卫星通信系统的星地一体对抗技术

杨松楠

（天津光电丰泰科技有限公司 天津市 300211）

研究表明，在科技发展速度极快的当下，战争模式也与以往不同，未来战争的性质将逐渐向信息战靠拢，强调基于多时空及多空间信息进行较量，要想取得战争的胜利，前提便是在信息领域处于主导地位。由此可见，围绕卫星通信延伸出对抗技术展开讨论，有助于国家在信息战中掌握主动权并占据上风，其现实意义有目共睹。

1 星地一体系统介绍

对星地一体系统进行建设，其侧重点体现在两个方面，分别是地面组网与空间组网，只有做到双管齐下，才能确保所形成网络协议，可跨越不同平台。

作为实施干扰以及侦查的主体，星载系统主要负责传送目标态势信息，待管理中心获取相关信息，并根据分析得出攻击目的后，再将攻击目的告知星载系统，真正做到借助平台所具有位置优势，对资源配置和利用效能进行提升。

关于轨道设计，目前共有两种设计方法，分别是伴星轨道、组网轨道，上述方法均可做到快速获取目标传输信息，凭借自身优势落实侦查链路的相关工作，使态势信息更加完整[1]。

2 常见攻击技术

2.1 持续干扰

众所周知，无线通信网传输所依托载体为电磁波，若某区域被电磁波完全覆盖，通常会带来传输内容被获取的问题。以攻击类型为依据，无线通信攻击常见类型，主要有主动攻击、被动攻击，前者又可细分成欺骗攻击、持续干扰和智能干扰等。后者指的是攻击者并未做出明显的攻击行为，其进行攻击的最终目标为获取所需信息，而非破坏网络。目前，常见的被动攻击形式主要为电话窃听，还有基于目标网络对无线链路状态进行分析，从而获得所需信息。而从本质上说，持续干扰强调用大功率进行压制干扰。由于无线通信所依托载体多为电磁波，通常只需利用大功率设备，便能够使链路受到不间断的持续干扰，干扰者目标随之实现，即：使传输效率得到降低，待效率达到下限，通信便会面临被阻断的问题。对干扰信号进行发射时，若目标端所接收信号与最大标准间存在较大差距，接收端将无法做到准确破译信息，干扰目的达成。

2.2 欺骗攻击

无线通信用户要想进行网络交互，通常要借助无线链路，而无线链路所表现出开放性决定，若攻击者选择以窃听所掌握用户信息为依据，对其身份进行仿冒，通常无需借助其他方法，便可对系统进行攻击。对目标网络而言，该方式的显著特点为欺骗性，可同时做到欺骗并干扰，即：以欺骗攻击为表征，在对网络服务进行窃取的基础上，由攻击者对系统用户进行反向欺骗，从而获取更多自己所需信息[2]。

2.3 通信网干扰

卫星通信的特点突出，例如：

（1）具有较大的覆盖面积，可实现远距离通信。

（2）可对数据、语言和图像进行传输。

（3）可靠度及广播性能理想，可为通信质量提供保证。

结合卫星对象构成可知，空间系统对抗涉及内容较多，不同对抗往往对应不同对象，例如，卫星、用户装备、星载传感器等。最应当引起重视的对象，应属通信链路，该对抗强调以交换链路、通信卫星和卫星星间为依托，通过干扰信息交换、降低成功率的方式，最大程度减弱航天信息保障所带来优势。关于同步轨道系统，该系统往往由小站、中心站和转发器组成，对其可能被攻击的节点、链路还有注入点进行分析，可得出如表1 所示的结论：

表1：系统攻击情况分析

2.4 无线窃听

无线通信对信息进行传递的途径以无线信道为主，若以有线信道为参照，无线信道的特点，主要是信道链路有极高的开放程度，这也带来了截取传输内容难度较低的问题。攻击者只需借助信息设备，便能对信息进行成功窃听与截取。例如，某攻击者仅对商用无线通信进行了窃听，就对用户消费、身份信息和账户登录秘钥有了系统掌握。如果窃听对象为国家无线通信，不仅能够掌握基础信息，还有一定可能了解国家机密部署，进而给国家安全造成威胁[3]。

2.5 智能干扰

电磁状态及所处环境均较为复杂，随着技术的发展，信号拥堵的次数明显增多，这也是无线窃听效果难以达到预期的主要原因。而信号日益增强的防御能力，给灵巧干扰所带来影响不言而喻。基于认知电子、人工智能所研发出全新干扰技术——智能干扰，现已为越来越多人所熟知。

2.6 其他要点

现阶段，关于灵巧干扰定义的讨论，仍未得出准确结果，为大多数人所认可的定义为：以目标系统所展现出特性为依据，借助现有干扰样式，在保证干扰效果符合预期的前提下，使干扰功率得到显著节约的方法，即为灵巧干扰。研究表明，持续干扰的特点之一，便是不对通信所表现出过程性特征加以考虑，强调以覆盖信号为前提，确保通信得到压制。由于正常情况下，通信特征均处于不断变化的状态，要想做到有效干扰，仅凭借持续干扰所能取得效果有限，有关人员提出可开展针对性干扰，这便是灵巧干扰的基础。

对灵巧干扰进行科学应用，通常会取得较为突出的效果，但干扰过程要匹配目标系统，对其加以应用的难度较大。该技术的优势主要体现在以下方面：首先是有极强的隐蔽性，其干扰功率较持续干扰略小，灵巧干扰使功率作用得到弱化，这也是其表现出理想安全保障性与不易察觉性特点的主要原因。其次是有良好的机动灵活性，灵巧干扰所带来直接影响，便是干扰功率及成本被降低，设备尺寸较之前有明显减小，这对干扰网络的高效形成有积极作用。最后是多样的干扰信号类型，赋予其较其他干扰更强的针对性。实验证实，灵巧干扰可根据过程特点对信号类型加以选择，例如，对同步过程进行干扰或对导频信号进行干扰，但要注意一点，就是灵巧干扰的实施目标固定。

图1：灵巧干扰架构

图1 为灵巧干扰架构，干扰流程如下：第一步，通过侦收信号的方式，对其参数特征进行提取；第二步，基于信号特征展开引导，在对样式不同的干扰进行设计的基础上，获得可发送干扰信号。在此期间，设计人员需要结合先验知识，不断优化引导、生产信号的效果，确保所发射信号涵盖过程、时间等维度[4]。

3 对抗技术说明

3.1 星地一体

在设计该对抗系统时，设计人员可选择参考他国关于感知空间态势的经验，例如，通过加设任务处理器的方式，赋予监视系统处理星上图像的功能，随着数据传输量减少，后续工作效率自然有所提高。卫星所采用星上软件的特点是能够在线编程，可自动升级在轨性能，以此来达到减弱卫星运行所面临风险的目的。另外，现阶段获得国际社会认可的感知计划，强调基于近地球轨道对卫星进行部署，充分利用同步轨道所具有相对漂移特性，实时监视同步轨道情况，借助光电探测载荷，对目标系统既有特点和相关数据加以获取，确保观测结果能够第一时间并入监视网，为日后工作的开展提供参考。

对该系统进行发展与完善，既要做到地面组网，还要对空间组网引起重视，通过打造跨平台协议的方式，使基于星地一体所延伸出对抗系统，最大程度满足行业要求。若以轨道为依据对系统卫星进行划分，可将其划分成同步卫星、静止卫星，除特殊情况外，覆盖全球仅需3 颗卫星即可，但要保证卫星分布均匀。由诸多卫星所构成低轨卫星，要想覆盖全球，关键是基于无线链路将其星间互通。除此之外，对星载系统进行设计时，设计人员可选择借助无线电软件，实现卫星技术重构目标。事实证明，以传统设计为参照，上述方案的优点，主要是能够在轨升级或是加载，真正做到基于所给出功能框架，结合目标系统特点制定相应干扰策略，其应用广泛性有目共睹。下文将对此做详细介绍，供相关人员参考。

3.2 猝发通信

随着空间中信号传播时间的增加，敌方成功侦收相关信号的概率也会有所增加。猝发通信指的是以发射端为载体，通过加设可转变串并的装置的方式，确保单路串行信号能够被尽数向多路并行码进行转变，待并行码经过相应处理后，便可进行多路并发。而接收端的任务，主要是对并行码做解调处理，借助并串技术，对信号进行准确还原，从而达到对收发报通信进行压缩的目的。现阶段，该技术所具有优点，主要体现在两个方面：

（1）通过压缩发报时间的方式，将信息被敌方侦收的概率降至最低；

（2）通过对信号做二次加密处理的方式，增加敌方破译所侦收信息的难度。

3.3 无线电技术

在设计星载系统时，可供设计人员使用的技术，主要为无线电技术，设计人员可利用相关软件，通过重构卫星系统的方式，使继续干扰目标系统的设想成为现实。关于系统轨道，现阶段，多数设计人员均将组网视为第一选择，在获取传输信息的基础上，结合观察所掌握星间链路特点，明确系统所处运行状态。

3.4 扩频处理

该技术强调以高频信号为依托，通过将基带信号转变成宽频频带的方式，确保基带信号所带能量，可向宽频频带进行扩展，信号整体强度随之变弱，随着信号编码的加入，有用信号被噪声所淹没的概率大幅提升。若将该技术用于通信，可确保即便信号被敌方所侦收，由于噪声的存在，敌方仍无法做到对自己所需信息进行快速且精准的提取。事实证明，扩频使电磁干扰所造成问题迎刃而解，这是因为扩频的对象以未发射天线为主，一方面要引入相应扩频码，另一方面要对接收端进行解扩处理，确保扩频码可被尽数去除[5]。对没有经历扩频处理的干扰信号而言，仅凭借接收端，便可使其得到有效抑制。

3.5 空间组网

星地一体的组网载体，主要有地面和空间。一般来说，对星载系统加以使用的情形，主要是告饶、侦收。作为负责实施干扰及侦察接收的主体，星载系统可确保第一时间向控制中心提供系统态势相关信息，通过向星载系统实时反馈控制中心所表现出攻击意图的方式，确保星载平台在地理位置方面所具有优势得到最大程度发挥，在使应用效能接近预期的基础上，为地面系统既有资源的优化配置与利用奠定基础。例如，对智能干扰而言，在地面搭建数据库，用来存放相关数据和经验，确保星载系统能够以自身所获得干扰为依据，及时做出自主干扰的反映，若出现缺少有效策略的情况，则可以先向地面系统传输相关数据，再由学习模块通过学习的方式，给出切实可行的干扰策略。

3.6 其他要点

自适应天线的特点是能够自行调整辐射方向，确保辐射方向与电台完全重合，经由波瓣零位，达到对电台进行干扰的目的。若以常规天线阵为参照，由自适应天线所组成天线阵的特点，主要是零点处于干扰方向，即便局部区域无干扰信号存在，仍有极大可能形成高旁瓣，常规天线阵更依赖低旁瓣，需要借助低旁瓣的力量，确保主瓣以外辐射得到有效控制。

4 结论

从位置上来看，星载系统所占据优势极为突出，与此同时，该系统的弱势也有目共睹，例如，无法做到实时传输并高效处理信息。要想使卫星通信得到快速发展，关键是尽快将星地一体对抗提上日程，借助星间链路、微波组阵等技术，通过充分利用既有硬件资源的方式，为星地协同设想的实现提供支持。未来，上述技术仍然是研究的重点，有关人员应对此引起重视。