94 直升机数据链的应用与发展

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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文直升机数据链的应用与发展孙政纲 林山峰 王晓杰（北京市通州区 61267 部队，北京101114）摘 要：数据链，现代战争的高科技产物，当今军用信息新技术的核心。自从登上军事舞台伊始，其在军 事领域的应用价值和意义是十分明显的。作为实时战术信息的传输通道，数据链是指挥中枢连接直升机武 器系统，满足联合作战信息无缝交换需求的最有效捷径。它是作战制胜、战场态势感知的先决条件，被誉 为“信息化武器装备的生命线” 和“直升机的软翅膀”。关键词：数据链； 直升机； 作战； 武器1 概述数据链，起步于前苏联和美国，最初从20 世纪 50年代开始发展，国外又称战术数字

2、信息链、 联合战术信息分配系统。“它是通过单网或多网结构和通信介质，将两个或两个以上的指控系统和武 器系统链接在一起，是一种适合于传送标准化数字信息的通信链路”，简称“TADIL”，也就是美军和 北约现役的Link系列。国内通常将战术数据信息链简称为数据链。早在1984年，美军就发展了可 用于陆军直升机实施近地对地支援，将直升机的目标等情报侦察等数据点对多点的自动分发给地面 部队的 ATHS 自动目标交换系统。数据链一般由消息格式、链路协议和传输媒介组成。它作为C4ISR系统框架的基本组成部分， 用来完成传感器、指控系统与武器系统之间的信息交换，并实时处理战场态势、指挥控制和火力控 制等战术信

3、息，实现传感器（载机平台）中心（指挥控制）武器（载机平台）的高度一体化。 综合考虑数据链的链接对象和突出特点，数据链的特征总结如下：1.1 信息传输实时化及时化战场态势瞬息万变，比如直升机、导弹等目标的飞行轨迹、姿态信息有很强的时效性，如果时 过境迁，信息也就失去了意义。数据链作为一种特定的传输手段，实时化正是数据链的生命力所在 因此，数据链系统的设计理念始终是传输的可靠性服从于传输的实效性。1.2 传输组网共享化数据链是在无线电通信技术和数据处理技术基础上，结合各项战术信息及平台发展起来的一项 具有高度综合技术的装备体系。但数据链又不同于一般的数字组网通信，它的针对性极强。数据链 传输战术资

4、源按需共享是数据链组网的一个重要特征，按需共享是指数据链网络的个个节点，既能 接收和共享其它成员发出的信息，也能按照缓急程度加以信息分类，具体问题具体分析，相对公平 地分配总的发送时间和发送信道带宽。并采取合理的发送机制或广播的发送方式，从而保证数据链 的各链接对象在及时感知网内所有战术信息的基础上达到共享和处理的目的。1.3 战术信息格式化有了规定的时间和规定的链接对象，就需要规定的信息传输协议和信息格式。数据链具有一套 相对完备的消息格式，具体参数包括作战指挥、控制、监视、管理和武器协调、联合行动等静态和 动态信息的描述。数据链的内容格式化是指数据链采用面向比特定义的、固定长度或可变长度的

5、信 息编码，这样不仅提高了信息表达的准确性和效率，为战术信息的实时传输和处理节约时间；还为 各作战单元紧密交链提供了标准化的手段，同时也为不同信息系统的无缝转接奠定了基础。1.4 链接对象智能化在战术信息快速传输的基础上，链接对象之间通过数据链便形成了紧密的战术链接关系。链接 对象担负着战术信息采集、加工、传递和应用等重要功能，要一气呵成地完成这些功能，链接对象 的数字化能力和智能化水平就显得尤为重要。信息资源共享是基础，数据链的各个链接对象内部功 能单元信息的综合是关键，比如直升机上可以将通信、导航、识别、状态等信息打包综合为一体， 将指控系统与各武器平台形成关系紧密的战术共同体，极大的延伸

6、了作战范围和作战效力。数据链 也名副其实的被称为信息时代充满活力的“智能神经”。1.5 传输媒介的多样化数据链是以通信网络为重要纽带的，各种作战平台的不同信息交换的需求，也就决定了数据链 将多种传输介质和方式。为保证信息快速、可靠、高效地传输，数据链路既有点到点的单链传输， 也有点到面和多点到面的网络化传输。根据具体的作战环境，数据链可采用短波信道、超短波信道 微波信道、卫星信道以及一些有线通道，或者对多种信道综合运用，关键在于无缝连接。2 外军数据链的发展趋势历经 50 多年，世界上已有美国、北约、俄罗斯、以色列等和中国台湾地区装备了数据链，并 各具特色。其间，美军先后研制装备了40 余种数

7、据链设备，形成了适应信息化作战需求的较完善的 战术数据链体系。但是，美国多年以来，对JTIDS系统的改进和升级一直没有停止。2.1 适时更新物理层设备日新月异的信息技术手段，催生了数据链的传输设备在不断地更新换代，如美国的Link-11数据 链中的短波电台已经发展成为具有频率完全自适应能力的电台。支持的传输信道也不断增加，采用 卫星通道实现JTIDS距离的扩展计划正在实施。与此同时，使用的传输技术也在不断更新，如Link-11 的短波MODEM也有先前的16个单音并行体制发展为新型的单音串行体制。但是通信协议和信息 格式基本不变。2.2 实现地空数据链的交互控制为了满足不同的使用要求，外军已经

8、发展了多种战术数据链，这些数据链工作在不同的频段， 如：L频段、VUHF频段、HF频段。通信协议和信号格式也不尽相同。为了使战术数据链成系统的 联合工作，必须使不同的类型之间兼容控制。美军已经通过网关设备实现了 JTIDS与Link-4和Link-11 之间的互操作。2.3 实现多数据链的综合由于技术的原因和作战应用对象的不同，没有一种数据链可以满足所有战术要求，多种数据链 并存将是一种必然。通专结合，高低搭配，提高多平台间的联合作战效能。Link-11等都是为特定军兵种的需求而研制开发的，百花齐放，但没有过多考虑互通问题，给彼 此之间的操控也带来了麻烦。为使它们之间可以实现信息共享，通常采用

9、转换器来实现信息格式的 转化和信息的共享。但同时在解决互通问题的同时也带来了新问题，降低了信息的传输效率丄ink-16 的目标是为美国各军兵种和北约国家提供通用的数据分发系统，但由于JTIDS功能上的限制，它无 法完全替代原有数据链，高效互通仍是正在解决的问题。因此，以JTIDS为基础，实现多战术数据 链的综合使用，正日趋完善。JTIDS将逐渐取代Link-4A/4C数据链，但Link-11数据链和卫星数据 链路还将存在，以实现超视距通信，同时，Link-11将向Link-22发展，以更好的融入统一的数据链 体系之中。这种融合不仅仅是硬件设备的融合，关键的在于消息标准和操作规程上的融合。VMF

10、是 以美陆军旅未来地空协同的主要数据链；ATHS是用于陆军直升机实施近地对地支援并将直升机的 目标信息自动分发给地面部队的数据链。Link-16、Link-22、VMF以及ATHS等，将构成一体化的 J 系列数据主体。2.4 不断改善频谱资源需求与抗干扰的矛盾信息资源共享的层次范围不断扩大，合成孔径雷达图像信息SAR、高级公共作战图像(COP) 以及红外等新型信息业务的不断出现，给频谱资源和带宽的需求带来了挑战。另一方面，数据链系 统的传输效率却很低，JTIDS的传输速率仅为商用WLAN网的1%。而军用系统的抗干扰、低截获 概率和安全要求也只能通过牺牲频谱资源来满足。针对这类矛盾，美军一方面拓

11、展应用3GHz以上 的高频段频谱资源，另一方面采用高定向天线，多址复用、平台中继等技术的新型战术通信网络， 以同时满足对带宽容量和抗干扰性能的矛盾需求。3 数据链的新发展美军实验结果表明，装备了 JTIDS系统的F-15C战斗机比未安装该系统的F-15C昼战能力提高 了 3 倍，夜战能力提升了将近4倍，数据链使作战模式发生了质的变化。未来几年内，美军可能添 置200多架MH-60R直升机，新型载人-无人直升机数据链将加入其中。高带宽的无人机战术通用数 据链组件(UTA)在美陆军航空兵平台的应用，已经完全集成到了飞机的任务计算机和显示器，这 种组件可以与所有标准的对称和非对称通用数据链(CDL)

12、波形互操作，以中继或直接视线构型使 用。这将使“长弓”阿帕奇机组人员能够访问无人机系统获取的高清图像和定位信息，同时下行传输 给地面部队，并实现对传感器套件的遥控以获得战场态势信息和跟踪目标，选定武器，实施精确打 击或呼叫火力支援，大大提高了陆军作战效力。随着美军全球战略的推进，网络中心战的概念正在逐步实施，这是一种新的作战方式，完全有 别于单一平台或少数几个平台的作战，它强调了态势感知对瞄准和决策的重要性，可以在充分发挥 本平台战术性能的基础上，共享系统和协同作战单元的信息资源、武器资源、决策资源。数据链支 持探测平台和武器平台协同运用，能对威胁目标实施远近平台火力协同打击和接力制导，从而使

13、信 息优势成倍地增强战斗能力。但现有的数据链已经无法满足远距离、高动态、大容量、低延时的信 息传输要求作战平台也难以具备所要求的“即插即用”网络特性。为此，迫切需要新型数据链技术的 出现，主要体现在以下几个方面：3.1 数据链的距离扩展卫星战术数据链JTIDS 在有限数量的时隙上使用时分多址体制进行语音和数据的发送与接收，当需要进行中继 和超视距(SLOS)单元通讯时，时隙数量将翻倍，当更多使用JTIDS的系统开始运行并要求向联合 数据网络传输监视信息时，问题将更加严重。为了适应网络中心战的需求，数据链将向大容量、高 速率、高安全和抗干扰的方向发展。加入卫星数据链成为了不可或缺的关键一步。卫星

14、数据链是指利用卫星通信信道，采用卫星通信协议，实时传递经过过滤筛选的指挥、控制 情报、战场态势等格式化的战术消息，提供面向指挥所和作战平台之间的广域链接的数据链系统。 它具有超视距、高带宽、适应复杂地理环境和抗干扰、传输信道稳定稳定可靠等优点，美国海军把 16号卫星数据链(SATLink-16)改为卫星战术数据链J0TADIL J),主要是替指挥平台增加一个卫 星连接界面，延伸数据链的传输距离，提供卫星的中继超视距数据连接，进行高速的信息广播分发 以提高数据链信道的利用率和使用的灵活性。这样美军所使用的数据链就分为了三层，最低层是陆 海空和海军陆战队各军种组成的局域的数据链；中层为Link-1

15、6数据链，它把三军局域数据链联成 统一的数据链；最上层为远距离数据链，以卫星战术数据链S-TADIL J为依托的把Link-16数据链联 成国家甚至世界范围内的数据链体系，真正地构建一体化，在统一的网络管理下工作。并且， S-TADIL J 具有可在 UHF 波段多链路工作的特点。另外，用户对更大容量和更高数据数量的要求，将促使卫星数据链系统采用更高的传输频段， 如 Q （36GHz-46GHz）、V （50GHz-70GHz）等。3.2战术瞄准网络技术TTNT近几年的高技术局部战争表明，现有的武器装备和技术已基本具备精确打击地面固定目标的能 力，但是打击地面活动时敏目标的能力还不够，战机稍纵

16、即逝。因此，战术瞄准网络技术（TTNT） 应运而生。其目的是在未来有人、无人和地面站之间建立一个具有很强的动态组网能力的高速空地 间数据链网络，满足未来的作战飞机对机动性很强的高速地面活动目标实施精确打击。TTNT是解决“从传感器到射手”的数据链链接问题的一种传输量大、反应时间短的方案。该数 据链最突出之处，就是以互联网络协议（IP）为基础，它可以使网络中心传感技术能够在多种平台 间建立信息联系。这样大型侦查机或预警机将可成为强大的空中路由器，因为这些飞机的空间以及 电源足够大，能够容纳和适用于相关的设备。这个路由器不仅可以支持战斗机、无人机以及直升机 在一个局域网内进行通信，还可使武器迅速瞄准移动目标，以静制动，实现快速的目标瞄准与再瞄 准。由于该网络采用了全分布式、完全动态性扁平网络的实时管理方法，灵活性很强，实验证明， TTNT数据链系统可容纳2001000个用户，平台之间的最大间隔距离达到了 555km，总的