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“9·11恐怖袭击”后不久，第1舰队空中侦察中队开始在西南亚执行任务，支持“坚持自由”行动。该中队也从事通信拦截行动，以支持“南方守望”行动和“哥伦比亚计划”。据其每年历史记录，第1舰队空中侦察中队2001年搜集了6113个具有战术重要性的信号情报。2005年，第1舰队空中侦察中队的分遣队，将位于巴林麦纳麦和日本嘉手纳空军基地的行动包括在内。后来，巴林的分遣队迁到了卡塔尔。2008年，第1舰队空中侦察中队的EP-3飞机参加了“伊拉克自由”行动、“游牧阴影”（NOMAD SHADOW）行动（欧洲司令部实施的涉及土耳其和伊拉克的反恐行动）、“意愿精神”（WILLING SPIRIT）行动（解救被哥伦比亚革命武装力量扣为人质的3个美国人的行动）和“印加黄金”（INCA GOLD）行动（南方司令部的1个禁毒行动）。
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2001年到2005年之间，第2舰队空中侦察中队的飞行任务支持了坚持自由行动、联合锻造（JOINT FORGE）行动（南斯拉夫）、印加黄金行动、联合守护（JOINT GUARDIAN）行动（亚得里亚海）、北方守望行动（伊拉克）、南方守望行动（伊拉克）、伊拉克自由行动、美洲狮（MOUNTAIN LION）行动（阿富汗）、大山扫荡（MOUNTAIN SWEEP）行动（阿富汗）、海豚鹰（DOLPHIN EAGLE）行动（拉丁美洲）、加勒比盾牌（CARIBBEAN SHIELD）行动、阿特拉斯盾牌（ATLAS SHIELD）行动（南方司令部）、安全明天（SECURE TOMORROW）行动（欧洲司令部），以及海上拦截行动和参谋长联席会议敏感侦察行动。另外，第2舰队空中侦察中队在2000年支持南方司令部的行动中，帮助捕获了54.1公吨的可卡因和大麻。
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研制EP-3E继承者的计划EP-X被取消了。到2015年底，海军转而计划升级EP-3E以接受“螺旋3”，这是一个信号情报一揽子项目，具备中断敌方通信网络的能力。
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除了具备成像能力外，U-2飞机还能配备信号情报传感器，据某位U-2专家称，“如今，几乎每架执行任务的U-2都携带了信号情报系统，以及成像系统”。过去，U-2的信号情报系统包括高级红宝石（Senior Ruby）系统，这是一个几乎实时的电子情报搜集、处理和上报系统，能提供U-2视线内雷达发射器的信息（包括类型和位置）；包括高级矛（Senior Spear）——也是几乎实时的通信情报搜集、处理和上报系统，能提供视线300海里以外的信号搜集。当前的系统则包括了远程航空电子系统（Remote Avionics System, RAS）-1R和高级信号情报有效载荷（Advanced Signals Intelligence Payload, ASIP）。
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远程航空电子系统有两个附属系统，一个用于通信情报，另一个用于电子情报（其处理脉冲、持续波和特殊信号）。每个附属系统都能提供地理位置数据。自2008年开始，高级信号情报有效载荷就开始为U-2的行动提供服务。它的关键性特征包括“现代信号检测的高级演算法、高密度接入；大瞬时带宽和信号的同时性；车载信号处理，以便更有效地利用数据链”。2010年，U-2中队用高级信号情报有效载荷系统取代了远程航空电子系统。
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U-2一直都是从多个基地起飞执行信号情报任务，针对的目标各种各样。从佛罗里达州帕特里克空军基地起飞的U-2，执行针对古巴的搜集任务。主要目标是古巴的陆军、空军和海军通信，所截获的情报被传输至佛罗里达州基韦斯特海军航空站。从皇家空军阿克罗蒂里基地起飞的U-2，负责拦截来自叙利亚、埃及和以色列的信号，然后将数据上传至空中远程操作设施。从韩国乌山空军基地起飞的高级矛U-2，执行奥运会任务，拦截中国的通信和朝鲜的通迅，然后将截获的通迅下传至乌山的空军情报单位。
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陆军操控两个更为先进的空中信号情报系统：RC-12护栏和EO-5C（以前的RC-7B）/空中侦察低级多功能（Airborne Reconnaissance Low-Mutlifunction, ARL-M）。RC-12是双引擎涡轮螺旋桨飞机，最低飞行可达2万英尺，最高可达3.2万英尺，时速为130海里，最长可工作5小时。该飞机有许多型号，包括RC-12H、RC-12K、RC-12N、RC-12P、RC-12Q，携带遥控的地基拦截和测向系统，可以检测高频、甚高频和超高频的音频通迅。它们还携带GPS接收器，允许60英尺内的数据定位。RC-12的辅助系统是远程中继系统（Remote Relay System, RRS）。被截获的信号情报数据被下传到RRS，然后自动地被卫星中继传至任何位置，只要这些地方安置了适当的接收天线。RC-12系列部署在位于韩国、德国和北卡罗来纳州布拉格堡的军事情报大队。
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2011年，RC-12的升级版本RC-12X开始实际部署，可能包括高级信号情报有效载荷。另外，飞机能够针对某个目标进行地理定位，减少了侦测到目标和攻击之间的时间。按诺斯洛普·格鲁曼公司所描述，RC-12X将能够“比当前部署的任何系统侦测到更多的现代不同信号，并找出更多高价值目标（HVTs）”。最早的两架RC-12X被部署在中东，而另外有10至12架（整个机群27架）在2011年至2012年期间得到升级。预期该飞机机型将一直服役到2025年。
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EO-5C/ARL-M是四引擎涡轮螺旋桨飞机，飞行高度在0.6万-2万英尺，时速为220海里，具备10小时持续飞行能力。ARL-M是空中侦察低级飞机的修正版，原来的飞机只能专用于成像或者专用于信号情报任务。它携带了高频、甚高频和超高频接收器，能够“拦截和定位无线电频率通信”。其最初被设计是为了满足南方司令部的情报需求，而且它的任务是“为禁毒工作提供低轮廓信号情报和成像搜集支持”。陆军的9架改进型ARL-M中，有三架（或者更多）被派到韩国。除了信号情报设备，它们还携带了大量的成像传感器（合成孔径雷达、移动目标指示器、红外、电光）。飞机的任务包括监视朝鲜半岛上非军事区附近军队和平民的动向。2014年底，一架EO-5C被发现出现在利比亚上空，显然是在监控ISIS营地的情况。
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除国家安全局和军方密码部门执行空中信号情报飞行使命以外，20多年来，陆军的任务支持机构（Mission Support Activity，最初是情报支持机构）也一直在执行飞行任务。20世纪80年代，情报支持机构采购了比奇飞机和空中国王飞机，并配备了大量通信拦截设备，用于拦截尼加拉瓜桑地诺支持者的通信，以及萨尔瓦多左翼分子通信和洪都拉斯反叛分子通信。20世纪90年代初，情报支持机构的空中信号情报帮助追踪到哥伦比亚毒枭巴勃罗·埃斯科巴，2001年底还截获了逃走的塔利班头目通迅和基地组织头目通迅。
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无人驾驶的空中飞行器（UAVs）除了用于成像、测量与信号特征情报，也被用于信号情报。全球鹰飞行器除了携带成像传感器，还携带了高级信号情报有效载荷，能够搜集通信和电子信号，以及“特殊信号”，并可被用于测向和地理定位。该载荷的升级版本的缩小版被开发出来用于MQ-1B捕食者和MQ-9收割者。
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在MQ-4C/海神投入使用时，预期它将具备信号情报能力。这个无人驾驶的空中飞行器的电子支持测量（Electronic Support Measures）系统预计能探测、识别和地理定位雷达信号。据称海神可能已经作为EP-3E的继承者，成为海军的首要空中信号搜集飞行器。
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地面基地远程搜集
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20世纪40年代末，美国开始建立监控苏联和东欧地区的地面站。多年来该网络的组成发生了变化，并逐步有了以中国、越南、朝鲜、中东地区、中美洲及其他地区为目标的地面站。随着冷战结束、苏联解体以及通迅技术日新月异的发展，国家安全局和军队密码通信单位操控下的海外网络被极大削减，尤其是在欧洲的网络。结果，美国在意大利、德国、英国和土耳其的大型信号情报设施都被关闭或移交给当地政府。
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同时，国家安全局建立了三个区域性的信号情报行动中心，由来自三个主要军兵种密码通信机构的人员负责管理，有时也有来自海军陆战队支持营的人员，这些区域中心负责接收位于特殊地区的有人或无人信号情报站点传来的数据。它们位于得克萨斯州、夏威夷和佐治亚州。国家安全局/中央安全局得克萨斯站位于得克萨斯州拉克兰的麦地那附属基地，专注于中南美洲和加勒比地区。国家安全局/中央安全局得克萨斯站中的单位，分别来自陆军情报和安全司令部、第25航空队、海军和海军陆战队支持营H连。到2016年，该站预期将增加1000人。国家安全局/中央安全局夏威夷站位于夏威夷瓦希阿瓦，专注于亚洲，人员也是来自陆军、海军和空军的代表。第三个区域性信号情报中心是国家安全局/中央安全局佐治亚站，位于佐治亚州戈登堡，专注于欧洲和中东地区。除了来自主要军兵种的代表外，该站还有来自海军陆战队支持营D连的人员。
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现存的信号情报地面站网络中，包括了位于阿拉斯加、日本、英国、德国、泰国、韩国的地面站。谢米亚岛（也是眼镜蛇邓恩雷达所在地），从俄罗斯东海岸穿过白令海约400英里处，许多年来一直是（可能未来亦是）安德斯设施（Anders Facility）所在地。由本迪克斯安装工程公司（Bendix Field Engineering Corporation）为国家安全局管理，该设施的“推进者”（Pusher）天线监控俄罗斯在远东的通信。
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埃尔门多夫-理查德森联合基地位于安克雷奇，是唯一现存的由美国操控的AN/FLR-9“象笼”天线所在地。该天线由3个圆形阵列组成，每个阵列由天线的构成部分围绕1个圆形反射屏形成。在3个阵列的中间是配备有电子设备的中心建筑，这些设备被用于形成测向波束，可进行监控和测向。整个系统直径约为900英尺。空军分遣队通过拦截声频、莫尔斯码和打印机信号监控远东的军事活动，此项工作可能仍在继续。
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亚洲的三个站是无人站，分别位于泰国孔敬（代号“因陀罗”INDRA）、韩国大邱和中国台湾，截获的数据被传至国家安全局/中央安全局夏威夷站。孔敬设施显然建立于1979年秋天，是为了在当年初爆发的中越战争期间，弥补情报匮乏的情况。大邱设施配备了一个推进者高频天线，以中国、朝鲜和越南的通信为目标。
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第719军事情报营驻扎在韩国平泽，隶属于第501军事情报总队。它指挥控制三个分遣队：位于江华岛高丽山的J分遣队，距非军事区6英里的Kain-San的K分遣队和距非军事区1500米以内的Yawol-San的L分遣队，这些设施针对朝鲜各种通讯信号和电子信号目标。
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拉丁美洲，尤其是中美洲，在里根政府时期成为日渐重要的目标。虽然中美洲现在失去了优先性，但古巴仍然是重要目标。位于佛罗里达州的信号情报站，过去包括了霍姆斯特德空军基地的一个海军安全大队机构（Naval Security Group Activity），负责监控古巴的高频军事通信。虽然霍姆斯特德已经被关闭，但位于佛罗里达州彭萨科拉的第749军事情报营和海军信号情报单位操控的天线仍然以古巴和加勒比地区为目标。
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还有许多地面站是由美国和英美安全协定（UKUSA）盟国（见第十三章）操控，专门拦截国际通信卫星组织（INTELSAT）和其他的民用通信卫星的信号。这些地面站属于“梯队”（ECHELON）项目，该名称来自计算机软件的表现，能够根据关键词选择截获通信内容（尤其是打印材料，例如传真）。该软件，亦称“词典”（dictionaries），能够根据英美安全协定中任何国家适当的情报分析人员指定的关键词，检查被截获的通信流（尤其是打印的传真），并将带有关键词的通信内容自动转发给那些分析人员。
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这个网络所包括的地面站有：位于波多黎各萨巴纳塞卡（卡洛琳，CORALINE）；澳大利亚的艾丽丝泉；弗吉尼亚州的苏格格罗夫（森林线，TIMBERLINE）；华盛顿州亚基马（折叠刀，JACKKNIFE）。除了艾丽丝泉的地面站，其他似乎全都被关闭了。泰国有一个外国卫星站点（柠檬木，LEMONWOOD）。后来加入“梯队”网络的是位于三泽空军基地的卫星拦截设备。以前三泽是“情妇”（LADYLOVE）项目的地面站，该项目拦截通过俄罗斯的几个卫星传输的通信，包括闪电（Molniya）卫星、彩虹（Raduga）卫星、地平线（Gorizont）卫星。20世纪90年代中期之前，国家安全局一直在考虑将三泽转变为“梯队”的一个站点，后来确实如此。2007年，三泽装备了新的能力，代号为“植物现实”（BOTANICREALITY），负责拦截来自目标卫星的视频信号。冷战的最后几年中，位于曼威斯希尔的拦截设备截获了俄罗斯“月亮便士”（MOONPENNY）项目下的大量卫星通信。不知道那里的卫星通信拦截设备是否还以俄罗斯卫星为目标，或者是否被重新分派了关注民用通信卫星的任务。
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若干不同的海军单位操控陆基信号情报传感器，指导高频测向（HF/DF）监控海军实施海洋监视和搜救行动。地面站通常使用AN/FRD-10天线阵列，名义上的范围达3000海里。该系统原来被称为“经典靶心”（CLASSIC BULLSEYE），在90年代初经历多年的现代化改进后改称为“经典活动龙骨”（CLASSIC CENTERBOARD）。这个变动使得整个网络重新命名为“瞄准线”（CROSSHAIR），同时将最终控制站的数量从三个（大西洋、太平洋和驻欧海军部队）减少为一个，位于弗吉尼亚州西北。
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虽然FRD-10网络停止工作，但许多搜集站点加入了“瞄准线”网络，包括位于土耳其和科威特的移动HF/DF系统。另外，位于德国巴德艾布灵、塞浦路斯、中国台湾和韩国大邱的高频拦截系统也加入到“瞄准线”项目。
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