数据链战术应用功能实现方法研究

李云茹，毛亿

( 中国电子科技集团公司第28 研究所，南京210007)

0 引 言

数据链是一种按规定的消息格式和交换协议，在传感器、指控系统与武器平台之间实时传输和处理战术信息的系统。它可以将信息获取、信息传递、信息处理、信息控制、预警探测和电子对抗等单元联系起来[1]，为指挥部门到基本作战单元提供所需要的各种信息，使战场成为对己方单向透明的战场。

数据链最初是由美国军方提出并发展起来的，现在数据链已成为美国空军、海军、海军陆战队、陆军指控系统和主战武器平台的必备装备。数据链的产生和发展动因是：①越南战争的教训。20世纪60年代越南战争中，美军感到，由于各军兵种之间，甚至同一军种内部没有互通性，协同作战能力差，常常出现火力支援呼唤不上、误炸等严重情况，有必要在军兵种之间使用统一的系统实现各作战单元之间的互通。②信息化武器装备的推动。随着高机动武器的出现，作战节奏明显加快，随着雷达等传感器的迅速发展，信息规模不断扩大，迫切需要一种新的手段适应作战形式与作战环境的变化。③海湾战争是新军事革命的里程碑。1991年海湾战争是美军第一场以精确打击为主要作战手段的信息化战争，这时使用的数据链装备还比较少，但是数据链在信息化战争中的作用已经初露端倪，极大地推动了数据链的应用进程。

从数据链发展进程和能力特征来看，可以将数据链发展划分为三个阶段，第一代数据链以Link-1为代表，主要作用是构建了情报传输系统；第二代数据链以Link-4A、Link-11为代表，构建了武器系统；第三代数据链以Link-16、Link-22为代表，构建了作战系统；下一步将向由多层次数据链构建网络中心战体系发展[2]。数据链在构建了一定的系统结构基础上，格式化消息决定了系统具备的能力，格式化消息所蕴含的战术功能是通过数据链作战应用软件实现的，因此，数据链的作战应用能力实质上是通过格式化消息及其处理软件实现的。

1 数据链的层次结构

数据链包括三个基本要素：传输设备、格式化消息和交换协议。其设备的基本组成通常包括战术数据系统(TDS)、加密设备、数据链终端设备(DTS)和无线收/发设备；其中，战术数据系统接收平台各种传感器(如雷达、导航、侦察)数据、状态信息和指挥员发出的指令，将其处理成格式化消息向链路分发，同时接收网络中其他TDS发来的各种信息，数据链终端设备是数据链网络的核心部分和最基本单元，控制着整个数据链路的工作。将数据链系统从应用到传输进行层次化结构抽象，形成数据链典型结构，如图1所示。

图1 数据链结构及层次定位

数据链系统是分层的，每一层在构建信息链路过程中都有不同的作用。一是物理层，即数据链终端设备与通信设备，是数据链最基础的单元，其功能是将格式化消息转换成符合通信协议的可传递数据，或者反向转换，实现比特流传输。二是链路层，即战术数据处理系统与数据链设备构成的数据链路，具备格式化信息交换能力，格式化信息全面涵盖态势共享、指挥控制、战术协同和电子对抗等各个功能域，为各类作战平台间的信息交互提供统一的“语言”，这是数据链作战运用的核心。三是网络层，即用户系统和数据链路构成的网络系统，构建网络系统是数据链建设追求的目标，交换能够被指控系统、作战平台直接运用的战术信息。四是应用层，即指挥决策、平台传感器、平台武器系统等和网络系统组成的数据链作战系统，满足现代战争多兵种和多平台一体化作战的需求，是数据链作战运用的保证。

2 格式化消息的功能

随着数据链的演进，数据链格式化消息也在不断发展。Link-1用于雷达情报传输，采用S系列消息格式，报文长度为128 bit，消息分为空中监视、过滤信息、管理、测试和帧填充等5个功能组，消息处理方式是指控中心根据覆盖需要引接区域内雷达信息，进行集中处理和独立使用，不同指控中心可以重复引接雷达信息，但不实现情报共享。Link-4A用于舰载控制台与飞机间的通信，采用V/R系列消息格式(70 bit/56 bit)，共21种消息[3]，Link4-A的TDS功能是向控制范围内的飞机提供指令及目标信息，对具备双向通信能力的飞机发出的位置或跟踪数据进行修正和处理，支持舰载机自动着舰、空中交通管制、空中拦截、突击控制即控制轰炸等任务。Link-11在水面舰艇之间、舰艇编队与空中预警机、战斗机之间传递敌我双方实时态势信息，可支持空防作战、空中侦察、空中截击、反潜、对海突击、海上拦截以及电子战等任务，采用M系列消息格式，共42种消息[4]。第二代数据链总体上仍以平台为中心，信息处理在TDS实现。Link-16主要用于多军兵种联合作战，在敌我交错、瞬息万变的战场环境中，实现各个作战单元/作战群体之间的战术数据实时交换，采用J系列消息格式，在MIL-STD-6016D中共定义了111种消息[5]，消息的功能域大大扩展，涵盖信息交换与网络管理、参与者精确定位与识别、监视、电子战、情报、信息管理、反潜战、威胁警报、任务管理、武器协同与管理、控制、国家联盟等各个功能域，支持空降行动、防空作战/空战、地空导弹防空作战、空中侦察/监视任务、空域控制、空中攻击、反潜战、近空支援、火力支援、陆地战斗、搜索营救和登陆作战等任务。

针对各种格式化消息，研究提取并最终建立数据链消息体系结构模型，从而发展我军数据链标准体系，对种类繁多的系统/平台建立统一的数据链战术应用功能实现模型，“统一语言”、支持多平台协作处理、形成体系作战能力至关重要。因为来自于各军兵种的各级各类系统和平台，其原本的使命任务、系统结构、技术状态各不相同，如果没有统一的模型和信息处理规则作支撑，而是按照传统的方法，以单平台各自的需要和理解出发，开发数据链消息应用功能，要想实现以网络为中心的系统功能几乎是不可能的。为此，以J系列消息为例，导出消息的体系结构如图2所示，可见，J系列消息采用层次化结构，最顶层是作战任务，低层是数据元素，既支持计算机自动识别与处理，又满足对现代战争各种作战任务的支持需要。

图2 J系列消息体系结构

与传统的数据通信相比，数据链主要以“机器-机器”方式工作，这就需要研究与消息格式相应的消息交换协议，才能确保以网络为中心的多平台协作处理所需的信息交换程序化、实时性和可靠性。为此，建立J系列消息交换协议体系结构，如图3所示。其中，通用协议是其它协议的基础，用于建立平台处理数据所采用的消息发送规则、接收规则和互操作性要求等；网络管理协议是实现消息实时可靠传输，保持网络连通性和健壮性的基础，也是实现其他协议的前提；态势共享、状态监视、电子对抗协议是实时态势统一与共享，以及体系对抗能力的基础，也是实现战斗协同、指挥控制的前提；战斗协同协议是根据战场状况实时分配、调整各作战集团的作战任务，实现联合作战及各兵种协同作战的基础，也是实现网络化指挥的必要手段；指挥控制协议是满足武器平台实时任务分配，对敌实施快速、精确、连续的打击的保障。

图3 消息交换协议体系结构

3 战术应用功能实现方法

数据链消息对应的功能有网络监视与管理、态势共享、状态监视、电子对抗、战术协同和指挥控制等几大类，除网络监视与管理功能外，统称为数据链战术应用功能。根据上述数据链层次结构和格式化消息结构，可建立与之匹配的数据链战术应用功能实现模型，如图4所示。图中基本功能实现集作为共性软件构件，应集成在所有系统/平台的通用链路集成处理设备中，并具有可插拔性和支持按需集成的特点，它采用相同的算法、相同的规则和相同的输入，按消息交换协议完成多平台协作处理，为各类指控系统和平台任务系统提供统一的数据链应用服务，确保系统和平台的上层应用处理只关注战场态势，以及基于态势的作战指挥，而不是关注具体的链路、消息和协议。

图4 数据链战术应用功能实现模型

数据链基本功能实现模型按照业务、功能、模块三维结构划分方法构建，如图5所示。业务维包括战术数据预处理、消息交换协议处理、多链分发处理三部分，协议处理按消息功能域分为多个功能，功能按消息切分为多个模块；接口中间件支持功能的松耦合集成，消息参数数据库为命令短语向格式化消息转换提供资源信息；多链信息分发构件完成多链信息自动分发、接收处理和链间转发。

图5 基本功能实现模型

这种战术应用功能实现方法，以CLIP集成数据链战术应用共性软件方式，连接应用系统与数据链端机，可为数据链和应用层提供双向透明服务。从应用层来看，作战应用软件的开发面向战术数据、命令和状态报文，不同数据链消息的传输对作战应用完全透明；从数据链来看，数据链向上层提供满足一定Qos的消息服务，数据链集成时不必考虑具体的上层应用，作战应用对数据链也是透明的。数据链应用服务向应用层屏蔽了消息与传输之间的密切联系，将数据链消息作为战术数据、命令和状态报文的格式化无线承载，因此，本质上各个平台的作战应用仍然以数据链消息为中心。这种方法一方面使得数据链应用功能在各种不同应用系统能够实现深度融合并保持协调一致，另一方面数据链和各种平台能力可按照各自的规律发展而不会造成相互影响。

4 影响数据链作战运用效能的其它因素

依据数据链基本功能实现模型，结合数据链格式化消息和消息交换协议，可以实现网内成员信息共享、目标态势一致性、指挥协同、交战协同、平台控制和远程目标指示等一系列数据链基本功能，这些基本功能是构成数据链作战运用能力的基本构件。为了实现数据链作战运用，指控系统和平台任务系统还应作相应的改进[6]，才能辅助指挥员对数据链态势进行分析，识别威胁，运筹决策，灵活运用数据链消息蕴含的各种指令，在不同的作战时节启动不同的基本功能流程，形成数据链作战应用能力。因此，数据链系统构建完成并具备基本功能后，系统/平台数据链功能融合程度直接影响数据链作战运用效能的发挥。

数据链发展历经了半个多世纪，系统结构从点到点数传通信演变到了网络中心化体系，发生了巨大的变化，联合作战从战略运筹精细化到了战术级甚至火控级指挥，因此，要真正发挥数据链作战运用效能，人员结构、组织结构等组织体系也应发生的变化；另外，数据链的平台管理、情报保障、指挥关系、协同关系、武器控制等都在一个体系运转，要规定众多要素的行为，必须制定相应的运行概则、作战条例、操作规程等系统运行文件，才能使数据链作战运用有据可依。因此，数据链组织体系、运行管理机制，与数据链系统的发展相辅相成，也是影响数据链作战运用效能的重要因素。

[1] 童志鹏，刘兴.综合电子信息系统[M].北京：国防工业出版社，2008.

[2] 骆光明，邱致和,等.数据链[M].北京：国防工业出版社，2008.

[3] 《美国海军通信数据链路》系列资料之一，4A号数据链路使用手册[Z].2000.

[4] 《美国海军通信数据链路》系列资料之五，11号数据链路使用手册[Z].2002.

[5] TACTICAL DATA LINK(TDL)16 MESSAGE STANDARD.MIL-STD-6016D[S].2008.

[6] 李云茹.战术数据链及其应用技术[J].中国电子科学研究院学报，2007.