电子侦察卫星

电子侦察卫星
解放军理工大学 文/姜自森 李伟
鑫诺卫星公司 文/汪鸿滨
电子侦察卫星又称电磁探测卫星，是保密级别最高的卫星，也是获取电子情报的重要手段，尤其在快速作战决策方面，更是有其独特的作用。

由于电子侦察卫星可以不受地域或天气条件的限制，大范围、连续性地长期监视和跟踪敌方雷达、通信等系统的传输信号，从而及时获得其军用电子系统的性质、位置和活动情况以及新武器试验和装备信息，了解敌方军队的调动、部署及战略意图，所以，它已成为当代情报侦察中必不可少的手段。

电子侦察卫星可分为普查型和详查型两种。

普查型的扫描范围可达2000km左右。

该种卫星能监视大面积地区，测定辐射源的位置和粗略地测定电磁信号的工作频段等参数。

详查型卫星能全面测量电磁信号的各种参数，测定辐射源的位置。

电子侦察卫星依据轨道高度可分为低轨电子侦察卫星和高轨电子侦察卫星，其中低轨卫星比照相侦察卫星轨道要高，通常离地面500km左右。

静止轨道电子侦察卫星所接收的地面信号是低轨卫星的1/5100左右，所以必须采用高灵敏度的大型接收天线，故又称其为“大天线伞”。

电子侦察卫星的轨
道为圆形或近圆形，为了增大对地
球的监视区域、减少阻力、延长寿
命并兼顾定位精度的需要，其轨道
平面的倾角都较大，轨道高度大多
在300～600km，有的高达1400km，
也有的部署在地球同步轨道上。

卫
星轨道高度的选择主要取决于其所
担负的特定任务和星上设备的性
能。

电子侦察卫星依其功能侧重的
区别，可分为破译信息内容的通信
情报侦察卫星与了解通信、雷达信
号电子参数的电子情报侦察卫星。

电子侦察卫星按照定位方法可分为
单星定位制电子侦察卫星和多星定
位制电子侦察卫星。

1 有效载荷、性能指标和特点
电子侦察卫星根据其应用的特
定要求，具有相应的性能指标、有
效载荷和特点。

1.1 电子侦察卫星的性能指标
　（1）电子侦察的针对性。

一般
来讲，电子侦察卫星执行的侦察任
务都具有一定的针对性，对有些国
家和地区需要进行重点侦查。

卫星
的飞行轨道将影响其侦查的针对
性。

在重点侦查地区，一般卫星在
其上空位置相对较高，飞行时间较
长，能够获得更多的信息。

而在非
重点地区飞行高度相对较低，越过
其上空的时间较短；
（2）大天线、高精度、高侦收
率的电子侦察能力。

电子侦察卫星
的核心部件就是其接收天线，它的
性能直接决定了卫星侦察截获信号
的能力。

卫星上的信号处理能力也
是十分重要的指标。

电子侦察卫星
一方面要求能够同时接收和处理成
千上万个信号，另一方面要求能够
识别出小信号，这对卫星上的接收
处理单元提出了很高的要求。

当信
号流的密度很高时，如果仍要求保
持较高的侦收概率，则需要采用服
务时间较短的高速侦察处理系统；
（3）多信号形式的适应能力。

空间电子侦察任务的困难之处，除
了信号流的密度很高以外，还在于
信号形式的复杂多变性。

电子侦察
卫星上的接收机要能够识别和分析
不同形式的信号；
（4）全天候、全天时长期连续
的侦察能力。

电子侦察卫星的侦察
不能因为天气的好坏而受到很大影
响。

此外，侦察的连续性也是一个
很重要的性能指标。

为了保持侦察
的连续性，避免或减少“侦察空
白”，电子侦察卫星常常采用星座
或者编队飞行的方式实行侦查；
（5）侦察信息的实时性。

侦查信息能否实时地传到地面直接影响到信息的利用价值。

要想做到实时转发，可采用星际链路和中继星来达到目的；
（6）抗干扰能力。

电子侦察卫星的抗干扰能力的强弱也直接影响了其侦察能力的大小。

一个很容易被干扰的侦察卫星在遇到干扰时，就不能有效地执行侦察任务； （7）定位精度。

决定目标定位精度的误差有下列3种类型，一是决定卫星空间位置的误差，二是决定敏感轴（天线电轴）方向的误差，三是其它误差。

电子侦察卫星减小这3个方面的误差，提高定位精度也是性能的一个重要的方面。

1.2 电子侦察卫星的有效载荷 电子侦察卫星有效载荷主要包括用于接收电子信号的大型天线，用于转发信号的小型天线，通信、电子侦收和定位设备，数据处理以及传输转发设备。

大型接收天线和电子侦收设备是电子侦察卫星的接收部分，负责截获各种类型的信号。

数据处理设备和定位设备是电子侦察卫星上的信号处理部分，主要用来对截获到的信号进行分析、处理，从而得出相关的信息。

传输转发设备以及转发信号的小型天线是电子侦察卫星的信号转发部分，负责将星上的处理结果传回地面或传给其它相应的接收装置，以便对分析所得到的信息进行进一步的利用。

1.3 电子侦察卫星的特点 （1）轨道特点：电子侦察卫星的轨道为圆形或近圆形。

为了兼顾定位精度和卫星长期工作的要求，单星定
位制电子侦察卫星的轨道高度一般在400～500km。

多星定位制电子侦察卫星的轨道高度一般在1000km以上，有利于长期监视大面积地区； （2）控制特点：电子侦察卫星采用单星定位时，为了达到较高的定位精度，要求卫星姿态的控制精度达到0.1～0.2。

采用多星定位时，卫星姿态的控制精度可以降低一些，但是卫星需要增设轨道控制系统，以严格保持两颗卫星之间的距离；
（3）电子侦察设备：卫星上的电子侦察设备由天线﹑接收机和终端设备组成，工作频段在80MHz至37GHz范围内。

单星定位时，天线可以选用窄波束扫描天线﹑多波束天线或比相比幅天线。

多星定位时对天线的要求较低。

侦察接收机在大量密集的电磁信号环境中工作，必须对复杂信号有很高的分选能力，可选用扫频接收机或多路接收机，一般多用后者。

终端设备需要处理大量的信号。

它的设计有两种方案：一种是把收到的信号实时转发，这要求在侦察区域附近设置地面接收站；另一种是把侦收到的信号经预处理后存贮起来，待卫星飞经预定的地面接收站时再转发，这要求在卫星上装有大容量存贮器。

2 典型的电子侦察卫星
现在典型的电子侦察卫星主要有美国的“水星”、“顾问”，而第五代电子侦察卫星业已揭开神秘面纱。

“水星”是美国空军的静止轨道电子侦察卫星，主要用于截获通信情报。

它不但能侦听到低功率手机的通信信号，还可以收集导弹试验时的遥测、遥控信号，以及雷达信号等通信电子信号。

“顾问”卫星是美国中央情报局的地球静止轨道电子侦察卫星，用于截获电子情报。

电子侦察卫星现正从低轨道向高轨道和地球静止轨道发展，这得益于星上侦收机灵敏度的提高。

在常年值守的电子侦察装备中，静止轨道电子侦察卫星有较多的优势：卫星轨道越高，地面覆盖面就越宽，时效性也越好。

所以，美国很重视发展这类卫星。

“入侵者”是美国“集成化过顶信号侦察体系”（IOSA）的组成部分，是利用天基网的发展思路和新的设计理念研制的，目的是提高电子侦察质量，降低系统成本。

它具有多轨道能力，可代替当今静止轨道和大椭圆轨道的卫星并集通信情报和电子侦察于一身。

表1是美国历代电子侦察卫星
的类型及运行轨道。

3 关键技术
电子侦察卫星的关键技术主要有超大型天线技术、综合化集成化技术、星上信号处理技术以及定位技术等。

3.1 超大型天线技术
电子侦察卫星又称大天线卫星，大椭圆轨道卫星一般采用伞状天线，技术难度在于肋条的展开精度。

静止轨道卫星采用网格天线，在网格节点上装微型电机，保证天线的机械均匀性和微波特性。

高性能侦察卫星天线要求直径高达100m 左右，携带这样大型天线的卫星的发射难度较大，当天线折叠起来仍不能收藏于运载工具之内时，则需将天线分成若干部分，分批送入轨道后再在卫星上利用空间机器人装配成完整的天线，这类天线称为空间组装型天线。

大型天线的收拢、展开、变形处理等技术难度很大，可以探讨利用小卫星群组成分布式天线来解决以上问题。

表2列出了美国的一些电子侦察卫星的天线情况。

3.2 综合化、集成化思路
过去的侦察卫星大多采用单星模式，这对于侦收移动部队的微弱通信信号以及为移动式导弹配置的雷达信号有一定困难，为此提出“集成化过顶信号侦查结构设施（IOSA）”，目标是消除电子侦察盲区。

目前，比较热门的综合化、集成化技术是卫星编队飞行技术，它能够加强电子侦察卫星的综合化、集成化程度。

3.3 星上信号处理技术
电子侦察卫星的发展趋势是越来越重视星上处理能力。

为了实现卫星传输的信息能够直接利用的目标，对星上信号的分析和处理能力提出了很高的要求。

由于卫星上有效载荷的高可靠性要求以及对大量侦收到的信号的海量数据处理的工作量和复杂度，有效的星上信号处理技术仍是目前电子侦察卫星的一个难点。

星上信号处理主要有两个方面：一方面是对截获的信号分析其通信体制和信号特征，并对信号源进行定位，以便指导下一步的监听、干扰和精确打击；另一方面对截获的信号进行内容破译和筛选，
以便获得有用的通信情报。

3.4 定位方法
电子侦察卫星的定位方法有两种，一种是单星定位法，另一种是多星定位法。

单星定位有两种方法：一种称为测角定位法，通过测定卫星—辐射源联线与卫星—地心连线的夹角来定位；另一种称为测向交叉定位法，利用卫星在两个不同位
置上测定辐射源的方向，然后交叉定位。

交叉定位的过程是由于卫星飞经每个侦察覆盖区的时间是准确已知的，利用侦察卫星接收到目标信号的到达时间、卫星的姿态数据和接收到目标信号的辐射方向，推算出侦察对象雷达等电子设备的方位。

单星定位要求卫星姿控达到0.1～0.2度的精度。

美国电子侦察卫星基本上都是采用的单星测向交叉定位法。

多星定位也称时差(距离差)定位。

一般使用3～4颗卫星定位，先测定电磁信号到达两颗卫星的时差，也就是测定辐射源至两颗卫星的距离差，这样就可以建立一个以两颗卫星所在位置为焦点的双曲面。

同样可以建立另一个以两颗卫星所在位置为焦点的双曲面。

然后根据这两个双曲面与地球表面的交线来确定目标位置。

多星定位比较适合于大面积地区的监视。

单星定位和多星定位已经达到几公里的定位精度。

定位方法不同，对卫星设
计提出的技术要求也不相同。

表1 美国历代电子侦察卫星一览表
4 电子侦察卫星的发展趋势
电子侦察卫星的发展有以下几个趋势。

　（1）电子侦察卫星部署从低高度向中高度以及静止轨道发展，由单星工作向多星组网发展。

卫星部署得越高，地面覆盖面就越广。

电子侦察卫星特别是具有对遥测信号和通信信号监听任务的卫星，向静止轨道发展，这样只要使用3颗卫星即可覆盖全球，如能与中继卫星配合，可以大大提高监视电子目标的实时性；
　（2）信息处理从地面向星上发展。

若想取得战争的主动权，必须对来自空间的信息准确及时地吸收和利用，尽量减少观察、判断、决
策和行动回路的时间，对卫星的自主性和星上处理提出了要求。

随着
大规模集成和微处理技术的发展和
应用，星上终端设备将担负起愈来
愈多的信息处理任务，卫星只需把
处理结果发送回地面。

星上处理能
力的加强，尤其是智能处理技术的
应用，将为今后战场直接使用卫星
传输的信息打下基础；
　（3）卫星任务从单一型向综合
型方向发展，生存能力从无抗毁能
力向自卫防御发展。

随着科学技术
的发展，多源信息数据融合智能技
术的开发应用，发展综合型侦查卫
星更有利于提高情报的质量，减少
空间费用的投入。

在现代电子战
中，只提高卫星的工作能力是远不
够的，还须有一套自我防卫措施；
　（4）航天力量由支持战略任务
向战术任务应用转变。

海湾战争
后，前苏联解体，冷战结束。

美国
的军事战略由原来的“核威慑”转
变为“打赢局部战争”，军用卫星
由支持战略任务向战术任务应用转
变，把卫星信息的运用范围从高层
指挥机关、司令部，普及到一般的
战场指挥员、武器装备和单个士
兵；
　（5）电子侦察卫星发展呈现出
多极化趋势。

多年来，卫星军事侦
察领域一直被美俄两个空间大国所
垄断。

冷战结束后，许多国家的军
事航天战略都有所调整，多极化政
治格局的形成己使许多国家认识到
控制空间的重要性。

电子侦察优势
使美国在海湾战争中掌握主动并占
据优势，这激励了不少国家（如法
国、英国、日本）努力发展和建立
自己独立的空间电子侦察能力，希
望拥有电子侦察能力以实现综合侦
察能力的提高。

5 结束语
新的军事革命的核心是信息
战。

信息战就是为达到不让敌方利
用信息而保证己方利用信息所采
取的行动。

在未来的信息战中，电
子侦察卫星作为获取信息的重要手
段，必将越来越受到世界各国的高
度重视。

参考文献：
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表2 美国电子卫星天线尺寸比较。