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空间信息对抗技术的现状及发展

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  • 发布日期:2010-07-08 14:42
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  • 技术区域:广东湛江市
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详细说明
一、空间信息对抗技术概述
  
  1.信息对抗
  对于信息对抗,美国国防部的定义为:为保护己方信息系统的完整性,免遭敌人利用、扰乱和毁坏,同时又要利用、扰乱和摧毁敌方的信息系统和信息处理过程,以获得兵力运用上的信息优势而采取的一系列行动。俄军方认为,信息对抗是在军事(战斗)行动的准备和行动中,为夺取和保持对敌方的信息优势,按照统一意图和计划所实施的信息保障、信息攻击和信息防护的综合措施。
  由于信息技术的飞速发展以及在军事上的广泛应用,信息对抗的内容和领域已大大拓展。我们认为,信息对抗是在军事斗争中,按照统一意图和计划,通过利用、干扰、破坏、摧毁敌方的信息和信息系统,同时保护己方的信息和信息系统不被敌方利用、干扰、破坏、摧毁,夺取信息的获取权、控制权和使用权,以获取和保持信息优势而采取的各种行动。随着航天技术的发展,信息对抗正朝着空间对抗的方向发展,空间已成为信息对抗的主战场。
  
  2.空间信息对抗
  空间信息对抗是指敌对双方利用空间技术,为夺取和保持战场上制信息权而展开的一系列作战行动,其实质是围绕取得空间信息优势而展开的空间信息对抗活动。空间信息对抗的主要任务是破坏敌方天基综合信息系统,削弱其获取、处理、传输和使用信息的能力,并保护己方作战信息和信息系统的安全。
  空间信息对抗的本质是以夺取太空战场主动权为目的,以夺取信息的获取权、控制权和使用权为主要内容,以各种信息武器装备为主要手段所进行的作战行动,其核心是夺取战场信息的控制权,并以此影响和决定战争的胜负。
  
  3.空间信息对抗的重要地位
  (1)空间信息对抗优势是取得战争胜利的坚强基础;
  (2)空间信息对抗优势是赢得战争胜利的决定因素;
  (3)空间信息对抗优势在获得战争胜利中起关键作用。
  
  4.空间信息对抗的指导理念
  (1)空间信息对抗初始期以获取情报为目的;
  (2)空间信息对抗发展期以多手段共同进步为焦点;
  (3)空间信息对抗成熟期以争夺制信息权为核心。
  
  二、空间信息对抗的主要内容
  
  从目前航天技术和信息技术发展来看,空间信息对抗主要包括空间电子战、空间导航战、空间威慑战三大类别。
  
  1.空间电子战
  空间电子战是指利用空间战场电子战设备,查明、削弱、干扰、阻止敌方使用电磁频谱及保护己方使用电磁频谱的电子对抗活动。主要战法包括使用无线电干扰敌方卫星、空间武器系统的无线电接收机;发射指令使航天器出现故障,或离开轨道、迷失航向或远离攻击目标;利用微波武器、激光武器攻击卫星和其他航天电子设备,造成目标结构的破坏等。目前空间电子战主要有空间电子侦察、空间电子进攻和空间电子防御三种形式。
  
  2.空间导航战
  空间导航战是指在复杂战场环境下,用电子对抗方法干扰敌方导航系统,使己方和友方部队有效利用卫星导航系统,同时阻止敌方使用该系统进行导航和定位,且使战区外民用卫星导航不受影响的行动。导航战是定位与制导系统中的电子战,是电子战的一种新形式。空间导航战的主要内容是:改善卫星导航系统(包括接收机和空间部分)的作战性能,使之可用于恶劣的电子战环境中;研制防止敌对方在所划定的责任区域(AOR)中使用卫星导航的能力;保证所研制技术的作战部署对在AOR物理边界以外的民用和商业用户影响最小。
  
  3.空间威慑战
  空间威慑战是指以强大的空间力量为后盾,通过威胁使用或实际有限使用空间力量来震慑和遏制对手。其实质是,将使用空间力量的可能性以及使用空间力量可能引起的严重后果预先警告对手,使对手通过利弊得失的权衡,产生畏惧心理,被迫服从威慑者的意志,从而放弃原先的企图。一般来说,军事威慑主要由核威慑、常规威慑、空间威慑和信息威慑构成。在未来军事斗争中,空间威慑由于自身的优势,将逐渐成为军事威慑的支柱。空间威慑主要包括显势渲染、造势施压、蓄势待动和惩戒打击等四种基本方式。
  
  三、空间信息对抗的攻击方式
  
  空间信息对抗的攻击方式从作用形式分主要有:电磁能、定向能、动能、信息攻击等方式。从杀伤效应分有非杀伤、软杀伤、硬杀伤或致命杀伤和非致命杀伤之分。
  
  1.电磁能攻击
  电磁能攻击是指利用电磁能干扰敌方的各种传感器及各种通信系统、电子设备、信息链路,使敌方丧失信息探测和信息传输能力,以削弱或丧失敌方作战能力的军事攻击行动。它属于电子战攻击的范畴。
  空间信息战的电磁能攻击手段主要包括压制式干扰和欺骗式干扰。
  >压制式干扰:利用强大的干扰功率实施对目标信号的完全压制。包括宽带强制阻塞干扰,扫频干扰,跟踪、瞄准式干扰等手段。
  >欺骗式干扰:在敌方使用的通信信道上,截获、识别、利用敌方的通信方式、语言,进而注入发送伪造的欺骗信息,以造成敌接收方的信息差错和判断失误。包括转发式干扰和应答式干扰等手段。
  
  2.定向能攻击
  定向能攻击方式是指利用沿一定方向发射与传播的高能电磁波射束(高能激光束、微波束、粒子束)直接照射来破坏目标的一种新攻击方式。从较广义的概念而言,它也是信息战中的重要攻击武器,而且是一种对信息系统具有更强硬杀伤或致命杀伤威力的武器。采用定向能攻击方式的武器称为定向能武器,又称射束式武器或聚能武器,包括高功率微波武器、高能激光武器、电磁脉冲炸弹等。利用定向能杀伤手段摧毁空间目标具有速度快、攻击空域广及最接近实战的特点。美国正加紧研制定向能武器,预计几年后就可以投入使用。
  随着电子战技术的发展和军事作战思想的不断进步,电子战的手段也更加丰富。定向能武器就是其中之一。它利用强大的电磁能量毁坏敌方电子设备,杀伤敌方战斗人员。高功率微波武器可以摧毁敌方的雷达
  
  3.核能攻击
  利用核装置在目标航天器附近爆炸产生强烈的热辐射、核辐射和电磁脉冲等效应将其结构部件与电子设备毁坏,或使其丧失工作能力,优点是作用距离远,破坏范围大,在武器本身的制导精度较差的情况下仍能达到破坏目标的效果,是卫星武器最早期的杀伤手段。其缺点是附加破坏效应大,容易给己方卫星造成威胁。
  
  4.动能攻击
  动能攻击方式是一种硬杀伤技术,从其可造成轨道信息系统卫星的物理破坏而言,国外也有把动能攻击方式涵盖、归入空间信息战攻击武器的范畴的论述。它依靠高速运动物体的动量破坏目标,通常利用火箭推进或电磁力驱动的方式把弹头加速到很高的速度,并使它与目标航天器直接碰撞将其击毁,也可以通过弹头携带的高能炸药爆破装置在目标附近爆炸产生密集的金属碎片或散弹击毁目标。动能杀伤较适用于常规战争,目前美国正大力发展这种技术。
  
  5.信息攻击
  由于空间系统主要是>个信息系统,对空间系统的信息攻击就成为必然。目前信息攻击已成为各国研究的重点,特别是信息战、网络中心战、计算机战、指挥控制战概念的出现和融合,大大丰富了空间信息战的内涵。
  空间信息战的信息攻击可以是利用各种信息武器窃获、干扰、阻塞、欺骗直至阻止、破坏、瘫痪敌方空间信息系统的各种攻击方式。
  目前研究的天基信息攻击武器主要集中在计算机病毒武器的研究上。而其中的关键是如何将带计算机病毒的电磁辐射信息向敌方信息系统中未加防护或防护薄弱环节进行辐射,从而注入病毒,造成敌信息系统的“瘫痪”。目前的研究热点是射频病毒注入技术。在信息攻击中,要利用计算机病毒实施攻击,仅靠掌握计算机病毒是绝对不够的,更重要的是要寻求某种手段或途径将计算机病毒注入到被攻击目标的计算机里,使其无法正常工作,这样才能达到攻击的目的。目前,计算机病毒的投放方法很多,常用的主要有预先设伏、无线注入、有线插入、网络入侵、邮件传播、节点攻击等多种方式。
  在空间信息对抗中,无线注入是一种重要手段。无线注入是将计算机病毒转换成病毒代码数据流(即无线电信号),将其调制到电子设备发射的电磁波中,通过无线电发射机辐射到敌方无线电接收机中,使病毒代码从电子系统的薄弱环节进入敌方系统。目前,一些西方国家已经进行了这种利用电磁波将病毒投入到敌方的信息系统之中的有关试验。试验表明,“只要事先掌握了敌方计算机系统之间的通信规划,就可以通过发射很高能量的电磁信号,利用敌方系统的各种接口、端口或缝隙,将计算机病毒程序注入其中。此外,计算机病毒可以冒充敌方计算机间的通信内容(数据或程序),使接收方将其当作正确的内容接收下来,进入C4I系统内部。一旦计算机系统对其执行操作,就能以最快的速度自行传播出去。
  实施计算机病毒无线注入的方式有多种。一是通过大功率计算机病毒微波发射枪(炮)或相应装置,经过精确控制其电磁脉冲峰值,向敌方计算机系统的特定部位注入计算机病毒,感染其计算机系统。二是利用大功率微波与计算机病毒的双调制技术直接耦合,以连续发射调制有计算机病毒的大功率微波,将计算机病毒注入正处于接收信息状态的计算机,从而进入敌方计算机系统。三是将计算机病毒转化为与数据通信网络可传输数据相一致的代码,在战场空间和战区内以无线电方式传播,利用敌信息侦察与截获信息情报的机会,让经特殊设计的计算机病毒被接收,继而使计算机病毒感染信息侦察系统及与之相连接的指挥控制信息系统。
  卫星、飞船、航天飞机等空间军事设施在高技术战争的作战、指挥、通信、侦察、定位、战场管理等方面发挥着越来越重要的作用。而这些空间军事设施的发射、定位以及工作,都要众多计算机的参与和配合才能完成。现代化有效的空间作战系统,本身就是许多复杂网络系统的集成,因此理所当然就成为计算机病毒战攻击的主要目标。在利用计算机病毒对空间军事设施实施攻击时,常用的方法主要有两种:一种是将计算机病毒通过各种途径事先隐蔽在空间军事设施的计算机之中,在关键时刻“发病”;另一种是利用电磁辐射的方法将“病毒”注入空间军事设施,使其“致病”,导致卫星、飞船和航天飞机的中枢神经系统计算机网络出现故障、失灵或误判,以至无法正常工作,甚至失控自毁。电磁辐射的“病毒”只有能量达到一定程度才能使空间军事设施上的计算机“致病”。
  
  四、空间信息对抗的防护方式
  
  针对空间信息战的攻击方式,空间信息战的防护方式可分为防截获、抗干扰、信息加密和网络保护等方式。
  
  1.防截获
  防截获是空间信息防护的基本方式之一,是对空间信息传输手段和过程保密的技术途径,是己方空间通信设备为了减少敌方对抗措施对自己的危害而采取的措施,其目的是阻止对抗方获得军事情报、防止己方空间通信系统受到敌方干扰。作为空间信息对抗方,主要表现为无线电静默、保密、扩频技术和低截获率体制等。为了降低敌方的截获概率,军事航天系统必须采取各种有效措施隐蔽自己。卫星反侦察、防截获的技术措施应主要考虑两个方面即被动的反侦察、防截获和主动的全方位电磁欺骗。具体方式有:
  (1)信道防护。主要是应用低截获概率技术,包括采用扩频(直接序列(DS)扩频、跳频(FH)、跳时(TH)或它们的混合应用、猝发等技术体制,降低信号的功率谱密度、增加载频和射频信号发射时间的随机性,减少信号驻留时间,从而降低信号的截获概率:
  (2)空分多址、点波束。发射波束以适当的波束宽度只进入指定区域,可以防止指定区域外的侦测设备截收:
  (3)毫米波和激光通信。利用毫米波或激光通信波束窄、跟踪困难等特点,降低截获概率:
  (4)星间链路。可通过星间链路防止敌方对特定卫星的上行和下行链路的截获和干扰。
  
  2.抗干扰
  抗干扰是为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击微波电磁频谱,以提高空间信息系统的生存能力所采取的反对抗方式和措施。其目的是尽最大的努力抑制敌方对我方空间系统信息获取、传输、处理和分配等能力的攻击,以有效的措施保障空间信息系统的安全。实现空间系统信息抗干扰的主要技术途径有:1)星上抗干扰处理技术;2)星上抗干扰天线技术;3)星上跳,扩频技术;4)星间链路技术;5)数据传输差错控制技术;6)数据存储转发技术等。
  
  3.空间信息加密保护
  空间信息加密从实现加密的手段来看,目前有硬件加密和软件加密两大类。对信息进行加密,涉及许多基本运算,如置换、代替、异或等。这些运算不便用计算机或处理器中现有的通用指令来完成,若用软件实现,则需要很长时间,因而加密和解密速度都比较慢。可为特定的算法设计专门的硬件电路来完成整个运算,因此速度快。此外,硬件加密设备上需采用控制电磁辐射等技术,以防止加密硬件内的重要信息被敌方用电磁手段获取,从而确保加密信息的安全性。
  
  4.空间信息网络保护
  空间信息网络保护方式主要是指空间信息网中对等实体之间的鉴别、访问控制、完整性校验、计算机安全检测、防火墙和卫星计算机及其附属电子设备的防电磁泄露等方式。具体技术包括:
  (1)鉴别技术。鉴别技术是利用源鉴别、身份鉴别和数字签名等技术,证实信息交换的有效性与合法性,防止非法用户闯入卫星信息系统,防止接收来自不明身份的通信信息以及防止通信双方发生抵赖。
  (2)访问控制技术。访问控制技术是用来判断来访者的合法性,对用户存取时间、地点、属性方面加以限制,以防越权访问。它是防止非法用户进入卫星计算机通信网络系统、维护系统安全运行和保护系统资源的重要安全机制。
  (3)完整性校验技术。完整性校验技术是用来对传输过程中的信息进行保护,防止别人非法产生、删除和修改信息。主要手段包括采用密码校验和数字签名以及各种完整性检验算法等。它可以保护的信息,除了通信系统之间传递和由其处理的信息以外,还包括计算机系统中的存储信息等;可以用专用芯片之类的硬件方法来实现,也可以用软件来完成。在军事卫星通信系统中,完整性校验技术可以有效地防止攻击者对信息进行移花接木、乱做手脚等破坏行为。
  (4)计算机安全检测技术。计算机安全检测是指对系统中某些薄弱环节进行检测分析,找出非法修改文件、文件中出现可疑内容和非法执行程序等可能威胁系统安全的异常现象,以防特洛伊木马、冒充和非法入侵等攻击。
  (5)防火墙技术。防火墙是为防止外部非授权者非法入侵网络而设置在外部网络和内部网络(或计算机)之间,具有封锁、过滤、检测等功能的装置,用以防止外部非授权用户进入内部网络.同时保护授权用户互通。可分为网络防火墙和计算机防火墙。
  (6)防电磁泄露技术(TEMPEST)。在空间信息系统的天基和地面设备中,计算机或其它电子设备在工作时产生的电磁波,经地线、电源线、通信线路或谐波等向外辐射,泄露的电磁信号带有大量的原始信息,很容易被敌方隐蔽地提取。防电磁泄露的措施主要有两种:一是抑制和屏蔽电磁泄露,二是采用干扰性防护措施。
  此外加固、隐蔽、伪装等措施也是有效的空间信息防护方式。
  
  五、空间信息对抗的迅猛发展
  
  空间信息对抗技术是指作战平台位于太空的信息对抗武器系统和地面指挥监控系统及其技术。科学技术的突飞猛进,使得空间侦察、空间通信、空间导航技术得到迅猛发展。
  
  1.空间卫星侦察技术
  主要包括各种照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和导弹预警卫星及其技术。目前美军的一颗在赤道轨道运行的卫星,可以同时侦察地球表面1.63亿平方公里的面积,相当于高空侦察机侦察面积的5600倍;定位精确度可控制在10米范围内,可发现7厘米大小的物体,分辨出单兵携带的武器,还具有识破伪装和隐蔽于地下、水下目标的能力。在近轨道上每秒钟飞行7>8公里,一个半小时左右就可以绕地球一圈,能快速取得各方面情报。
  
  2.空间卫星通信技术
  卫星通信具有覆盖范围广、通信距离远、通信容量大、传输质量高、机动性和生存能力强的优点,可保障野战条件下C3I系统的联网。卫星通信已成为C3I系统的支柱。目前美国已建成国防卫星通信系统、舰队卫星通信系统和空军卫星通信系统,拥有由16颗通信卫星组成的卫星通信系统,承担着70%以上的远距离通信和数据传递任务,确保了美国驻世界各地的武装力量的近实时指挥控制和管理。
  
  3.空间卫星导航技术
  可以实现实时准确定位,保障超远程精确打击的实施,还能为舰艇、飞机和航天器等精确导航,为战略弹道导弹制导,为单兵确立站点。目前,美陆军已建成了由20余颗卫星组成的全球定位系统(GPS),能自动跟踪己方部队500多个单位,能为飞机、舰船坦克车辆、导弹/低轨道卫星、航天飞机以及单兵提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、速度和时间。用户在任何地方只需7秒就可获知自己的精确位置——三维坐标和时间信息;指挥人员只需几十秒钟就可在图上了解所属部队的位置。
  
  六、空间信息对抗的前景展望
  
  在未来信息战中,空间指挥控制技术、空间武器攻击技术以及空间网络攻防技术等将成为技术发展的重点。
  
  1.空间指挥控制技术
  未来的空间指挥控制系统是计算机化、一体化的指挥、控制、通信及情报(C4I)系统,是执行航天作战行动的中枢神经。指挥控制系统主要由指挥设施、通信系统、预警系统、指挥与控制程序、指挥与控制资料的收集和处理等部分组成。空间指挥控制系统中的计算机系统是核心。它包括空间作战指挥中心处理与显示系统和导弹预警与空间影视系统。这些系统接收、处理和储存防空、预警、卫星和敌方潜艇等有关数据。
  
  2.空间武器攻击技术
  除了目前的反卫星武器、正在发展中的动能、定向能武器之外,载人航天器在装备相应的杀伤武器之后也可执行空间作战任务。由于空间攻击武器的攻击对象大多是军用卫星、弹道导弹一类目标,这些目标具有所在的空间范围大、距离远、目标飞行速度快等特点,对其进行攻击就需要更多、更先进的信息技术手段提供保障。
  
  3.空间网络攻防技术
  指对包括空空、空地在内的无限网络以假信息、病毒植入、黑客等措施对网络进行破坏以及采取相应防护措施的方法总称。它是未来空间信息对抗的新内容,是未来空间信息对抗中软杀伤武器的主要形式。
  空间技术的发展与信息技术的结合,将对信息作战产生深远的影响。在未来战争中,信息优势必将成为信息战的首要目标。空间信息对抗是未来信息作战的重要组成部分。随着航天技术和军用卫星技术的日臻成熟,未来空间信息作战的作战力量更趋多元,作战手段更加丰富,作战样式更为多样,空间信息优势的争夺也更加激烈。我们要保持清醒的头脑,认真研究探讨空间信息对抗的有关理论,为在未来空间作战中争取主动做好准备。


 
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