数据链的综合应用.doc

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1、数据链的综合应用 1、概述 信息化战争中决定战争胜败的关键因素就是信息。而在作战过程中实现信息的获取、融合、处理、传递和利用的先进手段，就是战术数据链。战术数据链是以现代化的通信网络为纽带，以信息处理为核心，将数字化战场上的战场感知系统、指挥控制系统、火力打击系统和武器系统等作战要素连接在一起构成的一个有机信息网络系统。现代联合作战中，传感器系统、指挥控制系统和武器系统变得越来越复杂，陆、海、空三军的作战部队、舰艇、飞机等作战单元之间需要传送海量的信息和交战指令，使各级指战员共享战场态势，实现快速精确的联合作战行动，因此，只有数字化技术支持下的“数据链”的运用，才能达成真正意义上的联合作战。

2、2、战术数据链的发展现状 战术数据链的建设始于20世纪50年代，首先是装备于地面防空系统和海军舰艇，之后才逐步应用到飞机上。到目前为止，已有多种战术数据链问世，用于传输图像情报和信号情报的通用数据链（CDL）以及用于指挥、控制和监视武器系统的专用数据链等。 其中，最常用的战术数据链是美军和北约使用的是包括Link 11和Link 16等在内的Link系列数据链。而通用数据链CDL是美军目前在战术数据链方面的研究重点，也代表了战术数据链在未来的一个发展方向。 Link 11数据链是一种自动、高速、计算机对计算机的通信系统，采用TADIL A型数据格式，在具有Link 11功能的各单元，如海上舰艇

3、、飞机和岸上节点之间进行敌情报告等战术数据的交换。此外，它还可用于协调作战区域内各个平台的作战行动。Link 11采用轮询技术，通常由计算机、通信保密设备、数据终端、高频或特高频无线电台组成。Link 11系统主要装备于那些能处理并显示作战态势及目标信息的平台。目前，美国及其盟国都装备有该数据链。 Link 16数据链是一种先进的通信、导航与识别系统，采用TADIL J型数据格式，是美军根据未来作战的需要并充分发挥联合战术信息分发系统（JTIDS）的能力而研制的，具有快速、机动、无线、多用户等特点，现已成为美国国防部用于战术指挥、控制、通信和情报的主要战术数据链。Link16将侦察机、舰艇、作

4、战飞机、地面部队和指挥控制等系统有机地链接集成，完成了战术数据的采集、传输、处理和飞机控制、武器制导等功能，不但实现了战场信息的共享、飞机探测距离的延伸和战场态势的实时监视，而且有效地提高了部队协同作战能力和战场生存能力。Link16具有跳扩频相结合的抗干扰方式，跳频速率为76900次/秒；具有话音/数据加密传输、抗干扰、组网灵活和无中心节点等特点，能同时支持大约30个网络工作，网内成员多达上百个甚至更多，在采用大功率对流层散射信道的条件下能够覆盖480960km2的区域。目前，Link16已装备在美国、北约和日本等国的多种平台上。 CDL是一种全双工、抗干扰的微波通信系统，是一系列可以互操作

5、的、可供各种特殊应用平台选择使用的数据链，目前主要用于侦察机、无人机等空中平台。通过CDL，平台可将光电、红外、合成孔径雷达等传感器所获取的图像、视频和信号等信息视距或经由中继超视距传输到地面控制站或舰艇。CDL是20世纪90年代美国国防部为了满足情报、监视与侦察（ISR）平台实时传输高保真图像信息的需求，实现各种ISR平台的互操作，从而进一步地综合利用各种ISR资源而发展起来的。CDL的最大特点是宽频带和通用性，而且与常用的TADIL数据链不同的是，它传输的是未经过处理的原始数据。CDL的最高工作速率在视距传输时达到274兆字节/秒，超视距传输时达到3兆字节/秒。 3、外军数据链的发展情况

6、从20世纪50年代开始，美国和苏联就着手数据链的研究，经过几十年发展和建设，均已形成各具特色的数据链体系。目前，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。 目前，只有美国和北约诸国建立起了较为完善的数据链体系。其数据链技术的发展概括起来分为以下三个阶段： 第一阶段是从20世纪50年代到80年代中期，这一时期的数据链主要是一些专用数据链或功能较为单一的数据链，如LINK4，LINK11等。其技术特点是点对点、轮询，传输速率为每秒几百到几千比特，基本无抗干扰和保密机制，停留在信息传递，以手工操作实现武器、传感器及平台控制。数据链之间无法互通。 第二阶段是从20世纪80年代中

7、期至90年代末，这一时期数据链技术和应用得到了迅速的发展，功能和性能得到了很大提高，如LINK16等。其技术特点是网状，支持点对点、点对多点和多点对多点，传输速率提升到几百千比特，较强的抗干扰和保密能力，基本实现信息分发、共享，以自动处理为主、人工干预为辅的操作模式。数据链间基本实现了信息的互连互通。 第三阶段始于20世纪90年代末，美军提出建立一个全球信息栅格(GIG)，GIG的建设将实现全军信息共享，为网络中心战提供实现的基础。GIG最终目的是建立一个安全、可靠、统一和互通的结构，并有效地进行管理，帮助获取信息优势。这一阶段，美军针对网络中心战的作战需求，开展了大量适应这些需求的数据链互连

8、、互通、互操作和新型数据链技术及应用研究，并且开始了网络中心作战体系的构建。其数据链的技术特点是多功能、多通道、复合网状，支持点对点、点对多点和多点对多点，支持无缝接入GIG，传输速率提升到每秒几兆到几百兆比特，增强了抗干扰和保密能力。数据链间以及数据链与通信系统之间将实现信息实时无缝共享。 3、国外多数据链的综合应用 3.1数据链融入网络中心战 1997年美海军作战部长提出“网络中心战”概念，认为“这是从平台中心战向网络中心战的根本性转变”。网络中心战层次示意图如图1所示。 网络中心战是一种新的作战方式，其效能决定于作战实体的有效连接、人员资源和编制的革新以及通过网络化实现的新战法。它强调了

9、态势感知对瞄准和决策的重要性，增强了信息域中信息共享的价值。网络中心战理论的本质是，通过通信网将作战空间中地理上分散部署的传感器系统、指挥控制系统、火力打击系统和后勤支援体系等作战资源，有效地连接成一个高效的多功能的网络，构成一个无缝的联合作战整体，大幅度提高对作战空间态势的感知能力、信息共享水平、协同能力，使“观察-判断-决定-行动”所用的时间小于敌人行动的时间，决策更快更有效，作战任务动态分配，执行更坚决更主动，行动节奏更迅速更及时，从而将信息优势转化为战斗力，极大地提高联合作战效能。 3.2多数据链综合 从20世纪50年代以来，随着时代的发展和作战样式的变化，美军和北约等国家根据不同时期

10、的作战需求和当时的技术水平，开发了一系列数据链，如LINK4、11、14、16、22等，它们在信息类型、数据精度、使用范围、传输距离和抗干扰性能等方面不尽相同，这就导致了大量数据链各自被设计成只满足自己所承担的任务需求，形成任务明确的“烟囱式”通信。因此，多种数据链共存将是必然和必要的。 美军的作战体系绝大多数都是综合使用各个时期数据链系统，其通过数据转发和各种各样的网关系统实现数据链之间的互连、互通、互操作。 3.2.1多数据链综合的技术难度 由于网络中心战对信息共享的要求是速度和质量，因此多数据链综合一方面要求信息在链间实时快速传递，尽量减少数据转换时间;一方面要求各数据链既要“各尽所能”

11、，又要“各取所需”，由此带来了一些多数据链综合的技术难题。 （1）各数据链间实时信息共享问题 传统的数据链都是“烟囱式”通信系统，设计最初没有考虑现今定义的互操作性，各个数据链的消息格式差别很大，需要制定统一的链路数据交换标准来保证信息的交换和共享。而由于数据链本身要求某些信息（如航迹信息、导航和定位信息等）需要实时快速交换，数据链间的转发处理势必降低信息的实时性，从而降低了信息的可用性。因此，如何在容忍时间内快速处理数据链间实时信息的链间转发处理机制成为关键。 （2）各数据链间信息优化问题 各数据链处理的消息种类、数据元素、数据质量等各不相同，同一类战术信息可能有不同的表述（如信息含量、数据

12、精度等）。因此，数据链间的转发处理应能实现合理的数据转换、转发规则、信息格式转换规则、信息滤波相关规则等。 3.2.2多数据链综合的解决途径解决多数据链间信息互操作有3种方法： 第一种方法：使用点到点的转换法。这种方法具有很强的系统间数据元素双向转换处理的能力，但要求改变每个终端设备或者使用一种“烟囱”式的网关。通用性和扩展性很差。 第二种方法：使用通用数据库或通用信息格式表示法。这种方法信息转换效率高、处理延时小，但要求不同的系统终端采用相同通用数据库，需要为众多数据链建立通用的信息格式表示。可行性和可操作性差。 第三种方法：网关。各数据链间通过网关实现互操作而不用改变终端的应用，为转发转换

13、规则提供了一个逻辑平台，所需的转换显著减少。 尽管网关存在易受攻击、通信瓶颈和不易维护的弱点，但为多数据链互操作提供了一种较好的临时可用方案。 由于多数据链综合对信息共享的时间和质量有很苛刻的要求，因此多数据链网关不仅是在硬件设备上的满足信息共享处理的要求，更重要的是在消息标准和操作规程上的融合，通过分析各数据链的特点（包括消息格式、传输协议、通信体制等），采用实时信息处理机制（如设定信息转发的优先级、数据库同步转换、数据并行处理等）满足信息的实时共享;采用高效的信息过滤、冲突管理、相关融合等算法和技术，满足信息共享的质量。 目前，美军主要以J系列数据链为基础实现多数据链的综合，采用数据转发和

14、各式各样的网关系统来改进数据链之间的互通能力，实现信息格式的转换和信息的共享，形成多链协同作战。 3.3全球信息栅格随着计算机网络技术的高速发展，在多数据链综合应用研究和新型数据链研制的基础上，美军在20世纪90年代末提出了建立全球信息栅格，实现全球范围的信息优势，即在正确的时间，将正确的信息以正确的形式安全可靠的传送给正确的接收者，同时压制敌方谋求同样能力的企图。 全球信息栅格是一种可互操作的联合电子信息系统，利用信息技术和创新的概念，实现多种综合信息系统与传感器系统、武器系统在更多功能领域、更大空间范围、更多作战层次上的综合集成，在网络上提供信息与服务，使用户能够根据所需主动提取而不再强推

15、信息和服务。同样，全球信息栅格也面临着许多方面的技术挑战。 （1）远距离、超视距链路的战术信息共享。 现有的(如LINK)和新型的(TTNT)数据链虽然功能强大，由于地球表面弯曲，使用视距方式进行无线电波数据传输的有效距离受到限制。若要进行超视距通信时，除采用较不可靠的HF波段利用电离层传播外，较好的方式是利用卫星作为通信中继站，将信息传送到视距以外的地方。但由于卫星信道固有传输时延，及通信接入体制与实时性数据链有较大不同，因此设计合理的卫星信道与数据链的融合体制、消息格式及高效的信息处理，才能保证战术信息的远距离高质量应用。 （2）全球无缝、宽带信息共享。 目前，大部分数据链和通信系统使用的都是专用协议，缺乏一致性传输标准，很大程度上降低了信息共享的能力，限制了关键信息向指挥系统和武器系统的传输，阻碍了作战空间中时敏作战