2)采用更先进的抗干扰技术。当前,国外在宽带卫星通信领域应用较多的抗干扰技术包括空域处理、时域处理、频域处理、调制域处理、编码域处理等,而更有效的方法是根据具体链路特性,对空域、时域、频域、调制域、编码域等特性进行综合
处理。许多国家的军用通信系统,采用频率自适应、窄带干扰自适应滤波器、跳频滤波器、交织纠错、变速跳频、变带宽直扩、自动/自适应功率控制以及自适应天线调零增益等非扩谱增效措施,有些通信抗干扰设备中还采用了多载波技术。
3)实施电子防护。在不影响完成己方电子系统所承担任务的前提下严格控制辐射的功率,实施无线电静默或尽量减少开机的数量、次数和时间;设置隐蔽频率,发射诱饵信号进行辐射欺骗;实行电磁加固,提高电子设备的抗电磁进攻能力,将电子设备与天线异地配置,多站交替工作和采用发射灢接收设备双(多)基地技术。
4)加强计算机网络防御。美军认为,由于计算机系统及网络的脆弱性,不存在一个所谓“保险的网络系统暠,因此,无论平时还是战时,都应不间断地采取有效措施进行计算机网络的防御。美军采用的主要措施有:栙鉴定———验证来访用户的个人身份和信息。栚访问控制———一旦验明来访用户是合法者,系统便决定该用户能在该网路上进行哪些操作,是否允许对信息进行删改。栛数据加密———为防止某些文件在网上或在传播过程中被非法用户修改,对发送的数据进行加密,然后由使用者对数据进行解密。美军正在进行基于物理的量子密码和基于生化的DNA 密码的研究。栜监测———敌方实施的计算机病毒及其他侵入,可能潜伏较长时间而不发作,因此要对网络进行实时监视,发现异常及时报警。美国国防部正在加紧研制名为“网络狼暠软件和“网络诱骗暠系统。
5)提高计算机安全防护能力。为了确保军用计算机系统的安全,美国国防部规定了自动化系统的强制性安全标准。通过密码机、密码卡、电子密钥注入设备、防火墙、高度安全防护装置、在线高速网络加密机等安全设备和计算机安全管理服务,计算机系统安全性能得到了极大的提高。
6)发展天基军用测控网。随着小卫星技术的崛起,军用小卫星的应用会越来越多,因此美国空军展开了天基军用测控网的研究,提出了多方案:一种很经济的方案是采用2颗在轨的国防通信卫星(DSCSIII)、2个现有的地面终端、1个能自动指向卫星的小型标准化终端,组成1个临时天基数据中继系统;另外一种美国空军着重考虑的方案是用具有星间链路的卫星组成一个环,由环中的1颗卫星通过上、下行链路与地面控制系统联系,从而保持整个环路与地面的联系。随着卫星沿轨道的不断运动,这颗负责与地面取得联系的卫星也在不断变化。这种方案也可扩展到有多种运行轨迹的卫星星座。
改革试验任务的组织指挥,使试验任务指挥模式向扁平化发展,这是大势所趋。具体作法可归纳为以下4点:栙减少指挥层次,提高命令响应速度;栚加强信息化技术应用;栛精简任务期间参试人员组成可以参考项目管理模式,实行型号任务负责制;栜实现航天测控系统与作战系统的信息融合。下大力实现航天测控系统与作战系统的信息融合。
航天测控系统应建成能为各种射向、各种轨道和各种类型的航天器提供测控支持、功能完备、覆盖率高、应急能力强、具备一定容灾抗毁能力的测控网。航天测控网的建设可从以下几方面进行规划,以满足未来战争和航天器测控需求。
1)提高测控覆盖范围。要充分利用国土资源优势,尽量在我国东西南北的各边疆地区,建立种类齐全、冗余配置的综合测控站,力争在国土范围内尽可能地增加测控跟踪圈次和跟踪时间,提高本土测控覆盖率。在条件允许的情况下,也应增加国外建站数量,力争在全球范围内提高测控覆盖率。
2)建立互为备份的航天测控中心。为了提高整个测控网的生存能力,应建立新的备份中心,以提高测控网的容灾抗毁能力。根据发展需求,未来的航天测控中心主要由航天器早期轨道测控中心、长期管理中心、测控网网管中心、空间目标识别中心及天基测控中心构成。
3)提高机动测控能力。测控站是测控网的主体,为应对未来战争需要,提高测控网的生存能力,应在现有固定测控站布局的基础上,补充一定数量功能齐全、机动性强、具有数据处理能力的小型化车载测控站,机动使用。平时,机动站可作为固定测控站的补充和备份,参加卫星管理,也可根据不同测控需求,灵活布站,解决多任务测控的矛盾冲突;战时,可机动隐蔽布设,在固定站受到破坏后,可及时补网测控,以提高测控系统生存能力。
4)发挥天基测控资源优势。利用数据中继卫星对航天器实施天基测控,是有效提高测控覆盖率的另一种途径。许多航天大国都在利用经地球同步轨道卫星转发进行测控的天基测控网———跟踪与数据中继卫星系统[4]。我国天链系列中继卫星的相继发射成功和投入使用,使天基测控成为现实。以数据中继卫星系统为主的天基测控网,能有效地提高测控覆盖率、定轨精度和多目标同时测控能力,增强各类对地观测卫星的高速实时数据传输能力,应在今后进一步加以应用和完善。
3.3 提高测控设备可靠性
鉴于测控设备在安全隐患方面存在的问题,提高测控设备可靠性十分必要。尤其是武器设备的系列化、通用化、模块化建设,是一项面向未来的长期艰巨任务,必须加强整体规划。具体作法可归纳为以下4个方面:栙加强测控设备规划设计系统性、硬件设计一致性、软件设计规范性,建立分布式运行管理体系,努力提高设备一体化、通用化水平。栚抓好设备自动化建设的规划设计,推动设备自动化建设的持续改进,增加软件投入,完善自动化功能。栛健全设备维护管理运行机制。我军测控装备的保障方式必须实现从外延型、粗放型向集约型、效益型的转变,实现人力分散型向科技、知识密集型的转变。必须统一思想认识,成立统一的组织领导机构,以法律、行政、经济手段来规范和保证。必须发挥市场作用,大力推动测控装备维护社会化保障。栜规范备品备件管理[5]。我们要通过备件生产同步化、备件需求标准化、备件储备体系化、备件测试离线化、备件管理信息化的技术手段,逐步实现备品备件管理科学性、精确性和可控性的目标,增强和平时期容灾抗毁能力和战时抗毁能力,提高测控设备的生存力。
3.4 加强信息安全
信息安全的保护对象是信息及其系统。测控系统除了要运用人们所熟知的密码、访控、路由控制、信息隐藏等防护技术外,还可通过其他必要的方法、工具和过程实现安全目标[6]。基本思路如下。
1)提高系统抗干扰性能。可采取普及直接序列扩频测控系统,发展跳频通信系统,提高软件抗干扰技术,加装滤波器组件等技术手段提高航天测控系统抗干扰能力。
2)提高通信冗余度。可采取不同功能军网的互联、互通的办法,使其互为备份,提高系统的生存能力。充分利用民用光纤通信构成通信节点,完成通信路由备份。发展宽带卫星通信,提高其通信带宽,实现高速率、高稳定性传输。增加移动通信能力,“动中通暠卫星通信系统将是重要的发展方向。
3)增强计算机网络安全[7]。鉴于目前测控网络现状,应着重从身份识别、访问控制、病毒防范等方面着手,提高计算机网络安全防范能力。
4)改进数据存储与备份。采用网络存储技术替代目前普遍使用的是磁盘和磁盘阵列设备,解决数据集中与共享的问题。利用云存储解决中心数据容灾备份,一旦本地发生重大灾难,中心便可通过云存储系统进行数据的快速恢复,解决数据丢失和远程容灾问题,轻松实现海量信息的存储和管理。研制自动备份系统,减轻管理人员的压力。采 用数据加密存储,应用加密算法实现数据在介质中加密存放。
3.5 增强抵御外部毁坏能力
对于航天测控网,在重点部位应加强冗余设计,一旦该部位遭受打击,可通过快速切换备份的方法达到自我防护的目的。具体做法如下。
1)建设简易中心。建设简易中心的主要目的是为了满足在固定式测控中心被干扰或被破坏时,地面测控系统仍不丧失对卫星的控制能力,提高整个测控系统的容灾抗毁能力。通过对现有测控中心的功能进行合理取舍,采用组件技术,实现简易中心的最小化、模块化和标准化。简易中心具备目前测控中心的基本功能,即具备航天器轨道确定以及轨道、姿态控制,航天器遥外测数据接收、存储、处理和显示,遥控指令和注入数据生成和发送,星座及编队卫星的测控,计划生成与实施,任务的组织指挥等方面的能力,能够快速部署至固定测控站或机动测控站,确保最低限度条件下的中心操控能力。根据使用时机,简易中心的运行模式分为平时和战时2种情况。平时,可接入测控中心,作为一个独立的卫星管理子系统,完成部分卫星的长期管理任务;战时,简易中心可作为测控中心的备份中心,进行战时机动、生存与重构。并且可以将简易中心建在地下或有防打击的工事当中,以提高其隐蔽性和抗物理摧毁的能力。也可以将简易中心放置于汽车、飞机或舰船上,以提高其机动性能。
2)加强机动测控站的建设。研制功能齐全、机动性强、具有数据处理能力的小型化车载测控站,提高测控系统的适应能力和生存能力。机动测控站由简易中心和机动测控设备2部分组成,简易中心用于完成在应急状态下的中心操控与管理能力,机动测控设备除了具备与地面固定测控站相同的测控功能外,还具有行进(飞行)中执行测控任务的能力。为了在同一机动平台上实现地面固定测控站的主要功能和中心的基本功能,机动测控站需采用一体化的设计思路,中心功能需进行简化,测控设备需进行小型化、标准化设计。为缩短机动测控站的任务准备时间,增强系统的机动性、隐蔽性、生存性,从国外相关系统及技术资料来看,采用车(机)载共形相控阵天线技术是一个主要的发展趋势,而且易于实现多波束设计。目标的机动测控系统能够显著提高地面测控资源的抗打击能力。也可以考虑将简易中心和机动测控设备置于飞机中,这种测控站的机动能力将更加强大。
3)增设极区自动化无人值守测控站。在实
用卫星中,有多半近地卫星运行在倾角接近90曘的太阳同步轨道上,其中包括气象、遥感、资源、海洋、光学侦察等卫星。在该轨道上1颗卫星能周期性覆盖全球,每天都有光照有利的对地观测时间,卫星太阳电池板仅需单轴驱动就有很高的效
率。在这种轨道上运行的卫星每圈必定经过南、北极上空,在南、北极地区布站,可大大提高对卫星的观测时间,2个经度相差90曘的极区站对极轨卫星能达到每圈1次的测控覆盖,能对所有近极轨卫星进行每圈1次的测控管理和星地数据转储。这些为数不多的测控站,能够大幅度提高测控网的覆盖能力。
4、结束语
测控系统安全防护是一项复杂的系统工程,其必要性和投资力度取决于对诸多不安全因素和敌方威胁我方程度的预测估计。防护效果同样受制于经费支持、技术水平、研制周期等多种因素。防护问题很难在短时间内得到彻底解决,需连续开展研究和具体实施。安全防护在很大程度上属于“战略性暠建设,投入很大,使用的可能性取决于综合的国际环境。我们要提高对安全防护重要性和紧迫性的认识,坚持“适度建设、技术突破暠“军民测控相互支持,提高资源利用率,但防护技术相对独立暠“重视防护,能应对突发战争环境,但不搞全面对抗暠等几项原则,积极研究,做好技术储备,搞好系统建设。要按备战要求做好平战转换准备,逐步扭转我国航天测控系统基本不设防的局面。
参考文献 (References)
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(编辑:孙陆青)