抗装备

由于天基对抗装备可以以较小的代价达到更好的对抗效果，近年来越来越受到重视。美国的“凤凰”计划、“轨道快车”项目都可以看作是天基对抗设备的雏形，该类设备具备变轨能力，能接近目标卫星进行观察、维修，当然也能进行干扰、破坏，这可以通过搭载不同的载荷来实现。

同时，需要加速发展卫星平台的防护能力，从增强卫星电磁防护能力的被动防护方式到具备对微波干扰、恶意接近行为告警能力的主动感知方式，建立卫星的自我防护体系。

3.2 加强卫星导航系统的对抗能力

由于卫星导航在未来战争中的关键作用，各国大力发展相应的对抗技术，美国在第2代GPS系统先前的军用P码加上反欺骗(AS)的防御措施，发展为P(Y)码，以有效降低接收机受假信号欺骗和干扰的可能性。同时,第2代GPS系统还加装了星载干扰机,以进攻促进防御。第3代GPS系统在应用M码的同时发展点波束和区域波束能力,并在作战时对该战区内特定区域发射点波束的大功率M码导航制导信号,从而进一步增强抗干扰能力。

3.3 建立综合一体化军事卫星对抗体系

未来高技术条件下的战争将不再是单一武器装备的较量，而是系统对系统、体系对体系的较量，不同种类与型号的卫星对抗装备通过指控网络有机地联系起来，形成一个彼此联结、相互支持、协同运作的体系，这个体系集侦察与告警、进攻与防护于一身，具有资源共享、应变快速、功能强大、作战效率高等优点。

4 结束语

未来作战的关键是取得制信息权，军事卫星系统是取得制信息权的重要装备。军事卫星及其对抗在未来信息化战争中将占有极其重要的地位。把握军事卫星系统信息对抗技术的发展方向，着力发展相应的技术装备，对于打破超级大国的空间霸权，保护和平发展的国际秩序具有重要意义。

[1] 王志敏，王建斌，王学军.空间系统的发展与军事应用[J].电讯技术，2007，47(5)：15-18.

[2] 刘旭，李为民.美俄军事卫星系统发展现状与趋势[J].国防科技，2015，36(2)：43-48.

[3] 黄大庆，韩伟，徐诚.美国军用通信网络[J].遥测遥控，2016，37(6)：18-27.

[4] 李晶，王猛，郑家祥.卫星通信系统干扰技术研究[J].舰船电子工程，2007，27(3)：77-79.

[5] 傅群忠，周恭喜.“舒特”系统攻击机理分析及应对措施研究[J].国防科技，2012，33(6)：29-32.

[6] 祁先锋.空间信息系统防护探讨[J].装备指挥技术学院学报，2007，18(5)：61-64.

[7] 薛永，孙博，曾小金，栾珊.卫星通信抗干扰技术分析[J].国际太空，2012(8)：41-51.

[8] 朱立东.国外军事卫星通信发展及新技术综述[J].无线电通信技术，2016，42(5)：1-5.