基于方向调制的多目标卫星物理层安全测控技术

王进,张国亭,刘广凯,白真,魏汇赞,孙景云,赵家庆

1.北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094 2.上海航天电子技术研究所,上海 201109

1 引言

Starlink、OneWeb、O3b等低轨卫星星座计划的逐渐部署,掀起了新一代巨型星座的建设浪潮[1]。巨型星座系统具有分布式、广覆盖、低成本、高弹性、可重构的特点,是天地一体化网络的重要组成部分。目前,全球已有诸多军、民、商领域巨型星座系统正在建设或计划实施,未来在轨卫星数量日益增长,测控设备资源日显紧张,传统的航天测控系统已无法承担海量卫星的测控任务[2]。随遇接入测控技术通过全空域多波束覆盖,可以实现多目标卫星的同时测控能力,大大提升巨型星座系统中测控站的运营效率[3]。另一方面,随着未来海量卫星的部署,在全空域多波束测控系统可见弧段内不可避免会存在一些非目标卫星,如果这些非目标卫星接收能力足够强,则有可能窃听地面测控站的上行信号,使测控链路的安全产生隐患。

传统的链路安全技术属于计算安全类,包括公钥加密和私钥加密,本质上属于某一种或某一类数学问题,一旦找到相应数学问题的有效解法或者通过超高算力计算机暴力破解,就意味着该类加密方式和设备的安全性无法得到[4-5]。为了弥补密钥加密方式的不足之处,人们开始研究物理层安全技术。物理层安全技术的主要思想是利用无线信道本身的唯一性、时变性及空间去相关性等物理层内在特性来提升链路安全,无需通过复杂的加密算法和数字密钥对上层信息进行加密[6]。……