衛星通信技術及抗偵測性能研究

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摘要：隨著我國經濟的發展和技術水平的提升，衛星技術得到了快速發展，低截獲衛星是該領域的技術產物之一，在社會中取得了比較廣泛的應用，其抗偵測性能是保證其具體應用的效果的關鍵。基于此，本文就低截獲衛星通信技術及其抗偵測性能進行深入研究，從而可以為實現衛星低截獲通信提供有效的建議以及參考。

關鍵詞：低截獲衛星；抗偵測性能；衛星通信技術

衛星是一種現代偵測手段，可以為我國的國防以及其他領域提供比較充足的信息，比如氣象信息、定位信息等。并且，衛星通信具備區域廣、傳輸效率高、實時性強的特點，因此具有比較廣泛的應用前景。低截獲衛星是一種應用比較廣泛的通信衛星，在軍事領域發揮著重要的作用并且具備重大的應用價值，因此對于低截獲衛星通信技術及其抗偵測性能進行深入的研究具有重要的現實意義。

1研究的背景以及意義

衛星通信是一種基于現代化技術的發展衍生而出的全新技術，具有覆蓋區域廣、傳輸效率高、實時性強等應用優勢，可以在海上指揮通信、協同通信、廣播通信、應急救生通信等領域具有比較廣泛的應用，也是在當前技術手段下抗截獲性能最好的遠距離運輸方式。比較典型的就是美國海軍使用的軍事衛星系統。該系統主要由軍事衛星通信系統和先進極高頻衛星系統、國防衛星通信系統和寬帶填隙系統、艦隊通信衛星以及特高頻裝置組成，這些系統可以適應各種主要頻段，覆蓋全球，具備極強的通信能力。低截獲衛星通信技術出現的主要原因是為了滿足規避敵人定位己方的需要，從而可以在最大程度上降低通信平臺被攻擊的概率。海上的低截獲衛星系統主要由岸基、艦載、機載、星集中系統等組成，其中，同步軌道電子偵察衛星系統具有覆蓋范圍和時間廣、天線增益高等優勢，但是卻存在定位誤差大的缺點，低軌道電子偵察衛星測向定位精度比較高，但是存在天線增益小、過頂時間短等缺陷，并且電子偵察飛機的偵察范圍存在比較明顯的限制，受到其活動區域和出動頻次的影響。而水面艦艇偵察海上衛星的信號會受到視距的影響，導致偵測距離十分的有限，通過對上述的實際情況進行深入的分析，可以發現海上衛星系統的構建需要以電子偵察衛星為主，同步軌道電子偵察衛星、同軌道電子偵察衛星、電子偵察飛機、水聲偵察以及雷達偵察等配合使用，從而可以實現海上衛星通信的實際需求。另外，在低截獲衛星通信技術應用的過程中，為了減少通信信號的暴露，可以選擇極高頻等更高頻段，從而可以實現擴頻處理增益的最大化，符號數的最小化，進而可以全方面的提升低截獲海上衛星系統的抗截獲性能，此外，還可以通過加載衛星通信載荷的方式提升整個海上通訊信號的隱蔽性[1]。通過對上述的具體情況進行深入的分析可以發現，在具體進行應用的時候，需要對低截獲衛星通信的關鍵技術進行深入的研究，并且對其抗偵測性能進行深入的分析，從而可以滿足新時期實際需求，優化具體應用效果，推進整個衛星通信產業的發展以及提升其安全性。

2低截獲衛星通信的關鍵技術分析

低截獲衛星通信系統構建的核心思路是滿足信號隱蔽條件，這就需要盡可能降低海上平臺輻射衛通信號的功率譜密度，并且結合衛星天線的方向性使得其優勢可以得到有效的發揮，因此在具體進行研究的時候需要對低截獲衛星通信的關鍵技術進行深入的分析，從而可以降低電子偵察衛星截獲海上衛星通訊信號強度，增強其抗截獲性能，增大其收益，從而可以使得整個系統可以順利運行。

2.1增大擴頻增益

通過對衛星系統的具體運行情況以及技術進行深入的分析，可以發現直接序列擴頻通信的信號屏蔽性比較好，信號可以在比較寬的頻帶上擴展，進而可以降低信號功率譜密度，將信號隱藏在白噪音之中，使得在不知道擴頻編碼的情況下無法發現信號的存在。利用低截獲衛星系統的增大擴頻增益的功能可以最大程度上提升通信的性能，從而可以減小信息帶寬，進而可以降低偵測方的接收信噪比，進而可以提升衛星信號的隱蔽性能，當擴頻碼的運行速率在100MHz以上的時候，就無法選擇單一增加直接序列擴頻帶寬的方式，可以采取直接序列擴頻/調頻的方式保證整個系統的順利運行，比較典型的例子就是國外發展了一種名為SuperHighFrequency的頻段在500MHz帶寬的衛星擴頻通信技術，使得其作用可以得到有效的發揮，進而可以優化具體應用的效果[2]。

2.2增大通信衛星的接收天線增益

通過對整個衛星系統的具體運行情況進行深入的分析可以發現在工作頻率不發生變化的前提下，增大通信衛星接收天線收益可以換取海上平臺衛星信號的有效輻射強度，進而可以提高具體的截獲性能，其中GsT的具體表達式為：𝐺=𝜇=(10.47fd)2𝜇通過對該計算式進行深入的分析，其中字母d的意義是衛星的天線直徑，f是頻率，𝜇指的是天線運行的具體效率取值范圍在0.5~0.75的范圍之內，通過對表達式進行深入的分析可以發現，當衛星通信工作頻率的取值為14GHz，并且天線衛星口徑會隨之增加，可以發現天線增益取得了顯著的增加，通過計算的結果可知海上衛星通信站有效全向輻射功率可以得到顯著的降低，進而可以全方面的提升衛星通信信號的被截獲性能。

2.3選擇較高的工作頻段

衛星通信系統在運行的時候，處在高分段進行工作可以有效地擴大擴頻增益，并且得到相應的天線增益，進而可以實現綜合增益。在這種模式下，可以為整個系統的運行提供顯著的增益優勢，從而可以全方面提升海上衛星通信抗截獲性能，優化具體應用的效果。

3對抗電子偵察衛星截獲性能的深入分析

通過對整個低截獲衛星系統的實際情況進行深入的分析，可以發現電子偵察衛星具有比較顯著的應用優勢。這種技術在應用的時候具有范圍廣、速度快、效率高、并且不會受到國際線和天氣條件等的限制，是海上通信信號偵察的主要手段，本文則將具體分析的重點放在低截獲衛星通信抗電子偵察衛星截獲性能。

3.1電子偵察衛星截獲衛星通信信號分析模型

利用對電子偵察截獲衛星通信信號的實際情況進行深入的分析，可以發現在整個衛星系統內部的海上平臺、通信衛星、電子偵察衛星等具有不同的天線波速指向，為了對整個具體應用的實際情況進行深入的分析，可以假定衛星在運行的時候可以滿足以下的條件：（1）同步軌道電子偵察衛星的接收信號來自海上衛通發射天線的低旁瓣，并且處在天線主波束內部。（2）低軌道電子衛星的信號依舊來自海上衛通發射天線的低旁瓣，并且低軌電子偵察衛星的偵察天線屬于偏置安裝的方式，并且將俯仰方向設置在45度角，偵察天線的偵察距離在初始距離的1.4倍左右，信號在不受到限制的前提下衰減為3dB，波束寬度需要設置在直徑0.6層面左右的拋物面天線。（3）利用檢測概率和虛警概率確定信號可攔截距離。（4）通信衛星的技術是星上信號處理技術。通過對上述的實際情況進行深入的分析可以構建相應的數學模型，進而可以為優化整個通訊系統的設計提供有效的模擬參考。

3.2抗電子偵察衛星截獲的具體情況研究

低軌道電子偵察衛星的軌道高度比較低，一般高度設置在300~1100km之內，傾角的角度則需要設置在大于50度，才可以獲得比較準確的輻射源位置信息，從而可以實現對艦載雷達或者通信信號的偵察和定位。這種衛星的定位方式相比較地球同步軌道而言具有比較顯著的高度優勢，從而可以構建出一個全新的模擬模型，從而可以對自由空間傳播損耗的具體情況進行直觀的演示，而具體的計算公式為：L=32.4+20lgf+20lgd其中f為衛星通信頻率，d是海上通信平臺到電子偵察衛星的距離。通過對計算式以及模型進行具體的深化分析可以發現該公式的計算結果同輻射源的距離呈現出反比例的關系，因此當低軌道電子偵察衛星接受星下點位置的輻射信號的時候，可以顯著的增加軌道降低到來的信噪影響[3]。通過對公式上的各個元素的具體情況進行深入的分析，可以發現在偵察衛星接收機端的有效后檢測信噪比的典型值為9dB的時候，在高度600km的偵察衛星可以對預設條件下的衛通信號進行實時的偵測，這個時候如果將天線口徑調整到原來的五倍，會導致衛星信號的可截獲高度要遠遠低于低軌電子偵察衛星高度，進而可以有效增強通信天線增益，有效的抵消了信噪比增益的影響，從而可以在最大程度上降低對于信號的影響。3.3抗同步軌道電子偵察衛星截獲情況通過對上文的模型和技術的實際情況進行分析，可以發現由于同步軌道電子偵察衛星軌道的高度比較高，地面覆蓋率高，具有比較優質的時效性，可以為特定區域的信息進行連續性的電子偵察，對比低軌道電子偵察衛星，可以采取增加天線口徑面積的方式提高天線的增益，從而可以在最大程度上降低信噪比。比較典型的例子就是美軍的門特系列衛星，這種衛星的大型拋物面最大直徑為152.5m，可以截獲在1000MHz~20GHz頻段之間的所有信號，可以接受的最小地面信號的強度是低軌道衛星的五千分之一，進而可以有效提升衛星系統的整體靈敏度。因此在進行研究的時候需要充分考慮系統偵測范圍和衛星系統的靈敏度估計范圍對偵測天線的具體收益進項稅深入的分析，從而可以測量出該系統在截獲14GHz的信號時該衛星系統的偵測靈敏度在-160dBW/m3以上，并且天線的增益在85dB以內，進而可以優化具體的應用效果。通過對實際情況進行模擬分析可以發現通信天線增益增加部分可以抵消同步軌道電子偵察衛星的高增益天線優勢，從而可以形成有效對抗，保證數據的可靠性。

4總結

隨著我國經濟的發展以及技術水平的提升，通信衛星在我國的經濟發展中占據著更加重要的地位。為了優化其具體應用的效果，需要對低截獲衛星通信技術及其抗偵測性能進行研究與提升。通過構建模型的方式對低截獲衛星的具體運行情況進行深入分析，可以優化其在遠程通信、信號攔截等方面的具體效果，保證這種技術可以得到有效的實踐應用。

參考文獻：

[1]趙子軍.北斗衛星導航定位技術寫入移動通信國際標準——訪中國通信標準化協會副秘書長武冰梅[J].中國標準化，2020（09）：18-20.

[2]邱雨.跨越“紅海”，尋找頻譜資源使用的“藍海”——訪國際電信聯盟（ITU）秘書長趙厚麟[J].中國無線電，2019（11）：11-12+18.

[3]姜波，劉翠海，鄭磊.一種低截獲衛星通信技術及其抗偵測性能分析[J].電訊技術，2019，59（09）：1015-1019.

作者：王天樂 單位：中國電子科技集團公司