張 強(qiáng) 郭克平

(中國空空導(dǎo)彈研究院 洛陽 471009)

1 引言

未來戰(zhàn)爭是聯(lián)合作戰(zhàn)下的體系對抗,聯(lián)合作戰(zhàn)的本質(zhì)是戰(zhàn)場資源的有效共享。指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)(C4ISR)發(fā)展的最終目標(biāo)是使作戰(zhàn)單元之間的信息無縫交換,高度互操作,為戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各個層次的指揮員快速、準(zhǔn)確地決策提供保障。數(shù)據(jù)鏈鏈接了C4ISR系統(tǒng)與武器平臺,是C4ISR系統(tǒng)功能的延伸和決策優(yōu)勢的體現(xiàn),是將信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵裝備和有效手段。美國自上世紀(jì)50年代起就開始發(fā)展數(shù)據(jù)鏈,截止目前,美軍先后研制裝備了40余種數(shù)據(jù)鏈體系,其中主要包括:Link-4、Link-11、Link-16、Link-22數(shù)據(jù)鏈和通用寬帶數(shù)據(jù)鏈CDL。通過對以上幾種數(shù)據(jù)鏈發(fā)展及應(yīng)用的對比分析,探討了數(shù)據(jù)鏈在未來網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)中的重要性。

2 Link-4和 Link-11數(shù)據(jù)鏈

Link-4是用于向戰(zhàn)斗機(jī)傳送無線電引導(dǎo)指令的非保密UHF數(shù)據(jù)鏈,始于美國海軍20世紀(jì)40年代末期開始研制的戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息鏈TADIL-C。Link-4經(jīng)過不斷改進(jìn),由最初的單向 Link-4發(fā)展成為支持雙向傳輸?shù)腖ink-4A和Link-4C,并且功能也擴(kuò)展到可支持海/地面平臺與機(jī)載平臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

Link-4A是用于對飛機(jī)進(jìn)行自動化控制的非保密數(shù)據(jù)鏈。它工作在UHF頻段(225.000MHz～399.975MHz),數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5000bps;信號采用FSK調(diào)制,信道間隔為 25kHz。Link-4A既可以作為單向鏈路,也可以作為雙向鏈路[1]。目前,美國海軍(包括航母、導(dǎo)彈巡洋艦等艦船以及E-2C、F-14、F/A-18 等作戰(zhàn)飛機(jī))、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)(包括戰(zhàn)術(shù)空中作戰(zhàn)中心、EA-6B、海上空中交通控制等)和美國空軍(控制報告中心/控制報告單元、E-3預(yù)警與控制飛機(jī))三個軍種都裝備有Link-4A數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。Link-4C是北約為擴(kuò)充 Link-4A功能而開發(fā)的一種戰(zhàn)斗機(jī)-戰(zhàn)斗機(jī)專用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈。Link-4C的應(yīng)用并不很廣泛,到目前為止僅有F-14戰(zhàn)斗機(jī)配備有Link-4C。

Link-11(11號戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈)的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代,并于70年代開始服役。Link-11數(shù)據(jù)鏈工作在 HF短波頻段(15MHz～30MHz)和UHF超短波頻段(225MHz～400MHz),它有兩種標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率:1200bps或2400bps,實(shí)際使用的是1364bps(每秒45.45幀,每幀時間為22.0ms)或2250bps(每秒75幀,每幀時間為 13.33ms)[1]。Link-11數(shù)據(jù)鏈除廣泛應(yīng)用在美國海軍艦艇及艦載機(jī)上外,美國空軍、陸軍以及海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也配備了Link-11。

3 Link-16數(shù)據(jù)鏈

Link-16又稱戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息鏈 J(TADIL-J),1994年美國國防部將其確定為C3I系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)鏈,并在可能時作為武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈。Link-16比Link-11和 Link-4晚出現(xiàn) 20多年,它不但比Link-11和Link-4的能力強(qiáng),而且還具備它們所沒有的功能。與Link-11和Link-4相比,Link-16的特點(diǎn)如下[1]:

1)高的多的數(shù)據(jù)吞吐率;

2)能交換更多種類的信息,信息粒度更為精細(xì);

3)更多的成員數(shù)量;

4)能滿足各種功能對響應(yīng)時間的要求;

5)更高的抗干擾能力;

6)更好的安全性;

7)具有集成通信、導(dǎo)航和識別功能;

8)提供保密、抗干擾數(shù)字話音通信;

9)設(shè)備體積小,適用于裝備戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)。

圖1 Link-16的能力

聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)/多功能信息分發(fā)系統(tǒng)(JTIDS/MIDS)是Link-16的通道系統(tǒng),是一種采用同步時分多址(TDMA)接入方式的無線數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)絡(luò)。JTIDS/MIDS以任意指定的一個成員的時鐘為基準(zhǔn),其他成員的時鐘與之同步,形成同一的系統(tǒng)時間。為使廣播有序進(jìn)行,JTIDS/MIDS把系統(tǒng)時間劃分為時元和時隙。時元長12.8min,每個時元又劃分為3﹡215=98304個時隙,時隙分為A、B、C 三組,每組時隙的編號為0～32767,是交叉安排的。通過Link-16,各平臺把自己所產(chǎn)生的信息放入公共信息池,同時又從公共信息池中取出自己所需的信息。

Link-16數(shù)據(jù)鏈路工作在UHF頻段,系統(tǒng)流量1.0Mbit/s(20個網(wǎng)絡(luò)),調(diào)制方式采用最小移頻鍵控(MSK),抗干擾措施有調(diào)頻、直接序列擴(kuò)頻和糾錯編碼[2]。

美軍現(xiàn)在已裝備 Link-16(JTIDS/MIDS)的平臺有:航空母艦、核動力潛艇、E-2C空中預(yù)警機(jī)、F-14D戰(zhàn)斗機(jī)、空中作戰(zhàn)中心、E-3機(jī)載預(yù)警與控制系統(tǒng)(AWACS)、機(jī)動空中作戰(zhàn)中心、“愛國者”戰(zhàn)區(qū)高空防御系統(tǒng)、陸軍數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)(ADDS)、陸軍戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)中心、戰(zhàn)術(shù)空中作戰(zhàn)中心等[3]。

4 Link-22數(shù)據(jù)鏈

美國海軍和北約國家在20世紀(jì)80年代發(fā)起“北約改進(jìn)Link-11”(NILE)項(xiàng)目計(jì)劃,研制新型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈,旨在能用較低的費(fèi)用來更新他們于60年代研發(fā)的Link-11,最終取代Link-11和補(bǔ)充完善 Link-16戰(zhàn)術(shù)功能。Link-22強(qiáng)調(diào)以下戰(zhàn)術(shù)能力[1]:

1)符合北約參謀部要求(1990年3月9日)。

2)在密集的通信對抗環(huán)境里,增加戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間和傳輸高優(yōu)先級的作戰(zhàn)指揮和警報。

3)改進(jìn)并最終能取代Link-11和補(bǔ)充完善Link-16。

4)改進(jìn)盟軍互操作能力和增強(qiáng)指揮作戰(zhàn)能力。

Link-22是一種抗電子干擾、保密可靠、靈活機(jī)動的中速率戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈,它采用時分多址(TDMA)結(jié)構(gòu),將系統(tǒng)時間分割成微時隙(MS),微時隙長度與系統(tǒng)通信介質(zhì)有關(guān);Links-22也支持動態(tài)時分多址(DTDMA)模式操作,在不明顯中斷網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的情況下,動態(tài)修改網(wǎng)絡(luò)循環(huán)結(jié)構(gòu)(NCS)。

Link-22系統(tǒng)配置如圖2,一個NU單元的功能配置包括戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(TDS)、數(shù)據(jù)鏈處理器(DLP)、人機(jī)接口(HMI)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制器(SNC)、鏈路層控制(LLC)、4個信號處理控制器(SPC)和無線收發(fā)設(shè)備以及日時間(TOD)基準(zhǔn)。Link-22在UHF(225MHz～400MHz)和 HF(3MHz～30MHz)頻段工作。Link-22選擇發(fā)射功率控制以降低截獲概率,選擇跳頻和自適應(yīng)天線以抑制電磁干擾和射頻干擾;它能使用消息確認(rèn)技術(shù),以犧牲高數(shù)據(jù)傳輸速率為代價,以增強(qiáng)可靠性(多次重復(fù))傳輸消息;它使用現(xiàn)代檢錯和糾錯技術(shù)冗余誤碼檢測,同時還提供更加靈活的自主網(wǎng)絡(luò)管理能力,支持動態(tài)TDMA重新分配時隙和優(yōu)化時隙分配。

圖2 Link-22系統(tǒng)配置

美國海軍是美國當(dāng)前唯一的有意向使用Link-22的軍兵種。在初始部署階段,估計(jì)不會多于5%的美國平臺裝備Link-22。美國海軍計(jì)劃在水面艦艇的指控平臺部署 Link-22,以補(bǔ)充完善 Link-16的超視距戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)交換。美國其他軍兵種將來可能使用Link-22,以替代過時的Link-11B。

5 通用寬帶數(shù)據(jù)鏈CDL

通用寬帶數(shù)據(jù)鏈于20世紀(jì)70年代誕生,至今已有30多年的發(fā)展歷程,在此期間,通用寬帶數(shù)據(jù)鏈逐漸得到了認(rèn)可,由美軍高空偵察平臺專用的數(shù)據(jù)鏈發(fā)展成為北約偵察情報傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)鏈之一。

按定義,CDL是一種全雙工、抗干擾、點(diǎn)對點(diǎn)的寬帶數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈,工作在X或Ku波段(通常地/海面終端會配備雙波段工作能力,而機(jī)載終端則只能工作在X波段或Ku波段)。

CDL主要用于實(shí)現(xiàn)ISR(情報、監(jiān)視、偵察)平臺與地面站及其他作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間情報數(shù)據(jù)交換。CDL可提供“標(biāo)準(zhǔn)”的前向鏈路和返向鏈路業(yè)務(wù):前向鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率為200kbit/s(BPSK擴(kuò)頻調(diào)制),提供向空中平臺輸出數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)(平臺和傳感器的指令、保密話音、測距和導(dǎo)航修正數(shù)據(jù)等);返向鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率為10.7Mbit/s、137Mbit/s、274Mbit/s,還支持更高速率(OQPSK調(diào)制),提供傳送空中平臺數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(傳感器數(shù)據(jù)、平臺導(dǎo)航數(shù)據(jù)及保密話音等)。為了滿足不同用戶和任務(wù)的需求,美軍發(fā)布的CDL規(guī)范中定義了一系列波形,以支持其定義的5類應(yīng)用數(shù)據(jù)鏈如表1。CDL的主要功能包括[1]:

1)飛行平臺高速數(shù)據(jù)偵察信息的實(shí)時回傳;

2)飛行參數(shù)和飛行平臺上的設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時回傳;

3)具有保密、抗干擾的前向指令傳輸;

4)飛行參數(shù)、定位參數(shù)的重要參數(shù)的注入;

5)具有對飛行平臺的跟蹤定位功能;

6)空中平臺的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同組網(wǎng);

7)戰(zhàn)場偵察信息的分發(fā);

8)空中數(shù)據(jù)中繼。

美空軍U-2偵察機(jī)最早配備通用寬帶數(shù)據(jù)鏈,除U-2偵察機(jī)外,RC-135“聯(lián)合鉚釘”信號情報偵察飛機(jī)、E-3預(yù)警機(jī)、E-8偵察機(jī)、F-16戰(zhàn)斗機(jī)“戰(zhàn)區(qū)機(jī)載偵察系統(tǒng)”吊艙等也都配備了通用寬帶數(shù)據(jù)鏈。美海軍艦船、部分無人機(jī)、直升機(jī)(SH-60R“海鷹”反潛直升機(jī))以及P-3C偵察機(jī)也都配備了通用寬帶數(shù)據(jù)鏈,它極大地促進(jìn)了這些海軍作戰(zhàn)平臺與其他平臺的溝通。

表1 CDL定義的5類數(shù)據(jù)鏈

6 美軍數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展方向

雖然Link-4數(shù)據(jù)鏈存在可靠性差、數(shù)據(jù)吞吐率不高、抗干擾能力差等問題,但Link-16暫時還無法取代 Link-4A的航母自動著艦功能。預(yù)計(jì)Link-4數(shù)據(jù)鏈將于2015年左右完全退役。

Link-16在實(shí)際作戰(zhàn)中取得了良好的效果,但隨著作戰(zhàn)樣式的向前推移,尤其是全球信息柵格和遠(yuǎn)程精確打擊的需要,Link-16逐漸表現(xiàn)出傳輸距離有限;輸出速率不足;動態(tài)性能較差。針對以上不足,國外采取了發(fā)展衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈和研發(fā)新型數(shù)據(jù)鏈,如在Link-16的技術(shù)體制和J系列消息標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,美國提出了戰(zhàn)術(shù)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(TTNT)數(shù)據(jù)鏈,T TNT可以完全兼容 Link-16,單個平臺的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)(收/發(fā))(9.6Mbit/s)/(2Mbit/s),并且具有良好的動態(tài)性能。

美國和北約國家正在開發(fā)和試驗(yàn)的 Link-22數(shù)據(jù)鏈由單系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展到多系統(tǒng)結(jié)構(gòu),由于此結(jié)構(gòu)中,每1個終端含有4個通道的數(shù)據(jù)鏈設(shè)備,又增加了數(shù)據(jù)鏈處理器,使得數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)體系可以由單網(wǎng)發(fā)展到多網(wǎng)工作。這樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固,具有更強(qiáng)的容錯能力[4]。

未來戰(zhàn)爭的信息化和網(wǎng)絡(luò)化,呼喚著美軍通用寬帶數(shù)據(jù)鏈新技術(shù)的出現(xiàn),其主要表現(xiàn)在擴(kuò)大CDL數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用范圍;提高其戰(zhàn)術(shù)性能;擴(kuò)大傳輸距離;提高全天時工作能力和抗干擾能力等;采用無中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù);發(fā)展軟件化通用寬帶數(shù)據(jù)鏈[5]。

7 結(jié)語

美軍正在不斷完善現(xiàn)有單一的數(shù)據(jù)鏈,另一方面向多種傳輸信道、多種傳輸體制、多個數(shù)據(jù)鏈綜合互操作方面發(fā)展,以滿足作戰(zhàn)需要。單一數(shù)據(jù)鏈體制朝著高速率、大容量、抗干擾的方向發(fā)展。由于數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侨蛐畔鸥?GIG)的重要組成部分,也是實(shí)施網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的重要信息手段,美軍正在研制、部署適于未來戰(zhàn)爭應(yīng)用的各種數(shù)據(jù)鏈并改進(jìn)現(xiàn)有的一些數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)蛊涓玫胤?wù)于網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)。

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