第九章 測量與特徵信號情報
圖像情報和信號情報能夠追蹤他們的定義，至少在20世紀初已經成為搜集科目。而使用「測量與特徵信號情報」，作為一種分類來概括許多不同的搜集活動，則是更為近期的事。它被創造於20世紀70年代，情報界於1986年正式將它劃分為一門搜集科目，建立了一個跨部門的委員會來監督測量與特徵信號情報活動。
最新「國防部指導說明」中的有關內容，將測量與特徵信號情報定義為「為了描述、定位和識別目標和事物，通過對其物理屬性進行定量和定性分析而產生的信息」。它還稱，「測量與特徵信號情報利用多種現象學，支持信號開發和分析、實施技術分析以及探測、描述、定位和識別目標和事物」。另外，指導說明還提到，「對一個目標或事物物理現象本質進行專業的和技術衍生的測量就形成了測量與特徵信號情報，它包括使用定量信號來解釋數據」。因此，與信號情報和傳統的圖像情報（包含可見光、雷達和紅外線影像，而不包含多譜線、高光譜、超光譜影像）不同，測量與特徵信號情報包含了所有的技術搜集。對測量與特徵信號情報多種組成的認定揭示出了它的範圍和多樣性：
●雷達（視線，雙基地，超視距）
●無線電頻率（寬頻電磁脈衝，無意識發射）
●地球物理數據（聲學，地震，地磁）
●核放射物（X射線，伽馬射線，中子）
●材料（廢水，粒子，碎片）
●多譜線、高光譜、超光譜圖像
●生物統計學（指紋，數字面部照相，語音識別和聲音列印，虹膜掃描，DNA）
由於監控現象和監控手段的多樣化，測量與特徵信號情報可用於實現諸多戰略和策略目標，這並不聳人聽聞。因此，測量與特徵信號情報的任務領域包括對軍事行動的支持、國防採辦和軍事力量現代化、軍備控制和協議監督、擴散、反恐、環境情報、打擊毒品。表9.1提供了一個更為詳細的分類。
某些測量與特徵信號情報為人熟知，如探測來自潛艇的聲波信號以便追蹤和識別，搜集和分析來自核爆炸的地震信號，利用雷達探測和監視外國的導彈試驗。其他的任務則較少為人所知，尤其是戰術應用方面的。因此，搜集來自飛機排氣的電光頻譜信號、測量飛機的雷達截面、收集其聲波信號可用來判斷其範圍、速度、加速度、爬升速率、穩定性、轉彎半徑、戰術和熟練程度，所有這些在作戰中是非常有用的。這類數據可被載入防空作戰系統，協助對這類飛機進行定位瞄準。超光譜數據在識別軍事力量前進附近出現的簡易爆炸裝置方面發揮著至關重要的作用。
應當注意的是，測量與特徵信號情報的組成缺乏如圖像情報組成和信號情報組成一樣的共性。可見光、紅外線和雷達影像搜集都產生出一個可提取情報的圖像。同理，任何形式的信號情報都涉及對一個傳輸信號的攔截，然後從內容中挖掘出情報價值。而多光譜圖像和聲波情報之間，或者利用雷達監控外國的導彈和探測來自核爆炸的X射線之間，就沒有類似的共性。測量與特徵信號情報在許多方面更像是對結果的描述，這個結果來自對大量搜集活動產生的數據所進行的一種特殊類型分析，而不是一種一致的搜集活動本身。
表9.1 測量與特徵信號情報的任務領域
另外，在解讀和分析傳統圖像和信號情報數據的工作中，對目標的測量和對信號的識別佔據了一大部分。雖然這類觀測數據對於測量與特徵信號情報工作的範圍和組織結構問題是重要的，但是在全面考察產生可轉變為測量與特徵信號情報的數據的搜集系統時，很大程度上會撇開這類觀測數據。
測量與特徵信號情報搜集系統在整個電磁波譜運行，可以存在於太空中、飛機上、地面站、水面艦艇上、海面以下。
太空搜集
20世紀70年代中期，美國決定在「衛星數據系統」（現稱「類星體」）的中繼衛星上應用核爆探測感測——至少是輻射計，從1978年8月發射的第三顆衛星開始。如第七章所言，「類星體」項目發射的衛星有地球同步軌道的，也有高橢圓軌道的。不知道國防氣象衛星計劃，或者衛星數據系統和「類星體」是否仍然攜帶核爆感測器，因為2010年空軍技術應用中心的指導說明中只提及兩個衛星系統作為美國核爆探測系統（USNDS）的組成部分：國防支援計劃和全球定位系統。圖9.1顯示了衛星探測到的大氣層試驗所得出的預警報告樣本。
國防支援計劃衛星還提供核爆的情報。紅外感測器能夠探測地表核試驗產生的熱，在20世紀70年代法國和中國實施地上試驗時就曾被探測到。另外，國防支援計劃衛星攜帶了數個核爆感測器。高級輻射探測能力（Advanced Radiation Detection Capability, RADEC）Ⅰ型感測器系列包括輻射計、大氣熒光探測器和一個X射線定位器系統。這種輻射計是一個光學感測器，其任務是探測一次核爆的火球所產生的明亮閃光。當高海拔或大氣層外的核爆在地球大氣層上部空間的低密度空氣條件下造成熱X射線之間相互作用，高級X射線熒光高度計感測器可記錄到由此產生的可見（熒光）放射物的明亮脈衝。X射線定位器利用數個探測器測量來自近地大氣層外核爆的X射線的方向和到達時間。由最新版定位器——高級大氣爆炸定位器——提供的信息有助於估算出產額、位置、爆炸高度、爆炸次數和時間設置。這種估算比舊感測器產生的估算結果具有更小的不確定性，這些升級后的感測器能夠探測到舊版本能達到的臨界值以下的事件。而高級輻射探測能力Ⅱ型組件包括4個感測器：高級中子、高級瞬發伽馬、高級緩發伽馬和高級定向X射線光譜儀。
GPS主控中心設在科羅拉多州施里弗空軍基地，在加利福尼亞州范登堡空軍基地還有一個候補主控中心。GPS地面段六個專用的監測站，十個國家空間情報局監測站和四個具備向上傳輸能力的地面站。主控中心操作這些衛星並定期更新它們的導航信息。
天基紅外系統衛星配備有一個掃描感測器和一個監視感測器。掃描感測器完成戰略導彈預警和全球技術情報任務以及戰略導彈防禦任務的初始階段工作。監視感測器完成戰區導彈預警和防禦任務以及作戰空間感知任務和特定領域的技術情報。天基紅外系統在高ｈｔｔｐs://rｅａｄ.99cｓw.cｏm橢圓軌道里的裝備重量是600磅，包括一個掃描感測器。
國防支援計劃自1970年11月啟動以來歷經數代衛星。國防支援計劃目前正在運行的衛星DSP-1號的長度為33英尺，直徑為10英尺，重量為大約5300磅。完成探測工作的是直徑39英寸、長度12英尺的施密特望遠鏡。它的焦點上有一個兩維的硫化鉛探測器列陣，可以探測到彈道導彈在飛行的加力階段排氣中散發出的能量。
巴克利接收到的數據會被轉發給許多情報機構或預警中心，包括位於科羅拉多斯普林斯的聯合太空行動中心（Joint Space Operations Center）、馬里蘭州米德堡的國防特別導彈和航天中心（Defense Special Missile and Aerospace Center）、弗吉尼亞州貝爾沃堡的國家地理空間情報局、俄亥俄州賴特·帕特森空軍基地的國家航空航天情報中心（National Air and Space Intelligence Center）。2012年，美國空軍太空司令部指揮官稱，「國家航空航天情報中心的官員們每天都在分析天基紅外系統第一顆衛星發來的（監視感測器的）數據」。2013年，國會批准了額外的費用，對來自天基紅外系統監視感測器的技術情報和作戰空間感知數據加強開發利用。
全球定位系統（GPS）是一個衛星群，其首要職能是為全世界的軍用或民間客戶提供導航數據。GPS的衛星從卡納維拉爾角發射，在距地球約1.25萬英里55度傾角的圓形軌道上運行。它們每12個小時環行地球一周。客戶可以通過適當的裝備使用GPS信號，可測定時間、位置和速度。這些信號「是如此的精準，以至於可以將時間精確至百萬分之一秒，將速度精確為零點幾英里每小時，將位置精確為100英尺以內」。
衛星從佛羅里達州的卡納維拉爾角發射進入地球同步軌道。從20世紀70年代末到80年代的標準配置是三個衛星的星群，加上兩個在軌的備用衛星，到了1984年則變為四個運行衛星的星群，分佈在大西洋、歐洲、印度洋和太平洋的位置。另外，如果一個運行衛星發生問題，則可能重新啟用一至兩個退役衛星。到2014年底，國防支援計劃至少有兩個衛星似乎仍在運行中，飛行器20號（2000年5月9日發射，佔據太平洋位置）和飛行器22號（2004年2月14日發射，佔據東https://read.99csw.com半球位置）。國防支援計劃的最後一次發射是DSP-23號，時間是2007年11月9日，但沒能成功產生一個運行衛星。
1995年，國防部和空軍在數次反覆之後，決定開始國防支援計劃的後續項目，即天基紅外系統。與國防支援計劃一樣，天基紅外系統計劃包括在地球同步軌道上的四個衛星和國家偵察局的兩個高橢圓軌道衛星上的紅外探測器。天基紅外系統的第一個地球同步衛星GEO-1號於2011年5月7日從卡納維拉爾角發射；GEO-2號於2013年3月19日也從同一地點發射。GEO衛星在軌道上重約5600磅，部署后的大小為48.6英尺×22.4英尺×19.7英尺。GEO-1號於2013年5月宣布完全運行，而GEO-2號於2013年11月也達到了同樣的狀態。到了2014年底，它們分別佔據了太平洋和歐洲上方的位置。如上所述，三個高橢圓軌道感測器被發射到於2006年6月27日、2008年3月13日和2014年12月12日入軌的國家偵察局信號情報衛星上。GEO-3號和GEO-4號計劃於2015年和2016年發射。
名義上，GPS星群是作為有24顆衛星的一個系統來設計和運行的，6個軌道平面，每一個平面至少有4顆衛星。但是，到2014年初，共有31顆衛星在軌，一個原因在於美國政府承諾保持衛星運行概率達95%，另一個原因是有數個衛星已經超出了預期壽命。
國防支援計劃衛星也裝備了核爆（NUDET）探測感測器。另外，全球定位系統（GPS）的衛星、國防氣象衛星計劃（Defense Meteorological Satellite Program, DMSP）和類星體（QUASAR）項目也可以攜帶核爆感測器，但是不同的衛星攜帶的感測器對應非常不同的核爆信號（如X射線、光學伽馬射線）。再者，有好幾個商業衛星攜帶了多光譜和高光譜的圖像感測器。
圖9.1 大氣層試驗所得出的預警報告樣本
GPS最新版本的BlockⅡF衛星已經發射了7次，距今最近的是2012年10月和2013年5月，然後是2014年2月20日、5月17日、8月1日和10月29日。預期在2015年3ｈttps://ｒeａd.9９ｃｓw.ｃｏｍ月之後的10個月內進行4次發射，完成BlockⅡF衛星的部署，而第一顆BlockⅢ衛星要到2017年才能放入軌道。ⅡF衛星上的核爆探測設備包括V感測器，這是一個運行於低至中甚高頻率範圍內的寬頻甚高頻接收器，用於在全世界範圍內持續地探測和地理定位核爆產生的電磁脈衝。V感測器在貯存時只有一盒香煙大小，一旦安置完成則達到6.5英尺長。當被測信號的振幅超出了在接收器帶寬範圍內預定數量子帶的預設振幅時，就會觸發來自V感測器的數據搜集工作。觸發技術和一個相關聯的數字信號運演算法則一起，使該設備（1）觸發並探測到強幹擾人為載體影響下的微弱信號，（2）辨別和區分電磁脈衝與其他人為和自然發生事件。
美國已經利用至少兩個另外的衛星系統來攜帶核爆感測器：國防氣象衛星計劃（DMSP）和衛星數據系統（SDS）。國防氣象衛星計劃的衛星在過去幾十年中曾攜帶空軍技術應用中心的多個感測器。這些感測器包括單邊帶（SSB）伽馬追蹤器（追蹤大氣中的放射性塵埃和核碎片）、單邊帶伽馬X射線探測器和單邊帶/幅度X射線光譜儀（探測爆炸碎片散發的X射線和伽馬射線）和若干個能夠監測電磁輻射的感測器。通常情況下，國防氣象衛星計劃有兩個衛星運行在450海里的圓形軌道上。國防氣象衛星計劃的地面站位於新罕布希爾州新波士頓空軍基地，格棱蘭圖勒空軍基地，阿拉斯加州費爾班克斯和夏威夷卡埃納點。這些地面站將數據傳輸給位於內布拉斯加州奧福特空軍基地的空軍氣象局。
美國政府運作了若干個攜帶測量與特徵信號情報感測器的衛星系統。這些感測器分為兩類：產生非成像紅外數據的和攜帶專業核探測感測器的。與許多其他的測量與特徵信號情報感測器的情況一樣，某些太空感測器產生的測量與特徵信號情報是為完成一個更為根本的任務的副產品，或者它們是專用的，作為有效載荷來攜帶，而且這些衛星通常不是由國家偵察局或情報界任何其他成員來運作的。
1999年，位於納朗格和卡普安的配備人員的地面站被關閉，由位於澳大利亞松樹谷（太平洋中繼站）和位於的英國曼威斯希爾（歐洲中繼站）的無人管理「彎管」取而代之，后兩者只是從國防支援計劃衛星接收數據並轉發給巴克利。位於巴克利的美國本土地面站已經被同樣位於巴克利的天基紅外系統的任務控制站（Mission Control Station, MCS）取代，由第2空間預警中隊（九-九-藏-書Space Warning Squadron, SWS）管理。它也接收來自國防支援計劃所有現存衛星的數據，或者直接接收或者通過衛星和/或電纜中轉。巴克利基地還駐有空軍技術應用中心的第45分遣隊。駐紮巴克利的空軍技術應用中心人員的職責，是處理由國防支援計劃衛星提供的所有核爆數據。對高橢圓軌道段的地面控制，是由第11空間預警中隊在位於科羅拉多州施里弗空軍基地的備份任務控制站實施。國防支援計劃/天基紅外系統地面網路的其他組成還包括移動地面站，總部分別位於霍羅曼空軍基地和新墨西哥（即將由天基紅外系統生存持久進化項目所取代），以及位於歐洲和亞洲的聯合戰術地面站（JTAGs）。2013年，據稱，聯合戰術地面站的職責將變為處理天基紅外系統的數據。
除了首要功能之外，GPS衛星也通過搭載的核爆探測系統提供了另一種監測核爆的途徑。核爆探測系統包括一個X射線探測器（可能結合了一個爆炸探測放射劑量計），電磁脈衝感測器（即輻射計）和一個數據處理裝置，它們能夠檢測到任何時間世界任何地方的一次核武器爆炸，並將其位置鎖定在100英尺以內。施里弗空軍基地除了設有主控中心，還設有空軍技術應用中心的46分遣隊，負責為GPS的核爆任務提供支持。據稱，核爆數據直接下傳給位於迭戈加西亞、瓜加林環礁、阿森松島、夏威夷卡埃納點的地面站。
國防支援計劃衛星的首要任務是使用一個紅外感測器監控導彈的羽流、探測洲際彈道導彈（ICBMs）和潛射彈道導彈（SLBMs）的發射。20世紀70年代，人們發現國防支援計劃衛星還可以探測到中程彈道導彈（如飛毛腿）的發射。導彈發射可能屬於一個研究和發展項目，或者是軍事演習，或者是一場真實的軍事衝突。國防支援計劃搜集工作產生的數據是圍繞這類行動和戰爭期間特定目標的。另外，對國防支援計劃紅外數據的分析能夠判斷出正在燃燒的燃料，識別出與不同導彈系統相關的光譜信號。國防支援計劃衛星還提供能夠產生足量紅外輻射的有關陸地事件的情報，例如彈藥庫、某種工業程序、飛機爆炸和墜毀。再者，國防支援計劃衛星還被用來監控使用尾燃器飛行的飛機，尤其是冷戰期間的蘇聯海軍逆火式轟炸機，此項工作被稱為「慢行者」計劃（SLOW WALKER）。
最近幾年，安置GPS探測系統的另一個可行性方式已經被發明出來，這個方式甚至可探測到地下核試驗。科學家們能夠在數分鐘內判斷出朝鮮20https://read.99csw.com09年核試驗，在周邊國家的十一個GPS站點記錄了電離層電子密度的變化。在其他試驗中，對GPS數據的檢查產生了相似的結果。一個仍然存在的問題是，如何將產生自核試驗的電離層干擾與那些因地震和採礦爆破而產生的電離層干擾區分開來。
「數字地球」（Digital Globe）公司運行著多個商業衛星，它們與美國政府的衛星不同，產生的是多光譜和高光譜的圖像。發射於2001年10月的「快鳥衛星」（Quickbird）在一個與太陽同步的280英里軌道上運行，產生具備8英尺解析度的多光譜圖像。「地球之眼-1」（GeoEye-1）衛星併購于空間成像公司，於2008年9月6日發射，進入422英里軌道，傳送回來的是13英尺解析度的多光譜圖像。「數字地球」公司的「全球視界-2」（Worldview-2）衛星發射於2009年10月，運行在477英里軌道上，也產生6英尺解析度的多光譜圖像。「全球視界-3」的軌道高度為380英里，8波段多光譜，解析度最低為4英尺。
攜帶非成像紅外感測器的衛星系統，包括國防支援計劃（Defense Support Program, DSP）、天基紅外系統（Space-Based Infrared System, SBIRS）和國家偵察局的高橢圓軌道運行的信號情報衛星。國防支援計劃的衛星形成一箇舊的遺留系統，正在被天基紅外系統取代的過程中。另外，一個商業衛星已經為空軍攜帶了一個非成像紅外感測器。
在天基紅外系統的感測器被安置於高橢圓軌道信號情報衛星上之前，這類衛星（「彈射座椅」和「號角」）攜帶的是代碼為「遺產」的紅外感測器。這些感測器的功能是要在比國防支援計劃感測器更為狹窄的時間框架內探測到紅外排放，從而使探測蘇聯/俄羅斯可能開發任何速燃的反彈道導彈成為可能。這些感測器向情報界提供了額外的非成像紅外情報，它們中有一些可能仍在軌道中運行。
國防支援計劃的地面段最初包括三個專用地面站，一個位於科羅拉多州格里利的主要運行基地，負責運行六個地面移動終端，還有一個位於科羅拉多州勞里空軍基地（Lawry Air Force Base, AFB）的國防支援計劃多功能設施。專用地面站包括：位於科羅拉多州巴克利空軍國民警衛隊基地的美國本土（CONUS）地面站；位於澳大利亞伍默拉航空站的海外地面站（也被稱為納朗格聯合防禦設施）；位於德國卡普安的歐洲地面站。