衛星通信網抗干擾反偵收技術綜述和建設思考

周錦標

摘要：針對衛星通信易受外部干擾和易被偵收的問題，從信道和信息兩個層面深入研究了衛星通信網受干擾被偵收的主要形式，具體梳理了衛星通信網抗干擾反偵收的主要手段，最后從體系建設發展、組織運用完善和裝備技術升級三個方面對衛星通信網抗干擾反偵收的能力建設進行了探討。

關鍵詞：衛星通信;干擾;偵收

1? ?引言

在近年來發生的幾場局部戰爭中，以無人機、無人飛艇、各類偵察和通信衛星等為代表的信息支援力量開始廣泛運用于現代化聯合作戰中，成為提升體系作戰能力的“孵化器”和“倍增器”，衛星通信作為構建聯合作戰網絡信息體系的重要組成部分和重要支撐，是串聯陸、海、空、天、電等多維戰場的橋梁紐帶，是保證作戰信息順暢傳遞、快速流轉的神經中樞，地位十分重要[1]。現代作戰中對衛星通信網的偵收和干擾是獲取有價值的情報信息、阻斷敵方通信鏈路的重要手段，因此，衛星通信網的抗干擾反偵收能力建設是打贏現代戰爭不可或缺的重要環節，有必要對其進行專題研究。

國外從上世紀60年代開始發展軍事衛星通信，70年代開始發展軍事抗干擾通信。以美軍為例，目前已經形成了較為完備的受保護衛星通信體系，包括移動用戶目標系統（MUOS， Mobile User Objective System）、寬帶全球衛星通信系統（WGS， Wideband Gapfiller Satellite）和先進極高頻衛星系統（AEHF， Advanced Extremely High Frequency），其中AEHF系統是目前全球抗干擾能力最強的衛星通信系統，具備較強的抗毀能力，同時美軍正在開發受保護戰術波形（PTW），提出了受保護戰術衛星通信架構，以便為全球范圍內的作戰人員提供超視距、抗干擾和低截獲概率的通信能力[2]。我國相關學者對衛星通信抗干擾問題也開展了許多研究，文獻[3]和文獻[5]分別從策略優化和關鍵技術體制等方面開展了相關研究，本文力圖從系統體系結構、組織運用、裝備建設等角度對該問題進行討論，為我軍衛星通信抗干擾能力的建設提供有益的參考。

2? ?衛星通信網受干擾被偵收的主要形式

衛星通信具有通信距離遠、通信質量高、便于實現多址通信等特點，成為現代軍事通信中非常重要的通信手段之一，但也存在許多缺點。衛星通信鏈路的開放性，使衛星通信信道容易受到惡意干擾;鏈路的廣播特性，使衛星通信信號容易被偵收截獲;偵收解析、功能定位、靈巧干擾等現代綜合對抗手段的出現，大大降低了單一技術體制衛星通信網的抗干擾能力。現代軍事活動中，衛星通信網受干擾被偵收主要有以下形式。

（1）信道受到攻擊

信道層面的安全威脅主要來自傳統電子干擾手段，敵方通過發射同頻或者相干的電磁信號，對我方通信接收設備進行擾亂、破壞甚至欺騙，從而有效干擾衛星通信系統的星地和星間鏈路。目前常用的電磁干擾手段主要包括壓制式干擾和靈巧式干擾。通信衛星受到電磁干擾的具體分類如圖1所示。

在實際作戰運用中，敵方通常是利用地基、海基或天基平臺，通過對選定的某顆衛星發射已調制的大功率射頻信號阻塞衛星轉發器，使衛星轉發器的放大器處于飽和狀態，無法對有用信號進行放大。或者利用強大的干擾功率對目標信號實施完全壓制，使得目標信號嚴重失真、無法被接收機正常接收，實現對某個作戰區域的電磁壓制。在伊拉克自由行動過程中，美軍使用的衛星通信系統就受到過電磁干擾，通過長達16個月的監測分析，發現有大約50次受干擾事件，其中5次可以確定為敵惡意干擾，干擾者均是使用連續載波信號對用戶上行鏈路實施干擾，造成通信中斷。另一種干擾形式是利用特殊技術手段截獲目標信號，分析識別目標信號樣式，通過發送與目標信號樣式相同或相關的信號，造成接收方的信息差錯或判斷錯誤。

（3）信息受到攻擊

信息層面的安全威脅主要來自鏈路層、網絡層乃至應用層的攻擊，通常以信號截獲、偵收為前提，通過對信號進行探測、監視、分析，提供先驗信息支持，然后采取數據竊取、欺騙攻擊、程序攻擊和數據篡改等多種攻擊手段，實現對衛星通信、指揮、管理等系統的信息竊取、破壞、入侵、控制等。

在實際作戰運用中，敵方通常是利用衛星、地面站、用戶之間傳輸的無線信號容易被截獲的特點，通過對信號進行分析或破譯，獲取傳輸的數據、內容及流量信息，從而得到相應情報。2009年，美軍發現有攻擊者在伊拉克和阿富汗成功攔截“捕食者”無人機的圖像，后來這些圖像在攻擊者的電腦中被發現，因為這些圖像在通過衛星傳輸過程中沒有加密，攻擊者可以通過衛星接收天線利用商用軟件輕易接收攔截圖像信息。第二種是利用衛星網絡節點動態接入的特點，通過冒充合法節點接入到衛星網絡，竊取衛星網絡中敏感信息，獲取系統部分乃至全部控制權。第三種是利用衛星網絡存在的不當配置和系統漏洞，通過植入病毒、木馬等程序，竊取衛星網絡中敏感信息，獲取系統的部分乃至全部控制權。第四種是通過對信息傳輸中的部分或全部數據內容的更改，破壞系統功能，使系統難以正常工作或完全癱瘓。

3? ?衛星通信網抗干擾反偵收的主要手段

衛星通信網抗干擾手段主要包括基于自適應天線的空域技術、頻譜擴展技術、星上處理技術以及限幅技術等。國外的抗干擾衛星通信系統普遍采用了上述技術。

（1）主要抗干擾技術手段

1）天線自適應波束成型技術。該技術是衛星通信網最常用的抗干擾和反偵收措施，具體包括點波束天線、自適應調零天線和智能天線技術等。以點波束天線為例，實際作戰運用中可根據戰場形勢的變化控制星上發射天線指向，使其波束覆蓋范圍隨用戶運動作相應變化，將信號覆蓋限制在一定范圍內，從而避免敵方利用衛星可視范圍內的平臺對衛星轉發器實施干擾和偵收。

2）頻譜擴展技術。擴頻是衛星通信網最基本的抗干擾技術，同時也是反偵收的主要手段，包括直接序列擴頻、跳頻和混合擴頻三種方式。直接序列擴頻使用具有高碼率的擴頻碼序列，在發送端擴展信號的頻譜，在接收端使用相同的擴頻碼序列解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。跳頻采用多個載波頻率并在這些頻率間隨機跳變，具有很強的抗干擾和反偵收能力。混合擴頻技術在直接序列擴頻的基礎上增加了載波頻率跳變的功能，綜合了上述兩種擴頻方式的優點，采用兩維甚至三維的混合擴頻技術體制是國外抗干擾通信發展的一個趨勢，美軍的軍事衛星通信系統Milstar就采用了跳頻/直擴混合體制。

3）星上處理技術。星上處理可以使上、下行鏈路之間去耦合，使上行干擾不能再對下行鏈路產生作用，同時設法避免轉發器被推向飽和。星上處理技術包括：星上信號解調后再調制、解跳后再跳頻、解擴/再擴、譯碼/編碼、速率變換、多波束交換，以及多址/復用方式轉換（如上行CDMA或FDMA變換或TDMA）等。隨著電子對抗的不斷升級，星上處理不僅已成為衛星通信抗干擾的主要技術，也是通信衛星未來生存和發展的要求。美軍Milstar及AEHF和“銥”衛星都采用了星上處理技術。

4）限幅技術。限幅技術是目前星上廣泛采用的一種抗干擾措施，硬限幅和軟限幅是透明式轉發器最常用的抗干擾措施之一。新發展的Smart AGC是一種新型的自適應衛星通信抗干擾技術，當上行鏈路無干擾時，轉發器工作在線性區。當轉發器上行鏈路受到強干擾時，使放大器的線性工作區右移，干擾信號工作在零區而被消除，而疊加在強干擾信號上的小信號被放大，從而使信噪比與采用硬、軟限幅時得到進一步改善。

（2）主要反偵收技術手段

衛星通信網反偵收手段主要包括時域、頻域、空域以及編碼調制域等防御技術。美軍目前正在研究的戰術防護波形（PTW）就是從上述幾個方面對通信協議進行重新設計。PTW主要通過耦合AEHF系統上采用的軍用擴展數據率（XDR）波形標準與廣泛采用的數字視頻廣播-衛星標準2（DVB-S2）商業標準得到的一種新型通信波形，它吸納了XDR波形中的跳頻擴頻抗干擾技術特點，同時采用DVB-S2商業波形的高頻譜利用率設計，取兩者的優化折中，可在大幅減輕戰術衛星通信的干擾效應同時，提供較高的通信速率，滿足大容量通信需求。

1）時域安全防御技術。主要指時隙置亂技術，時隙置亂將一幀內的時隙按照置亂圖案進行重新排列，每一幀內的時隙排列順序不同，即某一時隙在不同幀內的位置隨機變化。采用時隙置亂技術，不僅能夠有效對抗敵方的針對性干擾（如干擾信令通道等）或靈巧干擾等干擾威脅，而且能夠提高用戶信息分離的難度，具備一定的抗截獲能力。

2）頻域安全防御技術。主要指寬帶高速跳頻技術，信號載波頻率按照跳頻圖案在大帶寬內進行偽隨機跳變，能夠通過躲避惡意干擾達到信號傳輸抗干擾的目的，同時多用戶信號共存以及載波時變特性使信號傳輸具備一定的抗截獲能力。

3）空域安全防御技術。主要指波束置亂技術，可利用相控陣天線波束覆蓋捷變特點來實現。在上行控制鏈路使用跳變掃描方式進行覆蓋，在防止干擾的同時，增加偵收復雜度。在業務鏈路使用按需調用覆蓋方式，只允許授權用戶進行調度使用，提升系統安全性。

4）編碼調制域安全防御技術。主要指載波捷變技術，包括載波中編碼方式、調制方式、載波速率等參數的快速捷變。載波捷變技術能夠根據信道情況提高信號傳輸的可靠性，同時增加了敵方進行信號識別的難度，因此具備一定的抗截獲防御能力。

4? ?衛星通信網抗干擾反偵收能力建設思考

隨著我軍信息化建設的深入推進，衛星通信網信息對抗風險不斷增加，提升其抗干擾反偵收能力的任務需求日益迫切，下面重點從體系建設發展、組織運用完善和裝備技術升級等方面進行探討。

（1）體系建設發展層面

1）加強混合技術模式的應用。我國衛星通信事業起步晚，可用的同步軌道資源非常有限，當前面臨的最大挑戰是突破同步軌道資源不足的瓶頸，充分發揮不同平臺、不同技術體制的優勢，通過采用高中低軌混合組網，通用與專用衛星平臺結合，時分、頻分和碼分共用等模式，建立多軌道、多平臺、多體制的彈性分散衛星通信體系，全面提升我軍衛星通信網抗干擾反偵收能力。

2）深入推進軍民融合發展。當前我國商業衛星通信蓬勃發展，高通量通信衛星已成功發射應用，低軌寬帶通信衛星系統工程正在實施，我們應深度推進軍民融合發展，通過在民用衛星搭載軍用轉發器、購買民用衛星通信服務等形式，有效解決軍用衛星通信資源緊缺問題，同時，“藏軍于民”方式可一定程度減少我軍衛星通信受干擾被偵收風險。

3）優化軍事衛星通信體系結構。軍事衛星通信體系結構在設計中應考慮區分不同類型用戶，實施差異化的防護策略，提升系統的整體抗干擾能力。按照戰略用戶、普通戰術用戶以及常規用戶等三個層次，設計構建不同防護等級的軍事衛星通信系統。戰略用戶重點是突出高可靠、抗強干擾和保底通信能力，戰術用戶則側重于機動靈活、窄帶應用和中等強度的抗干擾能力，而常規用戶主要用于非重要涉密信息的傳輸，如保障官兵日常生活類的信息等。

（2）系統組織運用層面

1）不斷拓展可用通信手段。當前我國的天通一號移動通信衛星目前已建成并投入使用;北斗衛星導航系統除了導航定位功能外，還具備短報文通信能力;天鏈系列中繼衛星已具備全球范圍內寬帶數據傳輸能力。這些通信手段所采用的技術體制、工作頻段各不相同，且具有終端小型化、使用靈活方便等特點，在現有條件下多種不同體制衛星通信手段的綜合運用，可有效提升衛星通信網抗干擾反偵收能力，滿足戰時指揮通信的需要。

2）優化完善信息安全防護體系。一方面要加強對衛星通信系統安全防護體系的研究，將網絡防護與信道加密相結合，拓寬防御縱深，從頂層設計上提升衛星通信網整體安全性;另一方面要通過使用專用密碼機、優化保密算法、提升密碼強度、提高密鑰更換頻率等措施，提高衛星通信網密碼被敵方破解的難度，更好地確保我方信息安全。

3）強化訓練演練，持續提升人員能力素質。應加強對外軍武器裝備性能、技戰術水平的研究，加強在電子對抗、復雜電磁環境下的通信保障、天基信息對抗等領域的學習研究和技術積累，有針對性開展相關研究工作。同時持續加強人員訓練，不斷提升人員技術水平，通過有針對性的開展紅藍對抗演練和模擬攻擊等方式，強化人員訓練，查找系統安全漏洞，完善安全防護策略，促進業務水平提高和系統防護能力提升。

（3）裝備技術發展層面

1）推進衛星通信裝備轉換升級。一方面要推進現有裝備國產自主可控程度，通過升級替換、專項工程建設帶動等方式，逐漸提高部分關鍵裝備中核心芯片、操作系統的自主可控程度，降低系統運行風險，同時加快老舊裝備的淘汰升級和新研裝備的部署應用，從裝備能力和技術體制上提高系統抗干擾能力。

2）推進抗干擾反偵收新技術研究。美軍正在開展防護戰術波形（PTW）技術研究，工作頻段也已擴展至Q、V頻段，我們要密切跟蹤國外技術發展，推動星間激光通信、星載智能天線、時隙置亂、載波捷變等多種技術手段研究應用，全面提升我軍衛星通信網抗干擾反偵收能力，同時后續要繼續加大對新技術研究的支持力度，為衛星通信網技術體制革新、體系論證建設、裝備系統升級等提供根本支撐。

5? ?結束語

隨著我軍信息化程度的不斷提升，衛星通信在我軍聯合作戰中發揮著越來越重要的作用。軍事衛星通信網抗干擾反偵收能力的建設是一項關乎全局的系統性問題，本文在歸納分析相關抗干擾反偵收技術手段后，從體系建設發展、組織運用完善和裝備技術升級等三個方面給出了建議和思考，我們需要進一步加強研究，持續跟蹤國外先進技術發展水平，不斷提升我軍衛星通信網的抗干擾反偵收能力。

參考文獻：

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