太空電子戰(zhàn)：衛(wèi)星鏈路有多脆弱？
[導(dǎo)讀]今天和大家討論衛(wèi)星面對(duì)敵方電磁攻擊的脆弱性這一重要主題。 01 衛(wèi)星的脆弱性 衛(wèi)星離地球很遠(yuǎn)，其視距范圍能覆蓋地球表面很大一部分區(qū)域，因此，它們也非常容易受到較強(qiáng)的敵方信號(hào)的影響，這些信號(hào)可能是干擾信號(hào)，用來干擾上行或下行鏈路，以阻止這些信號(hào)被
今天和大家討論衛(wèi)星面對(duì)敵方電磁攻擊的脆弱性這一重要主題。
01 衛(wèi)星的脆弱性
它們也可能是“欺騙信號(hào)”，可能導(dǎo)致衛(wèi)星將其解釋為功能命令、不準(zhǔn)確的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)。上行鏈路干擾、下行鏈路干擾，在這兩種情況下，干擾器都是向鏈路接收器發(fā)送信號(hào)。
上行鏈路干擾可能會(huì)阻止衛(wèi)星或有效載荷的正常工作 ，例如阻止衛(wèi)星定向的改變或有效載荷功能的選擇；命令欺騙則可能會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星結(jié)束其任務(wù)，或使其有效載荷處于無法使用的狀態(tài)。
下行鏈路干擾可以阻止地面站了解星上狀態(tài)，還可以阻止向地面站傳輸有效載荷數(shù)據(jù)。
02 通信干擾
任何衛(wèi)星鏈路的干擾都可以歸類為通信干擾，干擾的有效性通常以其造成的干信比（ J/S）來定義，通信干擾的J/S是按以下公式計(jì)算：
J/S = ERPJ - ERPS - LOSSJ + L0SSS + GRJ - GR
其中： J/S 為干信比,單位為dB； ERP J 是干擾機(jī)對(duì)目標(biāo)接收機(jī)的有效輻射功率，單位為dBm； ERP S 是發(fā)射機(jī)正常信號(hào)的有效輻射功率，單位為dBm； LOSS J 是干擾器到目標(biāo)接收器的傳輸損耗，單位為dB。 L0SS S 是指從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)接收機(jī)的傳輸損耗，單位為dB。 G RJ 為接收天線在干擾器方向的增益，單位為dB； G R 為接收天線向發(fā)射機(jī)方向的增益，單位為dB。
之前我們談到了從地面發(fā)射機(jī)到衛(wèi)星，或從衛(wèi)星到地面接收器的路徑損耗，包括了視距空間損耗、大氣損耗、天線對(duì)準(zhǔn)損耗、極化損耗和雨衰，前式中的兩個(gè)傳輸損耗包括了所有這些與空間相關(guān)的損耗。
03 空間鏈路損耗
視距損耗， 由于衛(wèi)星在遠(yuǎn)離地球的軌道上運(yùn)行， 其本身 信號(hào)和干擾信號(hào)的 傳輸損耗模型為視距空間損耗 ， 見下式 ：
LLOS = 32.44 + 20logd + 20logF
其中：L LOS 是傳播損耗，單位為dB； 32.44是簡(jiǎn)化公式的換算系數(shù)，單位為dB； d是衛(wèi)星到地面站或干擾機(jī)的距離，單位為公里； F是信號(hào)傳輸頻率，單位為MHz。
因?yàn)橐话阈堑鼐嚯x很遠(yuǎn)，計(jì)算結(jié)果將是一個(gè)很大的數(shù)字，例如，對(duì)于一顆周期為兩小時(shí)(即120分鐘)的低軌衛(wèi)星來說，與地平線上的地面站的通聯(lián)距離為4935公里，如果鏈路傳輸信號(hào)頻率為2千兆赫，則視距鏈路損耗將為：
32.44 + 20log(4935) + 20log(2000) = 32.44 + 73.87 +66.02 = 172.33 dB
通過計(jì)算生成了一個(gè)視距距離與衛(wèi)星周期之間對(duì)應(yīng)的表格，為方便大家，將結(jié)果列在表1中，其中：
“p(min)”是衛(wèi)星的周期，單位是分鐘； “rng(km)”是衛(wèi)星與地球表面發(fā)射機(jī)或接收機(jī)之間的鏈路傳播距離； “dist(km)”是星下點(diǎn)與地球表面發(fā)射機(jī)或接收機(jī)之間的地球表面距離。
表1 特定軌道周期的衛(wèi)星高度、軌道長軸距離、視距空間斜距、視距覆蓋半徑
來源：雷達(dá)通信電子戰(zhàn)
01 衛(wèi)星的脆弱性
它們也可能是“欺騙信號(hào)”，可能導(dǎo)致衛(wèi)星將其解釋為功能命令、不準(zhǔn)確的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)。上行鏈路干擾、下行鏈路干擾，在這兩種情況下，干擾器都是向鏈路接收器發(fā)送信號(hào)。
上行鏈路干擾可能會(huì)阻止衛(wèi)星或有效載荷的正常工作 ，例如阻止衛(wèi)星定向的改變或有效載荷功能的選擇；命令欺騙則可能會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星結(jié)束其任務(wù)，或使其有效載荷處于無法使用的狀態(tài)。
下行鏈路干擾可以阻止地面站了解星上狀態(tài)，還可以阻止向地面站傳輸有效載荷數(shù)據(jù)。
02 通信干擾
任何衛(wèi)星鏈路的干擾都可以歸類為通信干擾，干擾的有效性通常以其造成的干信比（ J/S）來定義，通信干擾的J/S是按以下公式計(jì)算：
J/S = ERPJ - ERPS - LOSSJ + L0SSS + GRJ - GR
其中： J/S 為干信比,單位為dB； ERP J 是干擾機(jī)對(duì)目標(biāo)接收機(jī)的有效輻射功率，單位為dBm； ERP S 是發(fā)射機(jī)正常信號(hào)的有效輻射功率，單位為dBm； LOSS J 是干擾器到目標(biāo)接收器的傳輸損耗，單位為dB。 L0SS S 是指從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)接收機(jī)的傳輸損耗，單位為dB。 G RJ 為接收天線在干擾器方向的增益，單位為dB； G R 為接收天線向發(fā)射機(jī)方向的增益，單位為dB。
之前我們談到了從地面發(fā)射機(jī)到衛(wèi)星，或從衛(wèi)星到地面接收器的路徑損耗，包括了視距空間損耗、大氣損耗、天線對(duì)準(zhǔn)損耗、極化損耗和雨衰，前式中的兩個(gè)傳輸損耗包括了所有這些與空間相關(guān)的損耗。
03 空間鏈路損耗
視距損耗， 由于衛(wèi)星在遠(yuǎn)離地球的軌道上運(yùn)行， 其本身 信號(hào)和干擾信號(hào)的 傳輸損耗模型為視距空間損耗 ， 見下式 ：
LLOS = 32.44 + 20logd + 20logF
其中：L LOS 是傳播損耗，單位為dB； 32.44是簡(jiǎn)化公式的換算系數(shù)，單位為dB； d是衛(wèi)星到地面站或干擾機(jī)的距離，單位為公里； F是信號(hào)傳輸頻率，單位為MHz。
因?yàn)橐话阈堑鼐嚯x很遠(yuǎn)，計(jì)算結(jié)果將是一個(gè)很大的數(shù)字，例如，對(duì)于一顆周期為兩小時(shí)(即120分鐘)的低軌衛(wèi)星來說，與地平線上的地面站的通聯(lián)距離為4935公里，如果鏈路傳輸信號(hào)頻率為2千兆赫，則視距鏈路損耗將為：
32.44 + 20log(4935) + 20log(2000) = 32.44 + 73.87 +66.02 = 172.33 dB
通過計(jì)算生成了一個(gè)視距距離與衛(wèi)星周期之間對(duì)應(yīng)的表格，為方便大家，將結(jié)果列在表1中，其中：
“p(min)”是衛(wèi)星的周期，單位是分鐘； “rng(km)”是衛(wèi)星與地球表面發(fā)射機(jī)或接收機(jī)之間的鏈路傳播距離； “dist(km)”是星下點(diǎn)與地球表面發(fā)射機(jī)或接收機(jī)之間的地球表面距離。
表1 特定軌道周期的衛(wèi)星高度、軌道長軸距離、視距空間斜距、視距覆蓋半徑
| p(min) | h(km) | a(km) | rng(km) | dist(km) |
| 90 | 281 | 6652 | 1914 | 1859 |
| 105 | 1001 | 7372 | 3710 | 3359 |
| 120 | 1688 | 8059 | 4935 | 4198 |
| 135 | 2346 | 8717 | 5950 | 4785 |
| 150 | 2980 | 9351 | 6845 | 5232 |
| 165 | 3594 | 9965 | 7662 | 5587 |
| 180 | 4189 | 10560 | 8422 | 5880 |
| 195 | 4768 | 11139 | 9137 | 6127 |
| 210 | 5332 | 11703 | 9817 | 6339 |
| 225 | 5883 | 12254 | 10467 | 6523 |
| 240 | 6422 | 12793 | 11093 | 6685 |
| 255 | 6949 | 13320 | 11698 | 6829 |
| 270 | 7466 | 13837 | 12284 | 6958 |
| 285 | 7974 | 14345 | 12853 | 7075 |
| 300 | 8473 | 14844 | 13408 | 7180 |
| 315 | 8964 | 15335 | 13949 | 7277 |
| 330 | 9447 | 15818 | 14478 | 7365 |
| 345 | 9923 | 16294 | 14997 | 7447 |
| 360 | 10392 | 16763 | 15505 | 7523 |
| 375 | 10854 | 17225 | 16004 | 7593 |
| 390 | 11311 | 17682 | 16494 | 7658 |
| 405 | 11761 | 18132 | 16976 | 7719 |
| 420 | 12206 | 18577 | 17451 | 7776 |
| 435 | 12646 | 19017 | 17918 | 7830 |
| 450 | 13081 | 19452 | 18379 | 7880 |
| 465 | 13510 | 19881 | 18833 | 7928 |
| 480 | 13936 | 20307 | 19281 | 7973 |
| 495 | 14357 | 20728 | 19724 | 8016 |
| 510 | 14773 | 21144 | 20162 | 8056 |
| 525 | 15186 | 21557 | 20594 | 8095 |
| 540 | 15595 | 21966 | 21021 | 8131 |
來源：雷達(dá)通信電子戰(zhàn)
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