美军卫星通信系统应用案例分析说课讲解
美国航天飞机的通信与导航系统研究与应用
美国航天飞机的通信与导航系统研究与应用美国航天飞机的通信和导航系统是航天技术中的重要组成部分，它承担着传输数据和指导空间航行的关键任务。
本文将着重研究美国航天飞机通信与导航系统的发展历程和应用情况。
一、通信系统的研究与应用1. 发展历程美国航天飞机的通信系统起源于20世纪60年代，随着航天技术的不断发展，通信系统也不断更新升级。
最初的通信系统仅能实现基本的语音通信和数据传输，随后逐渐引入了视频传输和实时数据收发功能。
现如今，美国航天飞机通信系统已经实现了高速数据传输和脉冲编码调制等先进技术的应用。
2. 技术特点与应用美国航天飞机通信系统采用的是卫星通信技术，通过与地面站和其他航天器的通信协作，实现数据的传输和指令的下达。
通信系统的运作需要保证可靠性和实时性，因此采用了冗余设计和自动切换等技术，以应对各种异常情况。
通信系统广泛应用于地面指挥控制、天气监测、空间站对接等任务中。
二、导航系统的研究与应用1. 发展历程美国航天飞机的导航系统在20世纪70年代得到了快速发展。
最初的导航系统采用了惯性导航和星敏感器等技术，但由于受到地球引力和气象等因素的影响，精度和稳定性存在一定的局限性。
后来，美国引入了全球定位系统（GPS），大大提升了导航系统的准确性和可靠性。
2. 技术特点与应用美国航天飞机导航系统的核心是GPS技术，通过接收卫星信号定位和测量轨道参数，实现航天器的精确定位和轨道控制。
导航系统除了实现自身导航外，还应用于飞行计划的制定、姿态调整和对接任务等。
导航系统的持续发展和升级，使得美国航天飞机能够在任务中获得更高的导航精度和稳定性。
三、通信与导航系统的应用案例1. 地球观测任务美国航天飞机的通信与导航系统广泛应用于地球观测任务，如气象监测、环境监测等。
通过高速数据传输和实时通信，科学家可以迅速获取大量地球观测数据，从而更好地了解和研究地球的变化和发展趋势。
2. 载人航天任务美国航天飞机曾用于载人航天任务，通信与导航系统在这些任务中起到至关重要的作用。
美军军事通信卫星发展趋势分析及启示
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。
美国军事卫星通信系统
军用卫星指的是用于各种军事目的 的人造地球卫星。军用卫星按用途 一般可分为侦察卫星、军用气象卫 星、军用导航卫星、军用测地卫星、 军用通信卫星和拦击卫星。战时， 一些民用卫星也可用于军事用途。
军事星于20世纪80年代启动，共有两 代，即军事星一和军事星二。军事星 的有效载荷主要有低数据率有效载荷、 中数据率有效载荷和星问交叉链路有 效载荷。
军事星携带了交叉链路有效载荷．卫 星无需经过地面站中转就可直接互连 这样．地面终端发送和接收的信息可 以由系统中其它卫星中继．幵且有可 能重选路由。在发生核战争，地面控 制系统无法工作的情况下．军事星仍 可工作长达6个月。
转型通信卫星系统的优势在于：激光 交叉链路向地面用户的传输时间大大 缩短 。接收者可以位于全球任何位置 , 幵且可以在移动之中使用相对较小的 接收机接收信息 。
转型通信卫星将致力于使国防部的宽 带、保密通信卫星结构转化为一个单 一的由多个卫星、地面和用户部分组 成的网络该系统，最终将替代军事星 和先迚极高频项目。
移动用户目标系统是一个复杂的、可 为所有移动用户提供全球窄带卫星通 信的集成系统，采用地球同步轨道， 使用先迚的3G商业蜂窝技术。3G宽频 道码分多址联接制式(WCDMA)波形和 通用移动通信系统(UMTS)是移动用户 目标系统采用的主要技术。
使用多种频段 根据作战要求建立相对独立的专用网 采用多种多址技术体制 同一空间段搭载多种频段转发器 具有保密抗干扰能力，关键线路采取扩频 、 点波束等手段 同步卫星与中、低轨卫星多途径发展 卫星通信网与陆基网相互融合 , 构筑天地一 体化网络
美军卫星应用装备能力及作战应用分析
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美军卫 星应 用装备 能 力及作 战应 用分析
陈 同安 ， 侯 妍 ， 庞 训 龙
（ ．装 备指 挥技术 学 院 研 究生 院，北 京 １ １ １ ；２ １ ０ ４ ６ ．装 备指 挥技术 学 院 试验 指挥 系 ，北京 ｌ １ １ ） ０４６
态 势 感 知 能 力 是 通 过 利 用 侦 察 、 预 警 和 战 场 环
境 等 卫 星 应 用装 备来 实现 的 。美 军 这 类 典 型 的 卫 星 应 用装 备 主要 有 “ 字 地 形 保 障 系 统 ” ＤＴ Ｓ 、 现 数 （ Ｓ ）“
作 战 中具 有 不可 或 缺 的地 位 和极 其 重 要 的作 用 。
供 导弹 发射 和 射 向 的精 确 预 警 ，为 美 军 提 供 战 术 导
侦 察 与 打 击 效 果 评估 的瓶 颈 问题 、提 高 主 战 武 器装
收 稿 日期 ： ２ １ －４ ０ ；修 回 日期 ：２ １－ ６ １ ００ ０ —２ ０００— １ 作 者 简 介 ： 陈 同 安 （ ９４ ） 男 ，河 南人 ，装 备 指 挥技 术 学 院在 读 硕 士 研 究 生 ，从 事 作 战 指 挥 方 法 及 其 应 用 研 究 。 １８－，
Ｃｈ ｎ Ｔ ｎ ａ Ｈｏ ａ Ｐａ ｇ Ｘｕ ｌ ｎ ｅ ｏ ｇ ｎ， ｕＹ ｎ ， ｎ ｎｏ ｇ
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美军EHF卫星通信系统
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引 言
２ １年８ １ 日， 国在 卡纳 维拉尔 空军基地 用 “ ００ 月 ４ 美 宇宙神 一 ” 箭发 射 了第 １ “ ５火 颗 先
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关键 词 ：ＨＦ Ｅ 频段
中图分 类号 ： ９ Ｅ６
Ｍｉａ Ａ Ｈ ｌｒ Ｅ Ｆ ｓ ｔ
文献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：６ １ ４ ４ （ ０ ０ ０ — ０ ２ ０ １７ — ５ ７ ２ １ ）６ ０ ２ — ５
美军 Ｅ 卫星通信系统 Ｆ Ｈ
ＥＨＦＳａｅｌｅ Ｃｏ ｔ ｌ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｓ ｓｅ ｏ ｈ Ｓ Ａｒ ｉ ｔ ｎｃ ｔ ｙ ｔ ｍ ｆ ｅ Ｕ．． ｍｙ ｏ ｔ
Ｈ 频段。 Ｆ 与 其 它 频段 相 比 ，Ｈ 频 段 用 于 卫 星 通 信 Ｅ Ｆ
和 第６ ＭｉｔｒＩ 星 ，则分别 在 ２０年 和 ２０ 颗 ｌａ 卫 ｓ １ ０１ ０２
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１ ．系统 结 构
具 有 以下优 点 ：
１宽带宽和高容量 。Ｅ Ｆ ） Ｈ 频段覆盖范 围为 ３ Ｇ ｚ３０ Ｈ ， 用频 带 宽 度 达 ２０ Ｈ ， 过 ０ Ｈ ￣ ０ Ｇ ｚ可 ７ Ｇ ｚ超 从 直 流到微 波 全部 带 宽 的 １倍 ，这是 任何 其 它 ０ 频 段所 不 能 比拟 的 ，宽 带宽 可 以容纳 更 多 的卫 星终端 和用 户终 端 。 ２高 天线 增 益 和低 截 获概 率 。在Ｅ Ｆ 段 ） Ｈ频 可 以 以较小 的天 线 口径 ， 获得较 窄 的波束 。 方 一 面 可 以提高 天 线增 益 ， 小高 损耗 带来 的影 响 ， 减 减 小地 面终 端 的 尺寸 ；另 一方 面 又提 高 了低 截
美军典型小卫星军事应用模式案例分析
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美军通信系统
5月1日深夜，美国总统奥巴马宣布：一小队美国人在巴基斯坦阿伯塔巴德的一所建筑击毙了本·拉登。
奥巴马还表示，去年8月，在情报部门付出多年艰苦努力之后，美国得到了本·拉登的情报线索，上周已获得确切情报，于是在他的指挥下实施了这次行动。
目前，我们虽然难以获得美军这次行动更详实的信息，但根据美军多年来抓捕本·拉登的情况，可以判断美军此次击毙本·拉登离不开以下三件法宝。
多维立体的情报侦察为猎杀行动擦亮眼睛早在阿富汗战争中，时任美国防部部长拉姆斯菲尔德就曾指出：“在打击恐怖主义组织的斗争中，决定因素是可靠的情报而不是军事力量。
”战争结束后，美国军事专家也深有体会地说，准确的情报比“灵巧炸弹”更重要。
这些精辟的语句，道出了美军情报侦察在其反恐作战中的重要性。
“9·11”事件发生后，美国政府为了抓捕“基地”组织头目本·拉登，可以说是动用了一切侦察手段和力量，想尽了一切办法。
阿富汗战争中，美国政府和军队在阿富汗形成了高中低、全纵深、全天候、全天时的陆海空天电多维立体侦察监视网，达到了“情报精确化、处理实时化、服务多元化”的要求。
太空层面上，有包括“锁眼”照相侦察卫星、“长曲棍球”合成孔径雷达成像卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星、海洋监视卫星和民用遥感卫星等各类侦察卫星35颗。
在空中，美军集中了“联合星”监视与指挥机、EC-130战场指挥控制机、电子侦察机、电子战飞机，以及“捕食者”、“全球鹰”、U-2无人侦察机等各类侦察机40余架。
在海上，美军4艘航空母舰和一些大型舰船，都装备有远程雷达和信号分析系统，舰载机装有新型战术侦察吊舱，随时对作战地区周围目标实施侦察探测。
在地面，美军部署了数十个侦察小组，携带先进的通信设备，化装成当地民众，头上戴着宽边帽，裹着花格头巾，身上披着毛毯，蓄起胡须，乘坐伪装过的卡车、小型山地车，或骑毛驴，秘密潜伏在主要城镇和恐怖分子可能活动的山区，穿梭于人群之中，搜集和掌握本·拉登的最新活动情报。
美军未来卫星通信系统发展研究
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。
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美军卫星通信系统应用案例分析
军事卫星通信系统可实现飞机、舰船、车辆、人员和武器系统有效的连接起来，被誉为现代战争的神经中枢系统。
那么，军事卫星通信系统如何支持战争的呢，让我们看看美军卫星通信系统的应用案例。
海湾战争中的卫星通信系统1
1991年的海湾战争是美军首次全面应用卫星通信系统的一场大规模战争。
在这场战争中，战场情况，通过卫星转发到美国本土的指挥系统，信息经过处理后，再通过卫星传送到位于沙特阿拉伯的多国部队指挥部，整个过程只需要9秒钟。
由于多国部队拥有性能优越的通信设备，能根据战场风云变化，迅速发出相应命令，从而取得了战场上的主动权，避免了不必要的损失。
期间，美国有线电视新闻网昼夜不停地进行全天的战事现场报道。
观众可在远离战场的电视屏幕上看到导弹飞啸而过的场面。
海湾战争成为人类有史以来拥有最多“目击者”的一场大规模战争。
在海湾战争中，美军主要使用国防卫星通信系统（DSCS）、舰队卫星通信系统（FLTSATCOM），并租用了大量商业通信卫星。
01DSCS弥
补了大地域宽带通信的不足DSCS主要用于中央司令部与美国本土之间，以及战区内部的宽带通信。
战争之前，由于阿拉伯国家一直对美军持排斥态度以及地理位置等原因，美军在海湾地区的通信属薄弱环节，当时从土耳其到菲律宾之间包括波斯湾地区不是美军国防通信网的覆盖范围。
在战争两年前，美军在这一地区还没有任何指挥控制通信的基础设施，被认为是美军C3I系统的“真空地带”。
由于海湾地区形势的激烈变化，美国防部预先考虑到该地区的战略通信，并将通信卫星作为最有效的手段，从1987年开始在海湾地区建立卫星地面中继站。
当海湾危机处于一触即发状态时，美军在沙特首都利雅得的前方指挥部，利用卫星通信终端，迅速开通了与美国本土的通信联络，随着局势恶化，在沙特的卫星通信终端猛增到40个以上，且一颗备用的DSCS卫星从太平洋轨道上重新定位，以增强美军通信能力。
战争期间，美军处理的指挥通信业务约有90%以上经DSCS通信卫星完成。
DSCS卫星在提供战区内部宽带通信时出现了一个问题——如何与在广阔范围内快速机动的部队保持通信联系。
为此，美军采用了2.4米抛物面天线的机动站。
进攻一开始，国防卫星通信系统就提供所有战区间通信联络的75％，并且用以支援广大战区内的需要，弥补地面通信系统的不足。
由于国防卫星通信系统的容量（功率和带宽）受限，国美军采用多种措施改善卫星性能，包括重新分配用户的优先权、调
整DSCS卫星的波束天线指向重点地区等措施。
当进攻开始时，为了应对越来越多的通信需求，美军还通过租用商业卫星和使用英国'天网'军事通信卫星，实现对DSCS卫星通信的补充支援。
02FLTSATCOM系统容量严重不足
FLTSATCOM卫星主要为美国海军提供抗干扰的舰队广播和舰艇、潜艇、飞机和海岸站的保密通信。
美海军约95％的信息通过特高频卫星通信系统传输。
这些卫星系统都有按需分配时分多址复用设备，即允许一个卫星信道可同时由多个用户共享。
但这些卫星系统仍面临用户过多和系统脆弱等问题。
特高频卫星通信的使用量太大了，海军航天司令部称，在11月28日已经没有任何FLTSATCOM卫星可利用了。
这是因为用于支援中央司令部和责任区域内其他用户的舰队卫星的使用已完全处于饱和状态。
额外的用户只能在其他用户断开后才能获得支援。
这一问题直到12月中旬使用不同特高频频谱的'林肯'实验卫星支援美军后才得到缓解。
在整个作战期间，信息需求量的快速增长要求中央司令部尽力发现卫星的空闲容量，以满足大量的入网要求。
03商业卫星通信发挥了重要作用有数据显示，商业卫星通信占在海湾战争卫星通信的20%。
通过租用商业的卫星通信线路，美军实现了与战区内的联合战术交换网络间的互联。
国防部提供了350多条线路，以支援'沙漠盾牌和'沙漠风暴'行动。
这些线路用
于紧急情况下的通信联络，与自动数字网、国防交换网和国防数据网一起传送话音和数据。
用户包括国防部、国务院、白宫通信局、中央司令部、各军种、国防通信局和空军司令部。
联合指挥、控制、通信与情报部门还考察了使用其他商业卫星的方案，以满足额外的通信需求。
为改进数据通信，以缓和海军一些超负荷的军用线路，海军为在责任区域的某些舰船安装了商业卫星通信设备。
这种通信设备对于协调'蓝岭'号指挥舰上的海军指挥部和利雅得的海军代表处之间的工作，以及提供与美国本土的直接通信都是至关重要的。
在协调利雅得同'中途岛'号航空母舰上的波斯湾作战编队指挥官之间的空中任务指令方面，这种通信设备也起了很重要的作用。
伊拉克战争中的卫星通信系统2伊拉克战争与海湾战争相隔12年。
期间，美军汲取了海湾战争的经验教训，提出了网络中心战作战理论，并以此为核心，对其各种军事通信系统进行了大幅度的改进和提高。
在伊拉克战争中，美军通信卫星应用有了新的变化，取得了一些进步，也暴露不少新问题。
01卫星宽带容量严重不足伊拉克战争中，战场上几乎所有的美军坦克、飞机、战车以及精确制导炸弹和导弹都通过卫星数据传输接受作战指挥部的指令。
有数据统计显示，从海湾战争到伊拉克战争，美军的兵力投入从50万人缩减至23.5万人，但对通信卫星的使用量从100Mbps猛增至2400Mbps，扩大了20倍以上。
由于通信数据量远远超过了五角大楼军事通信卫星的传输能力，五角大楼只好花钱租用商业卫星，即便如此，美军仍感到吃紧。
有数据显示，海湾战争中，商业卫星占通信卫星数据传输量的20%，军用卫星占80%。
而伊拉克战争中，军用卫星占通信卫星数据传输量的20%，商业卫星占80%。
2004年，伊拉克战争一周年纪念时，美军对联军在伊拉克的作战计划、战略以及技术装备进行评估，曾在伊拉克作战的官兵们一致认为铱星电话工作得很好。
原因很简单，移动中的卫星通信在快速运动战中是必要的。
当与敌人交手时，停下来设立巨大的天线是很危险的。
02军事星系统增强了快速打击能力军事星（MILSTAR）卫星原为美国确保冷战时期核战争条件下的三军保密通信。
海湾战争之后，美军对原MILSTAR卫星计划进行了大调整，使其不仅能用于核战情况下的战略通信，也可广泛用于常规战争期间的战术通信。
MILSTAR卫星使指挥和控制包括'捕食者'和'全球鹰'在内的无人机成为可能。
美空军表示，视距通信只能在130英里（210千米）范围内进行，超过这个范围，无人机
就通过像MILSTAR卫星这样的卫星接收指令。
卫星通信使得美空军所谓的'时间敏感目标打击'（打击移动或转瞬即逝的目标）名声大作。
一位高级航天官员在接受《洛杉矶时报》采访时表示，在伊拉克战争中，打击时间敏感目标花费的时间有时还不到15分钟，以前这样的打击活动还需要数小时甚至几天时间。
03终端互通性差限制了效能发挥
此次战争中，美军事和情报机构各部门和通信卫星的联系普遍通过各自专用的终端，专家称这些终端为“烟囱”，它们可以实现地面站点与通信卫星之间的信息传输，但不能在宽带网络中传播信息。
当时，美军的军事卫星通信终端种类很多，海军有1套系统，空军有1套系统，国防部有3套系统，加上一套实验系统，各军兵种间不通用，影响了信息的互联互通。
当互通涉及盟军和多国联军时，问题更为复杂，伊拉克战争中美英军队发生多次“误伤”与通信系统不兼容有一定的关系。
美军在战场上使用的各种系统在软件上的不统一，也是造成互操作性困难的重要原因。
例如，参战的陆军第18空降军、第5军以及第3军使用的是不同版本的陆军作战指挥系统软件，限制了他们的信息共享能力。
击毙本拉登行动中的卫星通信系统3近几次局部战争中，军事通信卫星起到突出作用的案例不太多，最近的就是2011年美国总统奥巴马在白宫观看击毙本拉登行动过程的案例。
但是，该案例中通信卫星究竟用到哪颗，而且具体是如何使用的目前尚无法
清楚判断。
2010年8月，美军综合利用各种情报确认了艾哈迈德为本拉登与基地组织联系的信使。
并利用“军号”等电子侦察卫星对艾哈迈德使用的卫星电话进行严密监视，进而找到了本拉登在巴基斯坦阿伯塔巴德地区的藏匿地点。
随后，美军利用军事侦察卫星和商用遥感卫星对电子情报中推断的拉登藏匿地点进行侦察，验证了该处即为拉登藏身地点，并确定了入口和适于机降的两块空地。
最终，2011年5月1日，美军特种作战队员开始行动，利用头盔摄像装置，将所处位置、进攻目标的音频信息和图像信息通过通信卫星实时传送给白宫战情室，奥巴马等美国官员利用通信卫星实时指挥作战行动，完整观看了杀死拉登的全过程。