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美国军用卫星通信的现状及发展
在夫来高技术条件下白勺局部战争甲,战场将在陆海 空、天 电磁等多维空间展丌。战场空问的不断增大,战场 指挥协同关系的纷繁复杂.对信息的传输112 DSCSII971年DSCS开始服役。卫星设计寿命为5年,位于地球 静止轨道 采用自旋稳定方式。与I代不同 有遥控分系统机动性的空前增强提出了更高豹要求。四此随着军用卫星通信在战争中权重的 增加其地位也日益突出 起步于20世纪50年代禾的美国军用卫星通信系统无论是 技术水平还是系统规模和综舍能』J都处于军事甲星通信领 域绝对领先的地位。目前全世界32个匡家拥有的700多颗卫星 中美国就独300多颢。尤其是最近L次高技尤战争中.美 国等联军部队使用了各种卫星数10颗之多提供了全面的侦 察、监视通信预警、导航气象等重要的作战信息。美国 军用卫星所发挥的强大作用 果的巨大影响刀。 充分显示了1星埘战争进程相结姿态控制和位置保持能力。它在通信载荷和传输容量方面均有 相当大的提高.每颗卫星能提供1 300路双T话音100M'il/s 数据。可以同时兼容两代的地面终端.不仅能用于远程战略通 信.还可支援突发事件等作战活动。1 l 3 DSCS IIIDSCS…由i2颗工作星,颗备份星共1 4颗卫星组成位于 地球静止轨道每颗卫星的设计寿帝为10年,能保证除两极外 全球所有地区24r卟倒断通信。最后1颗已于2003年发射。前10颗卫星每星的通信总容量为10@Mbil/s.后4颗卫星属十军方寿 命延长『SLEP)改进项目,使用超高频进行通信.每星通信总窄 量为200Mbit/s。DSCS 0为重要军事终端与国家指挥机关之司1美军卫星通信的现状经过50多年的发展美国军用卫星通信系统已经形成了由 宜带卫星诵信系统宽带广播卫星通信系统受保护的卫星通 信系统窄带卫星通信系统以厦商用卫星诵信系统构成的体系 结构如图1所示。提供通信.主要是为大容量固定用户提供保密的话音和高速数据率诵信还可为各种系统和用户传送空间操作和早朗预警数据,1.2特高频后继星卫星通信系统(1IFO)UFO是姜军持高频和极高频卫星通信系统 由9颗业务星和 颗备份星共10颗卫星组成,运行于地球同步静止轨道最后 颗已于20(3年1 2,El发射升空。UFO累统分为空间段地面段和 用户段.空问段措载,全球广播业务载荷。地面段包括地面网 络用户毁由各种用户终端组成,目前有近7 o∞个终端。UFO11国防卫星通信系统(DSOS)DSCS是美国战略战术远距离军用通信系统.提供多信道通  信服务为国家高级指挥人员提供保密话音和高数据率通信. 是战略远程通信的支柱。DSCS共发展7 3代 目前在轨压行的美国军用卫星通信的现状及发展■之/高茜李广侠 解放军理工托学通信工程学院卫星通信重点实验室 是DSCS III。1 l 1 DSCS用÷全璃战珞战术通信为舰腕舰片和舰与飞机之间提供 话音、数据链路.涉及指挥控制通信计算自。’隋报监 I(又名IDCSP)于1i66~1 968年问陆续发射,共26颗 视和侦察的所有方面是美呈最主要的提供战术乍动的窄带业 务通信系统。 但是由于卫星燃料韵不足.卫星轨道精度下降会影响到地 面系统的通信能力预计到2009年初整个UFO卫星系统的工 作能刀只畿达到卫星保持高精度时工作能力的70%.美军大力 发展特高频后继型移动用户目标系统(MbOS] 用以向数目众DSCS小卫星设f寿奇为3年。卫星分4次发射.每次发射6―8颗 它们均压行于静止轨道只有1个超高频信遭主要解决远程多成本低廉携带方便的战术终端提供窄带通信.1.3军事星卫星通信系统(MILsT^R)美国军事战略战术中继卫星通信系统MILSTAR是姜国为 确保冷战时期核战争条件下的三军悍密通信于80年代初开始 实麓的项军单一_程.是砷极高频对地静止军用卫星通信系 统具有抗核加固能力和自主控制能力。MILSIAR的空中交换 机概念可允许快速建立通信链路使卫星在空间组嘲并摆脱图144美国军用卫星通告体系结构对地面中继站的需求以方便的呼叫万式为部队.尤其是为大llSatfllite&Netwerk万方数据量战术用产提供实时保密抗干扰的通信服务通信波束全 球覆盖。目前,MILSTAR发展了两代:MILSTAR VII。1 3 1 MI LSTAR15商用卫星通信系统随着卫星事业的发展.商用卫星的吞吐量.负载晷量.以及MILSTARI主要使用EHF频段.同时具有少量UHF频段转发通信速率等都有了很大的提高.所提供的服务也涉及到越来越 多的领域。但是商用卫星不受保护。并且需要付费后才能成为 其用户。美国国防部在其。2020年构想“中提出了。全球伙伴 关系“的新作战概念.本质就是通过军民商卫星的结合使用达 到对民用和商用卫星的利用和控制,从而增强军用空间能力,器。它是三军联合卫星通信系统,在战略C31中享有最高优先 权。该卫星主要保障战略司令部在紧急状态时能够顺利下达指 令,核力量是该系统的最优先的用户,其次则是陆、海、空军 的非核作战部队。MILSTAR 12_所以采用低速率有效载荷.是为 了安装高级抗核辐射设备。两星配对工作.提供对美太平洋至 大西洋部队的保密通信覆盖。2美军卫星通信的发展2.1宽带填隙卫星通信系统(%s)WGS是一种高容量军用星座通信系统.用来填补现有卫星通 信系统与转型卫星通信系统之间的通信覆盖间隙 是DSCS向先进宽带系统过渡的桥梁。每一颗宽带填隙卫星都是对现有DSCS 的增强.能够提供高数据通信能力,可以使各种平台陆海空 部队及其指挥员快速实时地访问信息为美国及其盟国提供 更好的天基通信能力和全球广播服务。2006首发发射。 WGS特点是增加星际链路采用激光通信技术,在特高频能 力基础上又增加极高频能力图23 2 MlLSTAR ll MILSTAR使卫星通信容量增加从而可以传输更多的信息.并且具有更强的抗干扰能力。随着人们对宽 带需求日益增长,wGs将为战场上的部队提供额外的 以网络1为中心的通信能力并将成为高数据率卫星通信系统的关键要 素。MILSTAR ll形成全球覆盖的抗干扰卫星通信网在轨寿命可达10年以上。MILSTAR I『同时配置了LDR平I]MDR有效载荷,具有 增强型的战术通信能力.包括为移动部队提供高数据速率和对 敌方干扰中心实施“零讯号。MILSTAR2.2先进极高频卫星通信系统(AEHF)AEHF(RpMILSTAR111)星座计划由3颗卫星组成,每颗卫星II中减少用于核战环境的加固型终端大量使用非可以连接上百个直径为1英尺的终端天线。2008年将首次发射,抗核加固的小型和便携式终端.能灵活地为多种终端提供服 务 包括移动终端 联网以及实时地建立点到点广播等业务有较强的生存能力。相比代增加了32个中数据率信道.总通信容量提高了近百倍。1.4全球广播系统(∞s)商用直播卫星的发展刺激了美国国防部利用全球广播技 术扩大现有军事卫星通信的发展思路,从而提出将现有的商用 卫星直播业务用于军事卫星,与商用DBS系统相区别将这 系统命名为全球广播业务(GBS)。GBS是美国防部国防信息网 (DISN)的延伸是美国军用卫星体系结构的一部分。根据未来 信息化战争的需要制定的GBS计划.意在通过高速宽带卫星传 输系统.使己方作战人员能直接获取战场动态信息。 GBS是新型通信系统使用Ka干RKu频率波段可提高数据传 输能力 从而提高信息传输的实效性这些波段的数据传输速 寿命预计为1 4年.卫星能够覆盖南北纬65度问的广大地区.每 颗卫星的容量可以达至FJ430Mbit/s,可以服务6000个终端,4000 个网络并同时提供50.个‘下行链路信道。它将实现战争环境通 信方式的改变,即把战场上的所有梯队连成一个具备太空路由 的虚拟网络。 AEHF特点是采用星问链路、星上处理技术.以及轻型多功 能通信天线的组合阵列和宽带频率台成技术等。其保护能力体 现在具备低检测概率低截获概率和先进的加密系统,卫星可 以直接对来自用户终端的请求做出回答,并根据优先级提供点 对点通信和网络服务也可通过星问通信实现全球服务缩减 图3全球广播服务模型度最高可达到96Mbit/s。初步测算.随着GBS的全面部署.其 任意给定时间传输的信息量将是现有通信系统的520多倍。它 通过与全球指挥控制系统” 《GCCS)等国防信息系统互连可向美军分布在全球的军事用户提供连续、高速、单向的多媒 体信思。它不替代美军现有的军用卫星通信系统而是通过提 供大量信息快速分发给用户的服务来扩展现有卫星通信系统的 能力。万方数据&№fwⅡrklI45 朝聘嘞曩地熟b卿哆j卫星对地面支持系统的依耪程度 破坏后还能自主工作一段时间。 使整个系统在地面控制站被 飞行器的EIRP干DG/T。尽管有些场合增加了EIRP,但还必须遵守对 有关UHF频段发射功率密度的限制。24转换卫星通信系统(TSAT)TSAT由位于同步静止轨道的5颗通信卫星组成.直接与地面 的分支.它将会是的移动终端进行通信。作为”转换通信体系第一个采用”网络协议”技术的军方专属卫星星座。负载容量不同网络间互动性,服务质量.定位精确性,信息安全性防护等都有很大程度的提高。 TSAT所采用的网络式技术将世界各地包络在其全球通信网络 中,使信息能在不同类型的网络问无障碍的传输,即使处于快 速移动或者交战中,也能保证使用者及奠联盟成员间无约束自勺 通信。TSAT可以继续采用原有通信系统,从而节省大量经费。 图4想象中的AEHFjp星 当与高容量激光链路和带宽动态分配技术相结台时.TSAT支持 的网络式通信系统更将会给使用者带来巨大的利益。然而.尽管 TSAT的相关技术已经非常成熟.但还是因为资金不足致使计划 再次推迟。2.3移动用户目标系统(MuoS)MUOS是美军部署的一个向全球移动和固定用户提供窄带通 信的卫星星座包括4颗业务星和1颗在轨备份星,考虑到可以 继续沿用系统原有的基础设施和技术.MUOS仍采用UHF频段。 具有穿透浓密树叶和在恶劣气候中可靠通信的能力.也能够在 有阻挡通信信号传播的建筑等障碍物的城市或其它地区进行可 靠通信。201 O年该系统可达到初步作战能力3结束语卫星通信作为信息战的基本传输手段,是国防通信系统的重 要组成部分,也是未来军用综合信息网的神经中枢。如何借鉴美 到201 5年才能实现的 “动中国的经验从数量和质量上实现我军卫星通信系统的合理化使 之更加适合军事行动的需要.广泛应用高数据率通信宽带通 信星问链路和星上处理技术,充分满足作战的大数据量高速 通信的军事应用需求,是我们现阶段及以后一段时期内刻不容缓 的任务。■完全作战能力,其主要要求包括确保接入.组网通信 通+联合互操作,全球覆盖点对点通信.广播.两极覆盖等。为了提供更好的业务.MUOS设计必须能通过各种技术来补 偿终端’生能的降低,这些技术包括改进波形处理以及增强空间参考文献. 【’]计Ke [3】CDR [4]Ma rc [5】RonaldHrograms th Pol‘i r'ger,”Nar rowbana SATCOM SupportCurrent/Future’ 2006 LandWarNetrrIConference20068[2】http://w,,vw,globalsecuri LyJack NichaIsonBIaydoeorg/space/svsIems/aps ntor7StatustheMohileUserObjectiveSystem”MILCOM 2006,PP OF MUOS1-4,2006 T0 LEGACY UHFRandyMogor.RobynPPWade,”ANEVALUATIONSUPPORTTERMINALS” RM LCOM 20061-6 UHF2006 SATCOM TerminalJacobson.”NavalPrograms:AN/WSCar'd 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