美国转型通信卫星系统
“北斗”卫星导航系统面临不可错失的战略机遇期
“北斗”卫星导航系统面临不可错失的战略机遇期佚名【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】5页(P10-14)【正文语种】中文卫星导航系统是国家重要的战略性空间资产，同时也是确保国家安全、经济利益和战略独立性的关键空间基础设施。
当前，全球导航卫星系统（GNSS）进入了多星座既竞争又合作的新阶段，美、俄、中、欧“一超三强”的竞争格局正在全球形成。
各主要航天大国在卫星导航领域竞争的重点是：争夺国家优势地位、抢占技术制高点和全球市场份额，而各大国间开展合作的热点是兼容与互操作。
中国“北斗”卫星导航系统（以下简称“北斗”系统）从提供区域服务向全球服务转型的关键时期面临不可错失的战略机遇期，这一机遇期短则2～3年，长则7～8年，可谓稍纵即逝，不可错失。
1 “北斗”系统关键技术获突破性进展，国外高度评价“北斗”卫星性能2012年中国通过4次发射将6颗“北斗”导航卫星送入不同轨位，创造了历年发射之最。
为鼓励国内外相关企业参与“北斗”卫星用户终端研发，推动“北斗”的广泛应用，2012年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室公布了“北斗”卫星导航系统空间信号接口控制文件（ICD）正式版，并宣布自即日起“北斗”系统开始向亚太地区提供区域服务。
目前，“北斗”区域系统由5颗地球静止轨道（GEO）卫星、5颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4颗中圆轨道（MEO）卫星组成，可提供优于10m的定位精度、优于0.2m/s的测速精度和优于50ns的授时精度。
以上事实表明，中国已掌握了建设卫星导航系统所必须的、具有自主知识产权的核心技术，并已突破了下一步发展“北斗”全球系统所需的许多关键技术，包括多轨道多星组网、一箭双星精确入轨、精确测轨和轨道同步技术，尤其是西方国家严密控制的高精度星载原子钟技术和卫星组件抗辐射加固技术。
同时，在“北斗”用户终端研制上还突破了芯片、模块、电子地图等多项关键技术，形成了一系列具有自主知识产权的卫星导航产品。
星地链路高速数传系统的研究
真验证 ，结果表明在 ９０ Ｈ 多普勒频移下可稳定跟踪并解调 ，在动态情况下 系统性能与理 ０Ｋ ｚ
位、 极化和下行波束入射角的较大变化 ， 从而导致信
号 传 输质 量 的下 降 。 因此 在 考虑 高 速通 信 系统 设计 时 ，必须 同时兼 顾 高 动态 特性 和频 谱利 用 率两个 方 面 。
图 １ 群 集 Ｏ Ｄ 系统 框 图 ＦＭ
３ 卫星高速数传 系统
３１群集 Ｏ ＤＭ ． Ｆ
３ 基 带编 码调 制 系统 设计 ． ２
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随着经济社会和技术 的不断发展 ，人们对数据 的传输速率要求也越来越高。在未来 的星一 星和星一 地之 间通信 中，信息传输速率要 比目前 的高几个甚
换， 发射 通道 分 为 Ｌ路平 行 的群 。 每个群 路 由单独 的
天 线发 射 ＮＬ个邻 近 的 子信 道 （ 载波 ）这 里 ， ／ 子 ， Ｎ是
ＯＤ Ｆ Ｍ技术 的诸多优点使其 自身非常适合实现
航 天测 控 高速 数据 传输 。近年 来 ， 内外 已提 出并研 国
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美军网络中心战总体构想和核心技术
美军网络中心战总体构想和核心技术作者：王晓汪洋来源：《智富时代》2019年第01期【摘要】全球范围内，正在以“网络”为特征的信息共享形式发展，并且广发应用于战争中，本文主要阐述美军网络中心战中的全球信息栅格，综合敌我识别、数据链、动态组网技术，探讨一下美军网络中心战的发展趋势。
【关键词】信息共享；全球信息栅格；综合敌我识别；动态组网全球信息栅格——网络中心战的基础依托。
为遂行网络中心战，取得信息优势和决策优势，美军提出建设和发展全球信息栅格（GIG）。
从广义上讲，GIG并非单一技术，它是综合技术的系统集成。
甚至GIG也不是一个项目和系统，在本质上，它是一种顶层设计或战略规划。
一、美军网络中心战的总体构想GIG的总体框架分为基础、通信、计算机处理、全球应用和作战部队5个层次（如图1所示）。
它以通信和计算系统为依托，将美国国防部（DOD）范围内具有不同体系结构的各种信息系统集成为具有单一体系结构的系统，成为系统级的系统（system of systems），以解决各类信息系统的集成和互操作问题。
GIG体系结构可以从作战视图（OV）、系统视图（SV）和技术视图（TV）角度进行描述[1]。
GIG发展主要计划：为了适应网络中心战对通信能力日益增长的需求，美国防部提出以转型通信体系结构（TCA）作为全球信息栅格通信设施的主题，构建由地面、空中和空间三部分组成的一体化通信网络。
地面通信主要是依靠按全球信息栅格带宽扩展（GIG-BE）计划建设的光纤网；空中无线通信采用具有频带交叉（变频）和IP路由能力的软件可编程联合战术无线电系统；空间通信则主要依赖于具有多网络集成能力大带宽转型通信卫星体系，并以先进宽带系统（AWS）为重要补充。
另外，天基系统和飞机之间的连通将采用宽频激光通信，天基系统和地面之间的通信采用激光通信或可编程无线电，通过远程通信端口提供卫星间、卫星于地面、空中系统之间连接。
二、美军网络中心战的核心技术网络中心战体系是一个规模极其庞大的系统，其核心系统由战场感知、数据链、信息传输、敌我识别、导航定位、电视会议、数字地理、模拟仿真、数据库等九大系统构成。
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
浅谈天地一体化信息网络发展
浅谈天地一体化信息网络发展罗震宇 施 浩 云南电网有限责任公司信息中心摘 要：天地一体化信息网络由陆基、空基、天基进行互联互通，以信息交换和传输为基础的网络基础设施，是目前各国科技产业发展研究的热点，本文阐述了天地一体化综合信息网络概念；分析了目前国内外天地一体化信息网络相关系统发展情况；并给出了目前发展中需要需要解决的几个问题。
关键词：天基信息网络 空间信息网络 天地一体化信息网络一、引言天基信息网络也叫天基信息系统，它是彼此独立或相关的卫星通信系统、卫星遥感系统、卫星导航系统、载人航天系统、空间物理探测系统、空间天文观测系统、月球和行星深空探测系统以及多种功能的临近空间飞行器系统等各种空间信息系统总称。
天地一体化信息网络的天地一体化含义通常有两种：一种是单个天基网（如卫星通信网）与地基网（如地面通信网）通过信息或业务融合、设备综合或网络互联互通方式构成的天地一体化信息网络；另一种是单个天基网（如卫星通信网）自身的空间段（如通信卫星）与地面段（如各种通信地球站组成的应用系统）通过星地链路构成的天地一体化信息网络。
我们可称前者为大天地一体化信息网络；后者为小天地一体化信息网络。
天地一体化信息网络作为国家信息化重要基础设施，对拓展国家利益、维护国家安全、保障国计民生、促进经济发展具有重大意义，是我国信息网络实现信息全球覆盖、宽带传输、军民融合、自由互联的必由之路。
二、国内外研究发展现状1.国内研究发展现状。
我国天地一体化信息网络相关的研究和讨论已经持续了10多年，目前已经取得了一系列成果。
2006年，沈荣骏院士首先提出了我国天地一体化航天互联网的概念及总体构想； 2013~2014年，工业和信息化部电子科学技术委员会组织了“天地一体化信息网络体系架构研究”重点课题，从发展战略、总体方案和关键技术等3个方面对天地一体化信息网络开展研究；2013年和2015年，国内先后两次召开了天地一体化信息网络的高峰论坛，对凝聚国内天地一体化信息网络相关研究力量并形成统一的认识发挥了重要作用；2015年，张乃通院士发表了《对建设我国“天地一体化信息网络”的思考》，对天地一体化信息网络的定位、边界作了清晰的说明，并提出了网络基本架构的设想和对建设工作的建议。
星链技术研究：一种低轨卫星互联网系统
星链技术研究：一种低轨卫星互联网系统摘要：星链（Starlink）是美国太空探索技术公司（SpaceX）开发的一种低轨卫星互联网系统，旨在为全球各地的用户提供高速、低延迟的宽带互联网服务。
星链计划发射数千颗小型卫星，利用相互之间的光学激光通信和地面用户终端，构建一个覆盖全球的卫星网络。
星链的目标是解决传统卫星互联网服务中存在的高成本、高延迟、低可靠性等问题，同时为那些缺乏或无法负担现有服务的偏远和农村地区提供更好的互联网接入。
关键词：星链，卫星，互联网，通信一、星链的技术特点星链的卫星采用了一种紧凑、平板式的设计，重量约为260公斤，搭载了单片太阳能电池板、四个相控阵天线、两个抛物面天线、一套星际导航传感器、一套离子推进系统和一套光学激光通信系统。
这些设备使得星链的卫星能够实现以下几个方面的技术优势：1.低轨运行：星链的卫星运行在距离地球约550公里的低地球轨道（LEO），相比于传统的地球同步轨道（GEO）卫星，距离更近，信号传输更快，延迟更低。
据SpaceX 称，星链的平均延迟为25毫秒，而 GEO 卫星的延迟通常在600毫秒以上。
2.大规模部署：星链计划发射数千颗卫星，形成一个密集的卫星网络，能够覆盖全球大部分地区。
目前，SpaceX 已经发射了超过1800颗星链卫星，并获得了美国联邦通信委员会（FCC）批准，在未来几年内发射近1.2万颗卫星。
SpaceX 还申请了在更高轨道发射3万颗卫星的许可。
3.自主避碰：由于低轨道空间拥挤度高，碰撞风险也高，因此，星链的卫星具备自主避碰能力，能够根据美国空军提供的轨道碎片数据和自身的导航传感器数据，自动调整姿态和轨道，避免与其他空间物体发生碰撞。
4．光学激光通信：除了与地面用户终端和地面网关站进行无线电波通信外，星链的卫星还能够通过光学激光通信系统，在空间中实现高速数据传输。
这样可以减少对地面基础设施的依赖，提高网络效率和安全性。
5．离子推进系统：为了节省重量和成本，星链的卫星使用了氪气作为了节省重量和成本，星链的卫星使用了氪气作为推进剂，实现了卫星的首次使用氪气推进系统。
美国导航定位卫星的发展一一仍围绕gps政策为焦点
中断或削弱民间使用。目前主要为Ｐ码加密为Ｙ码，研制直接捕获Ｐ／Ｙ码的军用ＧＰＳ接收机。 为了补偿停ＪＥ使用ｓＡ后的较高精度的ｃＡ码被敌方利用的问题，发展电子对抗技术，在局部地 区干扰ｃＡ码，使得在该地区美军能借助ｐ／Ｙ码利用ＰＰＳ的高精度定位，而其他非授权用户均无 法利用ＣＡ码；可能还有其他正在研究的和尚术公开的新的安全措施。
链路接收其他卫星的测距信号，实行星间互相测距，提高测轨精度。当６～８颗Ｂｌｏｃｋ ＩＩ—Ｒ卫星 在轨运行后，此功能就能实现。显然ＢｌｏｃｋＩＩ－Ｒ星上改进，着重在军事目的，对民用ｃＡ码的效 果将维持在原有水平上。ＢｌｏｃｋＩＩ—Ｒ卫星仍在设计阶段，尚未定型。
３ ＧＰＳ现代化的进～步计划及外国对策
美国国防部准备启动ＧＰＳ现代化计划，已布置空军制订一个“未来全球定位、导航和授时 系统顶层要求文件（ｃｌ｛Ｄ）”，讨论ＧＰＳ近期、中期和远期的现代化问题，更好的满足ＧＰＳ或未来 星基导航系统对军用和民用导航、定位和授时的需求。在此同时，也已通知运输部界定民用要 求，并为此向国际上发出了一个对６ＰＳ现代化的技术上的征求意见书，寻求有关形成基于性能 上的民用运行要求，用以推导出来来ＧＰＳ技术上、运行上和管理上的特性，规定报送意见的截 止期为】９９７年５月１５曰。以上说明了美国强化ＧＰＳ的决心，主要旨在提高军事上的实用能力， 形成国际使用的标准，提高在企业界的竞争能力。
４）ＧＰＳ民用政策上具有独霸思想和排他性，美国总是企图阻ｊ￡其他国家发展与其相似的平 行系统。Ｉｉ＇ｍＡＲＳＡＴ在世纪２ｌ世纪Ｐ计划的ＩＣＯ卫星上被迫放穿导航搭载是其直接结果。
５）发展直接捕获Ｐ／Ｙ码的军用接收机，使ＰＰＳ和ＳＰＳ脱钩，为未来进～步放松对ＳＰＳ的军 方控制作准备。为未来ＳＰＳ交运输部运行管理并在补发替补卫星中投资，以便缩减军事开支。
美国军事卫星通信系统
美国军事卫星通信系统美国的军事卫星通信系统是世界上最先进、最有持续性的通信系统，不但技术先进，而且整体规划合理。
美国军事卫星通信系统可以由时间上划分为两部分，一部分是现有运行的系统：另一部分是计划中的系统，这部分属于美军卫星通信转型。
现有系统之间互有分工，各负其职；计划中的系统技术更为先进，将进一步提高战场连通能力；现有系统和计划中的系统之间更替有序。
了解美军卫星通信系统对我军通信系统的规划和设计有很大的借鉴意一、现有系统1.军事星军事星(Milstar)是美国军事战略战术中继卫星系统的简称，是一种极高频军用卫星通信系统，具有抗核加固能力和自主控制能力。
其抗干扰能力强，安全性和顽存性好，代表了当前军事通信的世界最高水平，能够满足战略和战术通信的需要。
军事星于20世纪80年代启动，共有两代，即军事星1(第一代军事星)和军事星2(第二代军事星)。
军事星星座由5颗卫星组成，其中有2颗军事星1和3颗军事星2，2003年该星座全部部署完毕。
两代军事星都服务于战略和战术通信，但军事星1有抗核加固能力，以战略通信为主；军事星2没有抗核加固能力，以战术通信为主。
其后续计划是先进极高频(AEHF)卫星系统。
军事星的有效载荷主要有低数据率(LDR)有效载荷、中数据率(MDR)有效载荷和星间交叉链路有效载荷。
其中，军事星1携带了低数据率和交叉链路有效载荷，而军事星2携带了低数据率、中数据率和交叉链路有效载荷(见表1和表2)。
军事星1和军事星2在低数据率通信和交叉链路上能够充分实现互操作。
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，并且有可能重选路由。
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。
2.国防卫星通信系统国防卫星通信系统(DSCS)是一个提供超高频(SHF)宽带和抗干扰通信的通信系统。
国防卫星通信系统共发展了3代，现在在轨运行的是国防卫星通信系统3。
国际合作
以１ ３ ６ ｛ Ｌ 美元收购× Ｍ卫星 广播 公司 的方案 。今年 ２ 月Ｘ Ｍ同意 需软硬件设备 的购置 。 将 自己出售给Ｓ ｉ ｒ ｉ ｕ ｓ ，协议约定 ｓ …ｕ ｓ 将以４ ６ 股 自身股票 换
取１ 股× Ｍ的股 票 。
该项 目的建设地点位 于深圳石岩街道的创维平面显示科
格 洛 纳 斯 全 球 卫 星 导 航 系 统 为 处 于 地 球 和 海 洋 水 域 表
面 、空 中及 宇宙空 间的 用户提供 导航保 障 。完全发 挥作 用 的导航 系统 由２ ４ 颗卫星组成 ．可 以确定精 度达１ 米的 用户所 在坐标 ，在任何使 用条件 下都 能实现高 准确 性和 可达 性。
此 前 今年６ 月７ 日中国卫星 曾发 布公告 称 ，公司将 通 神公 司、通用 动力Ｃ ４ Ｓ 公 司、Ｌ －３ 通信公 司、Ｂ Ｂ Ｎ 技术公 司、 过配股募集 不超过 １ ２ ２ ４ 亿元 其 中约６ ３ ４ ｛ Ｌ元用来收购 其 Ｅ ＭＳ 技术公 司 科 学 应 用技 术 公 司和 创 新 通 信 工 程 公 司 。 控股股 东 中国航 天科技 集团公 司第五 研究 院 ．及 其下 属
维普资讯
维普资讯
俄 罗斯将在 中国生产格洛纳斯接收器
亚洲卫星 完成收购Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｃ ａ ｓ ｔ 全部股权
１ ０ 月２ ５ 日 ， 亚 洲 卫 星 公 司宣 布 ， 其 间 接 全 资 附属 公 司 诺 夫 称 ．俄 罗 斯 西 特 罗 尼 克 斯 公 司 将 在 中 国 的 两 家 工 厂 生 亚洲 卫星 与卖方 订立协 议 ，收购 卖方所持 本公 司非全 资附 产 俄 罗斯 全 球 卫 星 导 航 系 统 接 收 器 。 属 公司Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｃ ａ ｓ ｔ 的全 部 ２ ７ ９ ９ ％股 权 代 价 约 为 现 金 ３ ３ ６ 万
Glossary of Satellite Technology 卫星技术词汇总结
天线增益antenna gain等向天线isotropic antenna天线极化antenna polarization双极化缝隙耦合微带天线dual-polarized slot-coupled microstrip antenna线极化linear polarization交叉极化cross polarization交叉极化抑制cross-polarization suppression隔离度isolation极化隔离度polarization isolation口径aperture面天线aperture antenna阵列天线array antenna跟踪精度tracking accuracy侧馈偏置卡塞格伦(SFOC)天线Side-Fed Offset Cassegrain (SFOC) antenna偏馈抛物面天线offset fed paraboloidal antenna副瓣side lobe前轴向区forward axis天线座antenna pedestal俯仰elevation方位azimuth轮轨式俯仰-方位型天线座roller raceway type elevation-azimuth antenna pedestal便携移动卫星站portable mobile satellite station无线图传系统wireless image transmission system频谱分析仪spectrum analyzer光端机optical transceiver功分器power analyzer光波导功分器optical waveguide power analyzer异构卫星通信系统heterogeneous satellite communication system（网络）互联interconnect（业务）互通interworking公用电信网间互联管理规定Administration of the Interconnection of Public Telecommunications Networks Provisions数据格式data format通信协议communication protocol网络融合network convergence应用层application layer无缝连接seamless connection通信接口communication interface用户网络接口user to network interface （UNI）网络节点接口network to network interface（NNI）光纤技术optical fiber technology固网和移动网的融合fixed and mobile network convergence （FMC）车载无线接入网络vehicle-mounted/car-borne wireless network专用接入网关private access gateway互联网关internet gateway多模用户终端multi-module user terminal工作频段working band组网方式network formation星状star网状net点对点point-to-point多址multi-address模拟用户线接口simulated/analogue user interface模拟中继线接口simulated/analogue trunk interface数字中继接口data truck interface地面站ground station地面信关站ground gateway station远端站remote station地球站terrestrial station公共交换电话网public switched telephone network（PSTN）公共交换数据网public switched data network（PSDN）协议数据单元protocol data unit（PDU）无线收发系统wireless transceiver system专用集成电路application-specific integrated circuit（ASIC）协议转换器protocol switcher协议封装与转换protocol encapsulating and switching多协议封装multi-protocol encapsulating（MPE）系统同步system synchronization移动分组数据服务mobile paneled data service（MPDS）前向链路forward link反向链路reverse link备份信道backup channelIP封装机IP encapsulator协议加速器protocol accelerator波段天线band antenna船载天线ship-borne antenna广播链路broadcasting上行站uplink station射频单元frequency unit射频前端RF front end调制器modulator复用器multiplexer频谱资源frequency resource广域覆盖wide area coverage海事终端maritime terminal航空终端aeronautic terminal卫星基站satellite base station（SBS）本土地面站HLES用户鉴权user authentification组播multicasting内部路由表internal routing table子网subnet天线切换器antenna switcher电视解码器TV decoder集线器concentrator数据交换机data switching exchange无线接入点wireless access point主控计算机host computer美军转型卫星通信系统TSAT美军单向广播系统GBS全球信息栅格（美国）Global Information Grid（GIG）移动用户目标系统mobile user objective system（MUOS）宽带全球卫星通信WGS网络战net-centric warfare出向信号outcoming signal入向信号incoming signal输入流input stream封包检测null-packet detection循环校验码CRC微调电容器padder导引插入pilot insertion比特交织bit interleaver正交调制quadrature modulationIP路由IP routing服务接入点SAP卫星链路控制层SLC卫星媒体访问控制层MAC卫星物理层SPHY透明转发器transparent transmitter再生式转发器regenerated transmitter卫星回传信道satellite return channel混合回传信道hybrid return channel拓扑topology点波束spot beam馈电链路feeder link协议栈protocol stack应用场景application scenario地面中继器terrestrial repeater卫星中枢satellite hub单点回传信道unicast return channel卷积码convolutional code基带成型滤波器baseband shaping filter卫星信道适配器satellite channel adapter分组协议packet protocol核心网core network宽带IP卫星技术broadband IP satellite technology天基网络space-based network定长fixed length非定长unfixed lengthTS（时间戳）数据包报头TS packet headerIP datagram IP数据包选路协议routing protocol数据流分类data stream classification通路routing数据时延限制data throughput limit拥塞控制算法congestion control algorithm互联网骨干网连接internet backbone interconnection报文丢失packet loss美国航空航天局NASA欧洲空间局ESA空间数据系统咨询委员会CCSDS潜伏/等待时间latency上链uplink前链forward link下链downlink回链return link多址分配协议multi-address allocation protocol双跳double hop卫星载荷satellite payload转型通信卫星transformational communications satellite (TSAT)比特流bit stream链路层帧link layer frame多点广播路由multicast routing机载路由器space-born/onboard router锚站anchor station多波束天线multi-beam antenna (MBA)室内单元indoor unit (IDU)室外单元outdoor unit（ODU）太比特terabyte流量控制traffic shaping公平接入政策fair access policy（FAP）流媒体视频streaming video对等互联网peer to peer (P2P)信道容量channel capacity低轨道星座通信卫星low-earth orbit （LEO）constellation communication satellite 轨道控制orbit control同步轨道通信卫星geosynchronous communication satellite星上处理onboard processing星间链路inter-satellite link关口站gateway station动态分配信道dynamic channel allocation（DCA）地面蜂窝移动通信系统ground cellular mobile communication system 静止轨道卫星geostationary （GEO）satellite全球波束global beam宽点波束wide spot beam窄点波束narrow spot beam转发器transmitter单向太阳能帆板翼展用户链路user link馈线链路feeder link数字波束成形digital beam forming（DGF）宽带码分多址WCDMA有效载荷分析payload analysis多波束馈源multi-beam feed超短波语音通信ultra-short wave audio communication相控阵天线phased array antenna交叉振子crossed dipole微带贴片microstrip patch介质螺旋medium spiral赋形forming低剖面天线low profile antenna通量密度intensity可编程逻辑器件programmable logic device（PLD）射频单元RF unit中频单元IF unit电源模块power module射频大规模集成电路large scale RF integrated circuit调制解调modulation and demodulation信道编码channel coding信噪比signal to noise ratio（SNR）无码间干扰和抖动的交错正交相移键控IJF-OQPSK载波恢复carrier recovery训练序列training sequence门限threshold射频前端电路RF front-end circuit射频功放RF PA双工器diplexer前端滤波器front-end filter介质加载medium loading四臂螺旋耦合天线quadrifilar helical coupling antenna频率复用frequency reuse中继卫星relay satellite帧结构frame structure时隙time slot亚洲蜂窝卫星系统Asia Cellular Satellite（ACeS）星上交换onboard switching单跳通信single-hop communication射频接口RF interface板到板接口board-to-board（B2B）interface宽带全球局域网系统broadband global area network（BGAN）载波带宽carrier bandwidth地基波速形成GBBF轨位orbital slot；orbital position对地观测载荷earth observation load单片微波集成电路MMIC收发组件T/F component过顶卫星overhead satellite多波束天线multi-beam antenna等通量equivalent flux天线阵元antenna array element交织/解交织interleaving/deinterleaving扩频/解扩spread spectrum/de-spread spectrum低复杂度并行卷积正交调制编码low-complexity parallel convolution orthogonal/quadrature modulation coding 大频偏快速码捕获fast code acquisition under large frequency offset协同分集cooperative diversity功率控制power control易遮蔽occlusion-prone多阴影衰落multi-shadow fading雨衰rain fading电平余量（level）margin算法algorithm拓扑快照静态路由TSSR定长包格式fixed length packet format离散化discretization静态拓扑stationary topology动态拓扑dynamic topology链路代价link cost路由表routing table卫星路由算法satellite routing algorithm卫星交换节点satellite switching node卫星接入节点satellite access node空中接口技术air interface technology频分多址frequency division multiple access（FDMA）码分多址code division multiple access（CDMA）频分复用frequency division multiplexing非相干测量non-coherent measuring时间同步精度time synchronization accuracy短稳short term stability蜂窝小区cellular波束小区beam cell导频强度pilot frequency intensity时间基准time reference单星定位single satellite positioning伪距测量pseudo range measurement多普勒测量Doppler measurement伪距方程pseudo range equation多普勒方程Doppler equation高程方程vertical equation三维坐标tri-dimensional coordinate钟差clock bias频差frequency bias老化率aging rate迭代加权最小二乘法iterative weighted least-square equation卡尔曼滤波法Kalman filter equation高斯分布Gaussian distribution自适应编码和调制self-adaptive coding and modulating (ACM)远端站remote station上行功率控制UPC向前纠错偏码率FECmesh路由器mesh 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plane超近程无人机ultra-near-distance pilotless plane巡航导弹cruise missile开路图像传输open circuit image transmission增补转发器additional transponder虚拟专网virtual private network （VPN）预提取pre-fetching旁瓣sidelobe在轨卫星satellite in orbit三轴稳定three-axis stability在轨寿命orbital lifetime在轨精度orbit precision转发器冗余配置transponder redundant configuration行波管放大器功率traveling wave tube amplifier power有效全向辐射功率EIRP饱和通量密度saturation flux density（SFD）信标频率beacon frequency砷化镓太阳能单元gallium arsenide solar power unit光电转换效率photoelectric conversion efficiency液体二元推进系统liquid bipropellant propulsion system氙离子推进系统xenon ion propulsion system质子火箭proton rock线性度linearity相位噪声phase noise地球站earth station在轨备份on-orbit backup“动中通”天线COTM antenna扩谱spread spectrum蜂窝架构cellular architecture固定天线fixed antenna低轮廓天线low profile antenna缝隙反射面slotted reflector全向控阵omnidirectional phased array非实时数据交互delayed data interaction数字集群digital trunking多载波跳频multi-carrier frequency hopping自动上行功率控制ULPC时槽分配time slot allocation纠错编码correction coding地址映射address mapping报头压缩header compression信道加密channel security以太网接口Ethernet interface调制器输出modulator output解调器输入demodulator input【我们从一个会场到另一个会场，les voyageurs du temps，我在同传箱里悄悄看你的侧脸，温暖和笃定的表情，多么好。
美国“先进极高频”军用通信卫星系统现状及其应用
美国“先进极高频”军用通信卫星系统现状及其应用崔潇潇 钟江山 赵炜渝 魏晨曦 胡旖旎（北京跟踪与通信技术研究所）军用卫星通信具有覆盖范围广、容量大等优点，能更好地满足战场信息传输需求。
美国拥有先进的军用卫星通信技术，建造了一些典型的军用卫星通信系统，并应用于战场信息传递，为指挥机关的实时决策提供依据。
为了在军事对抗中保持优势，近年来，美国不断发展新技术，在信息对抗中始终处于主导地位。
现阶段，美军重点发展的新一代军用卫星通信受保护系统是“先进极高频”（AEHF）卫星通信系统。
1 AEHF卫星系统部署美国军用通信卫星分为宽带、受保护和窄带三类。
宽带军用通信卫星系统强调大容量；受保护军用通信卫星系统着重抗干扰、保密及核生存能力；窄带军用通信卫星系统则重点支持需要话音或低速率通信的用户，以及移动用户和小型终端的用户。
在受保护军用通信卫星系统方面，美国先是陆续发射了6颗“军事星”（Milstar）卫星，这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”，采用了抗核加固、抗干扰和极高频（EHF）等技术，具备在核战争条件下的生存能力。
后4颗为第二代“军事星”，放弃了核加固能力，以降低制造费用和难度，但在第一代“军事星”192条低速率信道的基础上增加了32条1.5Mbit/s的中速率信道，以适应当前战术用户的需求；还增加了自适应调零天线，具有很高的灵活性和抗干扰、防截获、防侦收能力。
从2010年起，美军开始逐步用AEHF替换“军事星”。
AEHF由洛马公司（LM）研制，是受保护系列军用通信卫星的第三代，又称为第三代“军事星”。
该系统由6颗军用通信卫星组成，用来取代第二代“军事星”系统，可提供EHF范围的上行链路/交叉链AEHF－2由宇宙神－5火箭发射升空（来源：ULA）测试中的AEHF－4（来源：Lockheed Martin）BPT－4000霍尔效应推进器波音公司FAB-T终端6颗AEHF卫星之间利用“卡塞格伦”（Cassegrain）星间链路天线实现通信。
美国弹性空间体系最新发展
美国弹性空间体系最新发展二战以后，美国始终将军事航天视为影响国家安全的核心基石，尤其在近10年，美国高度重视未来军事斗争形势和样式的研判，开始对军事航天体系进行重大转型调整。
2013年起，美军连续发布两版白皮书，明确了美国新一代军事航天体系要向“弹性”转型发展，构建在未来强对抗环境下能够持续完成军事任务使命、有效应对太空威胁的军事航天体系。
目前，相关论证和研发工作已经在美国国防部所属的各航天装备领域全面展开，一旦未来系统研发成熟并投入运行使用，美国航天系统将向真正的武器装备化方向发展，具备体系化、批量化和冗余化的特征。
1 “弹性”转型的主要动因“弹性”航天装备体系的思想源于近10年美国对太空系统依赖性的快速增长和太空安全观认识的逐步深入，由主导美国军事航天力量发展和应用的空军航天司令部首先提出，受到了美国国防部的高度重视。
美国实施“弹性”空间体系的主要目的是形成太空威慑力、强化空间体系抗毁能力，并为太空这一新的作战域构建强大的装备体系。
1）航天系统是“太空威慑”的重要组成部分，未来在航天系统支持下的全球即时、精确作战模式，可以快速消灭敌方战略力量和斗争潜力，摧毁敌方斗争意志，实现战略作战意图，达到与“核威慑”相当的作战效果（同时不会产生核大战造成的重大、持续性的破坏）。
2）现代军事斗争和军事行动日益全球化、全域化，对航天系统的依赖不可避免地日益增强。
美军在作战时对卫星的依赖性和航天系统固有脆弱性之间的矛盾越发突出。
3）太空已经成为一个作战区域，各国都已将其作为军事行动和对抗的重要区域，太空系统已经成为对抗的重要目标，甚至可能是首选目标，太空系统的脆弱性日益明显。
美军重新审视当前在没有挑战的情况下发展起来的面向友好环境的太空系统装备，发现暴露出诸多根本性问题。
2 “弹性”的实现途径为构建成“弹性”的军事航天体系，美国目前已经提出了6种实现途径，意图将天上功能分解、节点分散、多星冗余，地上统一运管、综合运用、信息聚合，改变传统单一大卫星“将所有鸡蛋放在一个篮子里”的模式，增加潜在对手选取空间攻击目标的难度，降低实施攻击的效果，提升空间攻击的代价，增强空间系统的抗毁性。
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美国转型通信卫星系统美国转型通信卫星系统(TSAT)随着视频通信与机器人、士兵、无人机的一体化，网络中心战成为美国作战的组织原则，前线带宽需求迅速增长。
转型通信卫星(TSAT)系统就是美国军方解决这一需求的众多努力中的一部分。
C4ISR远景图到2016年整个TSAT计划的最终费用预计将达到140-180亿美元，包括卫星、地面站系统、卫星运作中心以及运行和维护费用。
至2007年中，美国空军要么将决定按照现行的计划建造TSAT系统并在2013-2016年发射，要么推迟TSAT计划，采取权宜之计在计划2009=2012年发射三颗的基础上增加4-5颗先进极高频卫星（AEHF）。
洛克希德-马丁公司和波音公司各赢得了5、14亿美元的TSAT卫星系统风险减低合同，希望B计划不再需要。
投标已经完成，双方都在等待决定。
TSAT20亿美元的TMOS地面网络运行合同正在招标过程中。
TSAT星座卫星、接收器和基础设施方面的情况最近媒体进行了大肆报道，它在美国下一代军事设施中的中心作用值得深度关注。
而且任何方法都不能保证生存性。
外部事件以及不断增加的竟标者可能催生它的结束就如同它们催生出摩托罗拉铱星系统的结果一样。
本特别报告介绍TSAT计划和挑战以及美国军事通信的潜在未来。
最新的发展包括TSAT-SS两个小组提交的标书以及著名的咨询公司伯兹艾伦汉米尔顿公司的合同……。
•关键背景）——为什么TSAT被认为是必要的•关键背景——宏伟蓝图：TSAT和转型通信架构•简报——什么是TSAT？•简报——TMOS：TSAT 的地面组成部分•简报——AEHF的选择以及TSAT的教训•分析——TSAT计划：问题与决策以色列的微型无人机显示终端为什么TSAT被认为是必要的在1991年的沙漠风暴行动中，美军发现他们不仅仅缺少通信能力，而且他们的通信连接不畅。
9月11日以后，专家们发现美国国防部内外的海量信息需要信息的提供方和使用方之间建立足够的连接。
阿富汗和伊拉克行动以及全球反恐战争的其他战场进一步表明美军对高技术通信和来自无人机、海军系统以及地面士兵的实时数据通信的依赖性不断增加。
如果带宽成为战斗中重要的瓶颈的话，那美国军方应该做什么？就在9/11事件不久，美国国防部发起了一项转型通信研究以加快最新科技的先进能力向部队的交付。
研究由国家安全空间设计局（NSSA）主导，利用NSSA的任务信息管理通信体系架构作为跳板。
它探讨了许多方案并对目前的计划进行了评估。
研究得出结论是美国现行的计划不能满足预计的通信需求。
建议为国防部范围和情报界提供兼容的通信系统的架构性框架机会已经形成——它能使美国的通信能力以10的系数增长。
这些结论加上全球反恐战争的经验以及像UAV这样的新技术的发展共同形成了转型通信体系结构(TCA).的形成。
目前，美军所有的军种正在制定根据TCA伞形计划可提供的能力制订未来采购计划。
TSAT计划被认为是TCA的一部分，能在任何时间和任何地点提供空基带宽骨干通信网络。
全球通信系统宏伟蓝图：TSAT和转型通信体系结构TSAT计划实际上只是转型通信体系结构1、0版本整个计划的一个节点。
该计划2003年10月经过联合需求监督备忘录的批准。
TSAT作为星座通信倡议计划之一的地位为协同合作提供了机会，但也造成了复杂性。
美国军方、情报界和NASA卫星星座都是独立运行的，三方的每一方都负责为各自的卫星争取资金。
尽管计划的设计是相互兼容的，但各自的优先重点各不相同。
另外，资金和游说活动分离意味着共同行动的技术因素可能无法同时获得资金。
例如，国防部管理TSAT，美国情报界正在进行光中继通信架构的开发，而NASA管理着跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS-C)。
这是新成立的转型通信办公室面临的部分任务。
通信卫星有三类：窄带系统，如铱星系统能满足声音传输但缺少带宽、能传送大量数据的宽带系统、能抗干扰和核打击的受保护卫星。
TCA v1.0集三者于一体。
TCA设想的是全球信息栅格，包括未保护带宽的宽带全球卫星通信卫星（WGS）、移动用户目标系统（MOUS 或下一代窄带）计划于2009年发射、先进极高频卫星（AEHF下一代受保护卫星，如军事星-3 Milstar III）计划在2008年-2011年发射、用于多种战略任务的先进极地系统、转型通信卫星系统计划于2013年发射，以取代AEHF4号和5号星的部署。
TSAT概念图什么是TSAT？TSAT是能够向全球的部署部队提供高带宽的卫星通信能力的类似于因特网的通信系统，并且能根据重要程度增加军事带宽。
使用激光通信卫星间链接在太空建立高速率骨干通信网，TSAT将成为美国网络中心战设想的关键能动器之一。
一幅UAV图像经过Milstar II卫星处理要花两分钟而TSAT处理不到一秒钟。
全球鹰UAV上的雷达图像（12分钟），或者空基雷达的多-十亿字节的雷达图像（88分钟）通过TSAT网络只要不到一秒钟。
最重要的是，接收者在世界任何地点用相对小的接收机在移动中都可以接收。
如军事信息技术杂志解释的，TSAT用户氛围两大类：高速率进入用户和低速率进入用户。
高速率进入通过激光通信提供2、5 gigabits-10 gigabits/每秒。
在低速率端的其他用户还可以使用8000条同步射频（RF）频道数据链接为战略资产和战术用户以及空中情报和监视和侦察平台之间提供连接。
高速率平台引起了最多的关注，但能够将所有高速数据量转换成几千条RF 频道的能力也是同等重要的。
整个TSAT系统包括TSAT空间段(TSAT SS)卫星和综合地面战系统和网络。
如，20亿美元的TSAT任务运作系统(TMOS)是TSAT计划的一部分，它的应用也很广泛。
如早些时候指出的，洛克希德-马丁公司和波音公司已经各赢得了5、14亿美元的TSATSS卫星系统的风险减低合同。
截至07年6月14日，波音团队包括Ball Aerospace公司、BBN技术公司、Cisco系统公司、EMS技术公司、通用动力公司、哈里斯公司、Hughes网络系统公司、IBM、L-3通信公司、LGS创新公司、雷声公司以及SAIC公司。
洛克希德-马丁公司TSAT SS 团队包括诺斯罗普-格鲁曼公司、Juniper网络公司、ViaSat 、Rockwell Collins、通用动力先进信息系统公司、L-3通信公司、Stratogis 和Caspian网络公司。
TSAT的地面控制室TMOS: TSAT的地面部分TMOUS网络将使美军的整个转型通信体系结构能够基于IP进行宽带即时全球性Internet通信，它集成关键的新兴网络技术如带宽配制服务质量和带宽保证。
预计TMOUS将为TSAT空间和地面通信部分提供运作和网络管理，使美国未来的TSAT SS 特高带宽卫星骨干网络与美军正在发展的全球信息栅格相连接。
空军TSAT计划主任特艾曼克对军事信息技术杂志解释说：“基本上，TSAT是一个总的系统。
卫星是系统的一部分，地面部分也是系统的一部分，TMOUS是TSAT总系统的一部分。
”TMOUS的关键部分将是编写近500万条软件代码，占计划开发的80%。
为了避免其他大型空间计划遭受的软件开发出现的问题，美国空军已经从软件工程研究员征召了专家。
TOUS计划还包括网络运作中心和业务管理中心的建立以及相关硬件设施的建立。
总体上，TMOUS网络将使美军的整个转型通信体系结构能够基于IP进行宽带即时全球性Internet通信，它集成关键的新兴网络技术如带宽配制服务质量和带宽保证。
TMOUS还将提供电路/包任务计划和政策管理、外部网络协调、网络运作和管理、密钥管理、安全环境下完全融合计算机安全的态势感知-共同作战图像。
五角大楼说尽早授予TMOUS合同完成网络体系结构的一体化概念和设计减少TSAT计划的风险，使得承包商正式着手网络接口的定义和规格的工作。
在竟标的初期，雷声公司的发言人还指出TMOUS站可以在2013年卫星发射前建设，与现有资源相连接作为全球信息栅格带宽拓展项目的一部分。
TMOUS 大部分的地面设施计划在卫星发射前一年完成并运行，以便军事星能够对TMOUS网络进行测试并作好与TSAT SS卫星连接的准备。
美军希望中标的承包商能在2008年开始增加部署网络，然后螺旋式开发支持计划的2012-2013年的卫星发射，在每个“迷你-发布”点"mini-release" point进行测试。
洛克希德-马丁、雷声和诺斯鲁普-格鲁曼领导的三个财团各获得3百万美元的TMOUS部分的系统的初期研究合同。
洛克希德-马丁公司财团2006年1月又获得20、02亿美元的TMOUS合同，在2006年6月该公司宣布成功完成系统设计评审。
AEHF Milstar III卫星AEHF 和TSAT的教训AEHF Milstar III卫星虽然不如TSATSS，但它的容量是现在的Milstar II的10倍，传输速率是它的6倍。
AEHF的相控阵天线正由诺斯罗普•格鲁曼公司开发，它能电动引导射频波束而不是机械地移动反射器。
上行链路相控阵天线将AEHF卫星与地面终端相连，使干扰效果和敌人截获信号的可能性降到最低。
制导灵敏激光束使得AEHF卫星将更广的地区同时与高保护的通道相连，速度比Milstar卫星更快。
但是由于多种因素作用的结果，包括美国国家安全局未能及时提供密码编写解决方案，AEHF卫星目前面临12个月的计划延迟，原先计划的费用需要大幅度增加。
2005年4月，国防工业日报曾就美国卫星计划相关问题进行了报道，分析了AEHF Milstar III合同存在的主要问题以及它们对计划费用和安排的影响。
计划延迟使得国会发出通告，并要做出许多变化和调整。
其中一些变化涉及到TSAT计划，因为AEHF 的教训被吸收进TSAT 的采购战略。
例如，作为AEHF Milstar III失败的结果，修改了国家安全空间采购政策03-01将国家安全局这样的机构的信息安全戒备作为空间系统发展中关键决策点的关键因素。
得到业界普遍支持的NSA也试图建立新的空间密码研究和发展计划为新的空间计划发展可用的核心信息安全技术，从而降低共同的开发风险。
其他TSAT项目发展方式也是由过去的经验演变而来。
决定将地面TMOUS与TSAT SS卫星分开建造就是想避免宽带填隙卫星和AEHF 卫星这样的系统所经历的问题，这些系统都有各自得专业的互不兼容的地面系统。
另一个优势是美国军方在选择供应商时不会被迫在开发网络和开发卫星之间进行妥协。
TSAT:计划的问题和决策不久美国军方将做出重大决策：是否限制购买(AEHF)通信卫星转而开发新一代激光卫星，即转型通信卫星空间段(TSAT SS)。
AEHF费用快用完了，计划也接近尾声，但它融合了更成熟的技术。