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[导读]今天和大家讨论卫星面对敌方电磁攻击的脆弱性这一重要主题。 01 卫星的脆弱性 卫星离地球很远,其视距范围能覆盖地球表面很大一部分区域,因此,它们也非常容易受到较强的敌方信号的影响,这些信号可能是干扰信号,用来干扰上行或下行链路,以阻止这些信号被

今天和大家讨论卫星面对敌方电磁攻击的脆弱性这一重要主题。

01 卫星的脆弱性


卫星离地球很远,其视距范围能覆盖地球表面很大一部分区域,因此,它们也非常容易受到较强的敌方信号的影响,这些信号可能是干扰信号,用来干扰上行或下行链路,以阻止这些信号被正确的接收。
它们也可能是“欺骗信号”,可能导致卫星将其解释为功能命令、不准确的状态或数据信号。上行链路干扰、下行链路干扰,在这两种情况下,干扰器都是向链路接收器发送信号。
上行链路干扰可能会阻止卫星或有效载荷的正常工作 ,例如阻止卫星定向的改变或有效载荷功能的选择;命令欺骗则可能会导致卫星结束其任务,或使其有效载荷处于无法使用的状态。
下行链路干扰可以阻止地面站了解星上状态,还可以阻止向地面站传输有效载荷数据。

02 通信干扰

任何卫星链路的干扰都可以归类为通信干扰,干扰的有效性通常以其造成的干信比( J/S)来定义,通信干扰的J/S是按以下公式计算:

J/S = ERPJ - ERPS - LOSSJ + L0SSS + GRJ - GR
其中: J/S 为干信比,单位为dB; ERP J 是干扰机对目标接收机的有效辐射功率,单位为dBm; ERP S 是发射机正常信号的有效辐射功率,单位为dBm; LOSS J 是干扰器到目标接收器的传输损耗,单位为dB。 L0SS S 是指从发射机到目标接收机的传输损耗,单位为dB。 G RJ 为接收天线在干扰器方向的增益,单位为dB; G R 为接收天线向发射机方向的增益,单位为dB。
之前我们谈到了从地面发射机到卫星,或从卫星到地面接收器的路径损耗,包括了视距空间损耗、大气损耗、天线对准损耗、极化损耗和雨衰,前式中的两个传输损耗包括了所有这些与空间相关的损耗。


03 空间链路损耗

视距损耗, 由于卫星在远离地球的轨道上运行, 其本身 信号和干扰信号的 传输损耗模型为视距空间损耗 见下式

LLOS = 32.44 + 20logd + 20logF
其中:L LOS 是传播损耗,单位为dB; 32.44是简化公式的换算系数,单位为dB; d是卫星到地面站或干扰机的距离,单位为公里; F是信号传输频率,单位为MHz。
因为一般星地距离很远,计算结果将是一个很大的数字,例如,对于一颗周期为两小时(即120分钟)的低轨卫星来说,与地平线上的地面站的通联距离为4935公里,如果链路传输信号频率为2千兆赫,则视距链路损耗将为:
32.44 + 20log(4935) + 20log(2000) = 32.44 + 73.87 +66.02 = 172.33 dB
通过计算生成了一个视距距离与卫星周期之间对应的表格,为方便大家,将结果列在表1中,其中:
“p(min)”是卫星的周期,单位是分钟; “rng(km)”是卫星与地球表面发射机或接收机之间的链路传播距离; “dist(km)”是星下点与地球表面发射机或接收机之间的地球表面距离。
表1 特定轨道周期的卫星高度、轨道长轴距离、视距空间斜距、视距覆盖半径
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

来源:雷达通信电子

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