1、情报交流本文 2012-01-18 收到 ， 作者均系中国电子科学研究院工程师数据链的发展与网络中心战冯拓宇 刘春义摘 要 首先介绍了网络中心战体系概念 、数据链的原理和数据链在网络中心战中的作用 ， 然后着重阐述了美军数据链发展现状 ， 并结合未来网络中心作战的需求 ， 指出数据链 “体系一体化 、组网无中心化 、终端软件化 ”的几个重要发展趋势 。关键词 网络中心战 数据链 一体化 无中心自组网 软件无线电引 言现代战争形式从平台中心战转向网络中心战是一个重大变革 。与平台中心战中战斗力主要来自于物质与能量有着本质的不同 ， 网络中心战中决定战斗力的是信息 。因此 ， 信息的获取 、融合
2、、处理 、传递 、利用的速度和质量决定了战斗力的强弱 。数据链将陆 、海 、空 、天等各军兵种的指挥 、控制 、情报 、信息系统和武器平台等紧密地链接在一起 ， 按照统一的数据格式和通信协议 ， 以无线信道为主对信息进行实时 、准确 、自动 、保密传输 ， 让所有作战力量实现信息共享 ， 实时掌握战场态势 ， 缩短决策时间 ， 提高多平台火力协同打击的速度与精度 ，最大程度上发挥作战系统的整体作战效能 。数据链实现了系统中各装备的时间协同和空间融合上的有机统一 ， 因此 ， 被称为网络中心战体系的神经中枢 。1 网络中心战与数据链简介11 网络中心战网络中心战的实质是通过网络产生战斗力 。网络
3、中心战以指挥 、控制 、通信 、计算机 、杀伤 、情报 、监视和侦察系统 ( C4KISR) 为支撑 ， 由传感器网( Sensor Grid) 、信息网 ( Information Grid) 和射手网( Shooter Grid) 三大部分组成 ， 通过数据链和通信网络把三大部分联结为一体进行作战 ， 共同感知战场态势 、缩短决策时间 、提高指挥效率和协同作战能力 ， 将信息优势转化为作战优势 ， 大大缩短了从发现目标 、识别目标 、攻击目标到了解毁伤效果整个杀伤链的时间 ， 实现 “传感器到射手 ”和 “先敌发现 、先敌开火 、先敌摧毁 ”的能力 1。其中信息网包含了指挥控制功能 。图
4、1 网络中心战体系结构示意图12 数据链原理数据链是指装备在作战单元上的数据通信与处理系统 ， 在美国称为 TADIL( Tactical Data Informa-tion Link) ， 在北约称为 Link。数据链系统不仅具有传统的通信设备的功能 ， 更重要的是它采用统一的格式化信息标准 ， 使战术信息数据的采集 ( 由传感器完成 ) 、加工 ( 由传感器处理器和指控系统完成 ) 、传输 ( 由数据链终端设备和信道设备完成 ) 、14飞航导弹 2012 年第 4 期情报交流处理 ( 由数据链接口设备和指控系统完成 ) 到使用( 作战指挥部门和武器平台 ) 能自动完成 ， 提高了信息传输实
5、时化的程度 ， 缩短了战术信息有效利用的时间 ， 使 “从传感器到射手 ”成为现实 。因此 ， 数据链已成为网络中心战体系中的关键装备 。根据数据链的用途分类 ， 可以将其分为通用数据链和专用数据链 ， 其中通用数据链又包括战术数据链和宽带数据链 。包括 Link 11、Link 16 在内的用于各军兵种多种平台之间交换不同类型信息 ， 满足多样化任务需求的数据链一般称为通用数据链 。专门为某个军种或某种武器系统完成特定任务而设计 ， 且功能与信息交换形式较为单一的数据链则称为专用数据链 ， 如爱国者导弹数据链 。数据链包含三大要素 : 格式化信息标准 、通信协议和传输设备 。其中属于软件部分
6、的格式化信息和通信协议使得数据链系统不能等同于一般的通信系统 。采用统一的格式化信息标准 ， 是数据链的典型特征 ， 也是数据链能在不同的作战平台之间实现无缝链接的前提 。数据链装备的构成如图 2 所示 。图 2 数据链系统原理1) 格式化信息标准数据链格式化信息是指经数据链信息格式规范的信息 。格式化信息是数据链系统传送的数据内容 ， 它确定了机器可以识别的格式化信息 ， 传输的数据可以用于控制武器平台 ， 也可以产生图形化的人机界面 。2) 通信协议通信协议就是信息系统在通信网络中有关信息传输顺序 、信息格式和信息内容及控制方面的规约 ， 主要包括频率协议 、波形协议 、链路协议 、网络协
7、议和加密标准等 。3) 传输设备传输设备包括数据系统终端的信息处理器 、加解密设备 、网络控制器和传输设备 。数据链系统将雷达等传感器平台收集的信息或者指挥员 、操作员发出的各种数据编排成标准的格式化信息 ; 加解密设备负责加密发送信息和解密接收到的信息 。网络控制器进行信息调制 、加密 、检错与纠错等 ， 将格式化信息编成符合通信设备传输要求的数据信号 ;传输设备完成传输 、交换和处理数据信息 。13 数据链在网络中心战中的作用数据链把战场上分布于广阔区域内的各种情报侦察系统 、指挥控制系统和武器系统等联成一个统一高效的信息网络体系 ， 及时传输分发整个战区的实时作战态势 ， 以实现迅速 、
8、正确地决策和攻击 ，是网络中心战体系的神经网络 。因此 ， 数据链系统性能的高低直接决定着整个网络中心战体系的作战效能 。数据链在网络中心战中的作用 3:1) 战场态势信息共享 。数据链将传感器网 、信息网和射手网联为一体 ， 并使所有传感器平台获得的信息在整个作战网络中实现信息共享 ， 使得整个战场空间内的各个作战单元都能共享所有情报信息 ， 真正实现战场环境的全向透明 。2) 增强指挥控制能力 。通过数据链 ， 上至司令部 ， 下至每一个武器平台或单兵 ， 都能方便地实现战场情报 、目标数据和指挥信息分层式分发或广播式分发 ， 这种战场态势的信息共享 ， 可以大大缩短决策时间 ， 提升作战
9、体系的指挥控制能力 。3) 倍增武器打击效能 。过去提高武器装备作战能力的主要途径是通过改善装备的物理性能 ， 如增加弹丸的装药量和增加装甲的厚度等方式 ， 数据链从根本上改变了这种方式 ， 通过对各个武器装备信息化改造 ， 并链接成体系 ， 大大提高了作战平台的态势感知能力 、信息传输效率 、自动控制水平 、快24 飞航导弹 2012 年第 4 期情报交流速反应能力以及火力打击效能 。4) 实现联合作战 。数据链使各军种之间实现无缝链接 ， 军事力量体系中的指挥 、探测 、识别 、火力之间融为一体 ， 最大限度地提高信息的获取 、融合 、处理 、传递 、利用的速度和质量 ， 从而实现信息在作
10、战链中的高速 、高效传递 ， 缩短了 “发现 定位 跟踪 瞄准 打击 评估 ”整个杀伤链的时间 ， 实现了从时间协同到空间融合上的有机统一 ，真正实现了一体化联合作战 。在伊拉克战争中 ， 数据链把飞机座舱 、指挥所 、坦克和作战人员紧紧地连在一起 ， 让他们能够看到视野之外很远的地方 。在美军中央司令部统一协调和指挥下 ， 空中打击力量及地面作战部队往往能在第一时间获取战场情报信息 ， 实施近乎实时的火力打击 ， 显示出美军网络中心战的强大威力 。因此 ， 有评论说 ， 伊拉克战争中美国使用的最尖端武器不是隐身战斗机和精确制导炸弹 ， 而是数据链 。2 外军数据链发展概况美军和北约自 20
11、世纪 50 年代开始 ， 根据不同时期的作战需要和技术水平 ， 开发了一系列数据链Link 4A、Link 11、Link 16 等 。以通过数据链实现作战单元之间的联网度和数据共享度为标准 ， 可将美军和北约的数据链发展大致划分为 20 世纪五六十年代 “烟囱式 ”阶段 、七八十年代联网阶段和 90 年代至今的一体化建设阶段 4。21 战术数据链战术数据链是作战指挥和武器控制系统使用的主要数据链 。用于实现机载 、陆基和舰载战术数据系统之间的数据信息交换 。20 世纪 50 年代末 ， 美军首先研制了 Link 4A数据链 ， 解决航空母舰与舰载机之间的通信问题 。后来又研制了 Link 1
12、1 数据链 ， 用于舰船之间 、舰船与飞机之间 、舰队与岸上指挥机构之间的情报交换 。越南战争之后 ， 美军针对各军种数据链无法互通 ， 从而造成协同作战能力差等问题 ， 开发研制出Link 16 数据链 。这是一种双向 、高速 、保密 、抗干扰数据链 ， 它的出现实现了战术数据链从单一军种到三军通用的重大飞跃 。Link 22 兼具 Link 16 与Link 11 的功能特点 ， 可在陆 、海 、空 、水下 、太空等各平台间交换目标跟踪信息 ， 实时传递指挥控制命令与告警信息 。Link 22 还具有超视距的通信能力 4。22 宽带数据链战术数据链使用灵活 ， 能够满足大多数作战需求 ，
13、但是战术数据链的带宽一般较小 ， 为此美军研制了一些功能相对通用的宽带数据链 ， 主要用于传输通过各种平台探测到的不经过处理的原始数据 。例如美军公共数据链 ( Common Data Link， CDL) ，是图像和信号情报采集系统中使用的标准通信链路 。它是一个全双工 、抗干扰 、点到点的微波通信系统 ， 可将飞机通过光电 、红外 、合成孔径雷达等传感器获取的信息以及其它情报信息传送到陆地或海面上的终端 。由于 CDL 终端的质量 、体积和价格等因素限制 ， 美军又开发了战术公共数据链 ( Tactical CDL，TCDL) ， 应用在机载平台上 。TCDL 是全双工 、点对点 、视距微
14、波通信数据链路 ， 可在 200 km 范围内 ，支持雷达 、图像 、视频和其它传感器信息的空地传输 。由于各种 “公共数据链 ”的终端采用不同的CDL 波形 ， 难以互联互通 ， 阻碍协同作战 ， 于是美军又开发了多平台通用数据链 ( MP-CDL) 。这是一种为满足美空军未来网络中心战需求的新型视距宽带情报分发数据链 ， 这种数据链有很大的灵活性 ，即规模大小可变 、结构采用模块化设计 ， 只需要对硬件或者软件进行修改 ， 就可以适用于新的波形 ，无需对整个系统进行重新设计 。MP-CDL 具有 “网络广播 ”和 “点对点 ”两种工作模式 。采用 “网络广播 ”模式工作时能够将数据同时发送
15、给 32 个用户( 最多 50 个 ) ， 采用 “点对点 ”模式时可用更强的信号将数据传送给地面 、海上或空中的一个特定用户 。MP-CDL 可工作在 X、Ku、Ka 频段 ， 传输速率为 10 274 Mbps， 具有很强的抗干扰能力 。23 专用数据链美军针对一些特殊的武器装备和一些特殊的应用研制了一系列专用数据链 ， 主要有防空导弹系统专用数据链 、精确制导武器系统专用数据链等 。例如 AN/AWW-13 数据链 ， 用于飞行员和导弹之间双向通信 ， 可以接收导弹数据链发射器传输的导弹寻34飞航导弹 2012 年第 4 期情报交流的器视频图像 ， 并在驾驶员座舱视频显示器上显示 ， 实
16、现武器控制的 “人在回路 ”功能 4。3 数据链的发展趋势与关键技术网络中心战的需求和信息技术的进步 ， 极大地刺激了数据链技术的发展 。数据链除了开发新频段 ， 提高数据传输速率 、设备微小型化 、提高抗干扰和抗截获能力 、与平台一体化设计等发展趋势外 ， 最重要的几个发展方向是 “体系一体化 、组网无中心化 、终端软件化 ”。31 数据链体系向一体化发展美国在研制数据链的初期 ， 由于缺乏全面统一的总体框架与标准体系 ， 先后发展了几十种数据链 。不同类型的战术数据链采用不同的消息标准 ，而且美军及其盟国的各种数据链之间存在着技术和性能兼容性差异 、终端种类繁多 、协议和标准不完全统一 、
17、传输速率不匹配等问题 。随着信息化战争的节奏越来越快 ， 参战力量和平台的类型日趋多样化 ， 将多样化的作战力量有效聚集的根本途径就是走一体化的道路 。因此 ， 美军认为 ， 统一技术体制和建设一体化数据链体系是三军数据链系统互连互通的根本保证 。图 3 美军一体化数据链示意图美军依据网络中心战的思想 ， 提出借助卫星通信及其它远距离传输信道 ， 构建一体化数据链系统 4。一体化数据链系统体系结构大体上分为 3 个层次 ， 其中最底层是陆 、海 、空和海军陆战队各军种本身的为一个局域服务的数据链 ; 中层为 Link 16数据链 ， 它把局域数据链联成统一的数据链 ， 把三军数据链联系在一起
18、; 上层为远距离数据链 ， 把各个 Link 16 数据链联成国家甚至世界范围的数据链体系 ， 在统一的网络管理下工作 。这就解决了在大的战场区域和前后方之间的统一协调问题 。数据链一体化建设是为了实现数据链的多链互联通互操作 。不同数据链之间想要直接连接是非常困难的 ， 原因在于它们之间存在着不同的调制方式 、工作方式 、站型以及信息格式 。因此 ， 数据转发是多数据链互联互通的关键技术之一 。数据转发是指将某一数据链接收的数据 ， 经过一定的格式转换后 ， 再发送到另一种数据链中 。例如分别装备了Link 16、Link 4A、Link 11 的平台之间通过不同数据格式翻译和转发 ， 就可
19、以彼此交换战场感知数据 ， 从而获得单一的通用作战态势图 。一体化数据链解决了在大的战场区域和前后方之间的统一协调问题 ， 并具有良好的可升级能力 、较强的抗摧毁能力 、较灵活的组网方式以及分布式资源共享等优点 。美军数据链目前已由设备组合阶段向系统兼容阶段发展 ， 预计 2020 年前后将进入一体化阶段 ， 届时一体化数据链可基本形成 。32 无中心动态自组网 ( Ad Hoc)网络中心战中 ， 飞机 、舰艇 、导弹等武器平台之间的互连关系往往无法预先规划 ， 信息网络拓扑存在高机动性 ， 这就决定了系统应具有无中心自组织的智能组网特性 。美军目前三军通用的 Link 16等数据链是静态组网
20、 ， 时隙和格式固定 ， 数据率较低 ， 时延长 ， 不能实时重新组合 ， 不适用于高度机动的平台 ， 难以满足协同作战和打击时敏目标的要求 。在这种情况下 ， 具有抗毁性强 、自恢复 、部署迅速等特点的无线移动 Ad Hoc 网络结构无疑具有很大吸引力 。Ad Hoc 网络是一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳临时性自治系统 ， 移动终端具有路由功能 ， 可通过无线连接构成任意的网络拓扑结构 ， 能够在没有固定基站的地方进行通信 。这种网络可独立工作 ， 也可与因特网或蜂窝无线网络连接 。与其它通信网络相比 ， 它具有以下几个重要特征 : 网络无中心自组织性 、多跳性 、动态变化的网
21、络拓扑结构等 。无中心自组织性是指从节点间的接入控制和信息交换层面来看 ， 网络的建立 、入网 、退网和资源占用都是自组织的 。目前 ， Ad Hoc 网络44 飞航导弹 2012 年第 4 期情报交流技术已在网络化作战中被大量采用 ， 例如美军的TTNT 数据链 。TTNT 是一种高速 、宽带 、基于互联网协议( IP) 的高速 、动态 Ad Hoc 数据通信网络系统 ， 可以使用各种 IP 应用 ， 包括数据 、语音 、视频和图像等 。TTNT 技术的特点是 : 通信容量视战况实时配置 ; 等待时间短 ， 优先信息的时间延迟最短 ; 无中心点故障 ， 易于使用 ; 与 Link 16 等现
22、有数据链完全兼容 ; 适用于未来空中平台 。TTNT 系统能够在185 km范围内的 200 个平台之间高速传输数据 ， 全系统的数据率达到 10 Mb/s， 单个平台的数据率可达到 001 2 Mb/s， 等待时间少于 2 ms 5。TTNT 将空中平台与陆基全球信息栅格 ( GIG)节点连接在一起 ， 可在各参战飞机间自动生成灵活的动态无中心自组网 ， 从而加速信息流动 ， 并支持对时间敏感目标的精确打击 ， 其等待时间是千分之一秒 ( 1 ms) ， 远远低于 Link 16 的几分之一秒 。TT-NT 不需要中心网络控制 ， 可以在飞机进入和离开某区域时自动进行网络的自我创建和维护 ，
23、 装备该数据链的飞机在飞入作战区域后可以在 5 s 之内接入 Ad Hoc 网络 ， 而 Link 16 需要两天的时间 。美军正在推进的 “非传统情报 、侦察 、监视( ISR) ”能力建设 ， 将未来战场上的各种作战飞机链接成一个机载网络系统 ， 成为战场前沿的分布式ISR 传感器平台 ， 缩短发现 、识别和攻击时敏目标所需要的时间 ， 其核心装备就是战术目标瞄准网络技术 ( TTNT) 和多平台战术公共数据链 ( MP-CDL)等先进的数据链系统 。尽管 Ad Hoc 网拓扑结构的无中心自组网的特性使得网络安全性和服务质量保障面临挑战 ， 但它的自愈性和抗毁性等特点显示了它独特的军事通信
24、应用价值 。因此 ， Ad Hoc 网络是数据链发展中的一个研究热点 。33 终端向软件无线电发展数据链终端是数据链系统的核心设备 ， 由于软件无线电技术的兴起 ， 使新型数据链终端设备正逐步向软件可编程 、射频综合和宽频段覆盖方向发展 。软件无线电是一种新的通信系统体系结构 ， 它的基本思想是以开放性 、可扩展 、结构简单的硬件为通用平台 ， 把尽可能多的通信功能用可升级 、可替换的软件来实现 。将软件无线电技术用于各型数据链系统的设计中 ， 可以实现硬件平台统一 ， 数据链功能可编程 ， 战时可以根据需要灵活配置 ; 新的设计思想和新的技术体制出现时 ， 可以通过编写软件在通用平台上实现
25、， 可以大大缩短新产品的研制周期 。由于采用了通用总线 、标准化和模块化的结构设计 ， 其硬件也可以随着微电子技术的发展进行更换和扩展 。图 4 JTRS 内嵌多种类型数据链和通信业务美军的联合战术无线电系统 ( JTRS) ， 是用一个通用的软件可编程的无线电台系列来取代美军目前 30 个不同系列 125 种以上不同型号的电台 。JTRS 不但可以实现多种通信系统的波形 ， 而且可以实现各种数据链的全面可编程 ， 与传统的数据链系统兼容 ， 通过不同的软件配置可以在所有环境领域 ( 如机载 、地面 、海上 、个人通信等 ) 中使用 ， 极大地增强了战场上各作战单元之间的互联互通能力 ， 实现
26、了多数据链路的协同作战 。JTRS 目前支持2 MHz 2 GHz 的通信业务 ， 在嵌入的波形中包括Link 11 和 Link 16 等战术数据链 。软件无线电的下一个新的发展方向是认知无线电 ( Cognitive Radio) ， 其实际上把软件无线电与通信侦察有机地结合在一起 ， 实现了系统根据外界环境变化自适应调整自身性能 。其核心技术是通过频谱检测和分析 ， 信道估计和预测 ， 连续不断地感知通信环境 ， 通过调整通信参数 ( 功率 、频率 、调制 、编码 ) ， 以适应通信环境的变化 。这对于信道拥挤 、( 下转第 9 页 )54飞航导弹 2012 年第 4 期本期特约能在前方
27、空中控制员的指挥下 ，与己方地面力量密切配合 ， 执行目前由武装直升机和攻击机来完成的近距空中支援任务 。2) 防空火力压制X-45 和 X-47B 的任务需求中 ， 还明确了防空火力压制任务 。攻击目标包括雷达 、高炮和地空导弹发射系统等 ， 有先发制人和随机反应两种攻击模式 。飞翼式无人攻击机对于有人驾驶攻击机和巡航导弹的发展无疑是强有力的挑战 。无人攻击机可以悄然飞至目标附近 ， 用精确制导武器进行出其不意的攻击 。因此 ，在作战中 ， 可以先于有人攻击机出发 ， 摧毁敌防空武器 ， 然后在战场上空保持 “持续警戒 ”， 始终压制着敌人的防空系统 ， 并可随时对时间敏感目标发起攻击 。3
28、) 侦察 、打击 、评估一体化作战平台由于飞翼布局的特殊性 ， 其隐身性能和内部装载上比常规布局的无人机有着强大的优势 。飞翼布局内部装载大 ， 利用其优势 ， 可以将飞翼布局高空长航时无人机当成作战平台使用 ， 使用模块化概念 ， 将飞机机体设计成中央主体模块 、外翼段模块 、弹舱通用模块等模块 ， 通过不同的搭配 ， 形成满足不同需要的作战平台 。例如在连接外翼段 ， 给内部全部装上燃油可作为高空长航时侦察机使用 ， 当只使用中央主体模块 ， 内部油舱改为弹舱时 ，可以做为大型无人攻击机使用 ，如果连上通讯天线舱可供飞行员在空中作为协调指挥多架无人机 ， 从而减少后勤维护的负担 。飞翼式无
29、人攻击机将成为一种集侦察 、监视和攻击等能力于一身的作战平台 ， 而且还具备滞空时间长的特点 ， 它不仅能充当侦察机和假目标 ， 而且在敌方雷达开机之后 ， 即可以自行将其锁定 ， 发动攻击 ， “发现即摧毁 ”;也可能与有人驾驶飞机联合作战 ， 通过机载数据链系统接收来自于友机 ( 如 E-3预警机 、阵风战斗机 ) 的目标参数 ， 在友机的引导下发动攻击 ， 极大地提高执行作战任务的反应能力 ， 令对手防不胜防 。5 结束语飞翼式无人攻击机是一种高效费比 、强突防能力的武器 ， 其出现具有重要的战略意义 。根据未来作战需要和飞翼式无人攻击机的特点 ， 它将提高一体化联合作战水平 ， 以其为
30、作战平台可以全时域 、全纵深作战 ， 有效争夺制信息权 ， 将成为未来网络中心战的核心力量 。飞翼式无人攻击机必将引起未来空中作战的组织编制 、作战思想 、战术原则乃至装备采购策略等方面的变革 。参考文献 1 董志立 美国无人战斗机 飞航导弹 ， 2006( 12) 2 魏国福 欧洲神经元无人战斗机新进展 飞航导弹 ， 2011( 08) 3 王虎峰 翼布局气动设计要点研究 科学技术与工程 ， 2009( 6檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷)( 上接第 45 页 )电磁干扰大 、通信可靠性不高的战场军事通信和数据传输具有较大实际意义
31、。未来数据链将采用认知无线电技术 ， 多天线 MIMO( 多入多出 ) 技术 、空时编码等新技术 ， 进一步提高数据链系统的综合性能 。4 结束语未来的战争形式是网络中心战 ， 敌我双方的较量实质是彼此作战体系之间的对抗 ， 而数据链能将分布在全空间中的作战平台联为一体 ， 让所有作战力量实现信息共享 ， 实时掌握战场态势 ，缩短决策时间 ， 提高多平台火力协同打击的速度与精度 ， 最大程度上发挥作战系统的整体作战效能 。因此 ， 数据链的发展将是网络中心战体系的一个关键因素 。参考文献 1 赵辉 ， 严晓芳 网络中心战中的预警指挥机 飞航导弹 ， 2010( 6) 2 廖长清 航空战术数据链系统及关键技术的探讨 航空电子技术 ， 2005， 36( 1) 2 耿海军 数据链 : 引领战争走向加速转型 国防科技 ， 2007( 7) 3 任培 美军数据链发展概况与启示 装备指挥技术学院学报 ，2008， 19( 1) 4 孙隆和 网络瞄准及相关技术 瞄准 和 打 击 活 动 目标 电光与控制 ， 2005， 12( 3)9飞航导弹 2012 年第 4 期
