“白云”——海洋监视卫星

学号：20021110368T

姓名：郭立博

嵌牛导读：随着中美关系的日益紧张，近几年美军侦察机频频出现在我国南海领域附近，不断想窃取我军电磁频谱信息，但是除了我们常见的侦察机（如U-2高空战略侦察机、SR－71高空高速侦察机“黑鸟”、EP-3E电子侦察机以及RC－135战略侦察机）之外，还有全天候、高精度的电子侦察卫星，而本文所提到的“白云”海洋监视卫星是美军典型的侦察卫星。因此，本文将详细解释“白云”海洋监视卫星的发展历程、工作参数以及工作模式。
嵌牛鼻子：“白云”海洋监视卫星
嵌牛正文：
美国海军海洋监视系统 （NOSS）计划又称“白云”（White Cloud）计划，是天基电子情报系统（ELINT）计划，用于雷达信号的侦察。它是通过卫星上的雷达信号接收机收集目标的雷达波，经分析后判明对方舰队的地点、方向和速度。该计划于20世纪60年代末开始启动，到1995年发射了最后一组卫星。此后，接替它的是“海军天基广域监视系统” （SBWASS- Navy）。SBWASS- Navy不是信号侦察卫星系统，而是红外成像侦察系统。它通过卫星上的高灵敏度红外CCD相机获取目标的红外图像，经处理后判明对方水面舰艇和潜艇的位置、方向与速度。该计划于80年代末启动，但只发射了一组卫星此计划就终止了。后来它与“空军天基广域监视系统”（ SBWASS-Air Army）合并，成为美国国防部的一项新计划，即“联合天基广域监视系统”（SBWASS-Consolidated）计划。

海军海洋监视系统 （NOSS）

美国的NOSS星座是由1颗主卫星（NOSS卫星) 和3颗子卫星（SSU）组成，其中 SSU在空间成直角三角形排列在主卫星周围，两颗卫星在同一个轨道平面，一前一后，第三颗卫星布置在另一个轨道平面。所有卫星轨道高度相同，而且圆轨道，轨道倾角相同，两个轨道平面仅相差一个Ω(升交点赤经)。各子卫星分别截获对方雷达波，并根据雷达波到达各卫星的时间差和雷达波的特征参数，判明对方舰队（或陆上雷达）的位置、方向或速度，然后再根据事先掌握的雷达波特征判明雷达类型。NOSS计划于60年代末开始启动，于1971年发射了第一组卫星，这是试验性星座，目的是进行原理试验和最佳轨道参数选定。从1976年起NOSS开始服役，它至今已经历了两代。1976年_{1987年发射的为第一代（NOSS-1），共发射8组卫星；第二代（NOSS-2）发射时间在1990年}1995年，共发射4组卫星。每组卫星中的 SSU卫星技术指标见表1。SSU-2与SSU-l相比，作了两项改进：一是侦收频率高端由4GHz扩展至10GHz；二是改进了星上通信设备，采用了新型无线电发射机进行主星与各子星、主星与地面之间的通信，使用的频率与上一代不同，降低了星载仪器之间的干扰。

NOSS采用的定位方式为三星时差定位，主要通过SSU子卫星来实现定位，而主卫星则用于其他侦察方式，如成像侦察。第一代“白云”系统中，子卫星利用星载全向射频天线阵及石英晶体视频接收机来侦收海上舰艇发射的雷达和通信电子信号，采用无源雷达干涉测量法来测定这些舰艇的位置、航向和航速，并对其进行全天候跟踪；主卫星利用星载红外探测器和毫米波辐射计，通过探测热尾流来发现并跟踪潜航中的核潜艇和低空飞行的导弹。第二代“白云”系统中，主卫星用高级“KH—l1”卫星和“长曲棍球”成像侦察卫星替换了红外扫描仪和毫米波辐射仪，使海洋监视卫星成为可对动态目标快速定位、具有可见光、红外、微波等多种侦察手段的复杂系统；采用了新的设计基线（定位基线长度缩短了约1/2）和经过改进的侦察与数据转发设备，在卫星上取消了对射电天文台造成干扰的、工作于1427～1434MHz的转发器；除携带被动射频传感器外，还携带了电光/红外成像传感器，从而使卫星能够探测到潜艇为冷却反应堆排放的热水余迹，达到跟踪水下潜艇的目的；卫星系统对海洋目标进行监视的范围更大，达到每组卫星7000 km的侦察区域，在一定条件下还可在108min后监视同一目标。由4组卫星组成的系统能够对地球上40°～60°纬度 的任何地区每天监视30次以上。
三星时差定位的基本原理为：测出2颗卫星收到海面某信号源的时间差（两卫星到信号源的距离差），即可获得以这2颗卫星为焦点的双曲面，再用另外2颗卫星又可获得另一双曲面，两双曲面之交线与地面的交点就是海面信号源的位置。采用三星时差定位方案，卫星本身的姿态控制精度要求可以降0.5°～0.7°，定位基线也可根据需要拉长，定位精度较高。但是，它对卫星的轨道控制要求很高，还必须有严格的时间同步系统，同时存在脉冲配对的问题。因此，要实现三星时差定位，不但要有极高的轨道控制技术，高精度时钟技术，而且要有星间链路。

天基广域监视系统（SBWASS）

SBWASS不同于NOSS，它是成像侦察卫星系统。SBWASS起初由两个系统运作，即 SBWASS-Navy和SBWASS-Air Army，尔后这两个独立运作计划合并成一个系统，即 SBWASS-Consolidated，由美国国防部管辖。
SBWASS-Navy由3颗卫星组成星座，每颗卫星上装载高灵敏度红外相机，主要侦察对象是对方的水面舰和潜艇，此外，它也对飞机进行侦察。该计划于80年代末启动，并分别于1990年6月7日、1991年12月8日、1993年8月4日发射了3颗称为TRIPLET的卫星。1993年8月4日第4 颗卫星发射失败。1996年5月12日又补发了1颗。此后。SBWASS- Navy计划宣告结束。
SBWASS-Air Army计划的目的是战略空中防御，主要侦察对象是对方的飞机。此外，它还对水面艇进行侦察。它是由3颗称为“单星”（SINGLETON）的卫星组成星座，每颗卫星装载一部大型扫描雷达和一台电子侦察信号接收机，其中雷达天线口径为15. 2 m。该计划于80年代后期启动后，发射了3颗SINGLETON卫星，发射时间分别为1988年9月5日、1989年9月6日和1992年4月25日，其中1颗因故障失效，该计划于1992年结束。表2是SBWASS- Navy卫星TRIPLET和SBWASS-Air Army卫星SINGLETON的主要技术参数。

联合天基广域监视系统（SBWASS-Consolidated）

美国国防部于90年代初动议将SBWASS-Navy计划和 SBWASS-Air Army计划合二为一，即SBWASS-Consolidated，并于1994年启动。SBWASS-Consolidated的卫星称为“奥林匹克”（OLYMPIC）卫星。2001年９月８日，该系列发射了第一组试验卫星，之后几乎保持每２年补充发射一组的频率，2017年3月1日，NOSS-３-８A/B卫星成功发射并入轨，截止目前NOSS-３已成功部署了８对16颗，正常在轨工作6对12颗。这也被称为第三代“白云”（NOSS-3）卫星系统。与之前两代不同的是卫星改变了原先一主三副的结构，采用了双星组网的方式，运行在高度1100km、倾角63.4°的近圆轨道上，采用时差和频差相结合的定位体制，对海上舰船目标定位精度优于２km。星上除电子侦察设备外，还搭载了雷达和红外成像等多种侦察载荷，集成了海军海洋监视和空军战略防空的侦察需求，具有全天时全天候的全球侦察监视能力。