王　煜

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

0　引言

所謂“受保護衛(wèi)星通信”是指在常規(guī)衛(wèi)星通信傳輸?shù)目煽啃盘柊l(fā)射和接收措施之外還采取了其他措施保證衛(wèi)星的安全可靠。受保護衛(wèi)星通信的保障措施遠不止提高整體鏈路預(yù)算等典型方法，如增大天線口徑、提高功率、改變調(diào)制類型等[1]，還會使用高定向性點波束、擴頻及跳頻技術(shù)等其他措施實現(xiàn)抗干擾、抗閃爍、低截獲概率、低檢測概率等能力[2]，其重點是抗干擾、隱蔽、核生存[3]。在競爭及敵對環(huán)境中，寬帶系統(tǒng)性能會降級，而受保護衛(wèi)星通信則仍可正常工作(數(shù)據(jù)速率會降低)。這些獨特的能力使得受保護衛(wèi)星通信非常適合最關(guān)鍵的戰(zhàn)略級部隊以及任務(wù)指揮系統(tǒng)，受保護通信對保證各級作戰(zhàn)的指揮控制也至關(guān)重要。

正因如此，美軍的受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)成為三大軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)之一，與其他兩大系統(tǒng)(寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)和窄帶衛(wèi)星通信)各司其職但又互為補充、彼此協(xié)作，共同構(gòu)成美軍完整的軍事衛(wèi)星通信體系。美軍的受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有避免、預(yù)防和減輕通信服務(wù)的降級、中斷、非授權(quán)接入或被敵人利用等功能，它為美國的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)力量在各種級別的沖突中提供安全、可靠的衛(wèi)星通信，可以說是美軍的生命線。

以下將介紹美軍現(xiàn)役受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)，然后重點描述了美軍的未來受保護衛(wèi)星通信體系。

1　美軍受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

受保護衛(wèi)星通信是美軍近年來發(fā)展的重要通信能力。目前美軍的受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包括先進極高頻(AEHF)和“軍事星”(Milstar)系統(tǒng)以及增強型極地系統(tǒng)(EPS)，它們用高度安全且抗干擾的通信為戰(zhàn)略級、戰(zhàn)役級和戰(zhàn)術(shù)級部隊提供支持。其中Milstar和AEHF系統(tǒng)為中緯度地區(qū)的戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)用戶提供受保護衛(wèi)星通信，EPS則為北極地區(qū)的少量戰(zhàn)術(shù)用戶提供服務(wù)。AEHF和Milstar工作于EHF及SHF頻段(上行鏈路EHF、下行鏈路SHF)，具備低數(shù)據(jù)速率(LDR)、中數(shù)據(jù)速率(MDR)和擴展數(shù)據(jù)速率(XDR)運行模式。由于Milstar及AEHF衛(wèi)星需要強調(diào)抗干擾和核加固等特性，因此通信吞吐量要小于寬帶衛(wèi)星通信[2]。

1.1　Milstar

Milstar是一種多軍種聯(lián)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可提供安全、抗干擾的全球通信，滿足高優(yōu)先級軍事用戶的基本戰(zhàn)時要求。

Milstar衛(wèi)星星座位于地球同步軌道，可為美陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊、空軍以及其他國防部用戶提供互操作能力，將指揮機構(gòu)與各種資源連接起來，包括水面艦艇、潛艇、飛機、地面站等。

Milstar星座有5顆衛(wèi)星：前2顆星(Block I)具備低數(shù)據(jù)速率能力，一條信道(Milstar低數(shù)據(jù)速率幀)最多支持4個用戶；后3顆星(Block II)同時支持低數(shù)據(jù)速率和中數(shù)據(jù)速率，將數(shù)據(jù)速率提升到1.544 Mbps。

Milstar的覆蓋范圍是南緯65°至北緯65°，有星間鏈路，可不依賴地面站實現(xiàn)全球通信，這在受干擾時非常有用，Milstar使用EHF頻段。

Milstar可實現(xiàn)安全、抗毀、強抗干擾的全球通信、星間通信，采用自主操作，能夠重構(gòu)以滿足戰(zhàn)場需求，能直接支持移動部隊。Milstar在星上進行全部通信處理及網(wǎng)絡(luò)路由，擺脫對易受攻擊的地基中繼站的依賴，并降低通信在地面上遭截獲的可能性。

Milstar的頻段、波形以及信號處理算法都很魯棒。在設(shè)計空間段及任務(wù)控制段時就考慮了抗毀性及持久性，確保Milstar用戶在規(guī)定的沖突級別下，可通過一定量的終端來維持基本通信連接，為戰(zhàn)略至戰(zhàn)術(shù)級的任務(wù)提供支持。Milstar的靈活性為用戶提供更多的通信服務(wù)配置選項。

1.2　AEHF

AEHF衛(wèi)星系統(tǒng)是一種多軍種聯(lián)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可提供安全、受保護、抗干擾的全球軍用衛(wèi)星通信。AEHF載荷可為用戶提供75 bps～8 Mbps的數(shù)據(jù)速率，該數(shù)據(jù)速率范圍可兼容Milstar Block II衛(wèi)星上的低數(shù)據(jù)速率載荷及中數(shù)據(jù)速率載荷。

AEHF星座提供與Milstar相同的調(diào)零天線及星間鏈路能力，但吞吐量更大。AEHF依然使用1個EHF上行鏈路和1個SHF下行鏈路，但指向可控、方向圖可控的波束更多；戰(zhàn)術(shù)用戶能夠以更高的數(shù)據(jù)速率使用下列波束：超高增益對地覆蓋(達到160個波束)；中分辨率覆蓋天線(6波束)；波束共享中分辨率覆蓋范圍(6～24波束位置)。AEHF采用加密設(shè)計。

AEHF為戰(zhàn)略級、戰(zhàn)術(shù)級用戶提升了現(xiàn)有的Milstar系統(tǒng)通信能力，并升級受保護軍用衛(wèi)星通信能力。

AEHF系統(tǒng)非常靈活，足以支持針對各獨立作戰(zhàn)環(huán)境進行通信，且能通過重構(gòu)。滿足不斷變化的作戰(zhàn)要求。它可保護關(guān)鍵的話音、數(shù)據(jù)通信，防止低/中/高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)被干擾、截獲、檢測，以及遭到自然和核爆的影響。AEHF衛(wèi)星通信系統(tǒng)有3個部分：空間段；控制段(任務(wù)控制及相關(guān)通信鏈路)；終端段。

1.2.1AEHF空間段

AEHF空間段是由Milstar和AEHF衛(wèi)星組成的綜合星座，它使用EHF上行鏈路及SHF下行鏈路與系統(tǒng)用戶通信。AEHF衛(wèi)星可使用V波段星間鏈路與AEHF衛(wèi)星和Milstar交鏈，這樣可以不使用脆弱的地面站而利用整個星座實現(xiàn)全球通信。

AEHF系統(tǒng)能同時覆蓋多個戰(zhàn)區(qū)，這種覆蓋能力能夠為在地理上集中部署的戰(zhàn)術(shù)級地面、空中及海上部隊提供支持。此外，戰(zhàn)區(qū)覆蓋區(qū)域還能進一步細分為高分辨率區(qū)域和中分辨率區(qū)域。

1.2.2AEHF控制段

控制段包括4個部分：任務(wù)控制(載荷重構(gòu)、衛(wèi)星維護及重定位)；任務(wù)規(guī)劃(規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，并在任務(wù)規(guī)劃設(shè)備AN/PYQ-19上生成用戶/部隊級終端圖像)；任務(wù)及運作支持(任務(wù)規(guī)劃輔助及資源分配，以及來自區(qū)域衛(wèi)星通信支持中心的監(jiān)控)；訓(xùn)練及仿真，支持控制段全生命周期及其演化全階段的訓(xùn)練開發(fā)。這些組成部分綜合起來提供任務(wù)控制能力，為空間段、控制段及終端段提供支持。

1.2.3 AEHF終端段

終端段包括地面固定、移動、背負式、可搬移式、機載、艦載、潛艇載終端等多種配置。終端段是可互操作的，可使用通用話音、數(shù)據(jù)、加密以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加入各軍兵種及網(wǎng)絡(luò)。AEHF終端可通過AEHF及Milstar網(wǎng)絡(luò)進行通信。

AEHF終端(包括美陸軍的SMART-T終端)可支持AEHF的擴展數(shù)據(jù)速率及Milstar的低數(shù)據(jù)速率或中數(shù)據(jù)速率工作模式。所有傳統(tǒng)的Milstar終端依然兼容Milstar，如果AEHF衛(wèi)星配置后向兼容Milstar服務(wù)，這些終端也可以與AEHF衛(wèi)星兼容。

目前已有3顆AEHF發(fā)射入軌運行，AEHF系統(tǒng)已達到了初始運行能力。而原計劃于2017年發(fā)射的AEHF-4則將發(fā)射時間推遲到了2018年，第4顆衛(wèi)星將使系統(tǒng)達到完全運行能力。之后還規(guī)劃了另外2顆衛(wèi)星(AEHF-5和-6)提供重疊全球覆蓋和在軌備份，將在AEHF-1和AEHF-2達到使用壽命時取而代之。

2　美軍未來受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)

雖然美軍的AEHF受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)至今仍未部署完成，還未達到完全運行能力，但鑒于未來戰(zhàn)爭環(huán)境將要面臨愈加激烈的反衛(wèi)星威脅和競爭的形勢以及受保護衛(wèi)星通信的重要作用，美軍早在幾年前就已經(jīng)開始考慮下一代受保護衛(wèi)星通信體系了。美軍在對未來軍事需求以及其當前受保護衛(wèi)星能力進行分析后認為，其當前系統(tǒng)在衛(wèi)星數(shù)量、彈性、容量、采購成本以及行動靈活性方面還不能滿足需求。于是美空軍于2013年9月發(fā)布了“受保護衛(wèi)星通信服務(wù)(PSCS)信息征詢書”文件，開始著手推動美軍戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)受保護衛(wèi)星通信體系的替代方案研究并對未來受保護衛(wèi)星通信服務(wù)提出了需求。該文件認為，美軍目前的受保護軍事衛(wèi)星通信服務(wù)目前是利用EHF波段為戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)部隊提供服務(wù)，未來它將使用任意波形、頻段和設(shè)備組合，要能保障任務(wù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息通信并在高度競爭的環(huán)境中運行[4]。

經(jīng)過數(shù)年努力后，2016年美軍完成了受保護衛(wèi)星通信方案分析。分析認為之前無論Milstar還是AEHF系統(tǒng)均集戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)受保護通信能力于一身，而受保護戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星服務(wù)的任務(wù)和要求其實差別較大：受保護戰(zhàn)略衛(wèi)星通信服務(wù)要能在核爆條件、對抗環(huán)境或者良好環(huán)境等各種作戰(zhàn)環(huán)境下，提供低截獲率/低探測率和低利用率(LPI/LPD/LPE)、持久、頑存、抗閃爍且抗干擾的通信以及核指揮控制(NC2)服務(wù)；而受保護戰(zhàn)術(shù)通信則要在對抗和良好環(huán)境中提供LPI/LPD/LPE和抗干擾通信能力。二者對比不難發(fā)現(xiàn)，受保護戰(zhàn)術(shù)通信沒有核環(huán)境工作要求，增加核防護措施必然要以成本的上升和性能的下降為代價，對未來滿足衛(wèi)星彈性、靈活性、數(shù)量和容量需求不利。因此美軍決定未來其受保護衛(wèi)星通信體系將分別使用分離的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星星座為用戶提供服務(wù)，即將戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星分離[5]，至此美軍未來受保護衛(wèi)星通信體系大致框架已基本揭曉。戰(zhàn)略衛(wèi)星通信將繼續(xù)使用擴展數(shù)據(jù)率(XDR)波形支持各種作戰(zhàn)環(huán)境下的核指揮控制服務(wù)。受保護戰(zhàn)術(shù)通信將遷移至受保護抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信(PATS)系統(tǒng)。利用受保護戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)支持戰(zhàn)術(shù)服務(wù)，未來受保護戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)還將同時覆蓋中緯度與極地地區(qū)。

以下將分別介紹未來美軍的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

2.1　受保護戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)

2017年5月美國空軍空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心(SMC)發(fā)布了“未來受保護戰(zhàn)略衛(wèi)星通信”項目信息征詢書，披露了美軍未來受保護戰(zhàn)略衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)。新一代戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)是AEHF系統(tǒng)的后繼方案，包括戰(zhàn)略XDR通信衛(wèi)星星座和相關(guān)任務(wù)控制段。它具有彈性特征，支持擴展數(shù)據(jù)率(XDR)波形。XDR波形是美軍目前最復(fù)雜的低探測率、低攔截率、抗干擾波形的一種，可擴展數(shù)據(jù)速率波形使得數(shù)據(jù)傳輸率比傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的傳輸率提高5倍以上。該系統(tǒng)將為北極地區(qū)提供戰(zhàn)略衛(wèi)星通信支持能力并增強戰(zhàn)略衛(wèi)星通信的彈性。

新戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)射后最初可能利用后向兼容的RF交叉鏈路與現(xiàn)有AEHF衛(wèi)星構(gòu)成一種混合星座。其中AEHF繼續(xù)支持戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)用戶，直至戰(zhàn)術(shù)用戶從XDR遷移至PTW。新衛(wèi)星則首先支持戰(zhàn)略通信，但也可支持具有XDR終端的戰(zhàn)術(shù)用戶。此外，戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)最終將覆蓋中緯度地區(qū)(北緯65°～南緯65°)和極地地區(qū)(北緯65°～北緯90°)。新戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)將采用符合美空軍“太空企業(yè)設(shè)想(SEV)”和企業(yè)地面服務(wù)(EGS)(一種通用航天地面段體系)的接口，因此可增強任務(wù)保障、彈性和互操作能力。

美空軍預(yù)計2029年10月向中緯度用戶提供新的在軌戰(zhàn)略衛(wèi)星通信能力，美軍還希望能夠加快提供新的在軌戰(zhàn)略XDR能力，在征詢書中，美軍提出了該戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間段和任務(wù)控制段能力要求。

2.1.1空間段能力要求

空間段除需滿足核加固要求、可在所有作戰(zhàn)環(huán)境中提供核指揮控制服務(wù)外，還需在不依賴地面中繼站情況下，支持中緯度(北緯65°～南緯65°)和極地(北緯65°～北緯90°)通信覆蓋；

總吞吐量：中緯度用戶為26 Mbps(良好環(huán)境)，0.4 Mbps(抗閃爍)；極地地區(qū)用戶1 Mbps(良好環(huán)境)，0.2 Mbps(抗閃爍)；

數(shù)據(jù)率：從75 bps～8.192 Mbps(良好環(huán)境)，19.2 kbps(抗閃爍)(注：75 bps(抗閃爍)適用于極地用戶)；

另外，空間段還需后向兼容XDR波形、Suite A加密以及AEHF的RF交鏈、EHF上行鏈路和SHF下行鏈路；空間段還要有探測和應(yīng)對多種網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力，并能夠在受到攻擊后快速恢復(fù)；航天器平臺能夠容納搭載式受保護戰(zhàn)術(shù)波形有效載荷。

2.1.2任務(wù)控制段能力要求

美國政府現(xiàn)階段希望盡可能重用現(xiàn)有地面系統(tǒng)，但未來需要從現(xiàn)有AEHF任務(wù)控制段(同時提供戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)能力)過渡到新系統(tǒng)(側(cè)重提供戰(zhàn)略能力)。

新系統(tǒng)的任務(wù)控制段提供一種基于軟件體系架構(gòu)的企業(yè)服務(wù)，該軟件體系可與虛擬化環(huán)境兼容，并遵守企業(yè)地面服務(wù)(EGS)的接口和標準。系統(tǒng)體系必須支持功能與網(wǎng)絡(luò)彈性能力，出現(xiàn)故障或遇到攻擊和破壞時仍能繼續(xù)工作。任務(wù)和控制段還要提供發(fā)射、早期運行、部署、檢驗階段的帶外(S波段)指控能力，以及實現(xiàn)衛(wèi)星任務(wù)控制、軌道管理、計時和報告的帶內(nèi)(EHF/SHF)指控能力。該任務(wù)控制段可為用戶提供任務(wù)通信規(guī)劃、系統(tǒng)數(shù)據(jù)生成、通信態(tài)勢感知與資源監(jiān)控、星座指揮控制與規(guī)劃、數(shù)據(jù)存檔與檢索以及測試支持等服務(wù)。

在該戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射后，這些衛(wèi)星可能通過后向兼容交叉鏈路與現(xiàn)有AEHF衛(wèi)星以混合星座的方式一起工作。AEHF衛(wèi)星將繼續(xù)通過XDR終端向戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)用戶提供支持，直到戰(zhàn)術(shù)用戶從XDR過渡到PTW。新衛(wèi)星將主要側(cè)重支持戰(zhàn)略通信，但會繼續(xù)利用XDR終端向剩余的戰(zhàn)術(shù)用戶提供通信支持。

美空軍預(yù)計2029年10月開始為中緯度地區(qū)用戶提供新的戰(zhàn)略衛(wèi)星通信能力，開發(fā)啟動不早于2019財年[6]。

2.2　受保護抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)(PATS)

目前美軍沒有獨立的受保護戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星/載荷，受保護戰(zhàn)術(shù)通信由Milstar和AEHF系統(tǒng)提供，遠不能滿足美軍需求，未來美軍將建立單獨的PATS系統(tǒng)提供受保護戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信服務(wù)。2017年2月，美國空軍空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心發(fā)布了“受保護戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)(PTS)信息征詢書”，探索新的戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信架構(gòu)，用受保護抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信(PATS)系統(tǒng)，實現(xiàn)未來的受保護抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信。PATS將向良好及對抗環(huán)境中的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)人員提供全球范圍的超視距、抗干擾及低截獲概率(LPI)/低檢測概率(LPD)通信。

實現(xiàn)PATS的三個要素包括：

① 受保護戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)

PTW是一種新的、彈性更強的無線電波形，是在衛(wèi)星通信應(yīng)用軟件無線電技術(shù)的重要體現(xiàn)。利用這種波形，美軍的非受保護軍事衛(wèi)星以及商用衛(wèi)星可通過軟件加載PTW的形式實現(xiàn)受保護戰(zhàn)術(shù)通信功能。它是PATS運行概念的重要組成，也是實現(xiàn)新一代PTS衛(wèi)星的基礎(chǔ)。

PTW是通過耦合AEHF系統(tǒng)上的軍用XDR波形標準與商業(yè)通信中廣泛采用的數(shù)字視頻廣播-衛(wèi)星標準2(DVB-S2)通信體制，開發(fā)出的一種不依賴于通信衛(wèi)星體系架構(gòu)的受保護戰(zhàn)術(shù)波形。PTW可減輕對中、高容量戰(zhàn)術(shù)通信服務(wù)的干擾效應(yīng)。使用該波形，即使是不具備受保護衛(wèi)星通信能力的WGS衛(wèi)星以及普通透明轉(zhuǎn)發(fā)式商業(yè)衛(wèi)星，只要在終端更換調(diào)制解調(diào)設(shè)備(變?yōu)镻TW調(diào)制解調(diào)器)，并加裝加密模塊，就能夠?qū)崿F(xiàn)良好的抗干擾水平。

2012～2014年期間，美軍空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心成功進行了受保護戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)的開發(fā)和演示驗證，目前正在為其實施打基礎(chǔ)。美軍通過受保護戰(zhàn)術(shù)部隊現(xiàn)場演示驗證(PTSFD)開發(fā)可由部隊使用的成熟量產(chǎn)PTW調(diào)制解調(diào)器，升級當前已經(jīng)部署的終端，如海軍多波段終端(NMT)、WIN-T及空基終端。美國空軍預(yù)計最早將于2018年在新型調(diào)制解調(diào)器和重新研制的終端上驗證受保護戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)。

② 受保護戰(zhàn)術(shù)企業(yè)服務(wù)(PTES)

要利用非受保護軍事和商業(yè)衛(wèi)星提供受保護戰(zhàn)術(shù)服務(wù)，建立統(tǒng)一任務(wù)管理、密鑰管理和服務(wù)系統(tǒng)必不可少。受保護戰(zhàn)術(shù)企業(yè)服務(wù)(PTES)就是這樣一種支持PTW運行的運行服務(wù)系統(tǒng)。PTES是一個集成系統(tǒng)，包括任務(wù)管理系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)和主站。PTES將利用兼容PTW的調(diào)制解調(diào)器或終端通過WGS衛(wèi)星向用戶提供受保護戰(zhàn)術(shù)通信服務(wù)，未來還要能向商業(yè)衛(wèi)星通信擴展，在C、Ku和商業(yè)Ka頻段商業(yè)衛(wèi)星上實現(xiàn)PTW，提供受保護戰(zhàn)術(shù)服務(wù)。

美軍計劃2017～2026年開發(fā)實現(xiàn)PTES，計劃2023年能向單一戰(zhàn)區(qū)提供PTW WGS服務(wù)，2025年實現(xiàn)全球PTW WGS服務(wù)，之后則實現(xiàn)通過商用衛(wèi)星提供受保護戰(zhàn)術(shù)服務(wù)。

③ 受保護戰(zhàn)術(shù)服務(wù)(PTS)系統(tǒng)

受保護戰(zhàn)術(shù)服務(wù)(PTS)系統(tǒng)是PATS運行概念的一個重要組成部分。PTS將利用運行PTW的全處理有效載荷最大限度地提高競爭環(huán)境中的抗干擾能力，極大擴展作戰(zhàn)人員的受保護戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信容量。PTS包括空間段、地面段和終端段。

PTS空間段包括搭載有效載荷、小衛(wèi)星和大容量衛(wèi)星。其中，有效載荷可搭載在商用衛(wèi)星、美國軍事衛(wèi)星、美國其他政府衛(wèi)星以及國際合作伙伴衛(wèi)星上，運行軌道主要是地球同步軌道，也包括高軌或“苔原”傾斜軌道，以滿足北極地區(qū)衛(wèi)星通信需求；大容量衛(wèi)星則采用地球同步軌道和“苔原”軌道兩類軌道衛(wèi)星組成的集成星座，其中3顆同步軌道衛(wèi)星覆蓋中緯度(南北緯65°間)用戶，3顆“苔原”軌道衛(wèi)星覆蓋北極地區(qū)并增強同步軌道衛(wèi)星中緯度覆蓋和空間段彈性。PTS空間段需具有抗干擾及低截獲概率/低檢測概率/低利用概率特性，通信覆蓋范圍為南緯65°～北緯90°。對于大容量衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星吞吐量高于1.6 Gbps，對于搭載有效載荷以及小衛(wèi)星，吞吐量高于400 Mbps。

PTS地面段需符合企業(yè)地面服務(wù)(EGS)架構(gòu)。EGS可提供通用地面系統(tǒng)規(guī)范和標準，打破美軍目前多個煙囪式專用任務(wù)系統(tǒng)不能互操作的現(xiàn)狀。PTS采用EGS架構(gòu)不僅是為了保證與PATS系統(tǒng)其他構(gòu)件的互操作，還要實現(xiàn)與美軍其他軍用衛(wèi)星系統(tǒng)的互操作，保證未來美軍的所有軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠融為一體，共管共用。PTS地面段主要包括測控單元、任務(wù)管理系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)及網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。其中，測控單元主要完成有效載荷指揮控制、終端和有效載荷重新分配密鑰支持、用戶星歷消息生成和分發(fā)、有效載荷資源監(jiān)測、有效載荷時鐘時頻管理等；任務(wù)管理系統(tǒng)完成戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信任務(wù)規(guī)劃和衛(wèi)星資源規(guī)劃；密鑰管理系統(tǒng)為終端和有效載荷分發(fā)密鑰(NSA Suite B加密)；PTS任務(wù)管理和密鑰管理地面部分將與PTES任務(wù)管理和密鑰管理地面單元連接或集成，實現(xiàn)受保護戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信容量的靈活、有效、高效分配；網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)則為北極及中緯度/赤道地區(qū)用戶提供到國防部信息網(wǎng)(DoDIN)的受保護戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信連接[7]。

PTS的終端段則要求工作在Ka和EHF頻段，并能利用地球同步和/或“苔原”軌道衛(wèi)星工作。

此外，PTS還應(yīng)具備地面及空間彈性能力，能夠?qū)σ磺幸阎{做出響應(yīng)并能應(yīng)對未來威脅。

美軍計劃通過三個階段實現(xiàn)PATS。第一階段是PATS WGS階段，利用受保護戰(zhàn)術(shù)企業(yè)服務(wù)(PTES)通過現(xiàn)有WGS衛(wèi)星在X和Ka頻段實現(xiàn)PTW通信；第二階段是PATS商用階段，將擴展PTES系統(tǒng)，通過商業(yè)衛(wèi)星通信支持PTW，提高彈性及靈活性；第三階段是專用PATS受保護戰(zhàn)術(shù)服務(wù)(PTS)階段，將通過專用全處理有效載荷實現(xiàn)PTW通信。最終形成將三個階段資產(chǎn)整合為一體的PATS系統(tǒng)。

最終形成的PATS體系，空間段將包括：WGS衛(wèi)星、商用衛(wèi)星以及PTS空間段；地面段則包括PTES和PTS地面段，PTES主要針對WGS和商用衛(wèi)星完成任務(wù)管理、密鑰管理以及接入，PTS地面段則主要針對PTS空間段，美軍正在探索如何整合PTES和PTS地面系統(tǒng)，有兩種選擇，一是將PTES的任務(wù)管理和密鑰管理系統(tǒng)擴展至為PTS可用，二是PTS提供任務(wù)管理系統(tǒng)和密鑰管理系統(tǒng)與PTES任務(wù)管理和密鑰管理系統(tǒng)的接口。最終PTES的任務(wù)管理和密鑰管理以及PTS同類地面段系統(tǒng)都將整合到PATS運行中心中[8]。

3　結(jié)束語

受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為三大軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)之一，作為戰(zhàn)時的基本通信保障手段，美軍一直十分重視其建設(shè)，目前正在進行新一代受保護衛(wèi)星通信系統(tǒng)AEHF的建設(shè)和部署。但美國防部依然認為其衛(wèi)星通信系統(tǒng)難以滿足未來作戰(zhàn)需求，因此已經(jīng)開始啟動了下一代受保護衛(wèi)星通信體系研究。目前，美軍下一代受保護衛(wèi)星通信體系已大致確定，它將采用戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)受保護衛(wèi)星通信分離的方式，充分利用包括商用、政府和其他軍用衛(wèi)星在內(nèi)的各種資產(chǎn)，以提高系統(tǒng)彈性、抗毀性、業(yè)務(wù)靈活性和容量為目標，與其他衛(wèi)星系統(tǒng)融為一體，共同為美軍提供通信保障。

[1]Williams S．The Convergence of DoD + Commercial Protected Comms Applications.[DB/OL]．http://satmilmagazine.com．

[2]Headquarters,Department of the Army．ATP 6-02.54 Techniques for Satellite Communications.[R/OL]．http://www. apd.army.mil.

[3]張冬辰，周吉，吳巍，等．軍事通信 [M]．2版.北京：國防工業(yè)出版社，2008．

[4]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Protected Satellite Communications Services (PSCS) [R/OL]．https://www.fbo.gov/.

[5]Los Angeles Air Force Base．Looking Ahead: the Future of Military Satellite Communications [DB/OL]．http//www.losangeles.af.mil/News/Article-display/Article/950480/looking-ahead-the-future-of-military-satellite-communications/.

[6]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Future Protected Strategic SATCOM System [R/OL]．https://www.fbo.gov.

[7]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Protected Tactical Service Communication System[R/OL]．https://www.fbo.gov.

[8]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Future Protected Strategic SATCOM System [R/OL]．https://www.fbo.gov.