基于指控系统的数据链战术能力测试研究＊

2011-06-06冯卫永张洪水陈永华

舰船电子工程 2011年12期

冯卫永张洪水陈永华

（91404部队秦皇岛 066001）

1 引言

在网络中心战思想大行其道的今天，数据链作为基于信息系统的体系作战能力的力量倍增器［1］，备受各国军队重视。海军作为一个兵种平台多、协同要求高的兵种，数据链装备普及应用的意义更加深远。因此，在已定型数据链设备加装到舰船等战斗平台后如何正确评估数据链的综合性能显得越发重要。本文在分析现行数据链测试方法及指标体系不足的基础上，对基于指控系统的数据链战术数据传输能力测试理论进行深入探索，改进测试方法，建立新指标体系，以更客观、科学、有效地评估数据链战术数据传输能力，推进海军数据链装备的建设与发展。

2 现行测试方法及其不足

已定型数据链设备加装到海军作战舰船上后，在评估其作战系统数据链综合性能时，目前通常做法是将数据链设备与舰船作战系统断开，主要进行数据链设备的链路质量如信道误码率、丢包率等性能指标的测试［2］。

这种传统测试方法及评价指标沿用数据链设备定型测试等过程的体系标准，比较全面、细致。但对于已定型数据链设备加装到舰船作战平台进行作战系统数据链综合性能评估时，再把测试评价的落脚点放在“数据链设备”上而非“数据链”上，则就没有更好地抓住数据链设备与指控系统及传感器系统形成完整逻辑关系的数据链路即“数据链”保障作战系统作战使用这一重要特点，其测试方法及指标自然就显得过于技术性，依然对数据链设备进行“孤岛”测试，导致数据链战术数据传输能力的评价有失偏颇，使评价结果缺乏实际作战使用价值。

3 数据链战术数据传输能力的评价指标体系

数据链作为舰船作战系统对外数据通信的主要手段，如何客观、科学、有效地评估数据链战术数据传输能力尤为重要。其综合性能评价指标体系的建立必须结合舰船作战系统的作战使命及功能，以实际作战使用需求为准线，将数据链设备与数据链通信的数据终端设备即指控系统以及密码保密系统等构成完整的数据链路进行综合评价，从传输信息类型、及时性、可靠性及抗干扰能力几方面构建评价指标体系，使数据链战术数据传输能力的测试与评估更趋合理。

3.1 传输信息类型

数据链典型组网应用条件下，所能传输的信息种类，如话（保密话、明话）、报、数据（情报和指挥信息数据、传真）、图像等。

该指标主要考查数据链设备与舰船作战系统交联后，能否满足舰船不同作战应用场景所需传输交换的信息种类要求，属功能性检查指标。

3.2 传输时延

在一定组网规模条件下，组网双方指控系统通过数据链设备正常收发战术数据，则同一帧战术数据信宿的接收时刻与信源的发送时刻的时间差定义为传输时延。

舰船指控系统通过数据链设备传输的战术数据应分为两类：一类是为保证战术数据的实时性而不带重发机制的数据，此类战术数据的发送时刻与接收时刻以各自数据帧时戳为准；另一类是为保证战术数据的可靠性而带检错重发机制的数据，此类战术数据的发送时刻以首次发送的数据帧时戳为准，而接收时刻以最终正确接收的数据帧时戳为准。

该指标主要衡量数据链战术数据传输的及时性，尤其在当今瞬息万变快节奏信息作战背景下，信息传输的是否迅速及时，对打击时间敏感性目标甚至决定战争的胜负都至关重要。

3.3 刷新率

在一定组网规模条件下，组网双方指控系统通过数据链设备正常收发战术数据，信宿接收外平台空海情等战术数据的更新频率即数据链战术数据的刷新间隔称为刷新率。

该指标主要考核通过数据链接收的外平台空海情等战术数据的数据量／速率能否满足作战系统有关分系统或武器设备等融合、解算、定位跟踪等使用需求。

3.4 通信可靠度［3］

通信可靠度指数据链设备在规定条件和规定（测试）时间内，达到规定通信质量要求的概率。或者说，数据链设备在规定条件和规定（测试）时间内，达到规定通信质量要求的时间百分数。即

该指标主要考核数据链传输战术数据的正确性，即衡量通过数据链传输的战术数据正确率有多高，是否可靠，能否连续稳定地满足舰船作战使用。

3.5 抗干扰能力

由数据链设备正常工作（不断链）所能承受的最大干扰功率和不同干扰强度下的传输时延、传输可靠度P等指标综合衡量。

该指标主要考查在不采取抗干扰战术手段情况下数据链设备保障舰船正常作战使用时能承受的最大干扰功率以及不同干扰强度对数据链战术数据传输能力的影响有多大。

4 数据链战术数据传输能力的测试方法

4.1 试验数据采集方法

随着网络技术的飞速发展，目前多数国家海军舰船作战系统一般都采用三层交换虚拟网技术，网络核心层交换机一般都配置有镜像口（俗称汇聚口），在该端口上能监听到交换机上所有端口的数据［4］。因此，在测试基于指控系统的数据链战术数据传输能力时，为实现在指控系统通过数据链正常收发战术数据过程中在线实时录取测试数据，可在交换机镜像口外接数据采集设备（内置GPS时统），同时将其网卡设置为混杂模式［5］，按作战系统网络相关应用层协议开发数据采集软件，实现在线实时监视、过滤、保存（加GPS时统时戳）指控系统通过数据链收发的各种战术数据，备后期测试数据处理、分析。

对于未采用三层交换虚拟网技术且网络核心层交换机未配置镜像口的作战系统网络，数据采集设备可任意接入交换机任一闲置端口，加入交换机局域网亦可实现在指控系统通过数据链正常收发战术数据过程中在线实时监视、过滤、保存（加GPS时统时戳）各种测试战术数据。

4.2 传输信息类型测试方法

两节点数据链组网应用条件下，如编队协同作战、情报支援、目标指示等，测试数据链所能传输的信息业务种类，典型应包括话（保密话、明话）、报、数据（情报和指挥信息数据、传真）、图像等。

图1 数据链传输可靠度与方位角关系评估结果示意图

4.3 传输时延、刷新周期及传输可靠度测试方法

两节点数据链典型通信参数工作，建链组网。配试节点位置固定，测试舰以典型通信距离为半径绕配试节点做匀速圆周机动。首先测试舰指控系统在规定时间内（时间标准的确定应以满足测试数据处理的样本量要求）通过数据链向配试节点持续发送战术数据，发送前进行数据链信道误码率测试（作为测试的环境条件）；完毕后再改为配试节点指控系统在规定时间内通过数据链向测试舰持续发送战术数据，发送前也进行链路质量测试。期间数据采集设备接入各节点作战系统网络在线实时录取测试数据，测试舰加装GPS并实时录取舰位信息，事后分别统计处理数据链在发送、接收两种情况下的传输时延、刷新周期及传输可靠度结果，并绘制如图1所示的可靠度与方位角关系图，用于判断舰船平台对数据链通信天线方位上的影响并指导作战使用［6］。

4.4 抗干扰能力测试方法

两节点数据链以最高信息传输速率，其它通信参数典型值工作，建链组网。首先在无干扰环境下测试数据链信道误码率（作为测试的环境条件），然后配试节点指控系统开始向测试舰持续发送战术数据，在干扰距离与通信距离保持不变（即干通比恒定）的条件下，数据链干扰设备（干扰功率连续可调）采用最佳干扰样式对测试舰当前数据链通信实施干扰，期间视数据链断链情况逐步降低干扰功率直至数据链恰好能建链通信，记录该时刻的通信功率与干扰功率值，据试验数据经理论计算处理得出数据链设备受干扰的干通比曲线，如图2所示，用于指导作战使用［7］。数据链通信受干扰恰好中断后，数据链干扰设备降低干扰功率至数据链通信恢复至干扰可忍受程度（即轻微干扰环境），此后，配试节点指控系统分别以高、中、低三种信息传输速率在规定时间内（时间标准的确定应以满足测试数据处理的样本量要求）通过数据链向测试舰持续发送战术数据，每次发送前测试数据链信道误码率（作为轻微干扰测试的环境条件）。期间数据采集设备接入各节点作战系统网络在线实时录取测试数据，分别统计处理数据链在轻微干扰条件下的传输时延和传输可靠度指标。