摘要：近年来，国内外研究机构对美军空间态势感知的跟踪和研究较多，但对美军空间态势感知信息融合的研究很少。针对以上现状，以数据流向和发展途径为研究主线，系统梳理了美军开展空间态势感知信息融合的参与主体、主要系统和数据流向，全面研究了美军开展空间态势感知信息融合的思路、途径及对美军空间态势感知能力的影响，为加强空间态势感知能力的发展提供了参考。
关键词：空间态势感知;空间态势感知信息融合;国家太空防御中心;联合太空作战中心
1 美军空间态势感知信息融合背景
目前，超过50万件太空碎片正威胁着在轨卫星安全，新军事革命、空天一体化作战、联合作战等概念层出不穷，对美军空间态势感知能力提出了更高的要求，空间态势感知能力也面临着从战略支持延伸到战术支持的新挑战；同时，美国民用、商业领域空间态势感知系统逐步成熟，初步具备了融入军方空间态势感知装备体系的条件，以上现状均推动了空间态势感知信息融合的发展。2018年，美国国家太空防御中心（NSDC）正式转入全天时、全天候运转状态，联合太空作战中心由Joint Space Operations Center（JSpOC）更名为Combined Space Operations Center（CSpOC），标志了空间态势感知信息融合已取得重要进展，美军加强空间态势感知信息融合发展的思路日渐清晰。因此，研究美军空间态势感知信息融合的思路与途径，对我军空间态势感知发展具有重要意义。
图1 多源空间态势感知信息融合示意图
2 美军空间态势感知信息融合的参与主体
美国空间态势感知信息融合参与的主体主要包括军方、民用机构、商业公司。
2.1 参与空间态势感知信息融合的军方主体
军方主体主要包括空军（AF）、高级计划研究局（DARPA）、战略司令部（USSTRATCOM）、国家侦察办公室（NRO）、国家地理空间情报局（NGA）、国家安全局（NSA）等部门。其中，第21空间联队、第50空间联队运营着空间态势感知装备。国家太空防御中心（NSDC）、联合太空作战中心（CSpOC）、太空监视中心（SSC）等三大中心负责汇集空间态势感知信息融合数据，且均可实现军、民、商空间态势感知信息融合，以满足不同层面空间态势感知需求。由于三大指挥中心在空间态势感知信息融合中发挥着重要作用，因此重点介绍三大指挥中心。
2.1.1 国家太空防御中心
国家太空防御中心重点保护美国重要太空资产安全，着重完成战略司令部，国家侦察办公室，国家地理空间情报局，国家安全局等情报机构，商业部门以及盟国之间信息的融合。
国家太空防御中心的前身是跨机构联合太空作战中心（JICSpOC），该中心旨在通过开发新作战战术、技术与程序，验证情报界与国防部如何在太空领域联合作战。“跨机构联合太空作战中心”于2017年4月，更名为“国家太空防御中心”；2018年1月，该中心具备全天时、全天候运行能力，拥有在职人员约230人。
“国家太空防御中心”的成立是提升强对抗环境下太空攻防对抗实战能力的重要举措，反映出美军正在超前布局、积极谋求太空战场指挥与控制优势，彰显出美军制胜太空的决心和能力。
2.1.2 联合太空作战中心
联合太空作战中心服务于战略司令部，着重完成各军种（陆军、海军、空军和海军陆战队）、盟军（英国、澳大利亚和加拿大）以及商业机构之间信息的融合。
联合太空作战中心重在战区层面使用，负责跟踪卫星和空间碎片，并为战略司令部提供数据，用于指挥控制太空装备，为美军联合作战等全球军事行动提供太空作战支援。JSpOC成立于2005年5月18日，使美军首次实现了其军事空间资产的统一管理。2018年更名至今，CSpOC的职员包含了各军种（陆军、海军、空军和海军陆战队）及盟军（英国、澳大利亚和加拿大）的人员，甚至在2015年尝试设立了商业代表席位，表明其在联合作战方面进一步发展的决心。同时，CSpOC是美国空间监视网的空间态势感知数据处理主用中心，但由于各种原因，目前CSpOC的空间态势感知数据处理职能仍在科罗拉多州的彼德森空军基地空间防御作战中心进行，待CSpOC任务系统（JMS）升级“增量2”完成后即迁回范登堡空军基地。
图2 联合太空作战指挥控制中心
CSpOC由六个部分组成，分别为战斗行动部（COD），战略与计划部（SPD），情报、监视与侦察部（ISRD），第614战斗训练中队（CTS），第614空中通信中队（ACOMS）和商业集成单元（CIC），各部分主要职责图3所示。
图3 联合太空作战中心部门构成及主要职责
2.1.3 太空监视中心
太空监视中心服务于空军航天司令部，着重完成空军航天司令部所属的专用空间态势感知设备、兼用空间态势感知设备和民用机构、商业实体拥有或与盟国共建的协助型空间态势感知设备获取信息的融合。
太空监视中心（SSC）从1966年投入使用，为应对苏联反卫星威胁，1979年增加了空间态势感知任务。1985年 9月，美军参谋长联席会议决定成立陆、海、空三军联合的航天领导机构——美国航天司令部，并将夏延山地下监控中心划为美国航天司令部的一个技术实体。从此，太空监视中心主要职责演变为：一是为北美防空司令部提供有关弹道导弹和航空器入侵北美大陆的情报，特别是近程弹道导弹和巡航导弹；二是为美国航天司令部提供所有能观测到的，围绕地球运行的航天器资料。太空监视中心能接收来自军用卫星系统、民用卫星系统、空中预警网和地面预警网等各种探测、监测手段提供的数据；还通过热线与五角大楼、白宫、美国战略司令部、加拿大武装力量司令部以及分布在全球各地的美国主要军事基地保持密切联系。
太空监视中心的全部监视与警戒任务由7个部门来分担，分别是航空警戒中心、导弹警戒中心、航天控制中心、综合情报监视中心、系统中心、气象支援中心、指挥中心，如图4所示。其中，航天控制中心和指挥中心是实施空间态势感知任务的关键部门。
图4 太空监视中心部门构成
2.2 参与空间态势感知信息融合的民用和商业主体
民用机构包括商务部（Department of Commerce）、运输部（Department of Transportation）、联邦航空管理机构（Federal Aviation Administration）、国家海洋和大气管理局（NOAA）、国家航空航天局（NASA）、林肯实验室（Lincoln Laboratory）、圣地亚国家实验室（Sandia National Laboratories）等。
商业公司包括洛克希德•马丁、波音公司、分析图形公司（Analytical Graphics Inc.）、国防应用解决方案公司（Applied Defense Solutions）、大气层外分析方案公司（ExoAnalytic Solutions）、Rincon公司、Schafer公司、LeoLabs公司等。
3 美军空间态势感知信息融合的发展途径
美国空间态势感知信息的起点是地基和天基空间态势感知传感器。这些传感器主要由美国空军航天司令部下属的第21空间联队（位于科罗拉多州彼得森空军基地）和第50空间联队（位于科罗拉多州斯里佛空军基地）操作运行，其获取数据通过空军卫星控制网（AFSCN）传到太空监视中心、联合太空作战中心和国家太空防御中心，在三大中心完成军、民、商空间态势感知信息融合并形成各自的通用作战图，共同支撑联合部队太空司令部（JFSCC）指挥控制各战区联合作战，进而为美国战略司令部、参联会主席、总统决策提供太空域作战信息。信息融合的数据流向如图5所示。
图5 美国空间态势感知信息融合数据流向
图5仅列示了典型的空间态势感知系统，其他主要的机械雷达还包括：阿松森机械雷达（Ascension）、地球仪-2雷达（Globus II）、林肯空间监视综合站（LSSC）（包括海斯塔克雷达、海斯塔克辅助雷达、磨石山雷达）、林肯C波段观测雷达（ALCOR）、远程跟踪与测量雷达（ALTAIR）、毫米波雷达（MMW）、目标分辨和辨别实验雷达（TRADEX）等；相控阵雷达包括：卡瓦勒（Cavalier）雷达、丹麦眼镜蛇（Cobra Dane AN/FPS-108）雷达等；光电系统包括：毛伊岛光学跟踪与识别设施（MOTIF）、莫隆光电空间监视系统（MOSS）、毛伊岛空间监视系统（MSSS）（包括高级光电系统（AEOS）、光学和超级计算站点（AMOS）、RAVEN望远镜等三部分）等；技术试验卫星包括：“中段空间试验卫星”（MSX）、“试验卫星系统”（XSS-10和XSS-11）、“评估局部空间自主守卫纳卫星”（ANGELS）、“星历可精调天基望远镜”（STARE）等；业务卫星包括：“蓝宝石”卫星等。
目前，美国空间态势感知任务主要由空军“太空监视网”承担，但其对太空碎片的监视预警能力仍然有限。同时，民用和商业太空监视网络发展迅速，但由于管理、技术、数据类型和质量等问题，这些传感器获取的数据无法实时融入美军“太空监视网”。为此，美军采取多种途径，积极推动空间态势感知信息融合。
3.1 完善相关政策法规
2018 年6 月，美国总统特朗普签署了“3 号航天政策令”，即《国家太空交通管理政策》，意在防范日益拥挤、竞争加剧造成的太空活动风险，保持美国在太空的战略优势地位。《国家太空交通管理政策》重点提出了太空交通管理的九项目标、三条指导方针，以及政府各部门职责，并对推动空间态势感知数据融合发展作出了相关表述。其中，九项目标中提出：要提升美国在太空态势感知领域的商业领导力；向公众提供空间态势感知基础数据和太空交通管理基本服务；引领并提高空间态势感知数据互操作性，推动数据共享。三项指导方针中提出：要提高空间态势感知的覆盖范围和准确性，建立开放式的空间态势感知数据库，减缓轨道碎片，促进太空运行环境的完整性。
同时，该政策还明确了政府各部门职责：国防部负责太空物体编目，牵头改进太空物体登记工作；商务部负责提升美国在空间态势感知、太空交通管理的商业领导地位，牵头制定开放式的空间态势感知数据库标准和协议并推动数据共享，防止非故意的射频干扰；国家航空航天局从技术层面牵头制定并更新《美国轨道碎片减缓标准做法》；国防部与商务部、交通部、国务院、国家航空航天局等机构共同制定太空交通标准和最佳做法。
美国发布《国家太空交通管理政策》并快速落实空间态势感知职能拆分工作，既有利于充分调用国内民用机构和商业公司（尤其是商业公司）、国际空间态势感知资源与能力，又可使军方腾出精力专门应对太空作战。
3.2 健全指挥控制机构
面向国家层面、战略司令部层面和空军航天司令部层面，美国逐步完善“国家太空防御中心”、联合太空作战中心、太空监视中心的职能，着力在不同层面促进军、民、商、盟国之间空间态势感知信息的融合。
“国家太空防御中心”着重强化军事演习职能，推动新型太空作战指控机构发展，优化作战流程，提升太空攻防对抗实战能力。自成立以来实施了约12次军事演习；同时还与“联合太空作战中心”等机构联合开展了旨在培训太空作战人员交战技能的“太空旗帜”军演。
“联合太空作战中心”重在战区层面使用，着重强化联合作战职能。目前，“联合太空作战中心”大大加强了各机构空间领域合作和对关键空间活动的协调，有效加快了太空作战节奏。
“太空监视中心”面向空军航天司令部，着重提升空间态势感知能力，发展了以空间监视望远镜（SST）、S频段“空间篱笆”、“地球同步太空态势感知计划”（GSSAP）卫星、天基空间监视后续系统（SBSS Follow on）为代表的新型空间态势感知装备。该中心全天时、全天候运作，持续监视着在太空中围绕地球运行的几千个人造物体。
3.3 升级指挥控制中心任务系统
未来，为了发挥出太空指挥控制的作用，需要建设更加高效的任务系统。美国空军研究实验室启动了“联合太空作战中心任务系统”（JMS）项目，分3个阶段实施软硬件升级。2013年4月完成第一阶段升级任务（即“增量”1），主要是替换老旧基础设施网络，包括用于跟踪太空中卫星和碎片的老旧电脑和显示器翻新，以及控制台大修。当前正在进行第二阶段升级（即“增量”2），核心是增强空间目标编目能力。同时，空军将把空间监视望远镜（SST）、下一代“太空篱笆”等新数据源集成到该编目中。第三阶段升级工作（即“增量”3）预计2021年7月完工，主要是应对卫星面临的威胁，并支持国防部的空间事件监测、规划、任务分配、执行与事后评估。“增量”3将使美军的空间态势感知从反应式感知转变为预测式感知，同时还将提供新的建模工具，帮助用户更好地预测并了解潜在的碰撞事件，确定最佳响应方案。
JMS项目是CSpOC的核心，能够为航天系统指挥控制提供所需的空间态势感知数据。NSDC、CSpOC和国家侦察作战中心将使用JMS的数据，以确保所有作战中心的空间态势感知数据无缝衔接。此外，JMS还可以侦察特定空间资产，感知协作空间资产，支持太空联合职能司令部管理空间力量的一体化活动，其信息处理单元如图6所示。
图6 联合太空作战中心任务系统的信息处理单元
升级完成后，JMS将是一个灵活、可调节的系统，可按需增加新的处理能力，有效解决海量数据的处理问题。其开放式架构的高性能计算环境将使当前系统性能提升几个数量级，为航天司令部提供现代化的传感器数据处理能力，，如图7所示并为所有航天部队提供指挥与控制环境。
图7 联合太空作战中心升级后的效果
3.4 开发多源数据融合技术
多源空间态势感知信息的融合，离不开指挥控制技术、数据传输共享技术等相关技术的发展。为此，美军实施了霍尔马克（HallMark）、扩展空间传感器体系结构（ESSA）等项目。
霍尔马克（HallMark）项目由DARPA提出，着力开发一套太空指挥控制技术，并将该技术集成到联合太空作战中心（CSpOC）和国家太空防御中心（NSDC）。项目分三个阶段实施：第一阶段聚焦于空间态势感知的指挥控制技术，重点研发初始企业级软件架构并对现有空间态势感知、指示告警、行动及决策支持工具进行集成，大幅度降低进行决策和查看结果所需的时间。第二阶段着力开发和集成更多工具，尤其是那些形成太空企业级指挥控制能力所欠缺的工具；第三阶段将提供额外的功能，并准备好部署软件。
“扩展空间传感器体系机构”（ESSA）项目旨在开发一种信息技术体系结构，从而充分发挥传感器数据的效用，实现在空间团体间共享空间监视网不同系统的信息和服务，并最终辅助作战指挥官快速掌握空间态势，实现快速决策。ESSA项目的实质是信息系统整合方案，利用跨斗将各种传感器、系统以及数据库连接到一起，以达成设备的标准化和通用性。ESSA项目将有效解决空间态势感知数据在相关团体间的传输与共享中存在的问题，更好地服务于空间作战。
3.5 支持商业公司发展
在军方订单、军方项目等形式的支持下，商业空间态势感知领域蓬勃发展，为美军空间态势感知力量提供了重要补充。
国防应用解决方案公司（Applied Defense Solutions）得到空军研究实验室授予的合同；2016年10月，国防应用解决方案公司获得第二份合同，仅从商业来源收集分析资料，开发地球同步轨道物体空间态势感知纯商业编目。该合同目的一是提供冗余信息源，弥补政府数据无法充分覆盖的不足；二是通过开发商业来源的空间态势感知数据，实现与国际合作方的分享。
美空军在CSpOC设立“商业整合单元”（CIC项目），并由空军研究实验室（AFRL）通过合作研究和开发协议（CRADAs）管理，引入了6家顶级商业卫星运营商（数字地球公司、欧洲通信卫星公司、国际移动卫星通信系统公司、SES公司、国际通信卫星组织和铱星公司）参与。CIC单元的运行明显提升了卫星编目的精度和效率、协作的安全性、解决干扰事件的能力，极大地改善了军方和商业卫星运营商之间的沟通。
3.6 搭建新型数据采集平台
为将政府、军方、商业组织、高校的空间目标监视设施的观测数据和无线电遥测数据通过统一的平台集中起来，利用多源数据融合和处理技术提升美军太空实时态势感知能力，DARPA实施了轨道瞭望（OrbitOutlook）项目，创建了新型数据采集平台。
2016年6月，“轨道瞭望”项目运用大数据技术完成了对StellarView、SpaceView、Raven等7家商业公司的空间态势感知数据的实时数据集成、快速融合和处理，组建了全球最大的空间监视网络体系。“轨道瞭望”项目实施后，扩大了美军空间态势感知的传感器数量和种类，使数据的精确性和经济可承受性实现指数级提高，缩短了太空事件的提示与预警时间，提供了更清晰、真实的空间态势图，为美军空间态势感知能力带来革命性变化。
4 美军空间态势感知信息融合的发展展望
美国开展空间态势感知信息融合，能够有力推动美空间态势感知体系建设，为构建更加强大的空间态势感知能力奠定基础。改善效果主要表现在以下三个方面：
一是能够充分调动现有空间态势感知系统和卫星传感器资源，极大拓展空间态势感知数据源。随着C波段雷达、SST光学望远镜、“空间篱笆”等新型空间态势感知系统的部署，以及军、民、商空间态势感知系统的持续融合，美国将极大扩展空间态势感知的覆盖范围，补齐对东半球和南半球的覆盖短板，还可加强对近地及深空微小目标的监测，获取精确的卫星定位数据和特征描述数据。
二是推动美空间作战指挥系统、数据融合处理技术升级换代，更好的融入新近部署系统的空间态势感知数据，极大提升美军空间态势感知的整体能力。预计2020年前后，美国空间态势感知能力将迎来革命性变化，全球的覆盖盲区将显著缩小，数据的精确性和经济可承受性实现指数级提高，编目管理空间目标有望达到10万量级，进一步优化可探测精度、定位精度，太空事件的提示与预警时间从几周缩短到几小时。
三是在总体投入经费已经维持高位的条件下，融合已有空间态势感知力量能够降低经费投入，从而分配更多资源投入到新技术的演示验证，为牵引空间态势感知发展提供更加充足的动力。随着空间态势感知能力的大幅提升，服务空间活动的决策能力也将大幅提升。
5 结束语
自20世纪60年代开始发展以来，美国逐步建成了庞大的空间态势感知基础设施体系，具备“天地一体、全球覆盖、高低轨兼顾”的空间态势感知能力。但面对空间碎片的快速增加和小卫星、轨道机动等技术的迅速发展，美军认为其空间态势感知能力仍然难以满足未来作战需求。为此，美军将空间态势感知信息融合作为破解这一难题的重要手段，多措并举推动空间态势感知信息融合，有效提升了空间态势感知的经济性、可靠性和精确度，缩短了太空事件的提示与预警事件。未来，空间态势感知信息融合将取得更大的进展，在更广泛的范围中得到推广。
[引用格式] 郝雅楠,陈杰,关晓红. 美军空间态势感知信息融合思路与途径研究[J]. 战术导弹技术, 2019，(2): 91-98.
本文选自《战术导弹技术》2019年第2期
作者：郝雅楠，陈杰，关晓红
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