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任何电光、红外或雷达成像系统的最终效果基于几个因素,最突出的因素就是空间分辨率,是对物体可被测量和探测的最小尺寸的单纯测量。分辨率“越高”,从图像中提取的细节就越多。还应注意到的是,分辨率是多个因素的产物,这些因素包括传感器、大气条件和轨道参数。所需的分辨率程度取决于所需情报的特殊性。
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表7.3 联合成像解读关键线索
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数字卫星成像也可以被用于情报目的之外的目标设施或活动。这些数据与高程数据结合起来,可被用于制作目标区域地面景观的三维图像,比如伊拉克和尼日利亚的三维图像。这一功能是在喷气推进实验室里首次开发出来的,可以被用于了解某个特殊地理区域或特殊设施内的个人情况,从国家领导人到特别军事力量到秘密情报人员。
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1994年的春天,中央情报局发现了它的额外功能。当建立起某个区域的三维视图时,人们可以使用操纵杆在区域里漫步并进入三维建筑内。这种导向体验对于检查人员、情报官员和特种部队人员都非常有用,能够在真正进入建筑之前就进行预览,这种体验使他们受益匪浅。
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五项不同的解读任务分门别类区分开来。探测指探明感兴趣的单位或目标或某个活动的类别。大体识别指判断某个大体的目标种类,而精细识别指在已知种类的目标种类中进行识别。描述指详细说明尺寸-规模、构造-布局、成员-结构、单位数量。技术情报是判断武器和设备的特定特征和表现能力。表7.4提供了对各解读任务所需要分辨率的估算。
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除分辨率以外,评价某个成像系统功效的其他因素,包括覆盖速度、读取速度、分析速度、可靠性和增强能力,也是至关重要的。覆盖速度是指在既定时间内能测量出来的范围;读取速度是指将信息处理成对成像解读人员有意义的格式所需要的速度,而可靠性是系统产生有用数据所使用的那部分时间。强化能力指是否能够强化初步图像,提取出更多有用的数据。
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表7.4 不同解读程度需要的分辨率
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使用捕食者可以测试照片所包含的元数据,比如地理坐标。这类元数据不会出现在图像上,但可被计算机读取,它可以被用于“通过图形叠加来生成一个移动数字地形图,并显示在一个单独的屏幕”。
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据称,中央情报局2009年投资于该项技术,试图使卫星成像和空中成像能够与地图合并,这样能够开发出成千上万的数据来源,以获得图像中关注点的信息。期待项目完成后,中央情报局人员可以点击视频中显示的建筑物或者其他设施,就会弹出各种信息,包括租户的身份和他们的电话号码、公司记录,公司和组织网站链接,以及关于该地点租户或事件的新闻报道和财产记录。
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无人机可获得全动态视频,这导致了新的研究和开发工作,以找到能更有效传播和使用该成像的各种系统。到2010年6月,军方档案拥有捕食者无人机收集的40万小时的视频,但是由于分析人员没有搜索信息的手段,这些档案几乎毫无用处。2015年,据称空军情报、监视和侦察局一直以来每天会搜集大约1600小时视频,同时每天超过7TB的数据流经分布式通用地面系统(Distributed Common Ground System)。2010年,空军和其他侦察专家与来自电视行业的专家一起工作,调整改变美国国家橄榄球联盟和其他体育广播的方法,以期能够快速找到所需内容和显示重放,并能为图像添加注释。
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其他情报机构也资助了该领域的其他工作。2008年9月,Kitware,一家小软件公司,与19个合伙人一起,赢得了国防部高级项目研究局(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)一项合同的初步阶段,要求建立监控直播视频传输和在大量存档视频中检索出感兴趣活动的能力。2009年8月,国防部信息系统局(Defense Information System Agency)代表(现已不存在的)联合部队司令部和国家安全局,发起了一个名为“勇敢天使”(VALIANT ANGEL)的提议,包括雇佣洛克希德·马丁公司和哈里斯广播公司“提交哈里斯软件的军方版本,该软件能为体育比赛实况转播人员和新闻广播员管理和重放视频”。目的是让情报用户们能够利用关键词、位置和时间来检索视频。
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劳伦斯·利弗莫尔国家实验室承担了另一项提高成像数据功能的工作。原型系统可以将有人驾驶和无人驾驶侦察航空器获得的原始的广域视频进行1000倍的压缩,大大提升了快速传输数据的能力。这个系统压缩的数据包括静止的背景图像、图像晃动和大气畸变。另外,该系统的运算法允许侦察系统“在自动搜寻……异常现象或预先选定目标的同时,能够全天候地‘盯住’关键人、车辆和位置”。
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分送
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曾几何时,当成像只能由胶卷相机制作时期,分送顺序相当简单。成像搭载已完成任务返回的太空舱或航空器返回到地面。胶卷被分送到相关的国家、部门、军队的或司令部的成像解读人员。然后,产生的成像解读报告,还有由成像推断出的情报的综合报告,被分送到适当机构和个人。在卫星侦察项目的历史上,有相当一部分时间内,能够收到图像综合报告的人员非常有限,部分原因在于这个胶卷返回系统在战争白热化时非常不好用,因为目标成像和情报抵达军事司令部之间有很长的延误。
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对于军事司令官和作战人员而言,实时数字成像的出现极大地提高了从国家系统中所获情报的潜在价值,因为技术能够为军事司令官提供有关敌军力量和动向的实时观察。甚至在第一颗KH-11于1976年12月被送入轨道之前,情报界已经开始研究如何使用该系统以支持战场上的军事力量。1976年1月,早在第一颗KH-11发射之前,战术国家情报接口研究(Tactical-National Intelligence Interface Studies)系列研究中,《关于国家情报支持战场司令官的试点研究报告》就已经完成。
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数字成像的分送顺序开始于来自航天器或航空器的原始成像被向地传输至地面站。某些情况下,向地传输是直接的;其他情况下,如果地面站不在卫星视野之内,该过程就会需要一个中继。对于“晶体”(CRYSTAL)卫星和“薄雾”(MISTY)卫星的各种版本来说,其首要地面站是弗吉尼亚州贝尔沃堡的东部航空航天数据设施,位于华盛顿特区以南20英里处。这是一个大型的两层混凝土建筑,最初被称为国防通信电子设备评估测试机构(Defense Communications Electronics Evaluation Test Activity),也被称为第58区。虽然贝尔沃堡的地面站最初是KH-11唯一的向地传输站点,后来又增加了另外的站点,显然都位于夏威夷和欧洲。
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信号从一个以上的中继卫星被中继到任务地面站点,所有的中继卫星从成像卫星接收电子信号并转发至某个地面站。开始时,只使用了空军的卫星数据系统(Satellite Data System, SDS)卫星,这些卫星都在高椭圆轨道中运行。1976年6月,最早的SDS航空器被发射进入一个240×24000英里63度倾角的轨道。1976年8月和1978年8月,以及20世纪的80年代和90年代,又接着发射了其他几颗卫星,都进入高椭圆轨道。再者,地球同步轨道中的国防卫星通信系统(Defense Satellite Communications System)的卫星可能已被用于中继改进的KH-11的数据。
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因为SDS的卫星有许多额外的、与国家侦察局任务毫不相关的职能,包括在空军卫星设施的中央枢纽和其位于全世界的地面站之间中继通信,同时也帮助携带以前由空军操控的核爆探测器。但是,有若干个卫星在KH-11成像,需要被中继时却不在合适的位置,于是,参与国家侦察局(项目B)的中央情报局部门于1983年承担起这个职责。最后,中继卫星项目被称为“类星体”(QUASAR)(延用至今),该项目已经将高椭圆轨道卫星和地球同步轨道卫星都包括在内。
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显然自1998年以来,共有7颗QUASAR卫星被放入轨道。两个航天器分别发射于1998年1月21日和2004年8月31日,进入高椭圆轨道,之后多达5颗卫星(包括2011年3月11日发射、2012年6月20日发射和2014年5月22日发射)则被安置在地球同步轨道上。据了解,所有的卫星都属于国家侦察局,依靠阿特拉斯助推器的某个或另一个版本进入轨道。
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不同的是,来自缟玛瑙和蜂鸟雷达成像卫星的信号则通过美国国家航空航天局的追踪和数据中继卫星系统(Tracking and Data Relay Satellite System)进行中继,该系统有6颗卫星与地球同步轨道。其中3颗随时可用;其他的则在可用的卫星失败时作为候补。信号被传输给位于新墨西哥白沙的西南部航空航天数据设施。
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U-2、全球鹰、捕食者和收割者均能够将数据向地传输至空军的分布式通用地面系统(Distributed Common Ground System, DCGS),该系统由空军第25联队的第480情报、监视和侦察(ISR)联队行动中心操控。分布式通用地面系统由20个不同的联网站点组成,是可部署式地面站-1(Deployable Ground Station-1)的继承者,于1994年7月开始工作。除了空军系统,还有陆军的分布式通用地面系统,接收来自陆军操控的空中监视力量的数据。
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