卫星通信网抗干扰技术建设思考范文

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【摘要】针对卫星通信易受外部干扰和易被侦收的问题，从信道和信息两个层面深入研究了卫星通信网受干扰被侦收的主要形式，具体梳理了卫星通信网抗干扰反侦收的主要手段，最后从体系建设发展、组织运用完善和装备技术升级三个方面对卫星通信网抗干扰反侦收的能力建设进行了探讨。

【关键词】卫星通信；干扰；侦收

1引言

在近年来发生的几场局部战争中，以无人机、无人飞艇、各类侦察和通信卫星等为代表的信息支援力量开始广泛运用于现代化联合作战中，成为提升体系作战能力的“孵化器”和“倍增器”，卫星通信作为构建联合作战网络信息体系的重要组成部分和重要支撑，是串联陆、海、空、天、电等多维战场的桥梁纽带，是保证作战信息顺畅传递、快速流转的神经中枢，地位十分重要[1]。现代作战中对卫星通信网的侦收和干扰是获取有价值的情报信息、阻断敌方通信链路的重要手段，因此，卫星通信网的抗干扰反侦收能力建设是打赢现代战争不可或缺的重要环节，有必要对其进行专题研究。国外从上世纪60年代开始发展军事卫星通信，70年代开始发展军事抗干扰通信。以美军为例，目前已经形成了较为完备的受保护卫星通信体系，包括移动用户目标系统（MUOS,MobileUserObjectiveSystem）、宽带全球卫星通信系统（WGS,WidebandGapfillerSatellite）和先进极高频卫星系统（AEHF,AdvancedExtremelyHighFrequency），其中AEHF系统是目前全球抗干扰能力最强的卫星通信系统，具备较强的抗毁能力，同时美军正在开发受保护战术波形（PTW），提出了受保护战术卫星通信架构，以便为全球范围内的作战人员提供超视距、抗干扰和低截获概率的通信能力[2]。我国相关学者对卫星通信抗干扰问题也开展了许多研究，文献[3]和文献[5]分别从策略优化和关键技术体制等方面开展了相关研究，本文力图从系统体系结构、组织运用、装备建设等角度对该问题进行讨论，为我军卫星通信抗干扰能力的建设提供有益的参考。

2卫星通信网受干扰被侦收的主要形式

卫星通信具有通信距离远、通信质量高、便于实现多址通信等特点，成为现代军事通信中非常重要的通信手段之一，但也存在许多缺点。卫星通信链路的开放性，使卫星通信信道容易受到恶意干扰；链路的广播特性，使卫星通信信号容易被侦收截获；侦收解析、功能定位、灵巧干扰等现代综合对抗手段的出现，大大降低了单一技术体制卫星通信网的抗干扰能力。现代军事活动中，卫星通信网受干扰被侦收主要有以下形式。（1）信道受到攻击信道层面的安全威胁主要来自传统电子干扰手段，敌方通过发射同频或者相干的电磁信号，对我方通信接收设备进行扰乱、破坏甚至欺骗，从而有效干扰卫星通信系统的星地和星间链路。目前常用的电磁干扰手段主要包括压制式干扰和灵巧式干扰。通信卫星受到电磁干扰的具体分类如图1所示。在实际作战运用中，敌方通常是利用地基、海基或天基平台，通过对选定的某颗卫星发射已调制的大功率射频信号阻塞卫星转发器，使卫星转发器的放大器处于饱和状态，无法对有用信号进行放大。或者利用强大的干扰功率对目标信号实施完全压制，使得目标信号严重失真、无法被接收机正常接收，实现对某个作战区域的电磁压制。在伊拉克自由行动过程中，美军使用的卫星通信系统就受到过电磁干扰，通过长达16个月的监测分析，发现有大约50次受干扰事件，其中5次可以确定为敌恶意干扰，干扰者均是使用连续载波信号对用户上行链路实施干扰，造成通信中断。另一种干扰形式是利用特殊技术手段截获目标信号，分析识别目标信号样式，通过发送与目标信号样式相同或相关的信号，造成接收方的信息差错或判断错误。（3）信息受到攻击信息层面的安全威胁主要来自链路层、网络层乃至应用层的攻击，通常以信号截获、侦收为前提，通过对信号进行探测、监视、分析，提供先验信息支持，然后采取数据窃取、欺骗攻击、程序攻击和数据篡改等多种攻击手段，实现对卫星通信、指挥、管理等系统的信息窃取、破坏、入侵、控制等。在实际作战运用中，敌方通常是利用卫星、地面站、用户之间传输的无线信号容易被截获的特点，通过对信号进行分析或破译，获取传输的数据、内容及流量信息，从而得到相应情报。2009年，美军发现有攻击者在伊拉克和阿富汗成功拦截“捕食者”无人机的图像，后来这些图像在攻击者的电脑中被发现，因为这些图像在通过卫星传输过程中没有加密，攻击者可以通过卫星接收天线利用商用软件轻易接收拦截图像信息。第二种是利用卫星网络节点动态接入的特点，通过冒充合法节点接入到卫星网络，窃取卫星网络中敏感信息，获取系统部分乃至全部控制权。第三种是利用卫星网络存在的不当配置和系统漏洞，通过植入病毒、木马等程序，窃取卫星网络中敏感信息，获取系统的部分乃至全部控制权。第四种是通过对信息传输中的部分或全部数据内容的更改，破坏系统功能，使系统难以正常工作或完全瘫痪。

3卫星通信网抗干扰反侦收的主要手段

卫星通信网抗干扰手段主要包括基于自适应天线的空域技术、频谱扩展技术、星上处理技术以及限幅技术等。国外的抗干扰卫星通信系统普遍采用了上述技术。（1）主要抗干扰技术手段1）天线自适应波束成型技术。该技术是卫星通信网最常用的抗干扰和反侦收措施，具体包括点波束天线、自适应调零天线和智能天线技术等。以点波束天线为例，实际作战运用中可根据战场形势的变化控制星上发射天线指向，使其波束覆盖范围随用户运动作相应变化，将信号覆盖限制在一定范围内，从而避免敌方利用卫星可视范围内的平台对卫星转发器实施干扰和侦收。2）频谱扩展技术。扩频是卫星通信网最基本的抗干扰技术，同时也是反侦收的主要手段，包括直接序列扩频、跳频和混合扩频三种方式。直接序列扩频使用具有高码率的扩频码序列，在发送端扩展信号的频谱，在接收端使用相同的扩频码序列解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。跳频采用多个载波频率并在这些频率间随机跳变，具有很强的抗干扰和反侦收能力。混合扩频技术在直接序列扩频的基础上增加了载波频率跳变的功能，综合了上述两种扩频方式的优点，采用两维甚至三维的混合扩频技术体制是国外抗干扰通信发展的一个趋势，美军的军事卫星通信系统Milstar就采用了跳频/直扩混合体制。3）星上处理技术。星上处理可以使上、下行链路之间去耦合，使上行干扰不能再对下行链路产生作用，同时设法避免转发器被推向饱和。星上处理技术包括：星上信号解调后再调制、解跳后再跳频、解扩/再扩、译码/编码、速率变换、多波束交换，以及多址/复用方式转换（如上行CDMA或FDMA变换或TDMA）等。随着电子对抗的不断升级，星上处理不仅已成为卫星通信抗干扰的主要技术，也是通信卫星未来生存和发展的要求。美军Milstar及AEHF和“铱”卫星都采用了星上处理技术。4）限幅技术。限幅技术是目前星上广泛采用的一种抗干扰措施，硬限幅和软限幅是透明式转发器最常用的抗干扰措施之一。新发展的SmartAGC是一种新型的自适应卫星通信抗干扰技术，当上行链路无干扰时，转发器工作在线性区。当转发器上行链路受到强干扰时，使放大器的线性工作区右移，干扰信号工作在零区而被消除，而叠加在强干扰信号上的小信号被放大，从而使信噪比与采用硬、软限幅时得到进一步改善。（2）主要反侦收技术手段卫星通信网反侦收手段主要包括时域、频域、空域以及编码调制域等防御技术。美军目前正在研究的战术防护波形（PTW）就是从上述几个方面对通信协议进行重新设计。PTW主要通过耦合AEHF系统上采用的军用扩展数据率（XDR）波形标准与广泛采用的数字视频广播-卫星标准2（DVB-S2）商业标准得到的一种新型通信波形，它吸纳了XDR波形中的跳频扩频抗干扰技术特点，同时采用DVB-S2商业波形的高频谱利用率设计，取两者的优化折中，可在大幅减轻战术卫星通信的干扰效应同时，提供较高的通信速率，满足大容量通信需求。1）时域安全防御技术。主要指时隙置乱技术，时隙置乱将一帧内的时隙按照置乱图案进行重新排列，每一帧内的时隙排列顺序不同，即某一时隙在不同帧内的位置随机变化。采用时隙置乱技术，不仅能够有效对抗敌方的针对性干扰（如干扰信令通道等）或灵巧干扰等干扰威胁，而且能够提高用户信息分离的难度，具备一定的抗截获能力。2）频域安全防御技术。主要指宽带高速跳频技术，信号载波频率按照跳频图案在大带宽内进行伪随机跳变，能够通过躲避恶意干扰达到信号传输抗干扰的目的，同时多用户信号共存以及载波时变特性使信号传输具备一定的抗截获能力。3）空域安全防御技术。主要指波束置乱技术，可利用相控阵天线波束覆盖捷变特点来实现。在上行控制链路使用跳变扫描方式进行覆盖，在防止干扰的同时，增加侦收复杂度。在业务链路使用按需调用覆盖方式，只允许授权用户进行调度使用，提升系统安全性。4）编码调制域安全防御技术。主要指载波捷变技术，包括载波中编码方式、调制方式、载波速率等参数的快速捷变。载波捷变技术能够根据信道情况提高信号传输的可靠性，同时增加了敌方进行信号识别的难度，因此具备一定的抗截获防御能力。

4卫星通信网抗干扰反侦收能力建设思考

随着我军信息化建设的深入推进，卫星通信网信息对抗风险不断增加，提升其抗干扰反侦收能力的任务需求日益迫切，下面重点从体系建设发展、组织运用完善和装备技术升级等方面进行探讨。（1）体系建设发展层面1）加强混合技术模式的应用。我国卫星通信事业起步晚，可用的同步轨道资源非常有限，当前面临的最大挑战是突破同步轨道资源不足的瓶颈，充分发挥不同平台、不同技术体制的优势，通过采用高中低轨混合组网，通用与专用卫星平台结合，时分、频分和码分共用等模式，建立多轨道、多平台、多体制的弹性分散卫星通信体系，全面提升我军卫星通信网抗干扰反侦收能力。2）深入推进军民融合发展。当前我国商业卫星通信蓬勃发展，高通量通信卫星已成功发射应用，低轨宽带通信卫星系统工程正在实施，我们应深度推进军民融合发展，通过在民用卫星搭载军用转发器、购买民用卫星通信服务等形式，有效解决军用卫星通信资源紧缺问题，同时，“藏军于民”方式可一定程度减少我军卫星通信受干扰被侦收风险。3）优化军事卫星通信体系结构。军事卫星通信体系结构在设计中应考虑区分不同类型用户，实施差异化的防护策略，提升系统的整体抗干扰能力。按照战略用户、普通战术用户以及常规用户等三个层次，设计构建不同防护等级的军事卫星通信系统。战略用户重点是突出高可靠、抗强干扰和保底通信能力，战术用户则侧重于机动灵活、窄带应用和中等强度的抗干扰能力，而常规用户主要用于非重要涉密信息的传输，如保障官兵日常生活类的信息等。（2）系统组织运用层面1）不断拓展可用通信手段。当前我国的天通一号移动通信卫星目前已建成并投入使用；北斗卫星导航系统除了导航定位功能外，还具备短报文通信能力；天链系列中继卫星已具备全球范围内宽带数据传输能力。这些通信手段所采用的技术体制、工作频段各不相同，且具有终端小型化、使用灵活方便等特点，在现有条件下多种不同体制卫星通信手段的综合运用，可有效提升卫星通信网抗干扰反侦收能力，满足战时指挥通信的需要。2）优化完善信息安全防护体系。一方面要加强对卫星通信系统安全防护体系的研究，将网络防护与信道加密相结合，拓宽防御纵深，从顶层设计上提升卫星通信网整体安全性；另一方面要通过使用专用密码机、优化保密算法、提升密码强度、提高密钥更换频率等措施，提高卫星通信网密码被敌方破解的难度，更好地确保我方信息安全。3）强化训练演练，持续提升人员能力素质。应加强对外军武器装备性能、技战术水平的研究，加强在电子对抗、复杂电磁环境下的通信保障、天基信息对抗等领域的学习研究和技术积累，有针对性开展相关研究工作。同时持续加强人员训练，不断提升人员技术水平，通过有针对性的开展红蓝对抗演练和模拟攻击等方式，强化人员训练，查找系统安全漏洞，完善安全防护策略，促进业务水平提高和系统防护能力提升。（3）装备技术发展层面1）推进卫星通信装备转换升级。一方面要推进现有装备国产自主可控程度，通过升级替换、专项工程建设带动等方式，逐渐提高部分关键装备中核心芯片、操作系统的自主可控程度，降低系统运行风险，同时加快老旧装备的淘汰升级和新研装备的部署应用，从装备能力和技术体制上提高系统抗干扰能力。2）推进抗干扰反侦收新技术研究。美军正在开展防护战术波形（PTW）技术研究，工作频段也已扩展至Q、V频段，我们要密切跟踪国外技术发展，推动星间激光通信、星载智能天线、时隙置乱、载波捷变等多种技术手段研究应用，全面提升我军卫星通信网抗干扰反侦收能力，同时后续要继续加大对新技术研究的支持力度，为卫星通信网技术体制革新、体系论证建设、装备系统升级等提供根本支撑。

5结束语

随着我军信息化程度的不断提升，卫星通信在我军联合作战中发挥着越来越重要的作用。军事卫星通信网抗干扰反侦收能力的建设是一项关乎全局的系统性问题，本文在归纳分析相关抗干扰反侦收技术手段后，从体系建设发展、组织运用完善和装备技术升级等三个方面给出了建议和思考，我们需要进一步加强研究，持续跟踪国外先进技术发展水平，不断提升我军卫星通信网的抗干扰反侦收能力。

参考文献：

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[2]赵小龙,祝佳磊,聂婧,等.美军军事卫星通信系统的研究现状及发展趋势[J].航天电子对抗,2016(2):58-64.

[3]梁海龙.卫星通信抗干扰技术的优化策略[J].新媒体研究,2017(9):45-46.

[4]李龙飞.关于军事通信抗干扰技术进展与展望[J].电子技术与软件工程,2016(8):37

[5]于夫.卫星通信抗干扰体制及关键技术研究[J].舰船电子工程,2013(4):8-9.

作者：周锦标 单位：国防大学第49期联合作战指挥培训班学员二队