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天地一体化空间信息安全面临的挑战和思考
作者:陈鲸 发表时间:2021年05月19日

 

 

  天地一体化涉及到海陆空间、电磁网络空间的多平台、多传感器、多网络的信息收集处理。中国工程院院士、通信与信息系统专家陈鲸在“第三届中国高科技产业化高峰会议”上指出,当前空间信息人力开发利用防护和安全问题已经引起了各国的高度关注。如果将天地一体化信息系统视为一个产业,未来有很大的发展潜力。

  空间信息安全至关重要

  天地一体化包括六维空间、多个平台,如卫星、飞机、海上平台、路径平台、电磁空间和网络空间等,其涉及的信息特别多,包括通信的信息、语音、视频、图像、短信、文本、比特数据、雷达指导信号、遥感遥测等。天地一体化空间的信息内涵也非常丰富,但获取比较困难。

  信息时代最突出的特征是将电磁作为记录和传递信息的主要载体,构置电磁空间的安全就是构建空间信息安全防御基础体系,已成为各国建设的重要内容。

  电磁频谱承载着时域、公里域、信号域和空间域等多维空间,无处不在、无时不在。电磁空间电磁频谱既是传递信息的一种载体,又是获得信息的重要手段,因此是增多信息至关重要的制高点之一。空间系统则包括空间信息获取系统、空间信息传输系统、空间攻防的系统、空间资源应用管理系统等。

  当前,空间信息开发利用、防护和安全问题已经引起了各国的高度关注,空间信息安全是制空间的信息权,制空间的信息优势已成为未来战场上重要的制高点。要加强空间频谱资源管理和信息装备系统的防护措施,以确保空间的信息安全。

  空间信息系统是制高点

  信息系统是实现全链路、全方位、全时期的信息服务,在未来国民经济发展和国防建设防治当中,空间系统将是不可或缺的一个部分。

  未来信息化战斗中,空间信息能力则包括收集信息权利、空间攻防对抗、自主生产、空间一体化的综合应用等能力。

  空间信息系统是未来信息化战争中信息的制高点。随着空间技术发展,空间攻防对抗成为未来作战的主要方式,要让空间信息系统在未来作战中发挥作用,不被敌方摧毁,这一系统必须具备攻防对抗的能力。包括天地空间目标现实能力、支持天地作战目标探测需求,及优秀的空间卫星能力等,还要实施天地电子干扰、天地动能攻击、较强的导航干扰能力、目标信号通信能力。

  在自主生产能力方面,空间信息系统是以空间信息网络为基础的网络化结构。这种多种遥感信息融合和集成要实现系统的综合利用,以空间信息网络为核心,形成陆海空天一体化的信息系统装备体系,并与地面的武器系统实现一体化的信息综合应用,也会推动国民经济的发展。

  空间信息系统的体系结构

  空间信息系统体系结构要以信息化需求为牵引,以确保空间信息优势为宗旨,以空间自然最大综合利用为原则,通过天地或近太空飞行器等系统网络化来实现。

  一个系统要集信息保障、信息空间及其他信息系统5G的互联互通。同时使系统功能得到最大的覆盖和整体应用,达到效能最大倍增的能力。因此,工业信息系统应具有空间信息传输、攻防对抗、导航定位、信息获取和资源应用管理的作用。

  另外,空间信息攻防对抗体系由卫星、飞机、地面的武器组成。完整的空间信息系统对抗体系应当包括空间态势感知、预防性空间对抗、攻击空间对抗能力、指挥控制,构成空间对抗的体系。其中,最核心的为基础设施的态势感知。

  而空间信息系统在空间信息攻击和空间信息防护两方面,面临着安全挑战。空间信息面临的攻击主要为对地方信息系统攻击,包括对空间信息面的攻击、对天地信息获取系统的攻击及对地面支持和应用系统的攻击;空间信息系统防护包括卫星、信息链路及地面相关设施的防护。

  防护则包括主动防护与被动防护,防护的措施有卫星加固技术和卫星对抗防护技术,轨道机动控制技术等。

  未来空间信息发展方向

  空间信息技术正朝向数字化、网络化、智能化发展。和其他应用一样,卫星数字化、网络化、智能化、新小型化已经有很多新的进展。

  电磁网络空间向着全纬度、全天时、全流程、全要素方向发展,同时还向着共享、共用、共存的方向发展。全优化系统与目标信息系统可以作为一个产业,将两者融合在一起,其未来发展空间非常大。目前还没有实现信息系统方面的平台融合,希望能在广东大湾区做一些推动工作,将把天机、空机、海机、陆机联合成大的体系信息系统,这是很重要的。

  另外,空间信息技术正向着综合融合方向发展,将卫星多个节点连成一个网络,其可靠性、安全性也有很大提高。

  信息系统安全思路

  未来空间的信息系统体系对抗包括,高度支持空间信息系统的顶层设计和体系构建,空间信息性向网络化等。需要通过多种途径解决和提升空间网络体系对抗能力,一是将空间能力分布在不同国家、不同轨道与不同平台上。卫星不属于一个轨道,多轨道、多平台上其重要特点。

  二是要有能力提供陆海空三个平台的备份,使空间能力去中心化,空中、海上、陆地都要有控制中心。哪个卫星平台中心坏了,其他平台可以补上去。此外,要解决网络空间抵抗能力不对称问题,提高太空卫星整体能力。

  弹性分解体系思路也很好,还可以建立分散卫星系统,通过空间技术的更新推动卫星创新设计,降低航空研发成本。

  制度化的芯片如弹性体系研究、规划、计划、采办,如果各个环节都不是在一个体系段,那么从一开始就要融入一个体系,未来航天活动也要向这个方向发展,此外分散的思路也值得借鉴。

  体系转变则以空间为指导,以提升弹性为目标,以分散为途径,利用信息和网络技术将物理分散系统变成高度集成的综合体,这一思路未来应该贯穿信息化系统的发展。

  空间信息系统已成为构建空间优势,维护空间安全重要技术能力。要大力发展空间信息系统,将简单目标提升到对空间目标能力特性的全面升级,同时支持准确的空间系统演化、卫星评估等要用起来。

  建设空间信息系统感知能力建设,一是推动包括探测器在内的空间信息系统感知研发,提升信息基层能力,预测未来任务的发展规划和需求。

  二是推动空间信息系统即空间探知感知维护能力,包括网络中各种能力部署升级和维护,进一步完善空间任务等。

  在加强空间信息、安全能力的同时,还要重视对空间新系统的防护等两方面的建设,增强我国空间技术。如果将天地一体化信息系统视为一个产业,未来有很大的发展潜力。

  (本栏目根据报告人“第三届中国高科技产业化高峰会议”的报告整理)

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