美國軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1、美國軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)的現(xiàn)狀國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期情報活動中分離出來.免受采購限制可使空間偵察辦公室能更快地使新衛(wèi)星偵察能力投入使用.空間政策分析家們對創(chuàng)建該組織反應(yīng)謹慎.喬治?華盛頓大學空間政策研究所主任JohnLogsdon稱,雖然建立新的辦公室可能會加強NRO的能力,但其缺乏公開性可能不會受到美國民眾的贊同.美科學家聯(lián)合會的國家安全分析家TimBrown稱,新辦公室的保密性和缺乏采購限制會導致各項目上的過度的耗資增長.(王克編譯)美國軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)的現(xiàn)狀美國軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)主要采用特高頻(唧),超高頻(SHF)和極高頻(EHF)同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng).此外,美國還使

2、用大橢圓軌道的衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)(SDS)以及租用大量的商用通信衛(wèi)星線路.1.特高頻軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)采用特高頻(UI-IF)的軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)主要是海軍的艦隊衛(wèi)星通信系統(tǒng)(FLTSATCOM),租用衛(wèi)星系統(tǒng)(LEASAT),特高頻后續(xù)衛(wèi)星系統(tǒng)(UFO)以及空軍的空軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)(AIATCOM).(1)艦隊衛(wèi)星通信系統(tǒng)艦隊衛(wèi)星通信系統(tǒng)的用途是保證美國海軍的作戰(zhàn)指揮,可以處理9o%的海軍通信業(yè)務(wù),它保障完成下列各項任務(wù):海岸各中心與海軍艦船和飛機之間的電話通信;與所有級別的潛艇和水面艦船的雙向通信;一傳送海軍發(fā)布的命令;與空軍飛機的通信;.一一美國快速反應(yīng)部隊指揮系統(tǒng)內(nèi)的通信.,此外,它還

3、能為戰(zhàn)略指揮部以-及陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊的快速部署部隊提供雙向特高頻線路.艦隊通信衛(wèi)星通常定位于西經(jīng)110,23度,東經(jīng)72.5,172度,雖然它們也占用西經(jīng)100,23,15度和東經(jīng)171度的向步軌道位置.目前正在工作的4顆衛(wèi)星將被特高頻后續(xù)衛(wèi)星:(uFo)所取代分別于1997年至2000年退出現(xiàn)役.艦隊通信衛(wèi)星載有12臺轉(zhuǎn)其上行線路采用UHF/SHF頻段,下行線路采用UHF頻段.頻率范圍為244.4兆赫,上行線路中心頻率在3的兆赫左右,下行線路中心頻率在260兆赫左右.每顆衛(wèi)星的發(fā)射功率近5KW,有23個信道,3國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期1O個信道供海軍使用,12個信道供空軍使用還有1個寬帶

4、信道供國防部使用.在供海軍使用的帶寬各為25千兆赫的1O個信道中:標號為No.I(上行SHF,下行tlrdlF)的信道用于艦隊廣播.岸站用SH擴頻信號發(fā)往衛(wèi)星,衛(wèi)星接收后用UHF抗干擾信號向各艦只廣播,同時也用于岸站間,艦隊的彈道導彈潛水艇,航空母艦,巡洋艦等之間的指揮與控制鏈路的計算機數(shù)據(jù)交換.標號為No.2至1O4的9條信道(7個低功率,2個高功率)供海軍中繼通信用,皆為單信道轉(zhuǎn)發(fā)器.供空軍使用的標號為No.11至22的12條信道是帶寬各為5千赫的窄帶信道,共用1臺發(fā)射機,其中有7條可以跳頻.1條帶寬為500千赫,標號為NO.23寬帶信道供國防部用,采用了擴頻編碼技術(shù),可同時傳l4路75b

5、ps電傳,也可傳聲碼話.艦隊衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況見表1.表1艦隊衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況衛(wèi)星名稱發(fā)射日期定點位置和使用情況開始定位于西經(jīng)100度,后移到西經(jīng)177度,1992年1O月從西經(jīng)177度移到西經(jīng)150度的大西洋上FISACow78.O2.O9空,在那里逗留了25天.截至1997年4月,衛(wèi)星定位于東經(jīng)71度,目前仍在軌工作.定位于東經(jīng)71.5度的印度洋上空,衛(wèi)星發(fā)生快速F1SACoM-21979.O5.04漂移,顯然于1992年退出現(xiàn)役.開始定位于西經(jīng)23度,從1991年起衛(wèi)星已經(jīng)開F1SACoM-31980.O1.17始緩慢漂移.截至1997年4月,衛(wèi)星定位于東經(jīng)187度,衛(wèi)星仍以O(shè).1

6、2度,天的速度向西漂移,目前仍至1997年4月,衛(wèi)星.定位于西經(jīng)100度,自前仍在軌工作.載有抗干擾的40/20千兆赫咖通信試驗組1曹=,FLTSACOM-81989.O9.25L截至1997年4月,衛(wèi)星定位于西經(jīng)23度.國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期艦隊衛(wèi)星外形見圖1.圖1艦隊通信衛(wèi)星(2)租用衛(wèi)星通信系統(tǒng)租用衛(wèi)星又稱辛康姆-4(Syncom.4)衛(wèi)星系列,屬休斯公司所有,租借給美國軍方,為海軍提供通信業(yè)務(wù).其目的是當艦隊通信衛(wèi)星發(fā)生故障時,保障艦隊衛(wèi)星的用戶能繼續(xù)通信,因此該衛(wèi)星系統(tǒng)是艦隊衛(wèi)星通信系統(tǒng)的補充.租用衛(wèi)星通常占用西經(jīng)177,105,15度和東經(jīng)75度的軌道位置,共發(fā)射s顆衛(wèi)星,其

7、中2顆失敗,目前只有LEA.SAT.5仍在軌工作,該星現(xiàn)定位于東經(jīng)156度,租給澳大利亞國防軍使用.租用衛(wèi)星采用自旋穩(wěn)定,星上有兩副大型的螺旋型UHF天線,可在240-400兆赫的頻率上提供收,發(fā)能力.此外衛(wèi)星上還有一副SHF頻段全向天線,可進行遙測,指令,艦隊上行線路廣播以及提供導航信標.租用衛(wèi)星有12臺UHF轉(zhuǎn)發(fā)器,其主要信道是:6條中繼信道,帶寬25千赫;l條寬帶信道,帶寬500千赫;5條窄帶信道,帶寬5千赫;1條可在星上進行處理的艦隊廣播信道.租用衛(wèi)星外形見圖2.租用衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況見表2.表2租用衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況衛(wèi)星名稱發(fā)射時間.定點位置和使用情況開始定位于西經(jīng)105度,后移

8、到西經(jīng)15度,1993年年初開始以LEASAT.11984.11.O8每天6.6度的速度漂移,顯然已經(jīng)退出現(xiàn)役.開始定位于西經(jīng)177度,截止1996年1月仍定位于西經(jīng)178.LEASAT.21984.O8.3O1996年9月底至10月初機動到東經(jīng)182度上的非工作軌道位置并且進入退役軌:遭位置.原計劃定位于東經(jīng)75度,因自動計時系統(tǒng)發(fā)生故障,.未能入軌.LEASAT.31985.!21985年8月初經(jīng)航天飛機修復后,定位于西經(jīng)107度,.1996年_9月底至1O初機動到非工作軌道位置,并且退出現(xiàn)役.LELT-41985.O8.29原計劃定位于東經(jīng)177度,部署8天后主要通信系統(tǒng)發(fā)生故障.開始定

9、位于東經(jīng)75度的印度洋上空,1993年中移到東經(jīng)71.5ISAT-S1Io.O1.O9度的軌道位置,1998年從印度洋上空移到東經(jīng)156度,為澳大利亞國防軍提供新的特高頻通信業(yè)務(wù).5國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期圖2租用衛(wèi)星(3)特高頻后續(xù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)鑒于艦隊衛(wèi)星和租用衛(wèi)星在1994.2000年期間陸續(xù)退役,美國海軍空間與作戰(zhàn)系統(tǒng)司令部于1988年選定休斯飛機公司開始制造10顆新的特高頻后續(xù)衛(wèi)星.特高頻后續(xù)衛(wèi)星的容量是艦隊通信衛(wèi)星的兩倍,擁有39條通信信道,其中包括21條窄帶信道(5千赫),17條中繼信道(85千赫)和1條艦隊廣播信道(25千赫),衛(wèi)星還采用了抗干擾與抗電磁脈沖加固措施,可供全球

10、范圍內(nèi)的艦對艦,艦對岸與艦對飛機的話音與數(shù)據(jù)通信.特高頻后續(xù)衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況見表3.表3特高頻后續(xù)衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況衛(wèi)星名稱發(fā)射日期定點位置和使用情況UFO-F11993.03.25發(fā)射失敗.UFo.F21993.09.O3在西經(jīng)174度進行測試后定位于東經(jīng)71.5度的印度洋上空UFo.F31994.06.24定位于西經(jīng)15度UFo.F41995.01.29在西經(jīng)161度進行測試后,定位于西經(jīng)177度在西經(jīng)171度進行測試后,定位于東經(jīng)71.5度,和UFO.F2在UFo.F51995.05.31同一軌道位置UFo.F61995.10.22定位于西經(jīng)106度UFo.F71996.07.25

11、定位于西經(jīng)23度第一顆載有”全球廣播業(yè)務(wù)”(GBS)的UFO衛(wèi)星,開始定位于UFo.F81998.03.17東經(jīng)172度的太平洋上空,1998年6月起定位于東經(jīng)169度UFo.F91998.10.16載有GBS轉(zhuǎn)發(fā)器,定位于西經(jīng)22.5度大西洋上空.UF0kF101999.11.22載有GBS轉(zhuǎn)發(fā)器,定位于東經(jīng)75度印度洋上空UFO衛(wèi)星幾乎是個正方體.衛(wèi)星到達軌道后,由3塊板組成的太陽能帆板從6衛(wèi)星南北兩面伸展出去.大型UHF發(fā)射天線固定于衛(wèi)星朝向地球的一面,較小的國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期UHF接收天線在軌展開,它是正方型,位于發(fā)射矩陣一邊向外伸出的板上.衛(wèi)星有雙組元推進劑的推進器分系統(tǒng),

12、該分系統(tǒng)提供部分近地點驅(qū)動和全部遠地點驅(qū)動以及在軌控制的驅(qū)動.從第4顆UFO衛(wèi)星開始,之后的UFO衛(wèi)星除采用UHF頻段之外,海軍還在衛(wèi)星上裝備了抗干擾能力更強的極高頻(EHF)通信有效載荷,以便與軍事星衛(wèi)星系統(tǒng)進行互連.EHF有效載荷可提供全球覆蓋波束和5度可控的點波束覆蓋.特高頻后續(xù)衛(wèi)星的外形見圖3.圖3特高頻后續(xù)衛(wèi)星衛(wèi)星和通信分系統(tǒng)的主要參數(shù)如下:衛(wèi)星星體形狀:正方體.1.8×2.1X1.8米,太陽能帆板展開后18.33米.重量:在軌初期1180千克(1-3號衛(wèi)星),1360千克(4.10衛(wèi)星).電源:跟蹤太陽的太陽能矩陣(展后跨度18.33米)和鎳氫電池,初期3000W,壽命末

13、期2460W(1.3號衛(wèi)星),2800W(4.7號衛(wèi)星),3800W(8.10號衛(wèi)星).穩(wěn)定方式:三軸穩(wěn)定,天線指向精度俯仰和滾動為O.31度,偏航34度.信道配置:1條艦隊廣播信道,25千赫帶寬,有在軌處理能力.17條中繼信道,25千赫帶寬,UHF.21條窄帶信道,5千赫帶寬,UHF.1l條星上處理信道,每條信道速率2400bps,EHF(UFO.4及以后的衛(wèi)星).發(fā)射部分:UHF:243.270兆赫,l1個固體功率放大器,地球邊緣EIRP廣播和2條中繼信道為29dBW,其它中繼信道為27dBW,窄帶信道為21dBW.EHF:20千兆赫,2個行波管功率放大器,1個工作,1個備份.接收部分:U

14、HF:292.318兆赫,G/T(地球邊緣)為.14.3dB,K.SHF:8千兆赫,G/T(地球邊緣)為.17.2dB/K.EHF:44千兆赫.天線:UHF:發(fā)射天線為有4個短背射單元的2×10.5×10.5英尺的矩陣,偏離軸向9.2度處的增益為15.7dB.接收天線為0.2X5X5英尺的微帶矩陣,偏離軸向9.2度處的增益為12.5dB,圓極化.SHF:兩個地球覆蓋喇叭,一收一發(fā).EHF:兩個地球覆蓋喇叭,一收一發(fā);一副可機械調(diào)向的拋物面天線,波束寬5度.7國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期設(shè)計壽命:l0.14年衛(wèi)星對核輻射加固,除了負載重新配置和位置保持外,在沒有地面遙控的情況

15、下可工作30天.SHF,艦隊廣播上行鏈路和EHF鏈路使用擴頻技術(shù)對抗干擾.EHF信號的結(jié)構(gòu)與Milstar衛(wèi)星相兼容.EHF負載提供n條FDMA上行鏈路,其中4條通過地球覆蓋天線,7條通過可調(diào)向天線.每條上行鏈路可由多個用戶分時共享.下行鏈路以時分多路方式把ll條信道合并為單一載波.每條信道的數(shù)據(jù)率為75bps和1200bps.可把任一信道作為衛(wèi)星遙測遙控信道使用.從EHF上行來的信號可轉(zhuǎn)接到UHF下行.海軍航天司令部控制衛(wèi)星.衛(wèi)星主要的遙控遙測通過SHF上行和SHF下行信標.S波段的空地鏈路分系統(tǒng)(SGCS)執(zhí)行從發(fā)射到在同步軌道穩(wěn)定這期間的遙測遙控.SGCS由空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)絡(luò)控制.特高頻后

16、續(xù)衛(wèi)星的第8,9,10衛(wèi)星還載有全球廣播業(yè)務(wù)(GBS)通信裝置.GBS通信裝置使用高功率轉(zhuǎn)發(fā)器,可實時向駐扎在世界各地的美軍提供寬帶高速單向信號,能把美國長曲棍球等成像偵察衛(wèi)星所拍攝的圖像以及美軍其他重要數(shù)據(jù)及時發(fā)送給陸?？杖姴筷?包括傳送地圖,導彈預(yù)警等信息.各種信息可直接傳送到車,船和飛機座艙內(nèi),因此可極大地提高美國防部與其部隊的通信能力.正如一名海軍官員所說:”這顆衛(wèi)星開始了國防部信息高速公路的建設(shè).”uFo.8衛(wèi)星又稱UHF-8,或簡稱F8,8是美海軍第一顆裝備全球廣播服務(wù)(GBS)通信系統(tǒng)的UFO衛(wèi)星.該衛(wèi)星于1998年3月l7日由宇宙神.2運載火箭從卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空,

17、開始定位于東經(jīng)172度,1998年6月起定位于東經(jīng)169度的太平洋上空(薩摩亞群島以北的赤道上空),在此位置可為美國太平洋艦隊和駐韓美軍提供通信服務(wù).美駐韓陸,海,空三軍在8月份舉行的一次大型朝鮮半島演習中首次使用了岸基終端.(4)空軍衛(wèi)星通信系統(tǒng).空軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)的用途是指揮戰(zhàn)略核力量,并保證:美國最高軍事領(lǐng)導與聯(lián)合和特種司令部的指揮所之間的通信:戰(zhàn)略空軍司令部與洲際彈道導彈,巡航導彈發(fā)射控制站以及運載飛機和塔卡莫中繼飛機之間的通信:與機載警報系統(tǒng)和控制系統(tǒng)遠程雷達警戒空軍臺站之間的雙向通信.空軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)沒有自己的專用衛(wèi)星,它使用搭載在各種寄主衛(wèi)星上的通信載荷,其中包括載于艦隊衛(wèi)星和租用

18、衛(wèi)星上的5千赫轉(zhuǎn)發(fā)器,第3代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星上的單信道轉(zhuǎn)發(fā)器以及其他一些秘密衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器,主要頻段為UHF.2.超高頻軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)采用超高頻(SHF)的軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)是國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCS).該系統(tǒng)的用途是保證國家最高層軍,政領(lǐng)導的通信和對戰(zhàn)區(qū)武裝力量實施戰(zhàn)略和戰(zhàn)役,戰(zhàn)術(shù)環(huán)節(jié)的指揮.DSCS衛(wèi)星國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期系統(tǒng)的標準星座由5顆工作星和3顆或更多顆備用衛(wèi)星所組成,它們分別定位于西經(jīng)12度大西洋,西經(jīng)135度東太平洋,東經(jīng)175度西太平洋和東經(jīng)6O度印度洋上空.另外美國還向國際電信聯(lián)盟登記了西經(jīng)130度,西經(jīng)52.5度,西經(jīng)42.5度,東經(jīng)57度和東經(jīng)

19、180度5個軌道位置.美國共發(fā)射了三代DSCS衛(wèi)星,它們是初期國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(IDSCS),國防.2代(DSCS.2)和國防.3代(DSCS一3)衛(wèi)星通信系統(tǒng).(1)初期國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)該系統(tǒng)又稱為第1代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng),開始時作為一項研究和開發(fā)計劃,但后來被轉(zhuǎn)換成一個具有大容量的全球通信網(wǎng),衛(wèi)星采用7.266.7.286千兆赫的X波段頻率,帶寬2O兆赫,可提供.5條高質(zhì)量的話音,1550條電傳或11條戰(zhàn)術(shù)語音信道.在越南戰(zhàn)爭中發(fā)揮了作用.從196-6年至1968年共發(fā)射成功26顆衛(wèi)星,現(xiàn)已全部停止工作.初期國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射記錄見表4.表4初期國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射記錄衛(wèi)星名稱發(fā)射

20、時間備注mSCS.1至71966.O6.16發(fā)射失敗,共8顆衛(wèi)星,升空1分鐘后在l6千米IDSCS1966.O8.26高空爆炸一IDSCS.8至151967.OI.18.rIDSCS一16至181967.07.O1IDSCS一19至261968.O6.13(2)國防.2代衛(wèi)星通信系統(tǒng)美國從1968年6月開始研制第2代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng),習慣上稱為國防-2代衛(wèi)星,又稱為階段-2(Phase-II)衛(wèi)星,主要用于國防部和三軍的遠距離通信業(yè)務(wù).國防.2代衛(wèi)星載有4臺X波段轉(zhuǎn)發(fā)器,上行線路頻率為7900.8400兆赫,下行線路頻率為7250.7750兆赫r通信容量為1300路雙向話音或高達IO9比特,秒

21、的數(shù)據(jù).,一美國防部原計劃采購l6顆衛(wèi)星,1974年又增購了1O顆,總計為1顆衛(wèi)星.i971年l1月2日首批2顆國防代衛(wèi)皇發(fā)射入軌,衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況賊5.9國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期表5國防.2代衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況衛(wèi)星名稱發(fā)射日期使用情況,F1工作了23個月后于1973.09.15失效:F2工作了1O個DSCs_2-F1,21971.11.O3月后于1972.09.08失效.DSC23,4.1973.12.14F3已于1976.09.09失效;F4于已1993.12.13失效DSCS-2-F5/61975.O5.2O發(fā)射失敗,DSCS一2.F7,81977.O5.12DSCS2,F9/

22、101978.O3.25發(fā)射失敗Fll/12兩顆衛(wèi)星分別定位于東西太平洋上空.兩顆衛(wèi)星都DSCS:2.F11/121978.12.14已經(jīng)于1993.12.13停止工作.F13已經(jīng)于1993年6月從東經(jīng)180度推進到高于地球同DSCS.2.F13/141979.11.21步軌道的位置;F14已經(jīng)于1995年4月退出現(xiàn)役.和第1顆國防.3代衛(wèi)星一起發(fā)射.1993年3月,F15的周期已經(jīng)從1436分鐘提高到1451分鐘,并且衛(wèi)星開始軌DSCS-2.F151982.1O.19道漂移.目前尚不清楚該衛(wèi)星是否已被移到一個新的軌道位置還是已經(jīng)退役.和第4顆國防-3代衛(wèi)星一起發(fā)射.截至1997年4月,該DS

23、CS.2.F161989.O9.04衛(wèi)星仍在軌工作.(3)國防.3代衛(wèi)星通信系統(tǒng)第3代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(國防.3代)又稱為階段-3(Phase.III)衛(wèi)星.該計劃開始于1975年.國防.3代衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定,設(shè)計壽命為1O年.星上載有6臺SHlF頻段和1臺UHF頻段轉(zhuǎn)發(fā)器以及抗干擾的61波束接收天線和防竊聽的波束天線.SHF頻段上行頻率為7900.8400兆赫,下行頻率為7250.7750兆赫,UHF頻段上行頻率為300.400兆赫,下行頻率為225.260兆赫.此外,衛(wèi)星上還載有一lO套專供美國總統(tǒng)使用的具有極強抗干擾能力的數(shù)字通信系統(tǒng).國防.3代衛(wèi)星系統(tǒng)共有14顆衛(wèi)星,分為A,B兩組.A

24、組有3顆衛(wèi)星(A1.A3),B組有n顆衛(wèi)星(B4.B14).截至2000年1月,已有_ll顆衛(wèi)星發(fā)射入軌.它們是A1,A2,B14,B13,B12,B10,B9,B7,B5,B4和B8.此外,還有3顆衛(wèi)星尚未發(fā)射,它們是:A3,Bll和B6,最后一顆衛(wèi)星計劃于2003年發(fā)射.衛(wèi)星的發(fā)射和使用情況見表6.國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期表6國防一3代衛(wèi)星發(fā)射記錄衛(wèi)星名稱發(fā)射日期備注DSCS一3?F1,A11982.10.30和國防.2代F15衛(wèi)星一起發(fā)射DSCS-3?-F2/B41985.10.04B4和B5兩顆衛(wèi)星一起發(fā)射DSCS-3一F3/B51985.10.04DSCS一3一F4/A21989

25、.09.04和國防.2代F16衛(wèi)星一起發(fā)射DSCS一3一F5/Bl41992.O2.11DSCS_3一F6,B121992.07.02DSCS一3一F7/B91993.07.19DSCS一3一F8/B101993.11.28DSCS3一F9,l|71995.07.3lDSCS-3一Fl0,B131997.10.25DSC-3一Fll/B82000.01.21國防一3代衛(wèi)星外形見圖4.圖4國防一3代衛(wèi)星,國防一3代衛(wèi)星不但增加了通信容量,具備適用于戰(zhàn)術(shù)移動終端用戶的能力,尤其是采用了具有較強生存能力的技術(shù).功率1240瓦,70年代就達到10年工作壽命.采用電子切換多波束天線及轉(zhuǎn)發(fā)器等增強生存能力

26、的技術(shù).國防一3代衛(wèi)星首次采用電子切換SHF多波束天線,結(jié)合頻譜擴展,跳頻等技術(shù),具有較強的生存能力.上行鏈路采用電子切換控制的61個波束的天線,無論是全球覆蓋還是點波束,均可產(chǎn)生可變增益方向圖甚至可在探測到干擾后選擇控制波束方向,避開干擾.稱為”調(diào)零技術(shù),I因此上行鏈路主要解決抗干擾問題.?.下行鏈路的軍用措施主要解決防竊聽問題.國防一3代衛(wèi)星下行鏈路天線辦兩副19個波束天線(SHF頻段),可通過控制實現(xiàn)波束切換;兩副SI:IF全球覆蓋喇叭天線;一副可展開萬向架支撐的拋物面天線.其中喇叭天線是上,下行鏈路共同使國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期用,即收發(fā)共用大線.衛(wèi)星使用6臺轉(zhuǎn)發(fā)器,根據(jù)需要選擇與

27、各種天線的連接和控制天線增益.轉(zhuǎn)發(fā)器功率放大器為4Ow和10W兩種,可采甩FDMA和TDMA通信方式.6臺轉(zhuǎn)發(fā)器中,4臺連接多波束(上行61個波束,下行19×2個波束)天線,并可切換到萬向架拋物面天線(GDA).另外2臺轉(zhuǎn)發(fā)器則主要與兩副喇叭天線連接.較早采用信號處理技術(shù).國防.3代衛(wèi)星還有空軍衛(wèi)星通信(AFSATCOM)專用分系統(tǒng),由兩副收發(fā)分開的UHF天線和單信道轉(zhuǎn)發(fā)器(SCT)組成.SCT轉(zhuǎn)發(fā)器具有信號處理功能,除對信號進行功放外,它還對接收的上行信號進行解調(diào),調(diào)制后再發(fā)射.地面網(wǎng)和陸軍作戰(zhàn)人員可直接控制通信波束.國防.3一代衛(wèi)星還有空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)所使用的S頻段部分,空軍部隊可

28、控制衛(wèi)星通信波束.衛(wèi)星x頻段部分還提供備份的指揮信道,該信道主要用于陸軍作戰(zhàn)人員通過對衛(wèi)星配置的控制,在世界各地均可對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)囂和天線進行直接控制和使用.3極高頻軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)采用極高頻的軍事指揮和通信衛(wèi)星系統(tǒng)是軍事星(Milstar)衛(wèi)星通信系統(tǒng).美國州,年代初開始研制戰(zhàn)略,戰(zhàn)術(shù)和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,簡稱為軍事星,其目的是建立一個能在核戰(zhàn)條件下生存并具有抗干擾能力,靠性病的戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星系統(tǒng).當時計劃用2O年時間,研制和發(fā)射1O12顆衛(wèi)星并建造有關(guān)地面設(shè)備與終端.隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束,1990年美國防部對該計劃進行了修改,把重點從保證核戰(zhàn)條件下的戰(zhàn)略通信改為保證常規(guī)戰(zhàn)爭條件下的戰(zhàn)術(shù)通信.衛(wèi)星

29、數(shù)目由1O顆減少到6顆,地面站與用戶終端數(shù)量也相應(yīng)減少.軍事星衛(wèi)星系統(tǒng)的用途是提高與戰(zhàn)略核力量通信的可靠性,它能保證:美國武裝部隊指揮系統(tǒng)中的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)通信;在緊急條件下國家軍,政領(lǐng)導與戰(zhàn)區(qū)聯(lián)合和特種司令部指揮所的通信;戰(zhàn)略空軍司令部與洲際彈道導彈,巡航導彈發(fā)射指揮所,戰(zhàn)略空軍飛機之間的通信.按原計劃要求設(shè)計的頭兩顆發(fā)展飛行星(DFS).稱為軍事星.1(Milstar-1)或布洛克.I(Block.1)1.Dlil衛(wèi)星發(fā)射于1994年2月8日,開始髓在西經(jīng)90度的位置上進行軌道測試,1995年9月移到西經(jīng)120度.DFS.2衛(wèi)星發(fā)射于1995年l1月5日,開始也在西經(jīng)9o度的位置上進行軌道測試

30、,1996年移到東經(jīng)4度.這兩顆衛(wèi)星采用雙星組網(wǎng)工作,可提供一條從波斯灣延伸到西太平洋的抗干擾保密通信線路.隨著軍事星系統(tǒng)的部署和使用,美國防部的戰(zhàn)略通信用戶將從國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)到更安全的軍事星系統(tǒng),從而極大地提高了生存能力,同時又使國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)的巨大戰(zhàn)術(shù)能力得以充分發(fā)揮.Milstar-1衛(wèi)星載有192條低數(shù)據(jù)速率(LDR)信道,頻率采用44.0.7千兆國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期赫.上行線路帶寬為2千兆赫,下行線路帶寬為1千兆赫.傳輸速率為75.2400比特,秒,總通信容量為O.5兆比特,秒.此外,Milstar-1衛(wèi)星上還載有空軍通信用UHF轉(zhuǎn)發(fā)器和6O千兆赫星問通信設(shè)備.按修改后

31、的計劃要求設(shè)計的后4顆衛(wèi)星稱為軍事星.2(Milstar-2)或布洛克-2(Block-2),已于1992年開始研制或改裝.同Milstar.1衛(wèi)星相比,Milstar-2衛(wèi)星去掉了抗核電磁脈沖輻射的防護措施.除保留原來的192條低數(shù)據(jù)速率信道外,又增加了32條中數(shù)據(jù)速率(MDR)信道,使總通信容量提高了近百倍,而造價卻降低了二分之一.中數(shù)據(jù)速率信道的傳輸速率為4.8.1544千比特,秒.軍事星衛(wèi)星外形見圖5.目前正在改裝或研制的4顆軍事星.2衛(wèi)星中的頭一顆衛(wèi)星,即第3顆軍事星衛(wèi)星于1999年4月3O日發(fā)射升空,該衛(wèi)星原計劃定位于西經(jīng)9O度的軌道位置,但由于發(fā)射時運載火箭上面級提前點火,結(jié)果衛(wèi)

32、星只進入3740×500千米的軌道.按照lO年的設(shè)計壽命,直到2011年才需要第6顆軍事星衛(wèi)星.美國向國際電信聯(lián)盟登記的軍事星的軌道位置為:西經(jīng)148,120,90,68,16.9度;東經(jīng)4,19,30,55,90,133,150,152,177.5度.軍事星.1和軍事星.2的性能比較見表7.4.衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)(SDS)衛(wèi)星是一種運行在閃電型大橢圓軌道上的高度保密的通圖5軍事星衛(wèi)星信衛(wèi)星,其軌道傾角為63.4度,遠地點位于西伯利亞北緯地區(qū)上空.據(jù)認為標準星座由兩顆衛(wèi)星組成,每顆衛(wèi)星在其遠地點兩側(cè)可有7小時的時間(占軌道周期的6O%)看到北緯6O度各點.該系統(tǒng)可保證:戰(zhàn)略空軍

33、司令部與戰(zhàn)略空軍飛機之間的雙向通信:衛(wèi)星飛行控制中心和美國空軍航天測控系統(tǒng)臺站之間的雙向通信:把來自鎖眼.1l偵察衛(wèi)星的偵察信息中繼到信息接收和處理控制中心.SDS衛(wèi)星呈圓柱體,重約700千克,其運載火箭和軌道參數(shù)與彈射座椅衛(wèi)星相同,故很難將二者區(qū)分開,但是SDS衛(wèi)星總是與鎖眼.1l衛(wèi)星的發(fā)射有聯(lián)系.人們曾一度認為衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)計劃已隨1987年2月最后一次大力神-3B,阿金納火箭發(fā)射而告終,但現(xiàn)在看來情況并非如此.通過對1989年和1992年兩次類似的航天飛機秘密發(fā)射進行比較,可以推斷衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)計劃仍在繼續(xù)進行,并且已經(jīng)進入到高級衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)衛(wèi)星階段.衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)衛(wèi)星的發(fā)射情況見表8.國外衛(wèi)

34、星動態(tài)2001年第2期表7軍事星.1和軍事星.2的性能比較.軍事星一1軍事星.2具有低數(shù)據(jù)速率(LDR)信道和中等數(shù)只有低數(shù)據(jù)速率(LDR)信道據(jù)速率(MDR)信道上行鏈路:EHF44千兆赫上行鏈路:EHF44千兆赫頻率下和鏈路:SHF2O千兆赫下和鏈路:SHF20千兆赫端對端COMSECTRANSEC(通端對端COMSEC.TRANSEC(通信保系統(tǒng)安全信保密.傳輸安全)控制跳頻密一傳輸安全)控制跳頻互用性公用調(diào)制模式和協(xié)議互用數(shù)據(jù)速率公用調(diào)制模式和協(xié)議互用數(shù)據(jù)速率LDR:192信道(其中100個信道LDR:192信道(其中100個信道為信道容量為2400bps)2400bps):MDR-3

35、2信道LDR:1條上行鏈路和1條下行鏈路(全球覆蓋);5條上行鏈路可控波束覆蓋,LDR:1條上行鏈路和1條下行鏈1條下行鏈路可控波束覆蓋;2條上行,路(全球覆蓋);5條上行鏈路可控下行鏈路窄波束;1條上行門行鏈路寬天線覆蓋波束覆蓋,1條下行鏈路可控波束波束;覆蓋;2條上行廠F行鏈路窄波束;1MDR:2條上行調(diào)零波束和2條重合條上行廠F行鏈路寬波束下行鏈路點波束,用于寬域業(yè)務(wù):6條上行/下行鏈路點波束(分用戶覆蓋),用于中等業(yè)務(wù)區(qū)域4條空軍衛(wèi)星通信信道4條空軍衛(wèi)星通信信道(全球覆蓋);UHF服務(wù)(全球覆蓋);1條艦隊廣播信道(全球覆蓋)1條艦隊廣播信道(全球覆蓋)每顆衛(wèi)星有2條交叉鏈路(每個方每

36、顆衛(wèi)星有2條交叉鏈路(每個方向一交叉鏈路向一條),與LDR的要求相兼容條),與LDR和MDR的要求相兼容14表8衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)衛(wèi)星的發(fā)射情況衛(wèi)星名稱發(fā)射時間運載工具SDS.11976.06.02大力神.3B/阿金納.DSDS.21976.O8.O6大力神.3B/阿金納.DSDS.31978.O8.O5大力神.3B/阿金納.DSDS.41981.04.24大力神.3B/阿金納.DSDS.51983.07.31大力神.3B/阿金納_DSDS.61984.O8.28大力神.3B/阿金納_DSDS.71987.O2.11大力神.3B/阿金納.DSDS.81989.O8.O8航天飛機SD91992.12.

37、O2航天飛機SDS.1O1996.O7.O3大力神.4國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)衛(wèi)星外形見圖6.圖6衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)衛(wèi)星5.全球廣播業(yè)務(wù)系統(tǒng)全球廣播業(yè)務(wù)(GBS)是美國防部根據(jù)未來信息戰(zhàn)需求,在商用衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)(DBS)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的軍用信息傳輸業(yè)務(wù).它可為廣大軍事用戶提供多媒體信息(諸如圖像,地圖,氣象數(shù)據(jù),后勤供應(yīng),空中飛行管制等)的連續(xù),高速,單向傳輸.GBS是美國防部國防信息網(wǎng)(DISN)的延伸,是美軍用衛(wèi)星體系結(jié)構(gòu)的一部分.從1995年底GBS計劃出臺至今的幾年內(nèi),美軍方一直十分重視,其計劃實施進度很快.在近期,GBS將對戰(zhàn)場用戶提供寬帶,非對稱數(shù)據(jù)和視頻通信能力.目前

38、有兩個主要的戰(zhàn)術(shù)與控制系統(tǒng)聯(lián)合部署情報支援系統(tǒng)(JDISS)和指揮官戰(zhàn)術(shù)空戰(zhàn)規(guī)劃系統(tǒng)(CTAPS)將使用GBS.這兩個系統(tǒng)都是運用獨立的通信鏈路與網(wǎng)絡(luò)連接,主要傳送文件.當待傳文件較多時,利用GBS可提高數(shù)據(jù)速率,從而提高時效.此外,GBS還將被低軌(LEO)衛(wèi)星系統(tǒng)用于2l世紀特遣部隊和戰(zhàn)場數(shù)據(jù)分發(fā).GBS無疑將為作戰(zhàn)指揮提供強有力的新型通信手段.正如一些專家預(yù)測:一旦GBS部署,其用戶數(shù)據(jù)將成指數(shù)增長,其任意時間傳輸?shù)男畔⒘繉⑹乾F(xiàn)有通信系統(tǒng)的520倍.(1)美國建立全球廣播業(yè)務(wù)的背景a.海灣戰(zhàn)爭對軍用衛(wèi)星通信提出了新課題信息已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的關(guān)鍵部分,贏得信息戰(zhàn)的能力主要取決于向戰(zhàn)場指揮員提

39、供關(guān)鍵信息的能力.在被稱為信息戰(zhàn)雛形的海灣戰(zhàn)爭中,美軍作戰(zhàn)計劃人員發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在軍事數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)支持現(xiàn)代戰(zhàn)爭的能力嚴重不足.現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要傳播時效性強,高帶寬的數(shù)據(jù),如高分辨率圖像,偵察報告,導彈預(yù)警,氣象信息等,而過去的軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)嚴重限制著各種信息的提取和分配.海灣戰(zhàn)爭以后,美國國防部根據(jù)戰(zhàn)場信息能力的研究,于1992年提交國會最l5國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期后報告,提出了在當時軍用衛(wèi)星通信(MILSATCoM)有限能力的基礎(chǔ)上,全面擴展,為部隊特別是應(yīng)急部署部隊,運動部隊和戰(zhàn)術(shù)部隊提供具有快速反應(yīng)能力和大容量的通信.現(xiàn)有的軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)無法提供大容量廣播業(yè)務(wù).不能為在大地理區(qū)域擴展部署

40、部隊及時提供信息.已有的國防部衛(wèi)星通信廣播系統(tǒng)如艦隊廣播(FLTBDCAST),戰(zhàn)術(shù)信息應(yīng)用網(wǎng)(TRAPN)和戰(zhàn)術(shù)信息廣播系統(tǒng)(TIBS)均受窄帶和其他弱點的限制.隨著衛(wèi)星廣播和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展,直接廣播衛(wèi)星在美國和世界其它地區(qū)取得了積極的研究和發(fā)展.經(jīng)驗證,目前商用衛(wèi)星直播系統(tǒng)有能力傳輸大容量的伴音和視頻信息.將這種系統(tǒng)轉(zhuǎn)用于軍事,通過建立全球廣播業(yè)務(wù)以提供寬帶軍用衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)是解決上述信息挑戰(zhàn)的新途徑.b.商用直播衛(wèi)星系統(tǒng)可用于軍事廣播業(yè)務(wù)在國防部擴大軍用衛(wèi)星通信容量的思路中,曾對固定,移動通信,無線電定位,直播衛(wèi)星業(yè)務(wù)等進行了全面的分析和評價.這項工作被稱為商用衛(wèi)星通信開發(fā)(CSCI)

41、研究,利用新技術(shù)增強軍事能力.商用直播衛(wèi)星用于軍事廣播的共同特點和優(yōu)勢是:用戶可使用很小的接收天線.依靠從衛(wèi)星到用戶的大功率下行鏈路,用戶使用米的天線即可接收.利用數(shù)字壓縮和傳輸技術(shù),可使每顆衛(wèi)星提供200條信道,而常規(guī)模擬系統(tǒng)只能提供3O條信道.使用多功能集成化接收機/譯碼器(IRD),可利用其接口,將加密技術(shù)靈活接入,防止信號被竊取.應(yīng)用GBS后,可大大提高信息傳輸速度,表9是GBS與其它通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率比較.表9GBS與其它通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率比較:2.4Kbps512Kbps1.544Mbps24Mbps信息內(nèi)容Milstar和UFoDSCSMDRMilstarGBS空軍作戰(zhàn)命令(8.8Mb1.O2小時17.2秒5.7秒0.37秒Tomahawk任務(wù)更新100秒0.47秒0.16秒0.01秒(0.24Mb),圖像22.3小時6.28分鐘2.O8分鐘8.O4秒(193Mb)后勤信息9.65天1.O9小時21.59分鐘.1.39分鐘(20oOMb)l6國外衛(wèi)星動態(tài)2001年第2期c.商用和軍用衛(wèi)星對廣播系統(tǒng)的要求不同目前的商用直播衛(wèi)星在軍事應(yīng)用中仍存在一些缺點,其主要表現(xiàn)是:商用系統(tǒng)設(shè)計目標是服務(wù)于數(shù)量多的固定用戶,服務(wù)于有可觀經(jīng)濟效益的人口秘密區(qū),.而不適合于部隊部署分散的全球覆蓋需要.商甩系統(tǒng)以經(jīng)濟效益為基礎(chǔ),沒有設(shè)計