电子战条件下航天遥测系统设计的发展研究

【摘要】通过对电子战条件下的航天遥测系统与侦查对抗技术及战法的分析，提出了航天遥测系统设计中的模型构架、专项技术要点，最后对航天遥测系统设计的发展趋势进行了探讨。

【关键词】电子对抗；航天遥测技术；侦查对抗；天基测控

航天遥测系统是航天工程中不可缺少的重要支持系统，在航天飞行器的试验和运行阶段提供获取飞行器内部各系统工作状态和环境参数并传输至地面，作为获取飞行器试验过程工作状态参数的主要手段，在航天器实时飞行监控、性能评定、设计改进方面发挥着不可替代作用。遥测系统是把被测量对象的参数传给远端测量站的一种系统。遥测系统可以为航天设备的性能评定以及设计改进提供依据；可以获得航天设备飞行时的参数以及机载设备的数据，这些数据提供给研制部门，作为评定以及方案改进的依据。

1.电子战条件下的航天遥测与侦察对抗技术

鉴于航天遥测系统在发展航天武器装备过程中的重要作用和地位，特别是遥测参数中包含大量令人感兴趣的工作状态信息，成为窥探航天技术和武器装备发展动态的重要途径。因此，针对航天遥测系统的侦察干扰必然是热点和重点：和平时期，开展侦察手段获取信息，掌握别国航天发展动态；战时，实施干扰，阻止对方获得正确的航天遥测信息，使其不能达到试验目的或不能正确判断航天器状态，阻止对方利用空间。对航天遥测系统而言，高可靠性、高码率和低误码率是其最重要的指标，为了获得好的性能，总希望弹（箭、星）载分系统发射功率足够并具有宽的对地覆盖能力，火箭和导弹遥测天线往往采用全向覆盖。但是，这也给敌方截获、侦察带来有利条件。

目前，典型的遥测对抗战法是：平时侦察遥测信号，开展参数测量和信息解调，积累其遥测信号规律和信息处理方法，总结和分析遥测体制；战时依据数据库结合实时测量参数引导干扰设备发射瞄准的干扰信号，干扰方式以装载电子对抗载荷的空基和天基平台进入遥测站接收天线波束或旁瓣实施干扰。由于遥测传输属于一种广播式的传输，在飞行器遥测发射机天线覆盖范围内均可建站接收，遥测系统干扰实施起来并不容易，需要先验信息和辅助情报系统支持，因此，从局部单点设备级干扰无法造成系统性的性能下降和失效，对抗技术已经向系统对抗、网络对抗、体系对抗方面发展。

2.航天遥测系统设计中的关键技术

航天遥测系统组成包括采集、发送、接收、处理几部分，工作的基本原理是：将待测的非电参数用各传感器转换为电信号，各路电信号通过信号调理成符合采集规范的信号并按照一定体制形成适合单一信道传输的群信号，再调制发射，接收端接收到信号后进行一系列逆过程，先解调、再恢复出各路遥测信号，遥测信号经过后端数据处理进行显示、记录和判读。

2.1 系统模型分析

设计遥测系统应优先考虑采用基于“软件无线电”的数字遥测系统方案。采用软件无线电技术实现遥测系统就是构造一个开放式的标准化通用硬件平台，在航天器发射端，遥测参数实现非电信号到电信号转换以后，采集、调理、编码、加密、调制等都可以采用软件方法实现；接收站采用的综合基带是软件无线电技术较好的体现，整个接收站以一种“天线+射频信道+综合基带和计算机”模式组成。这种基于软件无线电技术的遥测系统通过软件升级重新配置，可以实现遥测传输能力扩展、更改传输信号波形、更换编译码方式、更换加密密钥等，因此，只有采用“软件无线电”架构才能很好适应不断增长的遥测需求和技术发展，以极小的代价不断提升遥测系统抗截获、抗干扰能力。

2.2 电子战条件下的航天遥测系统“三抗”设计

抗截获、抗侦收、抗干扰（“三抗”）的技术手段必不可少，遥测信号侦收过程是通过截获遥测信号并对信息解码实施窃取数据，在这里我们只考虑针对遥测系统的无线侦收；干扰手段则包括单音/多音干扰、噪声阻塞干扰、数据篡改和伪造等，因此，抗侦收、抗干扰可采取数据加密、信号扩频等方式。数据加密方法在通信系统中已相当成熟，遥测应用原理相同，为了保护信息的保密性、抗密码破译，建议最好采用一次一密，并通过遥测系统开辟高安全等级的密钥通道传输。扩频信号展宽频带降低带内信号谱密度并具有不可预测特性，使侦察接收机难以检测；扩频信号是通过相关检测，如果不掌握扩频码（跳频图形）参数则无法解调信号，因此具有良好保密性。可见，信号扩频技术是有效应对侦察干扰的手段之一，建议可选择直接序列扩频（DS）、跳频（FH）或混合扩频体制；但是，由于遥测系统本身要求较高数据率，要想获得扩频增益必须努力提高扩频码率，而这又给工程实现增加难度，需要在系统设计时折衷考虑。

3.航天遥测设计的发展探讨

经过半个多世纪的发展，我国的遥测技术取得了长足的进步，随着与遥测技术有关的技术领域的发展，对遥测技术提出了更高的要求。PCM-FM是当前航天遥测系统采用的主要体制，随着技术发展，又不断在PCM-FM的基础上逐步发展其它技术。如采用多符号检测（MSD）技术和Turbo乘积码（TPC）技术，大大提升了遥测系统的性能。工程应用表明，同时采用MSD技术和TPC技术相对于传统FM技术可获得8dB以上的信道增益。另一方面，众多新的调制体制不断应用于遥测系统，如FQPSK-B、FQPSK-JR、SOQPSK-TG等新型体制由于具有频带利用率高等突出特点，也已被列入IRIG-106标准中。在遥测系统工程实现上，通过应用软件无线电（Software Defined Radio，SDR）技术实现测速、测距、测角、遥测、遥控等多功能综合，以统一载波代替原分离设备，并具备软件功能现场重构能力；另一方面，数据中继卫星系统（TDRSS）建立后，导弹、火箭和中低轨卫星的遥测有由“直接对地遥测”向“天基中继遥测”发展的趋势。

天基测控网，是一种经2颗地球同步轨道卫星转发，与一个地面终端站相配合，可同时为多颗中、低轨在轨航天器提供连续覆盖，高达300Mbps数传能力，并能精确测轨的新型航天测控网。天基测控网由中继星、地面终端站、用户航天器3大部分组成。中继星将地面终端站发送的遥控指令、测距信号和其他数据转发给用户航天器，在用户航天器上接收、解调出遥控指令，并返向转发回测距信号和它本身所获得的数据（含遥测信息）给中继星，中继星接收到这些信号后，在返向转发到地面终端站，从而实现了测距、测速、跟踪、测轨，同时实现了数据中继。中继星起中继器的作用，不作任何信号和数据处理，实现低空→高空→低空的“弯管”传输。

4.结束语

随着飞行器对遥测系统需求发展和针对遥测系统的电子战技术发展，遥测系统设计将面临越来越多的难题。遥测系统技术发展引发对其侦察和干扰技术的研究，侦察对抗能力的提升又必然促使任务功能电子系统设计中充分考虑其抗截获、抗干扰能力，这也是遥测系统设计需要考虑的重要因素。

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