2.8 防护卫星通信系统

2.8.1 系统简介

军事星（Milstar）是美国陆、海、空三军公用的、战略与战术相结合的静止通信卫星，为美军提供满足全球高安全性要求的军事卫星通信业务。

美国国防部保密卫星通信系统主要由5颗静止轨道的军事星组成，它们超期服役到2014年。从2010年起，3颗静止轨道的先进极高频（AEHF）卫星陆续发射并组成星座，以取代军事星系统。它将成为美国国防部在军事卫星通信体系结构中期阶段使用的骨干。

AEHF卫星比前两代军事星（Milstar-Ⅰ和Milstar-Ⅱ）提供更大的容量和更高的数据传输速率，能够给战区指挥官提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的、不易探测到的通信服务，可满足实时图像、战场地图和跟踪数据等战术军事通信的需求。

从总体上看，AEHF卫星比Milstar-Ⅱ卫星支持战术网络通信的能力提升了两倍。其网络能力的改进还体现在提高了与其他军用网络和美国盟军网络的兼容性。与Milstar-Ⅱ卫星相比，AEHF卫星系统的星间链路增强了路由功能和抗干扰能力，其数据传输速率也由10Mbps提高到了60Mbps。AEHF卫星的总容量比Milstar-Ⅱ卫星的40Mbps提高了十多倍，达到430Mbps。AEHF卫星能够同时支持6000部用户终端，能够创建的网络数量由Milstar-Ⅱ卫星的1500个增加到4000多个。

此外，为了实现北极地区上空的保密卫星通信，由远地点在邻近北极高纬度地区的大椭圆轨道卫星组成的先进极地系统（APS）产生了。APS又称为增强型极地系统，此系统将为北极区域提供下一代受保护的EHF频段的战术卫星通信，尤其是给潜艇提供EHF频段的卫星通信能力。它能够为在极地作战的人员提供有防护的卫星通信，填充AEHF卫星系统和TSAT通信系统不能覆盖区域的通信间隙，还能够支持需要抗干扰和低检测率的极高频卫星通信的战术用户。APS星座由3颗高倾角、大椭圆的“闪电”（Molniya）型轨道卫星组成。APS是空军转型通信体系结构的一部分，并且和TSAT星座之间建有激光星际链路。

APS是过渡极地系统的后续计划。过渡极地系统卫星的运行轨道是高倾角、大椭圆的“闪电”型轨道，主要用于美军北极地区的受保护的通信。该系统卫星已发射，并为地面固定站、便携站、机载/船载终端提供通信服务。

2.8.2 军事星

军事星共有两代，即Milstar-Ⅰ和Milstar-Ⅱ。军事星星座由5颗卫星组成。其中，Milstar-Ⅰ卫星有2颗，Milstar-Ⅱ卫星有3颗。两代军事星都服务于战略和战术通信，但Milstar-Ⅰ卫星有抗核加固能力，以战略通信为主；Milstar-Ⅱ卫星没有抗核加固能力，以战术通信为主。

军事星的主要技术性能如表2-39所示，其有效载荷的主要技术性能如表2-40所示。低速率数据（LDR）载荷和中速率数据（MDR）载荷的框图如图2-48和图2-49所示，低速率数据载荷和中速率数据载荷的波束覆盖图如图2-50和图2-51所示。

军事星的有效载荷包括低速率数据有效载荷、中速率数据有效载荷和星间链路（也称为交叉链路）有效载荷。另外，它还搭载了海军专用的UHF频段有效载荷。

中速率数据有效载荷的两副调零窄波束天线（见图2-52）具有极高的灵活性和抗干扰、防侦收、防截获性能，其天线方向图能快速变换，以便消除干扰。中速率数据有效载荷共有8副点波束天线，每副天线能同时支持多项业务，对一项业务，其能被配置为只收、只发或可收可发3种状态。

军事星之间的星间链路对中速率数据有效载荷和低速率数据有效载荷都能有效工作。不在同一颗卫星覆盖区内的两个地球站之间经由星间链路通信，就无须经过过渡地球站中转，这样就可以避免使用易受攻击的过渡地球站（信关站等）实现全球通信。

图2-53展示了不在同一颗卫星覆盖区内的两个地球站的3种通信链路连接方式。

第一种是通过地面信关站中转。即从地球站1通过链路1到卫星1，再通过链路2到信关站，然后通过链路3到卫星2，之后通过链路4到被地球站2管理的波束覆盖区1的陆地车载用户终端和波束覆盖区2的海上船载用户终端；

第二种是通过两颗卫星中转。即从地球站1通过链路1到卫星3，再通过链路2到卫星4，然后通过链路3到波束覆盖区1的陆地车载用户终端和波束覆盖区2的海上船载用户终端；

第三种是通过4颗卫星中转。即从地球站1通过链路1到卫星3，再通过交叉链路2到卫星5，然后通过交叉链路2到卫星6，之后通过交叉链路2到卫星4，最后通过链路3到波束覆盖区1的陆地车载用户终端和波束覆盖区2的海上船载用户终端。

军事星最主要的设计目标就是保证通信的安全和保密性能。为此，卫星采取了多种技术措施：扩频、跳频技术；抗核爆炸的抗辐射加固措施；自适应天线调零处理技术；星上自主处理技术；Smart AGC技术；星间链路技术等。

军事星具有较强的自主运行能力，在发生核战争、地面控制系统无法工作的情况下，卫星仍可工作6个月。

2.8.3 AEHF卫星

AEHF卫星系统星座计划由5颗卫星组成（4颗工作卫星、1颗备份星），能够给战区指挥官提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的/不易探测到的通信服务。首颗AEHF-1卫星已于2010年8月14日用“宇宙神-5”运载火箭发射，但因故障未能进入预定轨道，历经14个月的抢修后终于进入预定轨道位置。该星采用A2100卫星平台，发射质量为6168kg，设计寿命为14年。至2017年年底，已有3颗AEHF卫星在轨工作，提供服务。

AEHF卫星的外形及其有效载荷天线配置如图2-54和图2-55所示。

图2-54 AEHF卫星的外形

AEHF卫星有效载荷与Milstar-Ⅱ卫星有效载荷相比，主要增加了新的更高速率的数据传输模式XDR和EHF/SHF频段的相控阵天线。AEHF卫星比军事星的点波束更窄，功率更高，提高了通信的可靠性和数据传输速率，极大地降低了敌方侦听和干扰的可能性，并且提高了卫星“动中通”的能力，可提供140条数据传输速率为32kbps的链路，车载用户终端尺寸最小为0.3m。AEHF卫星系统可直接对来自用户终端的请求做出回答，并根据优先级提供点对点通信和网络服务，还可对高级别用户提供专用信道。它们通过星间链路实现全球服务，这样能减少卫星对地面支持系统的依赖，即使在地面控制站被破坏以后，整个系统仍能自主工作6个月。

根据美军计划，AEHF卫星系统作为美军军事卫星通信体系中的重要组成部分，具有抗干扰、低截获概率和先进加密手段等特点，可为美军战术力量在各级别的武装冲突和军事行动中提供安全、可靠的战术卫星通信服务，并且可满足对战略防御、战区弹道导弹防御和空间对抗等包含高度保密内容的专用高级别安全信道的需求。

2.8.4 用户终端

1.军事星用户终端

美军现用的军事星用户终端约有千套，主要的抗干扰终端类型有车载终端SMART-T、单信道便携终端、背负式终端LGT（ASCAMP）、海军用终端AN/USC-38（V）、指挥所用终端AN/FRC-181，以及机载/舰载终端等。图2-56所示为军事星典型的用户终端的外形。图2-57所示为用户站之间通过军事星的各种应用模式。

2.AEHF卫星用户终端

AEHF卫星具有机载/舰载/车载终端和便携终端，可以在任何时候提供世界范围内的军事应用，同时可以兼容现有的军事星终端，具体包括移动抗干扰可靠战术终端、单载波抗干扰手持终端、超越视距的先进终端系列、海军多频段终端，以及美国空军指挥部和林肯实验室开发的先进极高频通用系统试验终端。