劉東青，孫陳剛，任喜珂，彭賽陽(yáng)

（95510部隊(duì)，貴陽(yáng)550025）

0 引 言

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈（Tactical Digital Information Link）是一種按規(guī)定的報(bào)文（消息，message）格式和通信協(xié)議，在傳感器、指控系統(tǒng)與武器系統(tǒng)之間傳輸和處理戰(zhàn)術(shù)信息的系統(tǒng)［1］，是伴隨著現(xiàn)代“信息化戰(zhàn)爭(zhēng)”的興起而產(chǎn)生的一種與作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)過程緊密結(jié)合的信息通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)鏈可以將信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息控制、預(yù)警探測(cè)、電子對(duì)抗等信息系統(tǒng)緊密連接在一起，溝通所有作戰(zhàn)單元，為指揮部門到作戰(zhàn)基本單元提供所需的各種信息，使戰(zhàn)場(chǎng)成為對(duì)己方單向透明的戰(zhàn)場(chǎng)。［2］目前，世界上已有美國(guó)、北約、俄羅斯、以色列、越南等國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)裝備了數(shù)據(jù)鏈，其中美國(guó)是數(shù)據(jù)鏈體系唯一較為完善的國(guó)家。在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程中，美軍相繼開發(fā)并賦予編號(hào)的數(shù)據(jù)鏈就有10多種，主要包括Link?4、Link?4A、Link?11、Link?16、Link?22等。

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)呛侥笐?zhàn)斗群及兩棲打擊群發(fā)揮艦載機(jī)作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵。研究數(shù)據(jù)鏈信號(hào)偵察分析方法，通過偵察分析先驗(yàn)知識(shí)引導(dǎo)己方火力對(duì)其實(shí)施有效打擊，是戰(zhàn)時(shí)破壞敵方指揮鏈路的關(guān)鍵，也是決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝利走向的重要因素。因此，本文主要針對(duì)美軍現(xiàn)役典型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信號(hào)，對(duì)其偵察分析方法進(jìn)行探析，旨在為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)鏈目標(biāo)提供通信支援。

1 數(shù)據(jù)鏈概念及基本情況

數(shù)據(jù)鏈的基本概念是內(nèi)容以數(shù)字化信源數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行傳遞，且絕大部分發(fā)送方式像鏈條一樣，作用是在需要的時(shí)間和需要的地點(diǎn)提供信息的能力。［3］針對(duì)“數(shù)據(jù)鏈”的概念有很多定義，要弄清什么是數(shù)據(jù)鏈，首先要弄清數(shù)據(jù)鏈所具有的基本特點(diǎn)。其主要特點(diǎn)包括信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性、安全性、一致性、有效性和系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。

數(shù)據(jù)鏈實(shí)質(zhì)上是一個(gè)圍繞戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)在指揮機(jī)構(gòu)、作戰(zhàn)部隊(duì)和武器平臺(tái)之間構(gòu)建的情報(bào)、指揮控制等信息處理、分發(fā)、交換與共享的通信系統(tǒng)。通過該通信系統(tǒng)構(gòu)建起能夠“共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、實(shí)時(shí)指揮控制、緊密作戰(zhàn)協(xié)同”的信息網(wǎng)絡(luò)。以美軍軍事系統(tǒng)為例，數(shù)據(jù)鏈主要應(yīng)用于機(jī)載通信系統(tǒng)、艦載通信系統(tǒng)，如圖1。

圖1 美軍事通信系統(tǒng)

2 美軍典型數(shù)據(jù)鏈處理及分析方法流程

2.1 美軍現(xiàn)役典型數(shù)據(jù)鏈信號(hào)處理

（1）Link?4A數(shù)據(jù)鏈

Link?4A數(shù)據(jù)鏈路是在Link?4基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是美海軍主要應(yīng)用于艦空指揮和協(xié)同的數(shù)據(jù)鏈。信號(hào)模式分為6類：控制艦載機(jī)著艦系統(tǒng)（ACLS）、空中交通管制（ATC）、空中截?fù)艨刂疲ˋIC）、攻擊控制（STK）、地面控制轟炸系統(tǒng)（GCBS）和艦載機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（CAINS）。［4?5］該樣本為CAINS信號(hào)。在這種模式下，數(shù)據(jù)傳輸是單向的，受控飛機(jī)不產(chǎn)生應(yīng)答報(bào)文。Link?4A CAINS信號(hào)時(shí)頻圖如圖2所示。

圖2 Link?4A CAINS信號(hào)時(shí)頻圖

信號(hào)參數(shù)如下：

①信號(hào)頻段：UHF，這里信號(hào)頻率為320.280 MHz

②信號(hào)帶寬：40.030 kHz

③調(diào)制方式：2FSK

④調(diào)制速率：10 kBd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：連續(xù)，具有16 ms周期性

⑥信源、密情等其他規(guī)格：格式報(bào)

（2）Link?11數(shù)據(jù)鏈

Link?4A數(shù)據(jù)鏈僅為滿足艦空（或地空）之間的情報(bào)共享和作戰(zhàn)指揮需要而建立。為滿足艦隊(duì)內(nèi)部、艦隊(duì)間的通信需求，尤其是滿足出海艦隊(duì)與岸基指揮所之間迅速交換情報(bào)和作戰(zhàn)指揮的需要，美軍在Link?4A基礎(chǔ)上發(fā)展了Link?11數(shù)據(jù)鏈。Link?11采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文格式，工作在HF、UHF頻段，支持戰(zhàn)斗群各分隊(duì)之間海軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于海軍岸艦、艦艦和艦空之間的作戰(zhàn)指揮和信息共享。［6］Link?11信號(hào)時(shí)頻圖如圖3所示。

圖3 Link?11信號(hào)時(shí)頻圖

信號(hào)參數(shù)：

①信號(hào)頻段：UHF，這里信號(hào)頻率為311.800 MHz

②信號(hào)帶寬：25 kHz

③調(diào)制方式：FM＋8PSK

④調(diào)制速率：去FM后調(diào)制速率為2 400 Bd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：突發(fā)

⑥信源、密情等其他規(guī)格：密報(bào)

（3）Link?16數(shù)據(jù)鏈

Link?16是為各軍兵種所有戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)單元的信息交換需求而設(shè)計(jì)的，支持偵察數(shù)據(jù)、電子戰(zhàn)數(shù)據(jù)、任務(wù)執(zhí)行、武器分配和控制數(shù)據(jù)的交換，功能上是Link?11及Link?4A的總和。Link?16數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)方式靈活，既可以組成單網(wǎng)也可以組成多網(wǎng)，尤其是可以采用“重疊網(wǎng)”方式，在同一個(gè)大的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)根據(jù)不同的指控關(guān)系、編隊(duì)關(guān)系和話音關(guān)系構(gòu)建相應(yīng)的子網(wǎng)，多個(gè)子網(wǎng)同時(shí)工作，互不影響，極大地滿足了多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)時(shí)在共享情報(bào)和作戰(zhàn)協(xié)同信息等資源的基礎(chǔ)上還能滿足多個(gè)指揮機(jī)構(gòu)、多個(gè)作戰(zhàn)編隊(duì)間相互通信的需求。Link?16信號(hào)時(shí)頻圖如圖4所示。

信號(hào)參數(shù)：

①信號(hào)頻段：L波段，中心頻率是1 150 MHz

②信號(hào)帶寬：總帶寬255 MHz在960～1 008 MHz、1 053～1 065 MHz和1 113～1 206 MHz 3個(gè)分頻段上工作，在51個(gè)頻道上隨機(jī)發(fā)送，頻道間隔為3 MHz，共計(jì)占用帶寬153 MHz

圖4 Link?16信號(hào)時(shí)頻圖

③調(diào)制方式：MSK，采用循環(huán)碼移位鍵控編碼（CCSK）形式的擴(kuò)頻技術(shù)

④調(diào)制速率：5 MBd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：突發(fā)跳頻，跳速76 923跳／s

（4）Link?22數(shù)據(jù)鏈

Link?22是一種抗電子對(duì)抗的超視距通信系統(tǒng)，在HF或UHF頻段采用定頻或跳頻抗干擾技術(shù)。單個(gè)HF網(wǎng)絡(luò)支持1.2～3.6 kbps數(shù)據(jù)率，單個(gè)UHF網(wǎng)絡(luò)支持2.4～10 kbps數(shù)據(jù)率。［7］在結(jié)構(gòu)上，采用時(shí)分或動(dòng)態(tài)時(shí)分多址，提供更高的靈活性，并減少網(wǎng)絡(luò)管理的附加操作。Link?22信號(hào)時(shí)頻圖如圖5所示。

圖5 Link?22波形與時(shí)頻圖

信號(hào)參數(shù)：

①信號(hào)頻段：3～30 MHz，這里信號(hào)頻率為7.521 MHz

②信號(hào)帶寬：2.58 kHz

③調(diào)制方式：QPSK、8PSK

④調(diào)制速率：2.4 kBd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：TDMA，突發(fā)

⑥信源、密情等其他規(guī)格：密報(bào)

2.2 數(shù)據(jù)鏈信號(hào)分析方法流程

鑒于數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)上的地位和作用，針對(duì)數(shù)據(jù)鏈的偵察分析工作也變得愈發(fā)重要，尤其是在接收信號(hào)中如何獲取通信行為有關(guān)內(nèi)容的需求也變得愈發(fā)強(qiáng)烈。然而，為了獲取通信行為，要獲取各個(gè)通信主體的信息，如數(shù)據(jù)格式、信號(hào)特征和編碼方式等?，F(xiàn)階段，典型的常用數(shù)字信號(hào)接收處理模型如圖6所示。

圖6 數(shù)字信號(hào)接收處理模型

①信號(hào)入環(huán)節(jié)主要指的是通過天線將無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；

②功分環(huán)節(jié)主要指的是將一路信號(hào)分為多路信號(hào)進(jìn)行利用；

③接收環(huán)節(jié)主要指的是將信號(hào)從射頻變換到中頻，并加上一定增益和濾波，以便后續(xù)的傳輸采樣及其他處理；

④預(yù)處理環(huán)節(jié)主要指的是對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步增益濾波處理或變頻，以便進(jìn)行采樣；

⑤采樣環(huán)節(jié)主要指的是利用低通或帶通采樣定理對(duì)信號(hào)采樣量化；

⑥試解調(diào)環(huán)節(jié)主要指的是采樣信號(hào)進(jìn)行試調(diào)制分析與解調(diào)；

⑦試分析環(huán)節(jié)主要指的是對(duì)解調(diào)信號(hào)判斷正誤，并分析信號(hào)的編碼情況。

數(shù)據(jù)鏈信號(hào)偵察分析處理流程主要包括兩部分：明確偵察采集對(duì)象和正確偵察采集信號(hào)，其中，明確偵察采集對(duì)象主要是任務(wù)前對(duì)需重點(diǎn)采集的敵方數(shù)據(jù)鏈信號(hào)進(jìn)行明確，引導(dǎo)電子戰(zhàn)偵察裝備在任務(wù)過程中進(jìn)行偵收采集；正確偵察采集信號(hào)分為模擬采集和解調(diào)后采集，如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)鏈信號(hào)偵察分析流程

（1）模擬采集：對(duì)采集的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)經(jīng)CoolEdit軟件初步分析—調(diào)制參數(shù)分析（得到中心頻率、帶寬、符號(hào)速率）—初步編碼分析（確定信道編碼類型、幀結(jié)構(gòu)特征、糾錯(cuò)、擾碼等編碼參數(shù)）—信源恢復(fù)等流程，準(zhǔn)確掌握敵方數(shù)據(jù)鏈信號(hào)戰(zhàn)技性能參數(shù)、使用規(guī)律等特征。

（2）解調(diào)后采集：對(duì)采集的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)先經(jīng)過解調(diào)處理后采集，然后再通過初步編碼分析（確定信道編碼類型、幀結(jié)構(gòu)特征、糾錯(cuò)、擾碼等編碼參數(shù)）—信源恢復(fù)等流程進(jìn)行信號(hào)處理。

3 存在的問題

目前，對(duì)美主要戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的偵察研究還存在諸多問題，主要體現(xiàn)在：

①頻段寬帶信號(hào)偵控能力不足，對(duì)重點(diǎn)頻段鞭長(zhǎng)莫及；

②對(duì)微弱信號(hào)偵察還需進(jìn)一步攻研突破；

④現(xiàn)有情況研究尚未形成體系，影響偵察效率。

為解決上述問題，在對(duì)美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信號(hào)進(jìn)行偵察分析時(shí)可以考慮從以下方面入手：

（1）基于偵察信號(hào)的目標(biāo)個(gè)體識(shí)別可行性分析。信號(hào)層面：通過電子戰(zhàn)偵察機(jī)、地面超短波信號(hào)接收設(shè)備，從中頻和基帶輸出的接口，配置高精度采集設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集，建立積累數(shù)據(jù)鏈樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)分析樣本分布及其特征偏移，提取數(shù)據(jù)鏈信號(hào)細(xì)微特征，為信號(hào)識(shí)別技術(shù)研究打下基礎(chǔ)；同時(shí)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行訓(xùn)練模型建模，完成目標(biāo)個(gè)體識(shí)別。信息層面：可以對(duì)消息共享幀中解析出來的ID與個(gè)體目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時(shí)進(jìn)一步解析戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)中可能攜帶的個(gè)體信息，用于目標(biāo)個(gè)體識(shí)別。

（2）基于偵察信號(hào)的目標(biāo)作戰(zhàn)意圖輔助研判。通過對(duì)不同任務(wù)場(chǎng)景下數(shù)據(jù)鏈信號(hào)特征及工作模式梳理總結(jié)，可以對(duì)艦船、戰(zhàn)斗機(jī)等目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)意圖進(jìn)行初步研判。一方面，可以通過目標(biāo)數(shù)據(jù)鏈信號(hào)消息共享幀中解析的經(jīng)緯度消息，實(shí)現(xiàn)航跡標(biāo)繪，根據(jù)目標(biāo)不同任務(wù)活動(dòng)區(qū)域及飛行特點(diǎn)研判其戰(zhàn)術(shù)意圖。另一方面，可以通過數(shù)據(jù)鏈信號(hào)突發(fā)特征，掌握數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)數(shù)量和消息傳輸速率，結(jié)合測(cè)向定位及解析得到的經(jīng)緯度消息，掌握目標(biāo)相對(duì)位置關(guān)系，綜合分析其戰(zhàn)術(shù)意圖。

4 結(jié)束語(yǔ)

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈已成為軍隊(duì)指揮、控制與情報(bào)體系傳遞信息的主要工具和手段，對(duì)其進(jìn)行深入的研究分析可為未來作戰(zhàn)提供通信支援。本文首先介紹了數(shù)據(jù)鏈信號(hào)概念及基本情況，在此基礎(chǔ)上對(duì)美軍現(xiàn)役典型數(shù)據(jù)鏈信號(hào)進(jìn)行了分析，給出了數(shù)據(jù)鏈信號(hào)偵察分析方法流程，并就對(duì)美數(shù)據(jù)鏈信號(hào)偵察分析存在的問題提出了下一步實(shí)施建議，為該領(lǐng)域的研究分析提供借鑒和參考。