2015年國外衛星軍事應用裝備和技術發展綜述

● 文| 裝備學院 方秀花 尹志忠

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2015年國外衛星軍事應用裝備和技術發展綜述

● 文| 裝備學院 方秀花 尹志忠

2015年，雖然受經濟困難、預算減少的影響，但世界各國航天領域能力建設仍持續進行，各國都采取了軍、民、商融合（與商業公司合作、使用商用現貨、軍民機構資源共享等）以及國際間合作等多種方式保持或提升自己航天系統能力。通過努力，各國（尤其是美國）的衛星應用裝備和技術，在新興基礎技術和部件研發、新型應用系統建設和老舊系統改進、裝備的及時列裝應用等方面都與往年一樣呈現出良好的勢頭。

一、信息獲取領域

2015年在信息獲取領域，各國圍繞增強態勢感知能力，提升情報對國家安全、軍事作戰的決策支持能力展開工作。美國重點研究的是智能化信息處理、開源情報利用等相關技術，研發新型情報挖掘應用系統，對現用系統如“分布式通用地面系統”等進行升級。由于美國國防部預算的減少，軍事情報項目的預算也逐年減少，2015年僅獲得撥款165億美元（2014年174億美元、2013年192億美元）。因此，美國將進一步推動商業信息資源的利用。國家地理空間情報局（NGA）于2015年10月26日發布了《商業地理空間情報戰略》，旨在關注蓬勃發展的私營遙感衛星產業，更好地利用商業公司地理空間信息。俄羅斯等其他國家也通過研制新型情報系統、建設或升級地面站、國家之間項目合作等方式達到自己的目的。

1．新興基礎技術研究

（1）數字地球和薩博公司合作生產3D地理空間情報

2015年，長期服務于國防和安全領域的數字地球（DigitalGlobe）和薩博（Saab）公司創建了一個合資企業——Vricon公司，面向整個專業地理空間市場，同時也服務于國防、安全和基礎設施建設。Vricon將Saab公司獨有的、業界領先的3D技術和訣竅，與DigitalGlobe公司無可匹敵的海量檔案數據（全球數億平方公里最高質量的商業衛星圖像）相結合，能夠制造高精度、照片級、逼真的3D產品和地球地理信息數據，通過其獨有的可視化平臺和標準基礎數據格式進行訪問，使得以3D模式精確再現地球上所有可視物體、以前所未有的規模呈現3D模式的地球成為可能。Vricon公司未來有望向用戶提供突破性的產品。

（2）美、英聯合開發戰場信息共享、存儲、處理相關技術

2015年2月3日，英國國防科技實驗室和美國陸軍研究實驗室聯合舉行了一次“機會日”活動，提出了聯合作戰環境下戰場信息共享、存儲、處理相關技術研發需求，同時為供應商相互交流并了解如何參與研發搭建平臺。

2．新應用系統研發和老舊系統改進

（1）DARPA研制 “班組X核心技術”

2015年12月，美國國防高級研究計劃局（DARPA）與9家機構簽訂了“班組X核心技術”項目第一階段合同。該項目旨在為戰術指揮所、作戰車輛以及更小的作戰單元提供戰場態勢感知的能力。如果項目研制成功，將可使班組成員能夠更直觀地了解和控制其復雜的任務環境、自身和同伴位置，從而為士兵和海軍陸戰隊員等小型作戰單元提供前所未有的態勢感知能力、作戰的適應性和靈活性，使己方戰士對潛在對手保持絕對的戰術優勢。

（2）俄國家防御指揮中心研制“監測、預測智能情報系統”

2015年2月，俄羅斯聯邦國防部國家防御指揮中心委托俄羅斯技術國家集團的聯合儀器制造公司研制“監測、預測智能情報系統”。系統的主要功能包括：①按照信息的內在邏輯和涵義，自動監測、收集、分類和處理來自媒體及社會網絡、博客等公開渠道情報信息（最初設計支持5～6種語言），并按照專題分析出現的頻率，評定其價值；②系統能生成多種層次的情報產品：第一層包含對所關注情況和形勢的總體分析和結論，解決問題的方案；第二層次提供更加詳細的情報信息，如圖、表、報告，對未來態勢發展進行預測；第三層次可以系統地追蹤信息更新的頻率、周期和速度，事發地點以及實時的局勢變化。

（3）英國將建設一個世界級的新太空數據中心

2015年3月，英國地球觀測應用大會在倫敦召開，英航天局局長在會上宣布將建設一個世界級的新太空數據中心，以全面獲取歐洲“哥白尼”項目提供的大量全新地球觀測數據，確保英國盡快充分運用“哨兵”衛星數據。新太空數據中心將由英國航天局和衛星應用推廣中心共同出資。

（4）Imagesat推出新型微型地球遙感觀測系統地面系統

地球遙感觀測系統（EROS）高分辨率成像衛星的所有者和運營商Imagesat國際集團在2015年拉美航空航天與防務（LAAD）國際展覽會上推出了分辨率70cm的EROS B衛星便攜式點對點地面“微型終端”。EROS B“微型終端”集成了以色列ORBIT通信系統公司生產的1.5m或2.4m X頻段天線與Imagesat公司的數據處理單元，能從衛星上實時超高速下載數據。

3．裝備的部署應用

（1）洛馬公司為美海岸警衛隊提供艦載C4ISR系統

2015年5月，洛馬公司與為美國海岸警衛隊研制“國家安全巡邏艦”（NSC）的英戈爾斯工業（HII）公司簽署了7200萬美元合同，為第八艘國家安全巡邏艦USCGC Midgett號提供C4ISR系統。洛馬公司的C4ISR系統可支持實時態勢感知，互操作性好，適用于多種應用場景——船員救助遇難船只、跟蹤感興趣的目標以及與其他海岸警衛隊在空中、海上和陸地進行合作，可使各方有效更新、共享最新信息。

（2）美國國家地理空間情報局對外開放地理空間工具包MrGeo

2015年1月，國家地理空間情報局（NGA）宣布把地理空間情報工具包MapReduce Geo（MrGeo）放在其公開網站GitHub上，供用戶免費使用。MrGeo是由DigitalGlobe公司在NGA授予的項目下開發的一款地理空間情報工具。MrGeo支持全球范圍高分辨率圖像處理、地形分析、機動路徑規劃、跟蹤數據的分析等。其可簡化地理空間成像、跟蹤的大尺度柵格數據的存儲和處理，降低分析過程中的搜索、下載和處理時間。

二、信息傳輸領域

2015年，在信息傳輸領域，以美國為首的航天大國主要圍繞增強部隊動中通通信能力和低層級戰術作戰單元通信能力、提高帶寬利用率、保障信息傳輸安全性等方面進行研究，研究重點是基礎部件、衛星通信終端天線、新型衛星應用系統、老舊系統升級改造，并及時將研究成果投入應用。

1．研發基礎部件

（1）美Guerrilla RF公司推出高線性度超低噪聲放大器

美國無線基礎設備制造商Guerrilla RF公司于2015年推出了高線性度、超低噪聲放大器（Ultra-LNA）系列，包括GRF2051 Ultra-LNA、GRF2052 Ultra-LNA兩種型號，主要有小型LNA、宏基站LNA、分布式天線LNA和通用LNA幾種類型。GRF2051Ultra-LNA工作頻率1700～2700MHz，GRF2052 Ultra-LNA工作頻率2300～3800MHz（經優化其工作頻率可以調整到6GHz）。該系列放大器具有外部匹配元件少、工作電流可調、供電電壓多樣等特性。由于線性度好、噪聲超低，在級聯使用時可以配置為第一級LNA。

（2）加拿大先進無線公司為美WGS衛星通信終端研制氮化鎵放大器

加拿大先進無線（Advantech Wireless）公司2015年2月獲得價值300多萬美元的合同，為美軍“寬帶全球衛星”（WGS）通信系統的“移動中衛星通信”（ SOTM）終端和便攜式終端提供Ka和X頻段氮化鎵固態功率放大器。該公司的氮化鎵固態功率放大器和模塊化上變頻器以其優異的性能和技術的先進在行業內處于領先地位。

（3）加拿大先進無線公司推出新型固態功率模塊/上變頻器

2015年9月，加拿大先進無線公司推出了適用于軍事戰術移動應用、基于氮化鎵的第二代50W X頻段固態功率模塊/上變頻器（SSPB/BUC）。

SSPB/BUC基于該公司已被業界證明十分可靠的固態高功率放大器設計，由電源、鎖相振蕩器、混頻器、濾波器和冷卻機制等構成，具有良好的線性性能和較高工作效率，由于采用了內置式設計，重量不到3.5kg。該器件安裝于一個冷卻裝置中，防風雨設計,適合全天候野外應用。非常適合在惡劣環境、動中通和背負式終端中使用。

（4）美國國防部研制戰術通信系統加密裝置

2015年11月，美國國防信息系統局（DISA）與諾格公司簽訂了9990萬美元的合同，用于研制“KGV-72 Ⅰ型可編程嵌入式加密裝置”，以處理進入“聯合作戰指揮平臺”（JBC-P）的機密信息（JBC-P是一個具有態勢感知和友軍跟蹤功能的系統）。該合同期為5年，這項工作預計2020年11月完成。

2．研制各種新型天線

（1）“地對空收發”可伸縮衛星通信天線

美國《軍事衛星》 雜志2015年第1期介紹了美陸軍的一款輕型“地對空收發”（GATR）可伸縮（Inflatable）衛星通信天線，如圖1所示。簽署了一份諒解備忘錄。與機掃天線及其他電掃天線相比，這款ESA天線有更大的掃描角度，離軸角度可達到70°，這正是機載通信終端所需要的。

圖1　GATR天線

3．新應用系統研發和老舊系統改造

（1）NAL Research公司與美海軍水面作戰中心合作整合銥星網絡

美國《軍事衛星》雜志2015年第6期報道，美國NAL Research公司從海軍水面作戰中心Dahlgren分部獲得一份價值884.0563萬美元的成本加固定費用合同，支持整合已有、新建和改進的銥星設備和網絡，合同還就如何使用傳感器和向用戶分發數據的培訓和建檔工作進行了規定。

（2）德雷珀實驗室幫助橋衛星公司研發光通信網地面控制站

2015年9月，德雷珀實驗室與橋衛星公司簽訂協議，幫助其研發激光衛星通信系統地面站。德雷珀專門組建了研究團隊，已開發了可用于橋衛星公司激光衛星通信系統地面站運行、任務自主規劃、高效數據傳輸等相關技術。德雷珀的地面處理架構是獨一無二的，將可處理日益增加的低地球軌道數據傳輸。

（3）GD公司加拿大分公司為加拿大部隊研制WGS終端

2014年12月，GD公司加拿大分公司獲得總價達6760萬美元的合同，為加拿大“墨丘利全球衛星通信項目”建立7個WGS固定地面站，這些地面站將可直接接入加拿大國防部網。GD公司加拿大分公司希望通過“墨丘利”計劃促進WGS衛星通信技術轉移到加拿大，從而刺激加拿大在衛星通信領域的產業發展，提升未來加拿大在高科技領域的發展機遇。

（4）以色列吉萊特公司推出機載移動衛星通信終端BlackRay

2015年5月，吉萊特衛星網絡公司展出了其

GATR工作在Ka和X頻段,使用與傳統終端相同的調制解調器、基帶、加密方法，因此能夠利用現有的網絡和業務。盡管衛星捕獲是手動的，但其先進的性能使它很容易指向衛星。GATR在指揮所和小型戰斗前哨使用時，提供了“保密互聯協議路由” （SIPR）和“非密互聯協議路由”（NSIPR）兩種接入方式。另外，GATR還包含一個電池備份系統，即使電源失效，也能繼續連續工作6小時。

（2）機載衛星通信終端“電掃相控陣”天線

2015年3月，Rockwell Collins公司稱已著手研制用于商用和軍用機載衛星通信終端的低成本“電掃相控陣”（ESA）天線。該款天線研制成功后，將首先應用于一網（OneWeb）公司于2017年開始發射衛星、2019年完成組網的低軌衛星通信系統。Rockwell Collins和一網公司已機載移動衛星通信終端BlackRay。BlackRay主要有以下特點：①體積、重量、功耗低，適合用于小型無人機；②顯示板大，數據傳輸速率高；③支持全雙工衛星通信；④采用頻譜效率較高的IP連接方式。據悉，這是目前行業內體積最小、結構最緊湊的機載終端，卻能實現寬帶通信，從而完成“超視距”傳輸情報、監視和偵察數據的任務。BlackRay使客戶無論在陸地、海上、空中都可以隨時保持通信。

4．裝備的部署應用

（1）Inmarsat“L頻段機載ISR業務”為部隊提供全態勢感知

美國《軍事衛星》雜志2015年第3期報道了國際海事衛星組織（Inmarsat Government）的新型“L頻段機載情報、監視和偵察”（ LAISR）業務已成功完成機載用戶測試。新型LAISR業務將提供全球”機載ISR”任務所需的高速、超視距連接，其數據傳輸速率高達10Mbit/s。LAISR能夠傳輸各類有人和無人機采集的高清全動態影像（FMV）和數據，從而為軍事和情報機構提供全態勢感知。

（2）法國空客防務與航天公司為英軍方提供“日常通信”業務包

2015年7月，法國空客防務與航天公司為英國軍方提供一套“日常通信”業務包——Wel2Go。新型業務包Wel2Go旨在提供性能可靠、易于運輸部署和操作、性價比高的戰場專用通信信道。Wel2Go業務包針對不同級別的軍事應用，包含小、中、大三種，為部署在外的官兵提供了與家人、朋友可靠通信的方式，從而很好地支持了遠離本土部隊的公共事務和其他人事工作，滿足了英國國防部未來需求。

三、信息基準領域

2015年，美國在該領域的研究重點是能夠在對抗環境下可靠使用的GPS應用設備或GPS與其他導航方式組合的導航設備，繼續探索不依賴GPS的“定位導航授時”（PNT）技術和方案。俄羅斯已經完成GLONASS系統的重建工作，在軌衛星已有28顆，并通過了俄國防部對系統的最后測試。在2014年的基礎上，俄繼續推進境外建設GLONASS地面站相關工作。另外，為了提高在俄境內的導航定位精度，俄羅斯航天系統公司開始研制高精度衛星定位網。俄國防部稱，其全新的GLONASS系統將于2016年投入使用。其他國家和地區也有少量新的用戶設備推出。

1．新興技術研發

（1）DARPA研發“全源定位和導航”系統

2015年3月，DARPA宣布其正在研發一項可在GPS信號盲區或干擾環境下使用的革命性新技術——全源定位和導航，未來將可廣泛應用于軍民領域。目前，DARPA的研究人員正在研制可以收集像電視、收音機或者閃電這樣“時機信號”的傳感器，這是實現未來ASPN技術的基礎。

（2）DARPA授出“對抗環境中空間、時間和方向信息”項目研發合同

2015年4—6月，DARPA授出了“對抗環境中的空間、時間和方向信息”（ STOIC）項目的3份研發合同。STOIC涉及三大主要技術：長距離極穩定基準信號技術、極穩定戰術時鐘技術、為合作用戶提供PNT信息的多功能系統技術。DARPA按這三大技術把合同分別授給了探險技術公司、羅克韋爾·柯林斯公司、雷聲公司。

（3）美國DARPA征集水下“深海導航定位系統”項目方案

2015年4月，美國DARPA為“深海導航定位系統”（POSYDON）項目征集方案，研究在海床上安裝聲信號源，組成類似GPS的系統，使在海底的潛艇不必浮出水面就可得到精確定位信息。目前美國國防部正在探索建立水下互聯網的可能，同時也希望創建水下全球定位系統。

（4）美陸軍研發不依賴GPS的導航系統

2015年5月，美陸軍通信電子研發與工程中心發布消息稱其正在研發一種袖珍型導航裝置“作戰人員綜合導航系統”(WINS)。該系統可在GPS不可用的情況下，采用多種傳感器從士兵最后已知位置跟蹤并記錄其運動軌跡、速度、時間以及高程等要素，在地圖中顯示士兵當前位置。WINS包含若干個精確度很高的慣性傳感器（如計步器和加速計）。WINS主要依靠GPS信號獲得初始位置信息，由于慣性器件提供信息的精度會隨著時間的推移而下降，因此需要使用GPS對其信號進行校正。雖然WINS只能在短時間內提供足夠精度的導航定位，卻能在失去GPS信號的生死攸關的關頭，為用戶提供服務。

2．用戶設備的建設和研發

（1）美國海軍繼續推進“聯合精密進近著陸系統”的研發

2015年8月，美國海軍就海基“聯合精密進近著陸系統”（JPALS）的工程及制造給雷聲公司追加了5200萬美元的合同，以支持其自動著陸能力的研發及其與F-35聯合攻擊戰斗機的集成測試。海基JPALS是一款全天候、多功能的基于GPS的著艦系統，可在電子戰環境下為航母艦載機（包括固定翼飛機和直升機）提供抗干擾的著艦引導。

（2）加拿大諾瓦泰公司發布多系統衛星導航寬帶天線

2015年4月，諾瓦泰（Novatel）公司發布一款寬帶天線GPS-704-WB（見圖2），覆蓋目前所有導航衛星的L頻段信號（GPS、GLONASS、Galileo和北斗）以及北斗的B3和Galileo的E6信號。用戶可以使用該天線單獨接收GPS信號，也可以同時接收多系統衛星信號，并且可以為用戶提供靈活的開發應用。該天線的相位中心偏差可以在衛星的方位角和仰角發生變化時保持恒定不變，因此能夠支持任何長度的基線測量。該天線密閉封裝在一個堅固耐用、結構緊湊（直徑185mm，高69mm）、重量輕（530g）、具有防水功能的外殼中，符合美國軍標MIL-STD-810G規定的抗振動和防鹽霧標準。

圖2　Novatel公司GPS-704-WB天線

圖3　BD935-INS(左)和BX-935-INS (右)慣導傳感器

（3）美GPS Source公司推出適用于惡劣環境的衛星導航接收機天線

2015年3月，GPS Source公司發布了一款新的衛星導航接收機天線，重量輕、魯棒性好。該天線是專門為環境要求苛刻的航空、商業和軍事應用而設計，滿足美國國家軍用標準（MIL-STD），具有抗沖擊、防粉塵、耐化學品和噴氣燃劑等特性，能夠承受較大的沖擊、振動等環境應力。

（4）美天寶公司推出集成了多衛星、多頻導航接收卡的慣導傳感器

2015年5月，天寶（Trimble）公司發布了兩款新的導航定位模塊：集成了多衛星、多頻導航接收設備的BD935-INS、BX935-INS慣導傳感器（見圖3）。BD935-INS采用易于與其他平臺（如小型機器人和無人駕駛車輛）集成的外形封裝，基于最新的全球衛星導航信號接收處理和慣性導航技術設計，適用于實時動態定位和定向。BX-935-INS模塊的封裝適合野外粗劣環境下使用，易于安裝，也便于集成OEM或其他系統，可以快速獲取高精度的位置和姿態數據，適合多種應用領域。

（5）俄羅斯建立高精度衛星定位網

2015年7月，俄羅斯航天系統公司（隸屬于聯合導彈航天集團）稱其已開始研制高精度衛星定位網,目標是在俄境內組建高精度導航區域。高精度衛星定位網將可連接600多個GLONASS全球衛星基站，并可在此基礎上建設高精度區域網，如大型的國家網絡及商業服務網絡。利用該網絡獲取的測量信息可轉換成各種坐標系統;可全天時(一周7天,每天24小時)為用戶提供實時、精度達分米或厘米級的導航定位服務，用戶可自行選擇。該高精度衛星定位網可用于解決建筑、交通工具、基礎設施項目、土建項目等領域的各種復雜技術任務。通過建設新網或優化現有網不僅可擴大導航覆蓋范圍，而且可在所構建的網絡中大大提升終端用戶的能力，實時確定目標位置。

3．裝備的部署應用

（1）美國ITT旗下Exelis公司交付GPS OCX加密工具

2015年4月，ITT旗下Exelis公司向雷聲公司交付6臺應用于GPS下一代運行控制系統（GPS OCX）的增強型地面加密設備。美國空軍將使用該加密設備保護OCX與星載GPS導航設備間的信息傳遞。在軌運行的GPS衛星已能夠廣播現代化軍用信號（M碼信號），但是其控制部分還不能實現線上M碼處理。Exelis公司交付的加密設備將實現M碼線上處理，改進整體GPS信號處理流程，并提高其安全性。

（2）羅克韋爾·柯林斯公司提供安全的GPS接收機

2015年3月，羅克韋爾·柯林斯公司宣布，哈里斯公司向其訂購了5000套“微型GPS接收機應用模塊”（MicroGRAM），嵌入哈里斯公司為軍方生產的戰術通信終端。MicroGRAM是目前世界上體積最小、重量最輕、功耗最低的采用“選擇可用/反欺騙模塊”（SAASM）技術的GPS接收機模塊，可以保護戰士免受戰場上不斷增長的干擾和欺騙威脅，同時提高生存能力，確保任務成功。

參考文獻

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