美国军事战略战术中继卫星MILSTAR
现代联合作战的中枢 通信卫星及其最新技术
现代联合作战的中枢通信卫星及其最新技术2015-11-09 13:17 来源：科普中国分享到通信卫星是用作无线电通信中继站的人造地球卫星，是卫星通信系统的空间部分。
它转发或发射无线电信号以实现地面站之间或地面站与航天器之间的通信，可传输电话、电报、电视、传真和数据等。
卫星通信的突出优点是：1.覆盖范围大，通信距离远。
一颗静止轨道通信卫星，可覆盖约40%的地球表面，能供相距1.7万千米的两地球站直接通信。
在赤道上空等距离地布置3颗静止轨道卫星，即可实现除南北两极地区以外的全球通信。
2.建站周期短，并可在海洋、沙漠、高山建站。
3.移动和多址通信方便灵活。
4.卫星通信可作为大型地面站之间的远距离通信干线，也可为机载、船载和车载的小型机动终端甚至手持终端提供通信服务，还能根据需要迅速建立同各个方向的通信联络。
卫星通信已成为现代通信的重要手段，在军事指挥控制方面更具有特别重要的意义。
美国“军事星”（Milstar）通信卫星通信卫星按运行轨道分为静止轨道通信卫星和低轨道通信卫星；按用途不同，可分为军事通信卫星、移动通信卫星、电视直播卫星、跟踪和数据中继卫星等。
军用卫星又分为战略通信卫星和战术通信卫星，前者提供远程直至全球范围的战略通信，后者提供地区性战术通信和舰艇、飞机、车辆乃至单兵的移动通信。
通信卫星已成为现代军事通信的重要手段，在联合作战方面它将分布于陆、海、空、天的侦察监视系统，指挥控制系统和武器打击系统，用信息链连成一体，具有特别重要的意义。
目前国外已经建立军用通信卫星系统的国家和国际组织有美国、俄罗斯、英国、法国和北约组织。
典型的军用通信卫星有美国的“国防通信卫星”、“军事星”、“宽带全球卫星”和“先进极高频通信卫星”，俄罗斯的“闪电”、“虹”、“地平线”、“子午线”、“鱼叉”中继卫星，英国的“天网”-5D,法国的“电信”、“锡拉库斯”和北约“纳托”等。
通信卫星曾在近期的多次局部战争或武装冲突中为战场提供通信服务，发挥了重要作用。
卫星技术在伊拉克战争中的应用
卫星技术在伊拉克战争中的应用为了获取更多、更详尽的伊拉克情报，以便为美国的外交和军事决策提供依据，美国在伊拉克战争中动用了多种卫星严密监视伊拉克的一些特定设施。
美国目前部署的军用卫星系统覆盖了对伊作战所需要的各个信息领域，动用的卫星种类包括侦察卫星、通信卫星、导航定位卫星、资源卫星和气象卫星等多种类型。
美国在其本土有21处、本土之外有15处基地上共有33600人在对伊拉克战争进行天基支持。
侦察卫星成像侦察卫星通过可见光、红外、合成孔径雷达等手段对地面进行照相侦察，可提供伊拉克国家领导人驻留地点、重点军事设施布防情况和大规模杀伤性武器及生化武器的部署情况，监视战区军事态势的发展。
电子侦察卫星主要用于截获伊方雷达、通信、遥测等系统的传输信号，从而探明伊方重要领导人物和指挥控制中心的位置、辨识伊方军用电子系统的性质、位置和活动情况，并通过对所得情报的分析进一步揭示伊方军队的调动、部署乃至战略意图。
在对伊战争中，侦察卫星提供的情报对于了解战场情况、确定打击目标、提高打击精确性、准确评估打击效果起着重要的作用。
1.成像侦察卫星（1）KH-11卫星KH-11卫星在３２０千米的高空轨道上工作。
三颗（分别于2001年10月，1996年12月和1995年12月发射的）先进的拥有光学与红外传感器的KH-11卫星能提供全天时、全天候的武器设施搜查能力。
例如，2001年10月5日发射的15吨重的KH-11卫星，在每日凌晨两点（当地时间）左右向北飞过巴格达上空，使用其红外与微光能力侦察，下午约3点又由北向南飞过巴格达，使用其日光光学能力进行侦察。
（2）KH-12卫星KH－12卫星是1990年2月28日开始发射的，至今已经发射了4颗。
它能以与“哈勃”空间望远镜一样的方式成像，即其光学系统的相机采用了当今最尖端的自适应光学成像技术制成，可在计算机控制下随视场环境灵活地改变主透镜表面曲率，从而有效地补偿因大气造成的畸变影响，使分辨率达到0.1米。
美国军事卫星通信系统
先进极高频(AEHF)卫星系统 卫星系统 先进极高频
作为美军第三代军事通讯卫星， 作为美军第三代军事通讯卫星，“先进 美军第三代军事通讯卫星 极高频通讯卫星” 采用星间链路(不同 极高频通讯卫星”(AEHF)采用星间链路 不同 采用星间链路 在轨卫星间的互联)技术 星上处理技术等， 技术、 在轨卫星间的互联 技术、星上处理技术等， 能根据用户优先级别来提供点对点通信以及 网络服务。该系统有非常强的战场生存能力， 网络服务。该系统有非常强的战场生存能力， 即便在地面控制站被破坏后， 即便在地面控制站被破坏后，整个系统仍能 自主工作半年以上。 自主工作半年以上。
4．全球广播业务系统 ．
全球广播业务(GBS)系统是美国防部根据 全球广播业务 系统是美国防部根据 未来信息战的需求， 未来信息战的需求，在商用卫星直播业务的 基础上发展起来的军用信息传输业务。 基础上发展起来的军用信息传输业务。它可 为广大军事用户提供多媒体信息(诸如图像 诸如图像、 为广大军事用户提供多媒体信息 诸如图像、 地图、气象数据、 地图、气象数据、后勤供应和空中飞行管制 的连续、 等)的连续、高速和单向传输。从1995年底计 的连续 高速和单向传输。 年底计 划出台至今，美军方一直十分重视， 划出台至今，美军方一直十分重视，其计划 实施进度很快。 实施进度很快。
2．国防卫星通信系统 ．
国防卫星通信系统 以超高频通信为主 国防卫星通信系统3以超高频通信为主， 卫星通信系统 以超高频通信为主， 颗卫星每颗星的通信总容量为100兆比／ 兆比／ 前10颗卫星每颗星的通信总容量为 颗卫星每颗星的通信总容量为 兆比 在最后4颗卫星上增加了特高频 颗卫星上增加了特高频(UHF)通 秒，在最后 颗卫星上增加了特高频 通 信的比重。 信的比重。后4颗卫星属于军方寿命延长 颗卫星属于军方寿命延长 (SLEP)改进项目，使用超高频进行通信，每颗 改进项目， 改进项目 使用超高频进行通信， 星的通信总容量为200兆比／秒，卫星参数见 兆比／ 星的通信总容量为 兆比 表3。 。
国外空间电子对抗技术发展
国外空间电子对抗技术发展本文由《空间电子技术》杂志社提供作者为中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室成员。
引言空间军事系统可提供关键的战场侦察监视、情报搜集、通信广播、导航定位、导弹预警、气象保障和地形测绘等重要军事信息，是战场感知的重要组成部分，起着“耳目”的作用，这也是美军的信息优势所在。
目前的空间军事系统可以看作是一个电子信息系统，具有获取、传输、处理和分发信息的独特能力，而空间电子对抗主要是以空间电子信息、基于空间电子信息的过程、空间电子信息系统及基于其的网络为攻防对象，以达到获取信息优势、进而采取各种行动。
因此未来的空间电子对抗实质上也将是一场空间系统的信息对抗，空间电子对抗将是空间信息对抗活动中一项最重要的内容［1］。
由于空间系统主要是一个电子信息系统［2］，对空间系统的电子信息攻击就成为必然。
目前空间电子信息攻击已引起各国的重视，特别是现代电子战、网络中心战、计算机战、指挥控制战、赛博空间等概念的出现和融合，大大丰富了空间电子对抗的内涵。
目前空间电子对抗的研究已进入加快发展的阶段，地基空间电子对抗系统已进入实际部署应用，天基空间电子对抗也已成为各航天大国的研究重点。
可以认为空间电子对抗是指以空间系统的电子信息、电子信息的获取、传输、处理的过程、电子信息系统及基于空间系统的网络为攻防对象，以达到信息优势而采取的各种行动［3］。
美国空军将空间控制分成三个子领域［4，5］:空间态势感知（SSA）、防御性空间对抗（DCS）和进攻性空间对抗（OCS）。
SSA在近期的措施包括研制天基跟踪/监视传感器星座；DCS近期的任务是研制一个能探测对美国航天系统进行的攻击，并改进对攻击特性进行识别处理的能力；OCS近期的措施是研制使敌方航天系统暂时失效，无法向敌方提供信息的地面系统。
图1列出了美空军新的空间对抗战略规划设想概要［6，7］。
不难看出:空间对抗将在地基、空基、天基不同层面上进行。
美国主要军事卫星系统
1 美国主要军事卫星系统先进极高频卫星通信系统通称：AEHF它是“军事星”的替代者，用于全球范围的的战略与战术指挥与控制通信，容量是军事星-2的5倍，但体积更小。
功能：EHF通信运营者：军事卫星司令部JPO；空军太空司令部首次发射：计划2006年12月星座：3-5颗轨道高度：22，300英里承包商：洛克希德马丁、诺格公司动力装置：N/A尺寸：N/A先进极地系统通称：APS下一带极地通信系统，为北部极地的飞机、潜艇和部队提供所需的部分极地通信能力。
功能：EHF通信运行者：军事卫星司令部JPO；空军太空司令部首次发射：大约2010年星座：2轨道高度：22，300英里其他不详先进宽带系统又称：AWS替代国防卫星通信系统和宽带填隙系统。
目前的概念类似商用卫星，采用大容量的SHF，INTERNET协议，激光交叉链接，为飞机和地面移动部队提供大功率的战术通信。
功能：宽带通信运行者：军事卫星司令部JPO；空军太空司令部首次发射：计划2009年星座：3-6颗轨道高度：23，300英里国防气象卫星计划又称：DMSP卫星收集空中、地面、海上、和太空环境数据以支援全球战略和战术军事行动。
运行控制权1998年移交给NOAA。
功能：环境监测星座：2轨道高度：575英里国防卫星通信系统-3又称：DSCS抗核打击、抗干扰，为战场指挥官提供紧急指挥与通信传输。
功能；甚高频通信运行者：空军太空司令部首次发射：1982年10月星座：5在轨：13轨道高度：22，000英里国防支援计划（卫星系统）又称：DSP用于战略和战术导弹的探测运行者：空军太空司令部首次发射：1970年11月星座：保密在轨：保密轨道高度：22，000英里全球广播系统又称：GBS宽带通信系统，最初利用租借的商用卫星，后用军事系统为战场提供数字多媒体数据通信。
功能：高带宽的数据图象和视频通信运行者：海军首次发射：1998年3月（第二阶段有效载荷搭载在UFO星上）在轨：3轨道高度：23，230英里全球定位系统又称：GPS卫星军民两用，能在任何时间对地球任何位置进行精确定位。
物联网通信技术--60GHz
3.8.1 60GHz通信技术概述
英特尔还和Broadcom、Atheros等领先的WLAN 芯片厂商于2009年初在IEEE 802委员会里成立 了毫米波WLAN标准化工作小组TG ad(Task Group ad)。 TG ad工作小组组长、英特尔首席工程师Eldad Perahia表示：“毫米波通信可以作为现有WLAN 标准802.11n的互补技术，适用于家庭、办公室 等多种场合。”
3.8.1 60GHz通信技术概述
PC、WLAN以及便携设备等行业的众多厂商都对 毫米波通信寄予厚望的最大原因是该技术能够提 供较宽的带宽。在60GHz频段内，全球无需许可 即可免费使用的带宽可达7GHz~9GHz。 由于可使用如此宽的带宽，因此很容易就能实现 较高的数据传输速率。即使采用低阶调制方式， 也能够确保3Gbps~5Gbps的传输速率。对于 WirelessHD来说，使用这样的带宽就可以实现非 压缩高清视频的传输，有望取代HDMI线缆。
物联网通信技术近距离通信技术60ghz技术3860ghz通信技术38160ghz通信技术概述38260ghz通信技术原理38360ghz通信技术标准化现状38460ghz通信技术应用?在无线通信频谱资源越来越紧张以及数据传输速率越来越高的必然趋势下60ghz频段无线短距通信技术也越来越受到关注成为未来无线通信技术中最具潜力的技术之一
3.8.2 60GHz通信技术原理
（1）60GHz信号传播特性
① 极大的路径损耗 ② 氧气吸收损耗高 ③ 绕射能力差，穿透性差
表
物 质
障碍物穿透损耗
60GHz 2.4dB/cm 5.0dB/cm 11.3dB/cm 31.9dB/cm 2.5GHz 2.1dB/cm 0.3dB/cm 20.0dB/cm 24.1dB/cm
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
美国打造未来太空武器用微型卫星争夺太空
美国打造未来太空武器用微型卫星争夺太空随着制天权在现代信息化战争中将发挥越来越重要的作用，美国加速了对太空权的争夺。
美军在研制大型卫星的同时，也开始将目光投入到微型卫星领域。
由于微型卫星具有迅速发射、对危机反应快、功能全以及成本低等特点，已经成为未来美军打造的重要太空武器装备。
用于构建太空平台据美国《防务新闻》1月29日报道，今年内美军将接连发射“战术星1号”以及“战术星3号”两颗微型卫星。
“战术星”的概念首先是由五角大楼专门负责转型工作的国防部转型办公室提出来的，其基本理念是构建低成本且具备快速反应能力的太空平台。
近年来，美军已经全面启动了“作战反应空间系统”计划，这其中就包括了“战术星”系列微型卫星的研发。
按照美军转型工作的主要推动者塞布罗夫斯基的话说，通过这套系统，美军所追求的就是“能够在数周或者数月之内，而不是用数年时间形成太空能力”。
具备多种功能与大型卫星相比，微型卫星具备快速反应能力和快速重建能力，能有效为地面部队提供战术支持，是构筑未来信息战、电子战不可缺少的角色。
像美军此次正在研发的“战术星”微型卫星就具备多种功能。
一是军事通信。
未来“战术星”微型卫星完成太空部署之后，将可把卫星拍摄到的敌方目标图像在几分钟内快速传输到己方的战场指挥官那里。
而目前这样的传输过程通常都需要几小时甚至几天。
美空军还设想开发一个通信系统，让战场指挥官直接将要查询的问题发送给卫星，然后短时间内就能接收到卫星的答复。
二是军事气象和海洋环境监测。
例如“战术星5号”携带有战场空间描述装备，可为作战部队提供有关战场气象环境的信息，方便作战指挥官拟定作战计划，避免作战行动因恶劣气象条件而无法展开。
三是军事侦察和监视。
美军可依靠“战术星3号”上搭载的超光谱成像仪，穿过敌方的伪装看到隐蔽的目标。
这能帮助地面上的部队决定行动路线，也有助于选择躲避攻击的路线。
此外，专家也认为不能排除美国未来研发的战术星将用于空间攻防目的，即充当反卫星武器，在太空中截击其他国家的飞行器。
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美国军事战略战术中继卫星MILSTAR 1.概述
军事星(MILSTAR)是美国军事战略战术中继卫星系统的简称，是一种极高频对地静止轨道军用卫星通信系统。
它具有抗核加固能力和自主控制能力，MILSTAR系统开始于20世纪80年代。
是世界上第一个采用了EHF频段、快跳频等新技术的卫星系统。
MILSTAR最初是为了美国在核冲突中，在受敌攻击状态下，给美军应急信息而设计的。
MILSTAR系统可以为部队提供方便的呼叫方式，尤其可以为大量战术用户提供实时、保密、抗干扰的通信服务，通信波束全球覆盖。
其抗干扰能力强、安全性和生存能力强，能够满足战略和战术通信的需要。
MILSTAR军事卫星系统包括6颗“军事星”卫星，是世界上首颗采用数字处理和调频技术的卫星，抗摧毁和生存能力强。
前2颗为第一代“军事星”，后4颗为第二代“军事星”。
MILSTAR I-1和-2属于MILSTAR-I系列卫星，分别位于120。
W和4。
E的相对静止轨道上。
卫星重约4.67吨，太阳帆板输出功率为8kW，设计寿命为7年，但现在已经超期服役。
星体采用了先进的抗核加固技术，携带一个超低速率的通信载荷LDR、一个星间通信载荷。
LDR用于战略战术部队的增强型生存性和最低限度通讯，可发送和接受速率为75-2400bit/s的声码和数据信息（无图像）。
该卫星主要保障战略司令部在紧张状态时能够下达指令，核力量是该系统的最优先的用户，其次则是陆、海、空军的非核战部队。
两星配对工作，提供对美太平洋至大西洋部队的保密通信覆盖。
MILSTAR-II系列卫星以战术通信为主。
第一代MILSTAR卫星的投入应用激发了美军发展第二代MILSTAR的积极性，三颗MILSTAR-II卫星形成覆盖全球的抗干扰卫星通信网。
与MILSTAR-I不同。
MILSTAR-II卫星在轨寿命达10年以上，它同时配置了LDR和MDR （中速率通信载荷）有效载荷，具有增强型的战术通信能力，包括为移动部队提供高数据速率和对敌方干扰中心实施自适应天线调零。
MILSTAR系统工作频段按上行链路、下行链路、星间链路、通信和跟踪以及遥测和跟踪划分如下：
上行链路：极高频（EHF）为43.5-45.5GHz；
特高频（UHF）为292.825-311.175MHz，316.587-317.318MHz。
下行链路：超高频（SHF）为20.2-21.2GHz；
特高频（UHF）为243.588-269.975MHz。
星间链路：双向60GHz，且与LDR/MDR负载兼容；
上行链路采用频分多址（FDMA）和全频带跳频；
下行链路采用时分多址（TDMA）和快速跳频。
通信和跟踪链路：1811.768MHZ；1815.722MHz。
遥测和跟踪链路：2262.5MHz；2267.5MHz。
2. MILSTAR-III(AEHF)
为降低成本，美军已经制定了容量更大，性能更好的MILSTAR-III卫星：“先进EHF”(AEHF)计划，即对极高频技术进行改进，作为美国军事星(MILSTAR-I，II)卫星通信系统的后继，先进极高频(Advaced Extremely High Frequency)卫星系统将比前两代军事星提供更大
的容量和更高的数据传输速率，从而能够支持战术军事通信。
该系统计划由三颗卫星组成，同时采用星上处理技术、星间链路技术以及轻型多功能通信天线的组合阵列和宽带频率合成技术等先进技术，能够给战区指挥官提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的、不易探测的通信服务，可满足实时图像、战场地图和跟踪数据等战术军事通信的需求。
相对于MILSTAR-II，AEHF增加了南北纬65。
间的广大地区，用于战术通信数据速率是8.192Mb/s，用于战略通信是19.2kb/s。
可以服务6000个终端、4000个网络，并同时提供50
其主要技术数据如下：
频率：EHF(44GHz)上行链路
SHF(20GHz)下行链路
数据率：75b/s~8.192Mb/s
系统保密：终端至终端的通信保密
采用跳频技术的传输保密
天线覆盖：1个地球覆盖波束，4个可变波束，24个时分点波束，2个调零点波束，6个静态波束
交叉链路：每颗卫星有2条双向交叉链路，与MILSTAR和AEHF的要求(60M/ps)兼容3.应用
MILSTAR卫星的主要应用如下：
1：海军通过海军极高频卫星通信计划终端实现潜艇、舰船和陆基海军站之间的通信；
2：陆军通过保密移动抗干扰可靠终端向陆军单元提供通信网络，并通过单信道抗干扰单人便携终端向各个部队和小单元提供通信；
3：空军由MILSTAR系统向机载指挥所提供通信。