王　峰

軍用衛(wèi)星的發(fā)展，給軍事行動帶來了革命性的影響。近十幾年來，美國的軍用衛(wèi)星在“幾場局部戰(zhàn)爭中起了決定性作用”。因此，美國為了保持其空間優(yōu)勢，更加注重軍事航天系統(tǒng)的發(fā)展。保障軍事航天系統(tǒng)正常運行主要依靠軍事航天測控網(wǎng)。在包括空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)(AFSCN)，海軍衛(wèi)星控制網(wǎng)(NscN)、海軍研究實驗室衛(wèi)星控制網(wǎng)、陸軍衛(wèi)星控制網(wǎng)、國家海洋和大氣局(NOAA)衛(wèi)星控制網(wǎng)和幾個軍用衛(wèi)星專用控制網(wǎng)在內(nèi)的美國主要軍事航天測控網(wǎng)當(dāng)中，空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)是規(guī)模最大、用戶最多，最重要的軍事航天測控網(wǎng)。

空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的基本情況

美國空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)是美國各種用途航天器及組件的指揮控制系統(tǒng)的重要組成部分，不但為各種航天器、無線電技術(shù)偵察和電子偵察系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸和通信系統(tǒng)、彈道導(dǎo)彈發(fā)射探測系統(tǒng)，無線電導(dǎo)航和氣象偵察系統(tǒng)、軍事實驗衛(wèi)星，宇宙飛船，航天飛機和個別民用衛(wèi)星的運行提供支持，而且還為美國東部試驗靶場(佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角)、西部試驗靶場(加利福尼亞州范登堡空軍基地)和太平洋試驗靶場(夏威夷考愛島)的導(dǎo)彈發(fā)射試驗，以及各種航天器的發(fā)射提供保障。

美國空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的人員和設(shè)備隸屬于美國空軍航天司令部第14軍第50空間聯(lián)隊的第21、22和23空間作戰(zhàn)中隊于1959年初步建成，其最主要的功能是控制衛(wèi)星平臺，測控人造地球衛(wèi)星的運行參數(shù)，接收和處理遙測數(shù)據(jù)，診斷和消除衛(wèi)星機載系統(tǒng)工作故障、向衛(wèi)星發(fā)送指令和控制程序等。目前該網(wǎng)控制的衛(wèi)星數(shù)多達(dá)90多顆，控制的主要軍用衛(wèi)星系統(tǒng)包括國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(0SCS)、艦隊衛(wèi)星通信系統(tǒng)(FLTSAT)等，同時還對國防氣象衛(wèi)星計劃(DMsP)、全球定位系統(tǒng)(GPS)，國防支援計劃(DSP)和軍事戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(MilSTaR)提供輔助測控?？哲娦l(wèi)星控制網(wǎng)主要由指揮控制系統(tǒng)、無線電技術(shù)跟蹤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)4大系統(tǒng)組成，其主要軍事設(shè)施分布全球各地，主要包括2個操作控制中心(OCN)(分別位于科羅拉多州什利韋爾和加州昂尼祖卡空軍基地)，8個固定跟蹤站、1個人造地球衛(wèi)星機載設(shè)備監(jiān)測分隊，1個通信中心和2個機動無線電技術(shù)跟蹤站。因為昂尼祖卡空軍基地的關(guān)閉，美軍計劃于2011年前將空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的西部操作控制中心和相應(yīng)的組織機構(gòu)遷移到范登堡空軍基地。

空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的技術(shù)改造方向

為了提高空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的運行性能和工作效率，降低成本和工作人員數(shù)量，近年來，美軍不斷將新的航天技術(shù)和工藝有計劃、有步驟地引入空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)。對“指揮控制系統(tǒng)”，“無線電技術(shù)跟蹤系統(tǒng)”、“網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)”和”通信系統(tǒng)”等結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行重新分配和現(xiàn)代化改造。

指揮控制系統(tǒng)

為進(jìn)一步完善空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)，美軍從2006年開始著手建立統(tǒng)一的多用途衛(wèi)星控制中心(MMSOC)，在現(xiàn)有指揮控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立地面聯(lián)合控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可控制現(xiàn)有的國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCS)、軍事戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(MISTAR)和未來的聯(lián)合指揮控制系統(tǒng)(CCS-C)中的視頻圖形顯示系統(tǒng)(VGS)和先進(jìn)極高頻(AEHF)軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)等。新的指揮控制系統(tǒng)能夠有效對現(xiàn)有及未來的軍用，民用和商業(yè)衛(wèi)星進(jìn)行統(tǒng)一控制，并保障在未來航天系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域的研究規(guī)劃框架下的軍事試驗衛(wèi)星的運行。MMSOc計劃部署在美國本土的什利維爾空軍基地，于2010年1月開始投入試用，2011年全面運行。

無線電技術(shù)跟蹤系統(tǒng)

無線電技術(shù)跟蹤系統(tǒng)主要由固定跟蹤站和機動跟蹤站組成。固定跟蹤站由15個自動化遠(yuǎn)程跟蹤站(ARTS)、3個碼組變化遠(yuǎn)程跟蹤站(RBC)，3個數(shù)據(jù)鏈路終端cDLT)，以及數(shù)據(jù)收集、處理、接收和傳輸軟硬件設(shè)備組成。機動跟蹤站由機動式運載工具測試系統(tǒng)(TVCF)，機動式航天測試和資源評估系統(tǒng)(TSTR)以及直徑7米的反射天線系統(tǒng)組成。機動跟蹤站的設(shè)備能夠通過公路、鐵路、海路以及軍用運輸機運輸。從接收相應(yīng)命令到重新部署的準(zhǔn)備時間不超過24小時，到達(dá)新的工作區(qū)域后，天線系統(tǒng)和無線電技術(shù)綜合系統(tǒng)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)可由5人班組在12小時內(nèi)完成。

空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)現(xiàn)代化改造的主要方向之一就是用第三代跟蹤站(RBC)替代現(xiàn)有的ARTS。RBC裝備直徑為13米的拋物線天線系統(tǒng)，帶有用特殊材料制作的直徑為27米的天線防護罩，其使用壽命為20年。無線電電子設(shè)備由跟蹤接收機、控制和監(jiān)控裝置，以及跟蹤和遙測接收輔助裝置組成。為了達(dá)到頻率和時鐘同步，RBC的無線電技術(shù)系統(tǒng)的所有元件都安裝NAVSTAR全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)裝置。RBC I-行方向的工作頻率為1.75-1.85千兆赫(空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn))和2.025～2.12千兆赫(美國國家航空與航天局標(biāo)準(zhǔn))，而下行方向的工作頻率為2.2-2.3千兆赫。所以，該工作站既可用于軍用衛(wèi)星，也可用于民用衛(wèi)星。數(shù)據(jù)的接收和傳輸是由20個獨立通信信道以20兆比特，秒的速度同步完成。RBC的無線電電子設(shè)備不但能夠使用標(biāo)準(zhǔn)形式的調(diào)制信號，而且還能夠接收和處理sQPSK(參差四相移相鍵控)和AQPSK (非對稱四相移相鍵控)信號，可以保障未來航天系統(tǒng)的活動，而ARTS不具有這種功能。RBC在運轉(zhuǎn)算法的設(shè)計上采用多次存儲最重要節(jié)點的原則，并在內(nèi)部設(shè)有監(jiān)控檢測系統(tǒng)，查找和排除故障的時間不超過1分鐘，這樣能夠保障其與航天器的通信準(zhǔn)備和運行完全自動化。RBC主要是由Datron先進(jìn)技術(shù)公司、Titan系統(tǒng)公司、集成系統(tǒng)公司與美國空軍航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心聯(lián)合研制和部署。2005-2006年間，RBC在美國什利韋爾、范登堡和關(guān)島空軍基地跟蹤站上開始部署，其中范登堡于2007年第二季度、什利韋爾于2008年第二季度、關(guān)島于2009年第一季度投入使用。目前，英國的奧克漢格爾跟蹤站上也開始建造該型工作站。美國空軍計劃于2016年前用RBC取代空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)中現(xiàn)有的所有ARTS。美軍為該項目的軍事預(yù)算2005年為1100萬美元，2006年超過2300)5"美元。

此外，美國國防部預(yù)算中共劃撥出9500萬美元為空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的無線電技術(shù)跟蹤系統(tǒng)的未來天線系統(tǒng)，程序系統(tǒng)，遙測信號處理軟硬件設(shè)備等項目進(jìn)行開發(fā)和改造。

美軍為了擴展空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的潛力，正在研制未來的天線系統(tǒng)——圓頂相控陣測地天線，該系統(tǒng)能夠形成多波瓣方向圖，其結(jié)構(gòu)呈半球形，直徑約為10米+由多個扁平控制板組成，每個板內(nèi)設(shè)有78個寬頻帶收發(fā)模塊。2007年，美軍對天線的可行性技術(shù)方案進(jìn)行了審核，形成了未來天線的基本雛形，對天線的接收一發(fā)送模塊、輻射元件，波束形成組件，以及計算機等設(shè)備

進(jìn)行了測試：2008年制造出各組件和天線系統(tǒng)的試驗樣品：2009年準(zhǔn)備部署，并在現(xiàn)有的航天器上進(jìn)行試驗。據(jù)美國專家估算，每個新的相控陣天線系統(tǒng)應(yīng)能夠至少取代現(xiàn)有的無線電技術(shù)跟蹤站的4個拋物線天線系統(tǒng)。同時，美軍正在對天線系統(tǒng)的運輸方案和便攜式通用地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(PUGPU)進(jìn)行研究，以便將來裝備于ARTS和RBC。在成功進(jìn)行科研試驗工作和技術(shù)工藝測試后，將對相控陣天線系統(tǒng)進(jìn)行批量生產(chǎn)，并計劃在2010年后裝備到空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)中。

從2006年開始，美軍著手用新型遙測信號處理軟硬件設(shè)備來裝備現(xiàn)有的ARTS跟蹤站，這些新型設(shè)備能夠?qū)ξ磥淼墓怆妭刹煜到y(tǒng)，彈道導(dǎo)彈發(fā)射早期預(yù)警系統(tǒng)、太空跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)(STSS)等提供保障。目前美軍正在為空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的跟蹤站裝配SQPSK信號處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由“遙測-FSC”頻率轉(zhuǎn)換器，“遙測70KHJ”數(shù)字處理器、連接轉(zhuǎn)換與接口裝置，自動化工位等組成。此外，美軍于2008年3月由集成系統(tǒng)和RT Logic公司完成了空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)無線電技術(shù)設(shè)備程序段的改造工作。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)又稱“資源控制系統(tǒng)”，其現(xiàn)代化改造的目的是使用空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的無線電技術(shù)設(shè)備測控人造地球衛(wèi)星軌道參數(shù)，分析并傳送給遙測用戶，形成發(fā)射階段的指令和控制程序，輸送到工作軌道，進(jìn)行航天器的試驗和使用。根據(jù)計劃，美軍將于2009年中期完成對系統(tǒng)中的電子調(diào)度傳播子系統(tǒng)，后繼型衛(wèi)星軌道參數(shù)分析子系統(tǒng)、風(fēng)險控制與信息防護子系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改造。

改造后的電子調(diào)度傳播子系統(tǒng)計劃完全取代于1990年開始研發(fā)、1999年投入使用的類似子系統(tǒng)。新子系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)過程中，廣泛使用了商用工藝。軟件程序上，用WINDOWS操作系統(tǒng)取代了原來使用的DOS系統(tǒng)。新的硬件設(shè)備包括：通信信道通信和狀態(tài)監(jiān)測配線設(shè)備臺、自動化工作站，交換機，控制器、路由器，以及輔助設(shè)備。該系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)備主要由戴爾和思科公司研制和生產(chǎn)，計劃在2008年上半年完成改造工作并投入運行。

衛(wèi)星軌道參數(shù)分析子系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造工作第一階段已完成，該系統(tǒng)主要是完成對衛(wèi)星軌道參數(shù)的測量與分析，并傳輸給衛(wèi)星軌道參數(shù)用戶：跟蹤掌握無線電電子環(huán)境：計算出跟蹤站資源使用的最佳狀態(tài)，以便與航天器取得無線電通信聯(lián)系。該系統(tǒng)改造的方法是在主操作控制中心和空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)跟蹤站上安裝經(jīng)過改進(jìn)的軟硬件設(shè)備，能夠使作戰(zhàn)值班工作站連接到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)上，以保障人造地球衛(wèi)星控制各種航天系統(tǒng)的穩(wěn)定性。借助新的設(shè)備，衛(wèi)星軌道參數(shù)以及衛(wèi)星機載設(shè)備測量情況的靜態(tài)與動態(tài)數(shù)據(jù)不僅能以表格形式，還能以圖解形式直觀地反映出來，以便更容易地理解各種數(shù)據(jù)的意義。由于最小程度的縮減了操作人員的數(shù)量，提高了各種程序的標(biāo)準(zhǔn)化和自動化程度，大大改進(jìn)了整個系統(tǒng)的工作效率。

通信系統(tǒng)

2006年，為了改進(jìn)空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的通信系統(tǒng)，對通信交換子系統(tǒng)(OperationalSwitchRe-placement)進(jìn)行了現(xiàn)代化改造，該系統(tǒng)用于通信資源管理，分配數(shù)據(jù)，探測和消除非常備狀態(tài)。新一代通信交換子系統(tǒng)接入到采用異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿绹鴩狼閳笙到y(tǒng)網(wǎng)(DISN)，以及空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)分屬各地的障部門的計算機和電視通信局域網(wǎng)。該子系統(tǒng)的主體部分由分布式通信控制器(DistributedCommunications Controller，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)流量的遠(yuǎn)程控制)、交換機和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的監(jiān)測裝置組成。新一代通信交換子系統(tǒng)的主要特點是與以前的舊系統(tǒng)相比，使用了交換虛擬電路fswitchedVirtualCircuits)，以提高通信能力。經(jīng)過現(xiàn)代化改造的通信交換子系統(tǒng)不但能夠保障相關(guān)機構(gòu)和部門有權(quán)直接進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫，而且能夠在不經(jīng)過操作控制中心操控的情況下，把從一個跟蹤站收到的遙測數(shù)據(jù)同時提供給幾個分布在不同位置的用戶，并對所需要的通信結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置。

根據(jù)美國專家評估，經(jīng)過現(xiàn)代化改造后的空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)將使美國空軍航天司令部進(jìn)一步擴大使用現(xiàn)有和未來的軍用和民用航天系統(tǒng)的潛力，保障各種條件下衛(wèi)星控制網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，降低財政預(yù)算開支，縮減控制和監(jiān)測衛(wèi)星運行人員的數(shù)量，同時提高了各種相關(guān)數(shù)據(jù)處理的可靠性、速度和質(zhì)量。美軍不斷對包括采用了與民用衛(wèi)星測控網(wǎng)完全不同體制和設(shè)備的空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)為代表的各軍用衛(wèi)星測控網(wǎng)的軟硬件設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，引入包括商業(yè)用途技術(shù)在內(nèi)的新技術(shù)和工藝，其最主要目的就是將美國的軍用和民用衛(wèi)星控制網(wǎng)的地面設(shè)施接入美國航天器國家統(tǒng)一控制網(wǎng)內(nèi)，最大程度地保護其國家安全。