美军卫星通信终端的研究现状与发展趋势
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世界性难题——通信:美军通信现状作为他们正在进行的现代化建设的一部分,美军正不断升级其通信。
美军正在进行一场辩论,研究下一代战斗车辆和旋翼飞机的外观。
然而,当谈到未来战场如何沟通时,美陆军似乎一致同意 :智能手机!自从 1997 年启动联合战术无线电系统【 JTRS 】,美陆军已奋斗了 20 年来满足战场上的通信需求。
在2018年的美陆军协会【AUSA】上,达通世界通信展出了其新的HH-3100幽灵多终端多频段手持战术电台和MT-3100移动底座,标志着该公司进军多频段领域。
HH-3100加入到了幽灵战术电台系列,为整个战区的下车步兵和乘车步兵提供了30-512MHz频段的安全灵活通信网。
该电台具有嵌入式电子对抗措施、AES-256标准通信安全系统、嵌入式GPS以及用于地空通信的调幅调制解调器。
此外,该电台通过了美国国防部军用标准810G认证,可在恶劣环境下工作。
其跳频通信和数字加密波形可使通信和传输更安全。
HH-3100的很人性化,具有便于双手操作的双按钮和便于掌握收发器平衡的中央定位天线。
公司销售副总裁John Biljan表示,H H-3100基于现有客户的多年反馈,达成了技术先进性和易用性的平衡。
“达通正致力于为客户提供能在任何环境下使用,价格划算的新产品,让客户(主要)关注任务,而非技术。
”在加密模式下,HH-3100电台向上兼容达通的所有甚高频【VHF】(30-300MHz) 电台,客户无需扩充内存,即可实现更多功能。
与美国战术无线电供应商不同,波兰陆军战术通信的参展者向MT 表示,该国政府已要求供应商Radmor评估部队未来通信需求和战术电台的可能架构。
他们还表示,波兰军队目前使用的战术电台来自不同供应商。
其中Thales公司的PR4G系列甚高频战术电台用于保障陆军,而特种部队使用的是哈里斯公司提供的无线电收发器。
他们推测,Radmor最终可能会被要求开发一种新的单兵和车载电台,取代传统的PR4G家族列装部队。
美新一代军用通信卫星在轨能力及发展趋势分析(下)方志英【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】3页(P44-46)【作者】方志英【作者单位】【正文语种】中文5.快速响应——“战术星”(1)“战术星”空间在轨及部署情况“战术星”(TacSat)系列卫星是美国国防部“作战响应空间”(ORS)计划下发展的技术试验卫星,旨在利用小卫星开展一系列技术演示验证,更好地认识和理解响应空间技术实现的可行性。
该TacSat可为推动作战响应空间从体系设计向工程研制和能力部署转化提供重要支持。
TacSat系列卫星现在轨共计2颗,分别为TacSat-4、TacSat-6,表6列出了每颗TacSat的具体发射时间。
(2)TacSat通信能力分析TacSat-4由美国海军研究实验室负责,卫星质量约450kg,设计工作寿命1年,采用轨道高度700km/12050km、轨道倾角63.4度的椭圆轨道。
该卫星采用快速响应标准化平台,平台质量270kg,采用三轴稳定控制方式,功率1kw。
TacSat-4卫星有效载荷主要为UHF频段通信载荷,提供动中通、数据渗漏和跟踪系统等业务。
其动中通功能通过UHF频段提供移动卫星通信,支持美国“特高频后续星”(UFO)卫星和移动用户目标系统卫星的通信终端;其跟踪系统可支持目前的美军跟踪系统服务水平较差的区域,收集UHF频段设备的跟踪数据;其数据渗漏主要用于采集海军浮标收集的数据,并传送回处理站。
由美国空军研究实验室研制的TacSat-6,除了用于验证纳卫星通信能力外,其他任务细节目前还不明。
(3)TacSat未来发展计划从Tacsat计划的发展和作战需求之间的关系来看,Tacsat在达到提供战术行动所需要的空间信息支援能力方面还面临着诸多矛盾。
Tacsat运行轨道为低地球轨道(LEO),不能实现地球上某特定区域的全天时覆盖。
Tacsat要达到战术行动要求,只能以形成星座的方式来实现作战区域的持久性覆盖,而这势必会提高发射运行成本。
美国军用卫星现状与性能(多图)美国军用卫星现状与性能(多图)美国从60年代初开始发射军用卫星,迄今已发射了数百颗,现在在使用的约一百颗这样。
这些卫星在侦察、监视、预警、通信和气象等领域发挥着重要作用。
美军在科索沃战争中就动用了由“大酒瓶”静止轨道卫星、“雪貂”-D极地轨道卫星和“折叠椅”大椭圆轨道卫星等8颗卫星组成的电子侦察卫星系统,由KH-12、“长曲棍球”、“太阳神”-l和其它小卫星等10~12颗卫星组成的成像侦察卫星系统,16颗海洋监视卫星系统以及“国防支援计划”(DSP)等30多颗卫星,为美军提供了大量的情报资料。
美国发射的军用卫星约占美国发射卫星数量的一半。
这些卫星数量多、种类全,从性能上讲主要分为6类,即侦察卫星、导弹预警卫星、海洋监视卫星、通信卫星、测地和绘图卫星及国防气象卫星。
一、侦察卫星1.成像侦察卫星自1960年美国第一颗成像侦察卫星问世以来,迄今已发展到第6代。
目前在轨使用的成像侦察卫星有5颗,即3颗KH-12与2颗长曲棍球,进行军事侦察,以提高时间分辨率。
与先前的KH系列相比,KH-12卫星通过采用先进的自适应光学成像技术,可在计算机的控制下随观测视场环境的变化灵活地改变主透镜表面曲率,从而有效地补偿了大气影响造成的观测影像畸变。
KH-12卫星上载有充足的燃料,可实现机动变轨。
它不仅有光/近红外成像仪,还增装了热红外成像仪,可用于对地下核爆炸或其它地下设施进行监测。
长曲棍球作为目前世界上唯一的军用雷达成像卫星,采用了合成孔径雷达技术。
当雷达工作在X波段时,可在云、雨、雾、黑暗和烟尘环境下完成对地面目标的全天候侦察。
当雷达工作在20~90兆赫时,雷达波长为米级,绕射穿透能力较强,对假目标、伪装后目标以及地下深处的设施具有一定的识别能力。
根据卫星照片不同的使用情况,对地面分辨率提出了不同的要求,共分为四级。
第一级是发现,指大致知道目标形态,从照片上仅仅能判断目标的有无;第二级是识别,指发现目标较为细致,能够辨识目标,例如是人还是车,是大炮还是飞机;第三是确认,能较为详细地区分目标,能从同一类目标中指出其所属类型,例如车辆是卡车还是公共汽车,房子是民房还是军队营房;第四是描述,能更为细致地知道目标的具体形状,识别目标的特征和细节。
美军军事通信卫星技术分析卫星通信在现代军事行动中地位越来越重要 ,它为军事指挥官提供的灵活性、实时性、全球通信覆盖能力以及战术机动性均是其它通信媒介难以实现的。
迄今为止 ,世界各军事大国均已拥有自己的军用卫星通信系统 ,美、俄、英等都发射了几代军事通信卫星 ,形成了综合的、全球的军用卫星通信网。
其中以美国的军用通信卫星最为先进 ,并已在1991 年的海湾战争中、1998 年的“沙漠之狐”行动中和 1999 年科索沃战争的行动中经实战考验 ,效果十分明显。
因此了解美军卫星通信系统对我军卫星通信系统的规划和设计有很大的借鉴意义。
美军现役军事通信卫星系统美国现有多种军用通信卫星系统 ,它们功能各异,用途多变,更新速度快。
主要包括第三代国防卫星通信系统(DSCS3)、舰队卫星通信系统(FL TSA TCOM)、空军卫星通信系统(A FSA TCOM)、地面机动部队卫星通信系统(GMFSCS)和军事星(Milstar),其中“军事星”特别引人注目。
1.国防卫星通信系统(DSCS)是一个提供超高频SHF宽带和抗干扰通信的通信系统。
供各种宽带军事用户使用 ,为美国的陆、海、空三军提供了安全可靠的全球通信服务,其典型的应用包括全球军事指挥和控制、危机管理、情报和早期预警数据的中继、条约监控及监视信息、外交通信等。
国防卫星通信系统可以承载国防部所有卫星通信80%的业务以及45%的战地宽带通信业务。
现已发展到第三代,即DSCS-3。
DSCS-3 具有核加固能力,其上有6个SHF转发器和一个UHF转发器,不仅能与FDMA,而且能与TDMA等多址方式通信网兼容。
DSCS3C 系统是美军建设的最新一代国防卫星通信系统,这种改进的卫星将SHF扩展到EHF频段并在设计时特别注重核加固和抗干扰能力。
2.海军卫星通信系统(FL TSA TCOM):工作于UHF频段,主要供美国海军使用,用于全球战略、战术通信,为舰舰、舰岸和舰空之间提供话音、数据链路。
美军发展战术通信技术新趋势随着世界范围第四次产业革命和5G通信技术的不断推广,带动军事领域的变革。
军事通信领域受此影响,应用了许多新技术、新手段。
做为军事通信重要组成部分的战术通信,其技术发展面临着新挑战,产生了许多新变化。
主要表现在以下几个方面:一是战术环境的变化。
军事专家认为,过去做为单纯战斗手段,战术通信环境受地理环境的影响,但随着战术通信向信号、频段、带宽、域名和网络空间的不断扩展,战术通信环境变得复杂起来。
二是通信范围的变化。
目前战术通信已从原来的音频通信向文本传送、大数据处理、影像传送等领域扩展。
三是通信使用的变化。
战术通信已从原来较单一的单向音频通信,向双向、多频、多功能、多任务模式发展。
为此,通信频段逐渐拓宽。
四是加密技术的变化。
军事专家指出,大部分尖端战术通信装备带GPS功能,很容易被敌人发现,在与敌开展电子战方面存在弱点。
因此需高强度加密技术来改造现有的战术通信系统。
五是通信时间的变化。
与过去模拟通信不同,数字化的装备,在传送文字、大量数据、影像时,需能长时间供电的电源。
英国的《简氏防备周刊》曾对美军各联合司令部的陆军部队进行过调查。
结果显示,60%的受访者认为与俄罗斯和中国比,美军的战术通信装备处于劣势。
为了解决这一问题和适应新技术发展,美国防部正在研发下一代战术通信体系。
做为新一代战术通信体系,美军要求这一系统首先是基于软件无线电(SDR)的通信体系。
战术通信范围从超视距(BIOL)向长期演进技术(LTE)发展、从自由空间光通信技术(FSO)向无线自适应网络技术(MANET)发展。
其次战术通信不再仅仅是战术部队的通信手段,而是向基于信号的威胁告警和态势感知(SBTW/SA)方向发展。
也就是说,战术通信体系不再是单纯通信手段,也是战斗手段组成部分。
为此,要求战术通信装备应使用基于视窗系统的战术通信软件,应具备能实施卫星通信(Satcom)的卫星通信终端算法;应设计成UHF频段和卫星频段重叠情况下也能进行通信的通信系统;移动功能要最大化,手持式战术通信装备包括电池要控制在1KG左右,以减轻参加战斗战士的物理负担,肩负式战术通信装备维持在5~6KG;要适应恶劣气象条件,在-30℃~55℃的条件下能正常工作。
美国防部完成宽带卫星通信备选方案分析,基本确定未来军事卫星通信发展走向来源:电科小氙为寻找一种最佳采购方式来满足美军日益增长的卫星通信需求,美国国防部于2016年底启动了宽带卫星通信“备选方案分析”(AOA)。
这项工作对整个卫星业界进行了调研,并针对军方应如何从私营部门的创新中获益提供了一些候选方案,其结论和建议将对美国未来的军事卫星通信架构产生重要影响。
研究由美国政府和业界团队共同开展,历时18个月,已于6月底刚刚完成并提交给了美国国防部长。
虽然AOA的细节尚未披露,但国防部官员于6月27至28日在美国军事通信会议上透露了研究的大体情况。
这项研究工作得出的重要结论之一是:美国国防部应当继续混合采用军用和商业卫星来满足其宽带通信需求,同时应当不断提高防护级别,以应对干扰及近年来出现的各种其它威胁。
· 采购额外WGS卫星令业界沮丧,但不会改变美军采用商业卫星的总体设想目前,美国国防部混合采用了美空军“宽带全球卫星通信”(WGS)卫星和商业卫星作为其卫星通信骨干。
为美军提供卫星带宽的主要运营商包括ViaSat、Inmarsat、Intelsat、SES和EchoStar。
美陆军空间与导弹防御司令部一官员称,大约70%的美国军事卫星通信是通过宽带网络承载的。
商业卫星运营商长期以来一直在争取更大的宽带份额,卫星业界有足够的能力以优惠的价格为军方提供服务。
一批提供互联网业务的巨型星座将在几年内开始发射,会为市场提供更多的选择和更低廉的价格。
然而在AOA发布前,美国国会新近决定拨款采购额外两颗WGS卫星,使WGS系统的卫星总数从10颗升至12颗,这令一些商业卫星运营商倍感失望。
美国国防部官员称,采购额外WGS卫星(首颗将于2022年发射)的决定使分析工作的侧重点略有改变。
但美国国会出于对军事卫星通信架构未来缺口的担忧而做出的这一投资决策并不会改变国防部采用商业卫星的总体设想或未来机遇。
· 借助受保护战术波形,混合采用军用和商业卫星满足受保护卫星通信需求AOA中一个重要考虑因素是空间域所面临的新威胁环境,按照国防部官员惯用的说法,这一环境正变得越来越拥挤,越来越充满竞争性和对抗性。
美新一代军用通信卫星在轨能力及发展趋势分析(上)方志英【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P44-46)【作者】方志英【作者单位】【正文语种】中文近年来,美国军事通信卫星一直保持平稳求进的发展势头。
美国目前建成了体系完备的军事通信卫星体系,以宽带、窄带、防护、中继等专用卫星系统为核心,确保关键军事卫星通信服务的连续性和可获得性。
同时,以其他手段为补充,借助快速响应小卫星来满足战术应用需求、通过商用通信卫星来弥补军事容量的不足。
整体而言,美国的军事通信卫星覆盖UHF、SHF和EHF等各频段,具备全球范围常态化覆盖和关键地区多重覆盖能力,无论是从体系完备性和在轨数量角度,还是从系统指标与系统应用能力的角度,美国都处于绝对的领先地位。
从近年来的发射情况看,美军持续推进新一代军事通信卫星的更新换代,且更新步伐加快,新一代卫星的比重不断增长,无论是从技术体制、传输速率还是从系统容量、抗干扰能力上均有明显跨越,远超上一代卫星,部分系统已实现初始作战能力。
截至2016 年1月,美国军用通信卫星现在轨共计51颗,分属9个系统。
其中新发展的更新换代军事通信卫星涉及宽带、窄带、防护、中继、快速响应(技术试验)5个方面,共计20颗。
1.宽带通信——宽带全球卫星通信系统(1)宽带全球卫星通信系统空间在轨及部署情况宽带全球卫星通信(WGS)系统是工作在超高频频段的新型大容量卫星通信系统,旨在用X频段替代国防卫星通信系统(DSCS),用Ka频段替代全球广播业务(GBS)系统,大大简化了组网规划。
截至2016年1月,WGS共计在轨7颗,均位于同步轨道上,部署位置分别为东经174.8度、东经60.2度、西经12.0度、东经88.4度、西经52.6度、西经135.2度、西经115.0度。
下表1列出了每颗WGS的具体发射时间。
(2)WGS系统通信能力分析WGS在轨卫星共7颗,除两极外基本实现了全球覆盖,同时对重点区域采用了双重覆盖的宽带通信保障。
美军未来卫星通信系统发展研究1 前言信息技术的进步从根本上改变了军事冲突的解决方式。
迅速而可靠地从世界各地接收详细的信息或把详细的信息传到世界各地将有助于军事指挥与控制的顺畅,并确保信息优势,保证根据战场态势的变化迅速部署高速机动部队。
卫星通信在为未来作战提供实时的作战空间态势感知、指挥与控制和信息传递方面将起到至关重要的作用。
美军未来的军事卫星通信系统是一个可以为各个不同任务区域的广大用户提供平衡的宽带、窄带及安全通信能力的多个系统组成的一个大系统。
美国国防部已批准的从当前系统向这一未来架构转变的战略包括最大限度地利用商业卫星通信系统,同时调整对固定和移动地面终端的投资,以利用新的卫星和频段,提高其容量、保护能力和频谱利用效率。
宽带通信系统可以迅速传输大量的指挥、控制、通信、计算机与情报信息,包括情报产品、视频材料、图像和数据,重点是强调大容量;安全通信系统对保证各级作战的指挥与控制至关重要,其重点是抗干扰、隐蔽性及核生存性;窄带通信系统可以为数万个运动中的作战人员提供网络化多用户和点对点窄带网络链接服务,它支持需要声音或低数据速率通信的用户,这些用户可能是机动的或受到终端能力、天线尺寸以及环境等限制而处于劣势的用户。
关于宽带通信,美国正在实施宽带填隙卫星项目及先进宽带系统,并将最终取代国防卫星通信系统(DSCS)。
新的卫星每秒将传输数吉比特的数据,是现在的卫星数据流量的10倍。
安全通信将使用全球极高频系统,全球极高频系统由先进极高频系统和先进极地系统组成。
预计这些系统提供的通信容量将是现有安全卫星的通信容量的10倍。
窄带通信需求现在由UFO(特高频后继星)星座支持,未来将被先进窄带系统所取代。
2 宽带通信军用宽带通信卫星的主要目标是保证容量。
宽带数据速率被定义为大于64kbps。
美国军事卫星通信系统(MILSATCOM)先进宽带计划由宽带填隙卫星(WGS)和目标宽带系统即先进宽带系统(AWS)组成。
美军卫星导航终端抗干扰技术现状1 美军卫星导航终端抗干扰技术现状众所周知,美军在军事上的优势很大程度上仰仗其先进的GPS定位系统,然而由于GPS卫星发射的导航信号比较微弱,而且以固定的频率发射,因此军用GPS接收机很容易受到敌方的干扰。
美国国防预研计划局(DARPA)为了保障其GPS卫星导航的精度、可用性、连续性和完好性,研究和发展了各种抗干扰技术,主要有以下四类:滤波技术、波束形成技术、军码直捕技术和组合导航技术。
如表一所示:表一国外卫星导航接收机主流抗干扰技术总结下面简单介绍每种抗干扰技术国外的研究情况:1.1 军码直捕技术的国外现状常规的军码捕获方式都是通过粗码引导捕获的,但是粗码长度短、精度低,极易受到干扰和欺骗。
因此,对军码的直接捕获是终端抗干扰能力的重要体现,能够提高战时卫星导航系统的生存能力。
目前,国内外对军码直接捕获的算法进行了大量研究,主要可分为时域相关捕获与频域FFT捕获两大类。
时域相关军码捕获的原理与粗码捕获相同,区别在于使用大量并行相关器来完成大量的相关搜索运算,以减少捕获时间。
频域FFT直捕方法则通过将输入信号与本地码的相关运算转变为频域上的相乘运算来实现,从而降低资源的开销。
1.2 滤波抗干扰技术的国外现状卫星导航终端滤波抗干扰技术包括基于单天线的滤波技术和基于阵列天线的滤波技术两种。
基于单天线的滤波又包括时域滤波与频域滤波两种,基于阵列天线的自适应滤波包括纯空域滤波与空时二维滤波技术。
时域滤波运用数字信号处理方法来实现可编程IIR/FIR滤波器和相关器。
五月花通信公司为市售GPS接收机开发过时域自适应ATF (Mayflower Adaptive Temporal Filter)滤波器芯片,它对大于30dB的窄带干扰源能有效抑制。
时域处理技术能处理多个窄带干扰,但对宽带干扰通常效果不佳。
频域处理方法通过实时DFT把接收信号映射到频域处理。
与时域预测技术相比,频域处理方法具有滤波过程简单、动态范围大、能够提供更大的零陷深度等特点。