2013年美軍參聯會《太空作戰》中將太空作戰任務領域進行了重新歸納，將太空態勢感知作為一個獨立的任務領域，并且位于五大任務領域之首[1].2015年2月6日，美國發布了《2015年國家安全戰略》，分析了當前及未來美國的戰略環境。其中，再次強調了太空安全環境及其三大趨勢[2-3]:太空越來越擁擠（Congested）、越來越具有對抗性（Contested）、越來越具有競爭性（Competi-tive）。在其戰略方針中，將太空態勢感知繼續賦予最高優先級。世界各航天大國都十分重視太空態勢感知能力建設，投入大量的人力、物力對太空態勢感知開展研究。通過對太空態勢感知力量建設與發展的分析與研究，基于以能力發展為核心的思想，參考美軍2013版《太空作戰條令》，將目前太空態勢感知急需解決的前沿問題歸納為4種能力問題，以太空態勢感知能力提升為最終目標，指引太空態勢感知領域技術、裝備和應用研究與發展。

1太空態勢感知能力體系

簡單講，太空態勢感知就是通過各種可能的手段，通常是太空目標監視、太空環境監測、太空情報獲取與分析等手段，知道太空中有什么、在哪里、是什么、能干什么、將來要干什么等問題。由此，形成了太空態勢感知能力體系，包括4個關鍵目標和4種能力，如圖1所示。

4個關鍵目標：

1）確保太空行動和太空飛行安全。太空態勢感知是其他一切太空活動的基礎，確保太空行動和太空飛行安全的影響。

2）執行跨國條約和協議。監視其他國家的太空活動是否遵守相應的太空條約。

3）保護太空能力。確保己方太空安全不受敵方攻擊。

4）保護軍事行動和國家利益。

為了實現這些目標，需要具有4種能力：

1）探測/跟蹤/識別。對太空目標和事件進行監視，識別太空目標的類別，對太空環境進行監測預報等。

2）特征描述。研究空間目標載荷、幾何、物理等特性，確定所有太空能力的特性和參數。

3）威脅告警和評估。分析空間目標威脅和脆弱性，預測和區分潛在或實際攻擊、太空環境影響和太空系統異常。

4）數據集成和應用。融合、關聯和集成多源數據，研究滿足不同任務和人員的應用途徑。

4種能力相互依存，密不可分。探測/跟蹤/識別是基礎，對近地空間和深空目標、事件和環境進行感知，編目、識別目標，確定空間事件；特征描述是關鍵，根據傳感器、多源情報和數據源，融合監視數據、人工情報、地理空間情報，通過先驗知識和算法，得到基礎情報和作戰情報；威脅告警和評估是保障，分析來自陸?？仗斓母鞣N攻擊手段，研究空間環境變化規律與影響機理，確定空間系統狀態，對太空資產面臨的威脅做出預警和評估；數據集成和應用是核心，在綜合前3種能力的基礎上，根據任務需求，為戰略、戰役、戰術中的策劃人員、作戰人員以及決策者生成不同層級的太空態勢圖，為觀察、判斷、決策、行動提供支持，是太空態勢感知能力的集中體現。

2 4種能力問題研究太空態勢感知系統作為一項高難度的系統工程，面臨的情況十分復雜，所需人力、物力、財力十分巨大。太空態勢感知系統尚未進入成熟期，其能力還需要繼續發展。

2.1探測/跟蹤/識別能力問題

以提供太空目標信息和環境信息為核心，構建地基為主、天地一體的太空態勢感知體系，實現對太空目標和環境的全域監視、精細獲取、準確認知和快速響應，也就是解決有什么、在哪里、是什么的問題。為了實現這一能力，目前重點朝著3個方向努力：地基動態組網、天基實時信息獲取、一體化太空態勢感知。

2.1.1地基太空態勢感知系統動態組網問題

在對原有地基太空態勢感知系統改造、升級和對新型系統研發的基礎上，重點解決太空態勢感知系統動態組網問題，提高測量精度，增加覆蓋范圍以及時效性。動態組網就是將多種類型、多個位置的地基太空態勢感知系統，根據任務需要互聯組網，實現多手段、多譜段、多時段探測跟蹤，以獲得最大的總體探測范圍和重點目標探測。

目前動態組網主要是實現主用設備的動態組網，將不同型號、不同站點的雷達、光學望遠鏡合理組合，實現空域、頻域和時域的互補，克服單部雷達或望遠鏡的缺陷。動態組網的關鍵是"動態"---根據任務需要可以調整；動態組網的結果是"數據"---通過組網獲取有用數據。

動態組網的另一個趨勢是通過與其他國家開展合作，聯合建站，數據共享，擴展網絡范圍，優化網絡結構。美國已經與英國、加拿大、日本、澳大利亞、意大利、法國和韓國簽署了太空態勢感知數據共享協議[4].這一協議將實現戰略司令部從范登堡空軍基地的聯合太空運行中心按需直接向這些國家提供數據。至2014年9月，美國政府已與其他國家政府和私營機構共簽署了近50份類似協議。美國戰略司令部司令海軍上將塞西爾·哈尼稱："通過建立這種正式的合作伙伴關系，美國戰略司令部正致力于改善太空態勢感知服務能力并擴大我們的合作范圍".

同時，通過各種途徑，與國際天文愛好者合作，增加覆蓋范圍。美國國防高級計劃研究局（Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA）投資的"太空視界"（Space View）項目，希望組織天文界拓展美國空軍"太空監視網絡"的范圍[5].

Space View采用成本先行的設計方法，面向全球天文界，尋求引入數百個太空態勢感知基地，所需成本僅是現有的太空態勢感知傳感器系統成本的一小部分。

Space View打算為業余天文學家們提供各站點部署高質量天文硬件和軟件。

DARPA向他們提供先進的硬件和相對小的財政補償。作為交換，與他們共享望遠鏡觀測時間，共同負責站點安全，以及例行維護。

2.1.2天基太空態勢感知系統實時信息獲取問題

目前天基太空態勢感知系統主要有2種工作模式。

一種是低軌看高軌模式，如2010年發射的"天基太空監視系統"（Space Based SurveillanceSystem,SBSS）衛星[6].SBSS具有高軌道觀測能力強、重復觀測周期短、可全天候觀測的特點，可大幅度提高美國深空物體的探測能力。

SBSS系統將使美國對地球同步軌道衛星的跟蹤能力提高50%,將使美國太空目標編目信息的更新周期由現在的5d左右縮短到2d,從而大大提高美軍的太空態勢感知能力。SBSS系統能探測和跟蹤諸如衛星和軌道碎片之類的太空目標，及時探測深空中的微小目標，區分對太空系統造成破壞的人為因素和太空環境非人為因素。另一種是抵近觀測模式，如2014年發射入軌的"地球同步太空態勢感知衛星"（Geosynchro-nous Space Situational Awareness Program,GSSAP）[7].GSSAP沿地球同步軌道持續不斷地飛行，并且拍攝地球同步軌道上的衛星，提高對同步軌道目標的識別能力。相對于在低軌運行的SBSS系統，GSSAP衛星能夠實現對地球同步軌道目標精確地跟蹤與成像，獲得不同視角的觀測數據，實現對GEO目標的識別。

為了實現看得更遠、看得更清楚的目標，目前正在探索大口徑、長焦距新型天基態勢感知系統。如基于雙星高精度編隊飛行構造分布式長焦望遠鏡、可展開式光學系統、光學合成孔徑系統等實現對太空環境、太空目標的遠距離、高精度探測。

2.1.3一體化太空態勢感知問題

基于網絡信息技術，把在地理上分散部署的地基、天基等廣泛區域內的傳感器網絡、太空態勢感知中心集成為一體，將獲得的各種目標軌道數據自動、近實時的相互關聯、集成與分發，并融合太空情報、監視、偵察等數據，提供及時、可操作的太空態勢感知信息。一體化太空態勢感知一方面強調太空態勢感知設備的綜合集成，以太空態勢感知中心為核心，統一管理調度雷達、光電等太空態勢感知設備，對獲取的探測信息進行標準化處理和管理，通過綜合處理獲取目標軌道和特征信息，實現目標編目、識別，進而生成太空目標編目、太空碰撞預警、太空目標隕落等太空目標信息，形成支持各類應用的太空目標情報，充分發揮信息對于提高效能的核心作用；另一方面，必須依托共有信息基礎設施，為各類系統提供通用化的操作和運行環境，為各類信息提供標準化、一致性的表示、存儲方法，為各類裝備提供多層次的信息安全保障。

太空態勢感知一體化技術的關鍵是運用體系結構設計技術，進行一體化的頂層設計，包括系統體系結構設計、技術標準體系結構設計和標準制定等。依托信息網絡技術，加強支持跨軍兵種的互聯互通互操作的國防信息基礎設施建設，對"煙囪"式系統進行整合，著力提高系統互操作能力。

2.2特征描述能力問題

太空目標具有運動、反射/輻射、信號發射等固有特征屬性，這些特征及其與太空環境中的相互作用是太空目標探測、識別的基本技術依據。特征描述就是構建和完善太空目標特征庫和模型庫，實現太空目標特征分析、身份確認、能力評估和狀態辨識，解決能干什么的問題。為了更好地實現特征描述能力，特征描述面臨3個問題：理念、方法和仿真問題。

2.2.1從后端處理到全壽命周期的特征描述理念

太空態勢感知特征描述最新的理念是從后端處理轉變為貫穿全壽命周期的特征描述理念。特征描述不能臨渴掘井，等到太空態勢感知系統建設完成后，再去研究如何獲取特征，如何描述特征，而應該將特征描述貫穿太空態勢感知發展全壽命周期。從需求分析階段開始，目標特征描述就要與波段、體制以及目標選擇緊密結合，一直到論證階段的指標確定、建設階段的系統建設與參數優化、使用階段的目標監視和識別等全過程，始終考慮特征描述在其中的作用。目前急需解決的問題是在不同階段特征描述如何真正發揮作用，落到實處。特征描述貫穿太空態勢全壽命周期，如圖2所示。

2.2.2太空指紋印記描述問題

特征描述的最終目的不是拍攝到太空目標的高保真圖片，而是迅速獲取指紋印記[8].我們知道，人的指紋是唯一的，只要在物體上留下指紋印記，就能基本確定是誰。太空中也一樣，目標機動變軌、太空試驗活動，都會留下痕跡。由于對手竭力避免被發現，因此指紋印記信息往往是閃逝性信息，而且這些信息非常稀散。所以，僅僅靠測量難以完成，必須結合情報資料、發射監測，以及網絡、新聞報紙、研究報告、紀念品模型等綜合情報，并盡量快速地收集、處理和利用這些信息，并把這些信息無縫整合到一系列行動中去。此外，這些信息應能通過商定的交換格式與各種系統兼容，數據的輸出應能在軍用和民用經營者之間隨時共享。

2.2.3通用模型和精細模型組合的特征仿真問題

特征描述離不開仿真技術。對于無法獲取詳細信息的空間目標，建立柱體、球體、圓柱體、錐體等簡單體組合的通用模型，得到初步的仿真數據；能夠獲取比較詳細信息的目標，建立包含關鍵部件、準確尺寸、真實材質的精細模型，得到較為精確的仿真數據。在實際應用中，面對的多是無法獲取詳細信息的空間目標，因此采用通用模型進行仿真分析是大勢所趨。通過分析通用模型和精細模型仿真數據間的差異，確定通用模型的置信度與誤差范圍，為仿真結果修正提供數據支持。

2.3威脅告警與評估能力問題

威脅告警與評估是研究太空目標的類型、功能、分布、信息流程、軌道演化和發展趨勢等，分析太空目標脆弱性、碰撞概率，對潛在威脅事件提前告警，并告知這些事件對太空態勢、太空能力的影響。

2.3.1凱斯勒癥候群與碎片演化問題。

"凱斯勒癥候群"（Kessler Syndrome）[9]這一概念是美國宇航局顧問唐納德·凱斯勒（DonaldKessler）提出的，他認為隨著太空目標數量的增加，某一天太空2個物體相撞后，將導致連鎖碰撞，最終整個太空軌道都被碎片堵塞，其他航天器將無法入軌。"凱斯勒癥候群"涉及太空碎片演化問題，其研究途徑是建立太空碎片模型。太空碎片演化模型就是用數學、物理方法描述軌道碎片在三維空間和未來時間的數量、分布、遷移、流動以及碎片的物理特性（尺寸、質量、密度等）。以目前航天任務發展趨勢和歷年太空目標解體事件為基礎，借鑒NASA的軌道碎片環境模型（OrbitDebris Engineering Model,ORDEM）和ESA的流星體及太空碎片地面環境參考模型（Meteoroidand Space Debris Terrestrial Environmental Ref-erence Model）、俄羅斯空間監測中心SPDA模型（Space Debris Prediction and Analysis Engineer-ing Model），收集整理太空目標歷史觀測數據以及近幾個太陽周期的太空環境數據，建立太空碎片環境模型，研究典型軌道上的碰撞概率，建立碎片云演化模型，研究碰撞事件產生的碎片云對軌道可能造成的影響，確定軌道飽和臨界點的條件。

2.3.2太空威脅告警和評估問題

太空威脅告警和評估是依據太空態勢評估結果和相關知識，設置太空威脅約束條件，推理一定太空環境下太空目標的意圖和能力情況，基于威脅分析模型定量計算不同太空目標的威脅程度，并進行威脅排序。太空威脅告警和評估是一個主觀認識和邏輯推理相結合的過程，其結果是一種概率推理的結果，帶有相關聯的置信度。置信度最高的評估結果表示威脅程度最大。太空威脅告警和評估的難點是太空威脅評估涉及因素較多，評估的內容比較復雜，是一個多屬性評估，具有多層次性，告警和評估的結果隨時間的變化也相應地變化，前一時間段的評估結果又是后一時間段評估的基礎。

2.4數據集成與利用能力問題

數據集成是利用信息和信息技術，將分散的數據整合成為一個聯系緊密、結構優良、機能協調、整體效能最佳的數據系統而采取的重要手段和途徑。恩格斯在《反杜林論》中指出："許多力量融合為一個總的力量，用馬克思的話來說，就造成'新的力量',這種力量和它的一個個力量的總和有本質的區別"[10].

2.4.1太空態勢圖問題

太空態勢圖包括3個實施領域：實體域、信息域和認知域。實體域是指互聯互通的系統和共享數據的通信網絡，包括太空態勢感知傳感器（偵察/監視、環境監測以及輔助型與協助型傳感器）、配套的地面站、網絡鏈路和物理網絡本身；信息域是指信息的產生、處理和分享，包括融合算法與分析工具；認知域是指揮人員對戰場情況的觀察、理解和感知，以及做出的決策，包括各種專家知識、專題信息、人工智能等。

太空態勢圖是各級指揮員達成對太空態勢共同認知的重要工具。要實現太空態勢信息的高度共享、態勢可視，清晰地顯示敵、我、友的部署和行動，保證態勢圖在上下級之間繼承包含、左右鄰之間無縫銜接，必須對態勢圖生成、分發和更新機制進行統一規范。太空態勢與傳統的陸、海、空常規戰場態勢有著顯著的不同，用單一的作戰標圖的方式已無法適應太空態勢表現的要求。這就要求用系統工程思想對太空態勢進行分析，探討太空態勢的表現形式；太空態勢圖是為用戶服務的，需要針對不同用戶構建不同等級的態勢圖。態勢圖是在數據驅動下運行的，對于海量數據，需要利用數據挖掘技術找到關聯信息、關鍵信息，最終為指揮員開展"觀察-判斷-決策-行動"分析提供支持。

2.4.2太空態勢感知模擬訓練問題

通過模擬訓練技術能夠將最新的研究成果應用到人員訓練中，因此，美軍非常重視模擬訓練技術[11].太空態勢感知模擬訓練技術就是采用數字仿真、半實物仿真、實裝接入相結合的方式，構建太空態勢綜合集成仿真訓練環境。根據太空態勢感知的發展變化，太空態勢感知模擬訓練方式正由集中式向分布交互式發展，模擬訓練系統強調模塊化、系列化、通用化模擬，模擬訓練內容從單項向協同應用和聯合應用發展，加大評估和反饋的力度。

3結論

隨著快速進入太空以及太空目標機動能力的不斷增強，要求太空態勢感知具有快速反應和實時響應能力，需要從體系發展的角度，瞄準維護國家安全的總目標，做好頂層設計，構建有效服務國家太空安全的態勢感知體系。在建設過程中，需要立足現有基礎，通過加大基礎理論和關鍵裝備的研究，夯實發展基礎，堅持信息主導，強化信息利用，逐步實現太空態勢感知的自主創新跨越發展。

1）以能力需求規劃體系結構。以太空態勢感知能力建設的需求為牽引，充分考慮國情和已經初步形成的太空態勢感知系統現狀，規劃太空目標監視系統、太空環境監測系統、太空情報獲取與分析系統，天地結合，逐步形成太空態勢感知體系高效運行管理、多源信息融合和信息快速發布能力。

2）以體系建設牽引技術發展。瞄準建立太空態勢感知體系的總目標，根據太空態勢感知體系結構的頂層設計，論證支撐體系建設的太空態勢感知技術體系，確定需要突破的總體技術和關鍵技術，為體系建設奠定技術基礎。

3）以資源整合提升能力水平。充分調動各種資源，整合太空態勢感知現有資源，綜合考慮太空態勢感知、航天測控、導彈預警等系統任務。有效開展國際合作，快速提升太空態勢感知能力。特別是太空環境監測可以借鑒國外的發展經驗，采用合作發展模式，將國內太空環境監測資源進行整合，在此基礎上，加快太空環境服務系統的建設。

4）以自主可控增強創新能力。太空態勢感知是關系國家安全的關鍵因素，因此，自主可控在太空態勢感知中有著十分重要的作用。在整合各種資源，加速技術發展的同時，始終把自主可控作為一個重要的目標開展建設，突破"瓶頸"技術，強化基礎研究，搞好成果轉化，加強前沿探索，增強自主創新能力。

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