（中國電子科技集團公司第二十八研究所 南京 210007）

1 引言

在傳統(tǒng)的指揮信息系統(tǒng)中，各級指揮所、參戰(zhàn)部隊和武器平臺按逐級上報方式處理雷達航跡。在這種處理方式下，只有上級指揮所能監(jiān)視作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)所有的目標航跡，下級指揮所和其它指控中心都不能完整監(jiān)視作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的目標航跡，一旦上級指揮所遭受攻擊，系統(tǒng)將喪失對作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)完整態(tài)勢的感知能力。在逐級上報過程中，上級指揮所沿用下級指揮所上報的目標編識號，一旦多個下級指揮所同時上報同一目標航跡時，由于下級指揮所之間沒有協(xié)同，報告的目標編識號可能各不相同，上級指揮所只能選擇其一作為目標的編識號，這樣上下級之間的目標編識號不能完全統(tǒng)一，容易造成作戰(zhàn)指揮混亂，嚴重時甚至會導致作戰(zhàn)的失敗。另外，由于所有航跡都集中在一個節(jié)點處理，如果航跡量大，容易引起時間延誤，嚴重時會錯失作戰(zhàn)時機。

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈是按照統(tǒng)一規(guī)定的消息格式和通信協(xié)議，在傳感器平臺、指控系統(tǒng)和武器平臺之間，實時傳輸戰(zhàn)場態(tài)勢、指揮引導、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、武器控制等戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的信息鏈路。通過數(shù)據(jù)鏈，可將地理上分散的指控系統(tǒng)和作戰(zhàn)平臺緊密地連接在一起，在要求的時間內(nèi)，以適當?shù)姆绞?，把準確的信息提供給指戰(zhàn)員和作戰(zhàn)單元，提高指揮速度和協(xié)同作戰(zhàn)能力，增強部隊的整體作戰(zhàn)效能。經(jīng)過多年的發(fā)展，外軍先后開發(fā)了40多種數(shù)據(jù)鏈，特別是Link 16的研制，為分布式航跡處理方法提供了很好的支撐平臺，值得著重加以研究［1～2］。

2 基于數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)鏈采用輪詢協(xié)議或時分多址（TDMA）協(xié)議將地理上分散的各級指揮所、參戰(zhàn)部隊和武器平臺連接起來，組成分布式系統(tǒng)，具體如圖1所示。其中，各參與單元分時復用同一個信道，同一時刻只有一個參與單元發(fā)送數(shù)據(jù)，而其他參與單元都能接收到其發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且每個參與單元都具有一定的發(fā)送時隙，在參與單元之間實現(xiàn)全連通［3］。

圖1 基于數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3 分布式航跡處理基本流程

在上述分布式系統(tǒng)中，每個參與單元將自身雷達探測的目標向外報告，其他參與單元都能獲得其報告的目標信息，從而使得每個參與單元都能獲得系統(tǒng)內(nèi)所有雷達探測的目標。但如果同一目標同時被多個參與單元探測并報告，就勢必浪費通信資源，容易造成作戰(zhàn)指揮混亂。因此需要按照一定規(guī)則確定報告職責，并輔助以必要的航跡管理，才能保證航跡不重、不丟、不亂、統(tǒng)一［3］，具體如圖2所示。

圖2 分布式航跡處理示意圖

分布式航跡處理涉及的內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)校準、航跡質(zhì)量計算、航跡相關(guān)／解相關(guān)、航跡綜合、航跡報告管理、航跡管理等，處理與實現(xiàn)的基本流程如圖3所示［3～6］。其中：

圖3 分布式航跡處理的基本流程

1）數(shù)據(jù)校準。接收到航跡數(shù)據(jù)（本地數(shù)據(jù)、遠端PPLI消息或目標監(jiān)視消息）后，先進行數(shù)據(jù)校準（地理位置校準、傳感器校準、遠端單元校準），修正本地、遠端數(shù)據(jù)中的各種誤差，使各參與單元持有的本地航跡位置數(shù)據(jù)與遠端航跡位置數(shù)據(jù)誤差降為最小。

2）航跡相關(guān)／解相關(guān)。數(shù)據(jù)校準完成后，需要進行航跡相關(guān)／解相關(guān)處理，確定接收到航跡數(shù)據(jù)（本地數(shù)據(jù)、遠端PPLI消息或目標監(jiān)視消息）是否與已跟蹤目標相關(guān)。如果航跡相關(guān)／解相關(guān)，觸發(fā)相應的航跡管理與操作。

3）航跡質(zhì)量計算。對于本地航跡，參與單元需對其位置精度進行估算，確定在報告時刻實際定位的航跡點有95%概率落入的區(qū)域，作為承擔報告職責的依據(jù)。

4）報告職責處理。航跡相關(guān)／解相關(guān)處理完成后，對于本地航跡，需要確定是否向數(shù)據(jù)鏈上報。如果確定符合報告職責要求，向數(shù)據(jù)鏈報告該航跡。

5）航跡綜合。對PPLI數(shù)據(jù)與目標監(jiān)視數(shù)據(jù)、本地多傳感器探測數(shù)據(jù)進行綜合，綜合后的航跡進行保存，并送系統(tǒng)顯示；在此過程中，可能觸發(fā)航跡管理與操作。

6）航跡管理。航跡相關(guān)／解相關(guān)、航跡綜合過程中，都會觸發(fā)航跡管理（包括編識號管理）；另外，操作員也可通過干預命令人工觸發(fā)航跡管理。由此產(chǎn)生的航跡管理消息，需要通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送。

4 分布式航跡處理主要規(guī)則

與傳統(tǒng)航跡處理不同，在基于數(shù)據(jù)鏈的分布式航跡處理過程中，為了確保鏈路上各單元監(jiān)視信息的統(tǒng)一，保持清晰和明確的戰(zhàn)術(shù)圖像，盡量減少人的操作，數(shù)據(jù)鏈傳輸協(xié)議和消息標準規(guī)定了一系列報告和處理規(guī)則，這些規(guī)則是實現(xiàn)分布式航跡處理的關(guān)鍵。

4.1 報告職責的確定

在實際探測過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)多個參與單元的雷達同時探測到同一個目標的情況。為了避免造成混亂，降低時隙開銷，基于數(shù)據(jù)鏈的分布式航跡處理規(guī)定同一時刻只允許一個（也只有一個）平臺報告某個特定目標。這一機制在一定程度上保證了目標報告的唯一性，對于維護態(tài)勢顯示的清晰具有重要的作用。

為達到這一目標，報告職責的確定主要遵循如下規(guī)則［7］：

1）第一個報告某航跡的參與單元具有該航跡的報告職責。

2）如果一個參與單元在發(fā)送時刻本地航跡質(zhì)量值超過所收到的遠端航跡質(zhì)量值兩個或兩個以上數(shù)值，該參與單元便承擔該航跡的報告職責。

3）如果在一段時間（通常為雷達航跡更新周期的三倍）內(nèi)某參與單元沒有收到其他平臺報告某目標的航跡，而本地雷達發(fā)現(xiàn)了該目標，此時本參與單元承擔該目標的報告職責。

4）由于某種原因出現(xiàn)鏈路上兩個或多個系統(tǒng)同時報告某一目標時，當收到的遠端航跡報告的航跡質(zhì)量值大于本地航跡質(zhì)量值，或本地與遠端航跡報告的航跡質(zhì)量相等，但遠端單元源平臺編識號大于本地源平臺編識號（小于也可，只要全網(wǎng)統(tǒng)一執(zhí)行）時，該參與單元自動放棄對該目標航跡的報告職責。

4.2 目標編識號的分配

只要航跡與其目標編識號之間一對一關(guān)系被打破，戰(zhàn)術(shù)圖像就會混亂，因此，為了保證航跡不重、不亂，目標編識號的分配主要遵循如下規(guī)則［7］：

1）如果本地雷達沒有探測到該目標，直接使用其它參與單元報告的目標編識號在本參與單元內(nèi)起始一個目標航跡，不再分配新的目標編識號。

2）如果本地雷達探測到該目標并且已經(jīng)與其它系統(tǒng)航跡正確關(guān)聯(lián)，不對此目標再分配新的目標編識號。

3）如果本地雷達探測到該目標，沒有接收到其它參與單元報告的該目標航跡或經(jīng)過關(guān)聯(lián)處理后沒有與其關(guān)聯(lián)的目標，本參與單元從分配的目標編識號塊內(nèi)通過輪詢的方式查找一個未使用的目標編識號分配給該目標并向其它參與單元報告。

4）目標編識號分配以后，在目標航跡的整個生命周期內(nèi)無論是哪個參與單元承擔其報告職責，用同一個目標編識號報告。

5 實例分析

為了驗證基于數(shù)據(jù)鏈的分布式航跡處理效果，安排劇情時考慮下述一些情況或情況的組合［8～9，11］：

1）在模擬雷達探測區(qū)安排多個目標沿同一航線飛／航行（如圖4單直線所示，各目標起點、高度、速度不同，過程中發(fā)生超越），或安排多個目考標沿相鄰平行航線飛／航行（如平行線所示，高度、速度相同，目標同步），或安排多個目標并形交叉飛／航行（如圖4“∞”線所示），重點查相關(guān)／去相關(guān)處理功能；

圖4 劇情安排

圖5 實際處理結(jié)果

2）在模擬雷達探測交叉區(qū)穿插飛／航行（如圖4封閉區(qū)域所示），重點考查航跡綜合、航跡質(zhì)量計算、航跡擇優(yōu)、報告責任管理、目標編識號分配和管理等功能。

上述劇情的實際處理結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，處理結(jié)果符合劇情安排，處理后航跡達到了不重、不丟、不亂、統(tǒng)一的效果。

6 結(jié)語

與傳統(tǒng)的雷達航跡處理相比，基于數(shù)據(jù)鏈的分布式航跡處理優(yōu)點主要體現(xiàn)在：1）航跡的目標編識號一經(jīng)分配，無論哪個參與單元承擔其報告職責，在航跡的生命周期過程中始終保持不變，減少了同一批目標的編識號混亂，提高了戰(zhàn)術(shù)目標的清晰度；2）航跡質(zhì)量的動態(tài)計算保證了在各參與單元之間報告的航跡始終具有最佳的位置精度，同時依據(jù)航跡質(zhì)量快速地實現(xiàn)目標航跡報告職責切換，最大程度地減少了重復數(shù)據(jù)的發(fā)送，降低了傳輸負載。

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