摘 要 在惡劣電磁環(huán)境下，衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)將面臨著嚴(yán)峻的干擾威脅，如果衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)不具備抗干擾能力，那么將成為整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的軟肋。文章提出了衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)一體化抗干擾設(shè)計(jì)的思路，給出了一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)的初步設(shè)想和抗干擾措施，為衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞 衛(wèi)星測(cè)控 抗干擾 一體化平臺(tái)

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)具有信息化、智能化、多元化的特征。衛(wèi)星通信系統(tǒng)為戰(zhàn)時(shí)提供保密、抗干擾的指揮與通信保障，系統(tǒng)的通信傳輸鏈路和測(cè)控傳輸鏈路均應(yīng)具有一定的抗干擾能力。如果在和平時(shí)期沒(méi)有考慮采用抗干擾方式的測(cè)控傳輸模式，戰(zhàn)時(shí)遇到強(qiáng)敵惡意干擾時(shí)，測(cè)控傳輸鏈路一旦受到破壞，衛(wèi)星系統(tǒng)很可能部分癱瘓或者不能正常運(yùn)行。本文主要針對(duì)平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)，對(duì)衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)的目的、思路以及平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)目的

衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)被干擾、偵收、截獲甚至欺騙，將導(dǎo)致衛(wèi)星不能正常工作。按照“木桶”理論，抗干擾能力最薄弱的環(huán)節(jié)是整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。一般，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信鏈路采用了抗干擾能力很強(qiáng)的信號(hào)設(shè)計(jì)，可以抵抗較強(qiáng)的干擾。但是，如果測(cè)控鏈路不采取有效的抗干擾手段，將會(huì)成為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個(gè)軟肋，所以，提高衛(wèi)星測(cè)控鏈路抗干擾能力是衛(wèi)星通信系統(tǒng)能正常運(yùn)行的基本保證。

測(cè)控是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一。衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化的目的是為了滿足和平時(shí)期和戰(zhàn)時(shí)的雙重需求，可以采取和平時(shí)期使用一種測(cè)控模式，戰(zhàn)時(shí)使用另一種測(cè)控模式，做到平戰(zhàn)結(jié)合。

2 衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)思路

科學(xué)合理的衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)思路是成功進(jìn)行衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)思路主要有以下幾個(gè)方面：

首先，分析測(cè)控鏈路面臨的干擾威脅，確定需要防護(hù)的重要環(huán)節(jié)。

從測(cè)控信號(hào)傳輸過(guò)程分析，測(cè)控干擾可能會(huì)針對(duì)地面測(cè)控站遙控指令發(fā)射設(shè)備、上/下行鏈路、星上測(cè)控應(yīng)答設(shè)備和地面處理終端等環(huán)節(jié)而進(jìn)行?？赡鼙桓蓴_的環(huán)節(jié)如圖1所示。地面測(cè)控站（或地面處理終端）大部分設(shè)置在相對(duì)安全的地方，所以受到的影響相對(duì)較??；但由于地面測(cè)控站周圍電磁環(huán)境較好，信號(hào)被偵收條件較好，容易被敵方識(shí)別，所以，對(duì)測(cè)控設(shè)備、監(jiān)控管理設(shè)備等干擾防護(hù)也應(yīng)引起足夠重視。星上應(yīng)答機(jī)在空中，地面實(shí)施干擾相對(duì)困難；如果從空中對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行破壞，可以從防護(hù)動(dòng)能武器等方面進(jìn)行考慮。

測(cè)控信號(hào)上/下行傳輸鏈路作為構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)的基本要素暴露在空間，是測(cè)控系統(tǒng)易受干擾的薄弱環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，達(dá)到一個(gè)全面平衡防護(hù)的目的。

衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)安全防護(hù)是一個(gè)整體概念，其安全防護(hù)體系結(jié)構(gòu)主要由物理層安全防護(hù)、鏈路層安全防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層安全防護(hù)組成。衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的每層都是息息相關(guān)的，每層出了問(wèn)題都會(huì)使得測(cè)控鏈路受到影響。依據(jù)分層結(jié)構(gòu)，分析每層測(cè)控鏈路受到的干擾。

物理層面臨的是抗摧毀。主要干擾形式為干擾射頻信號(hào)，達(dá)到阻斷通信鏈路的效果。可采用抗干擾信號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù)，以抑制與抵消地方的干擾。

鏈路層所需要解決的問(wèn)題是抗截獲和抗干擾。干擾方在截獲衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)后，會(huì)發(fā)射迷惑或欺騙的基帶信號(hào)，使衛(wèi)星控制發(fā)生錯(cuò)誤?？刹捎玫姆绞綖樾诺兰用?，降低信號(hào)被截獲的可能，達(dá)到抗干擾的目的。

網(wǎng)絡(luò)層面臨的問(wèn)題是抗截獲、防入侵、防盜用，如：干擾方會(huì)采用模擬控制協(xié)議，使衛(wèi)星接收錯(cuò)誤的信息而受控于干擾方，干擾方以此竊取衛(wèi)星資源。因此，在網(wǎng)絡(luò)層面應(yīng)采用信號(hào)和身份認(rèn)證抗干擾技術(shù)。

3 衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)

建立衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化平臺(tái)，可以為具有抗干擾能力的衛(wèi)星測(cè)控體制提供可搭載的平臺(tái)。在傳統(tǒng)的統(tǒng)一載波測(cè)控、DS擴(kuò)頻測(cè)控的基礎(chǔ)上增加業(yè)務(wù)通信信道測(cè)控功能，或者根據(jù)衛(wèi)星應(yīng)用情況，DS擴(kuò)頻測(cè)控體制改成FH跳頻測(cè)控體制，以及考慮星際鏈路測(cè)控功能，如果多種衛(wèi)星抗干擾測(cè)控方式同時(shí)存在，需要建立一體化衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)。

一體化衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)一要有通用化的平臺(tái)，二要有一體化的系統(tǒng)管理，三要有一體化傳輸信道，四要有標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件接口，使得衛(wèi)星測(cè)控一體化平臺(tái)可以在同一個(gè)硬件平臺(tái)上加載不同的測(cè)控波形，滿足測(cè)控信道不同防護(hù)等級(jí)的需求。

一體化衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)從功能上可以劃分為衛(wèi)星測(cè)控傳輸層和系統(tǒng)管理層。傳輸層負(fù)責(zé)信息的傳輸、中繼等處理，主要由衛(wèi)星傳輸信道完成；管理層負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)和每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的管理，其功能分布在地面集中控制中心、星上網(wǎng)絡(luò)控制和地面用戶通信設(shè)備中。圖2給出了一體化衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)的原理框圖。

從使用和應(yīng)用角度分析，就是根據(jù)作戰(zhàn)使用要求的不同，從“一體化衛(wèi)星測(cè)控傳輸平臺(tái)資源庫(kù)”中取出相應(yīng)的資源（衛(wèi)星資源、頻率資源、功率資源）和相應(yīng)的通信設(shè)備，加載相應(yīng)體制的測(cè)控波形，可以組成一個(gè)特定體制的測(cè)控系統(tǒng)，或者擴(kuò)大某應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模。一個(gè)裝備加載不同的波形可以加入另一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。如圖3所示為不同測(cè)控波形生成示意圖。

所以，概括起來(lái)“一體化衛(wèi)星測(cè)控傳輸平臺(tái)”構(gòu)想的含義是實(shí)現(xiàn)“軟件可定義測(cè)控系統(tǒng)”、實(shí)現(xiàn)“軟件可定義衛(wèi)星測(cè)控設(shè)備”，即應(yīng)用系統(tǒng)可定義和通信設(shè)備可定義。隨著集成芯片的迅速發(fā)展，星上信號(hào)處理能力大大加強(qiáng)，星上測(cè)控處理能力將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。

總之，一體化設(shè)計(jì)不僅要考慮衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)，還要考慮整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，衛(wèi)星通信系統(tǒng)一體化管理必然成為一個(gè)重要問(wèn)題，需要深入研究。

4 衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)抗干擾一體化設(shè)計(jì)措施

針對(duì)不同的干擾情況（這里所講干擾指人為干擾），提出了依據(jù)受干擾程度而切換測(cè)控鏈路的思想。根據(jù)測(cè)控鏈路干擾檢測(cè)的結(jié)果可判斷干擾強(qiáng)弱以及對(duì)測(cè)控信道的影響程度。衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)受到的干擾程度可以分為四種狀態(tài)：

1）安全狀態(tài)（無(wú)干擾）——這里指的安全狀態(tài)是一個(gè)相對(duì)的說(shuō)法，指的是在日常正常工作時(shí)，沒(méi)有受到惡意人為干擾的情況；

2）弱干擾狀態(tài)——指的是干擾功率相對(duì)較弱，對(duì)測(cè)控鏈路的影響程度較輕；

3）強(qiáng)干擾狀態(tài)——指的是干擾功率相對(duì)較強(qiáng)，對(duì)鏈路的影響程度較重；

4）惡劣干擾狀態(tài)——指的是干擾嚴(yán)重破壞鏈路，切斷了某一條測(cè)控鏈路。

在安全狀態(tài)下，依據(jù)所需要傳輸?shù)臏y(cè)控信息的容量來(lái)選擇測(cè)控方式?？梢圆捎脗鬏斔俾矢叩姆绞剑纾翰贿M(jìn)行擴(kuò)譜處理，直接進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。可以利用業(yè)務(wù)信道，也可以采用獨(dú)立的測(cè)控信道。

在弱干擾情況下，可以采用直接序列擴(kuò)頻方式。這樣測(cè)控信息速率會(huì)降低，但是不會(huì)影響到重要測(cè)控信息的傳輸，只需要傳送一些必要而且簡(jiǎn)單的測(cè)控指令，滿足衛(wèi)星系統(tǒng)的正常工作。

在強(qiáng)干擾情況下，可以采用跳頻序列擴(kuò)頻方式。有兩種模式：一種是業(yè)務(wù)信道采用跳頻模式，借用業(yè)務(wù)信道傳輸測(cè)控信息；二是設(shè)計(jì)獨(dú)立的跳頻應(yīng)答機(jī)，完成測(cè)控的需求。

在惡劣干擾情況下，采用一般抗干擾無(wú)法起到作用時(shí)，可以切換鏈路，利用星際鏈路的方式，傳輸一些必要和重要的測(cè)控指令。衛(wèi)星之間搭建星際鏈路，每顆衛(wèi)星都有著相互的關(guān)系，一顆衛(wèi)星受到干擾，其狀態(tài)參數(shù)可以發(fā)送給相應(yīng)的衛(wèi)星，得知衛(wèi)星群里每個(gè)衛(wèi)星的狀態(tài)，做好備份處理。隨著天基信息系統(tǒng)的發(fā)展，可以利用高軌衛(wèi)星對(duì)中低軌衛(wèi)星的控制，有效合理地利用天空中的鏈路，傳輸測(cè)控信息，躲避地面的惡劣干擾。圖4是不同干擾模式下測(cè)控方式的樹(shù)狀圖。

模式切換根據(jù)收到反饋測(cè)控指令的正確性進(jìn)行判斷。星上可以配置干擾識(shí)別模塊，不僅對(duì)通信信號(hào)傳輸有幫助，還可以把這個(gè)信息傳輸給測(cè)控模塊。根據(jù)干擾強(qiáng)弱采用不同的測(cè)控抗干擾措施，確保測(cè)控系統(tǒng)的高效與可靠。

5 結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)采用抗干擾手段是必然的發(fā)展趨勢(shì)，它是一個(gè)不斷發(fā)展和完善的系統(tǒng)，其抗干擾通信體制和技術(shù)也在不斷的摸索和發(fā)展，需要加強(qiáng)針對(duì)性研究。