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2017财年，美军在军用和军民共用卫星通信系统建设及关键技术研究方面授出约400亿美元的合同，这一数值较上一财年增加约17.1%。合同内容涵盖了天地一体化通信系统组网、抗干扰、战术数据链、先进水下通信等多个关键技术和实现方案，彰显了美军构建全球化抗干扰信息系统的意图。构建天地一体化抗干扰通信网络能够帮助美军形成全天候、全覆盖的信息系统，为美军实施精准信息化打击和夺取战场制信息权奠定坚实的基础。为了充分发挥天地一体化网络架构的威力，美军在相关技术的立项和研发中强化投入，资助广大科研人员投身先进技术的研究，构建了强大的抗干扰通信网络，为战场通信、火力打击等提供支撑。
一、美军卫星通信系统发展基本情况
美军经过50余年的发展，建成了以宽带、窄带、抗干扰和中继四大系列高轨卫星为主，以低轨卫星星座等为补充的完备的军事卫星通信体系。
（一）宽带卫星通信系统
宽带卫星通信系统主要解决高速率固定和机动通信（≥64千比特／秒）需求，为陆、海、空部队和武器平台提供宽带双向通信、信息高速广播和情报信息快速回传保障。自20世纪60年代起，美军先后发展了三代 “国防卫星通信系统”（DSCS），共发射57颗，目前在轨8颗。2001年启动“宽带全球卫星通信系统”（WGS）研制建设，用于全面接替DSCS。WGS共设计10颗卫星，由6颗卫星形成全球覆盖，4颗卫星增加系统容量，目前8星在轨。WGS－5卫星采用波音－702卫星平台，整星质量5900千克，设计寿命14年，单星造价3.5亿美元。卫星采用X和Ka波段，星上配置14副通信天线，单星通信容量高达3.6吉比特／秒，超过在轨8颗DSCS卫星总和，双向通信速率可达1.4吉比特／秒，广播速率可达24兆比特／秒，数据回传速率可达274兆比特／秒。该星代表了美国宽带军事卫星通信最高技术水平。
（二）窄带卫星通信系统
窄带卫星通信系统主要解决低速率、小型化、大容量用户通信需求，为陆、海、空部队和武器平台提供战术移动通信保障。自20世纪70年代起，美军先后发展了“舰队卫星通信”（FLTSATCOM）系统和 “特高频后继星”（UFO）系统，共发射18颗，目前在轨8颗。2002年启动“移动用户目标系统”（MUOS）研制建设，用于全面接替UFO。MUOS共设计6颗卫星，由4颗卫星形成全球覆盖，1颗卫星在轨备份，1颗卫星地面备份，目前已完成 ４颗卫星发射，形成全球保障能力。MUOS采用洛克希德·马丁公司的A2100M卫星平台，整星质量6740千克，设计寿命10年，单星造价约5.5亿美元。卫星采用UHF频段，星上配置2副通信天线，单星通信容量达10.054兆比特／秒，支持4189个基本信道（2.4千比特／秒）移动用户终端同时接入，超过UFO卫星40余倍。
（三）抗干扰卫星通信系统
抗干扰卫星通信系统主要解决抗干扰、防侦听、防截获、高保密和高生存能力用户通信需求，为战略和战术部队提供强对抗条件下的最低通信保障，是美军核力量指挥控制和通信的骨干通信手段。自20世纪90年代起，美军发展了“军事星”（Milstar）系统，共发射6颗，目前在轨5颗。
1999年启动“先进极高频系统”（AEHF）建设，用于接替Milstar。AEHF设计使用6颗卫星形成全球覆盖，已发射3颗。AEHF卫星采用洛克希德·马丁公司的A2100M卫星平台，整星质量6600千克，设计寿命14年，单星造价5.5亿美元。卫星采用Ka和EHF频段，星上配置15副通信天线，单星容量430兆比特／秒，超过Milstar卫星10倍，最高通信速率可达8.2兆比特／秒。卫星采用星地一体化高速宽带跳频、相控阵跳波束天线、时域随机跳变、调零天线等先进技术，大大提升了抗干扰能力和灵活性。
（四）中继卫星通信系统
中继卫星通信系统主要是美国国家侦察局的 “卫星数据系统”（SDS）。SDS是美军高度保密的卫星系统，主要为国家侦察局的成像侦察卫星、美军导弹预警卫星等提供数据中继服务；部分卫星搭载通信载荷，为美军高纬度地区的部队，特别是为分布于全球五大洋的战略核潜艇提供通信支持。自20世纪70年代起，美军先后发展了三代SDS，共发射18颗，目前在轨5颗均为第三代卫星。
（五）低轨星座系统
为应对战场通信需求剧增，提升各种作战环境下卫星通信系统保障的灵活性和通信容量，美军还通过买断“铱星”（Iridium）（系统设计72颗卫星，含66颗工作卫星、6颗在轨备份卫星，目前70颗卫星在轨）卫星系统部分资源，补充军事卫星通信系统通信容量、保障手段、覆盖范围等不足。目前“铱星”后续规划已经出台，增加了电磁频谱感知等载荷，呈现出一星多能发展趋势。
（六）组织运用情况
美军使用在轨通信卫星数量超过100颗，通过星间链路以及在本土、夏威夷、欧洲、西南亚和日本建设的信关站，构建了全球互联互通、天地一体的军事卫星通信系统。美军事卫星通信系统是其实施全球战略，保持信息化优势不可或缺的基础设施，是实施网络中心战的重要物质基础。据统计分析，美军已编配50多型6.7万余套窄带通信终端，4000余套各类宽带和抗干扰卫星通信终端。在此基础上，美国陆军构建了“战术士兵信息网”（WIN－T）系统，将各类卫星通信终端统一编配各级部队，通过通信卫星实现指挥所、作战部队、单兵以及武器平台之间的联通，构建了扁平化的指挥链路。美国海军构建了灵活的舰队指挥系统，在岸基站、舰艇、舰载机上，集成了 “海军多频段终端”（NMT）、各类窄带通信终端，其中战略核潜艇利用抗干扰卫星可移动波束进行安全保密的指挥控制通信。美国空军完成了作战、侦察、预警、运输、指挥等各类飞机和地面指挥中心装配和改装卫星通信终端的工作，其中C－135运输机和“全球鹰”无人机等平台使用宽带卫星通信终端，F－35战斗机和各种巡航导弹等高机动武器平台使用窄带、抗干扰卫星终端，实现了卫星通信装备战术应用。
二、美军卫星天地一体化抗干扰能力分析
美军从政策上、经济上以及应用上对天地一体化网络的建设和应用投入了巨大的人力和物力，然而，能让美国如此自信的部署和使用上述网络，离不来该网络具有的强大抗干扰能力。通过对美军空天地一体化网络以及终端的抗干扰关键技术的分析，对美军当前服役和正在研发的技术特点总结如下。
（一）在扩、跳频综合智能抗干扰技术方向
美军的发展趋势呈现了三个主要特点：第一，传统的扩跳频技术还在不断发展，如针对跳频系统跳速低、可用跳频频点数少、跳频带宽窄、抗多径干扰能力有限和信息速率低等问题，其发展方向是高速跳频、变速跳频等。第二，大量采用综合抗干扰体制及技术，其典型标志之一是跳频、直接序列扩频和跳时等基本抗干扰体制的综合应用，特别是在极高频及其以上频段更是如此。例如美国的JTIDS综合采用了高速跳频、跳时、直接序列扩频和纠错编码等多种反侦察和抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力。第三，采用智能抗干扰技术，在对电磁干扰环境进行实时认知的基础上，智能地对抗干扰通信系统参数、进行优化配置，采取最佳的抗干扰手段，使得通信系统更加灵活、更能适应电磁环境的变化、鲁棒性更强。
（二）在时频空码多域联合自适应抗干扰技术方向
美军的发展趋势呈现了三个主要特点：第一，空时频码能具备多域联合自适应通信能力，该技术通过对基于时域、频域、空域、码域的联合协同处理，从多个域区分通信与干扰信号，达到提高抗干扰能力的目的。目前美国现役装备中通常采用频率域和功率域的自适应，对于空时频码能多域联合自适应通信抗干扰技术的研究才刚刚开始。第二，美国提出了一些具有创新性的自适应干扰抑制技术，如盲源分离干扰抑制技术和自干扰抑制技术。这些技术的提出为通信抗干扰技术的发展提供了新的思路。第三，美国开始发展空域自适应抗干扰技术，由于该技术同时具有抗干扰、抗截获的特点，越来越得到美军的重视。
（三）在战术通信网抗干扰技术方向
美军正以认知无线电和认知网络为基础，朝着认知无线自组织网络、智能网络策略管理等技术的方向发展。第一，由于自组织网络技术无需任何通信基础设施，能够实现机动通信网络的快速部署，且其具备的多跳、自组织、自治愈能力使网络具有很强的鲁棒性、扩展性和抗毁性。因此，自组织网络技术非常适用于野外战场军事通信网的特定需求，已成为数字化战场机动通信的首选技术。如美军研制的战术级作战信息网络（WIN－T）、战术目标瞄准网络（TTNT）、灵活访问与安全传输（FAST）、联合战术无线互联网（JTRS）、自动化数字网络系统（ADNS）等作战通信系统都采用自组织网络协议、抗干扰物理波形和跨层QoS设计等多项技术措施，提高了传输系统的抗截获、抗干扰和服务保障能力。第二，分布式智能策略管理可以根据网络条件的变化自适应调整网络行为，在很大程度上减少了人工干预，提高了网络适应性和可靠性，有效地加强了网络管理的功能，如美军的DRAMA项目，主要致力于设计开发一种具有分布式、智能化、支持策略管理等特点的移动无线自组网有效管理技术。
（四）在低截获抗干扰安全通信方向
美军的发展趋势呈现了两个主要特点：第一，随着电子信息对抗技术的发展，对军用信息传输技术已呈现 “发现即可摧毁”的新威胁。因此抗干扰通信信号首先应该具有高隐蔽、低截获率，使得敌方难以从周围众多电磁信号、干扰和噪声的环境中识别出来。第二，即使通信信号被敌方检测到，也应该充分保证信息的安全，传统的信息加密技术是在通信的应用层来保证信息安全，但通信物理层作为面临敌方威胁攻击的第一道防线，最新趋势是研究相应的通信物理层的波形设计和实现电路，从而增加对信息安全的防护。
（五）在军民融合的无线通信抗干扰新技术方向
美军的发展趋势呈现了两个主要特点：第一，民用移动通信飞速发展，已经开始市场应用的第四代移动通信，以及正在标准化的第五代移动通信系统中，采用了大量的无线新技术，包括载波聚合、干扰对消、协同中继、大规模多天线系统（LSAS）、新型多载波调制波形与非正交多址接入等，为提高无线通信的性能（包括超高速传输数据速率（大于1吉比特／秒）、高频谱效率（10～100（比特／秒）／赫）、支持更多连接、更安全的服务质量及更低时延）提供了大量的技术手段。第二，美国密切关注这些新技术在军事通信中的应用，期望在指挥、通信、侦察、对抗、遥感与控制、天地一体化等多个领域和方向扮演更重要的角色，支撑构建新一代军用多域协同智能信息网络。同时，合理利用先进的民用无线通信技术，可以有效地降低开发成本和周期。
三、总结
随着信息技术的发展，未来信息化战场面临着更多的挑战。美军大力投入空天地一体化组网和抗干扰关键技术研究，充分说明美军争夺战场制信息权的决心。空天地一体化网络能够显著提升战场通信网络的生存能力和传输效能，在此基础上发展抗干扰能力将进一步提升战场通信的有效性和可靠性，为美军占领战略制高点奠定基础。
标签：协议 纠错 全球 性能 管理 基本 频段 参数 fast
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