美军战术数据链现状与最新发展

美军战术数据链现状与最新发展一、美军战术数据链的发展现状战术数据链的建设始于20世纪50年代，首先是装备于地面防空系统和海军舰艇，之后才逐步应用到飞机上。到目前为止，已有多种战术数据链问世，大致可分为三类：态势感知数据链，用于各军兵种多种平台之间交换不同类型的最新信息、满足多样化任务需求，一般工作在低频，波长较，数据率较低，主要是传输格式化报文信息，包括Link4A、Link11、Link16和Link22等；情报、监视和侦察（ISR）数据链，用于传输各种图像情报和信号情报信息，一般工作在高频，波长较短，数据率较高，能实现视频和高分辨率图像的高速传输，包括通用数据链（CDL）和战术通用数据链（TCDL）等；专门为完成某一特定作战任务（如防空导弹）而设计的功能与信息交换形式较为单一的专用数据链，包括JSTARS专用的监视与控制数据链（SCDL）和增强型位置定位和报告系统（EPLRS）等。（1）态势感知数据链通用数据链:Link系列为主实际上，美军将数据链称作TADIL，Link是北约的叫法。目前应用的Link系列数据链主要有Link4/11/16等，正在研制Link22。Link11与Link16(尤其是linkl6)目前仍占据数据链的主导地位。在2010年以前，美国空军、海军及海军陆战队的所有作战飞机都将加装Link16，在“联合战术无线电系统”(JTRS)系列产品中也将装有Link16及Link11/22，因此Link16用户将会激增。Link4是50年代末研制的非保密数据链，主要用于海军对舰载飞机的指挥引导，后来经过2次改进，主要产品是Link4A/4B/4C。目前装备Link4的平台主要有E-2C，E-3预警机，F-14、F/A-18战斗机，EA-6B、ES-3电子战飞机等。Link4A数据链Link4A数据链是一种自动、高速、由计算机控制的通信系统，采用TADIL(战术数据链)C型数据格式，通常把战术支援飞机与飞机控制单元连接起来进行飞机控制和目标信息方面的传输，标准传输速率为600～5000bps。Link4A系统一般由控制站/受控站终端系统和传输系统组成。典型的终端系统由特高频无线电台、调制解调器、通信保密设备、数据处理器和用户接口设备组成。其中，控制站终端和受控站终端都采用半双工方式进行工作，但控制站终端必须具有全双工通信能力，半双工信道则完成对联机性能的监视功能。目前，美国海军、空军和海军陆战队都装备了Link4A数据链，一般是供舰载飞机使用。Link11数据链Link11是70年代投入使用的，用于舰船之间、舰船与飞机之间、舰队与海军陆战队之间、舰队与陆地之间的双向情报交换，主要产品是Link11A/B(TADIL-A/B)。装备Link11的有美国海军航母、巡洋舰、驱逐舰、两栖战舰，E-2C、E-3预警机，S-3A、P-3C反潜飞机等。美国军用标准MIL—STD—188—203—1说明了11号链的详细情况。Link11数据链是一种自动、高速、计算机对计算机的通信系统，采用TADILA型数据格式，在具有Link11功能的各单元，如海上舰艇、飞机和岸上节点之间进行敌情报告等战术数据的交换。此外，它还可用于协调作战区域内各个平台的作战行动。Link11采用轮询技术，通常由计算机、通信保密设备、数据终端、高频或特高频无线电台组成。Link11主要采用高频传播，标准传输速率为1200bps。但在视距范围内可使用特高频频段实现各种作战平台的互连，标准传输速率为2400bps。Link11系统主要装备于那些能处理并显示作战态势及目标信息的平台。目前，美国及其盟国都装备有该数据链。Link16数据链Link16于80年代问世，通信容量、抗干扰力和抗毁性大大提高，应用范围从单一军种扩展为三军通用。Link16是美国和北约部队广泛采用的一种具有扩频、跳频抗干扰能力的战术数据链，也是美军用于指挥、控制和情报的主要战术数据链，具有通信、导航和敌我识别能力，可提供重要的联合互通能力和态势感知信息，主要装备美海军战舰、空军战斗机、预警机以及陆军防御系统等。此数据链是使用最普遍的态势感知数据链。它是一种先进的通信、导航与识别系统，采用战术数字信息链（TADIL）J型数据格式，是美军根据未来作战的需要并充分发挥联合战术信息分发系统（JTIDS）的能力而研制的，具有快速、机动、无线、多用户等特点，现已成为美国国防部最常用的战术数据链之一。16号链支持战斗群各分队之间的综合通信、导航和敌我识别，用于联合战术信息分配系统。战术数据信息数据链J一般用于把参战的部队互连起来。例如，把海上部队、飞机和岸节点互连起来。它用于交换联合战术数据，使用具有抗干扰能力的特高频无线电设备。Link16终端包括联合战术信息分发系统(JTIDS)终端和多功能信息分发系统(MIDS)两代产品。MIDS虽是新型终端，但与JTRS以及“软件通信体系结构”(SCA)不兼容，因此，美国JTRS计划已增加新的波形，如2007年开始生产并交付与JTRS兼容的MIDS终端。其中，机载Link16系统通常由任务计算机、JTIDS终端或其后继者多功能信息分发系统（MIDS）终端和天线组成。JTIDS/MIDS是Link16所独有的设施，它除了可以给Link16系统提供信息加密、自动入网以及把加密信息高速分发给需要该信息的用户的功能之外，还可以将需要中继的信息自动、高速地转发出去。Link16数据链是在Link11数据链的基础上研发的，可以与Link11或Link4A互操作，标准传输速率为28.8Kbps～238Kbps。Link16的核心是时分多址(TDMA)技术。TDMA技术能实现数百个用户共享并同时使用一个无线电网络，而且不会相互干扰。该网络的每个成员都分配有一个持续数分之一秒的时隙。例如，当战斗机上的终端自动、定期发送飞机状态信息时，信息被加密并被分割为数个数据片段，然后这些片段被混合插入所分配的时隙，并以短脉冲群的方式进行发送。接收终端接收到这些数据片段后对其重新组合、解码，就可以获取完整、准确的信息。目前，Link16已装备在美国、北约和日本等国的多种平台上。Link22数据链Link22是北约国家共同开发，用以取代Link11的下一代数据链系统，也称北约改进型Link11。它是一种保密、抗干扰的超视距战术通信系统，主要应用于海上舰队，可在陆地、水上、水下、空中或太空各平台之间，进行电子战数据交换以及指挥控制指令与情报信息传递。为了在信息格式上与Link16兼容，Link22采用了由Link16衍生的信息标准以及Link16的结构和协议。Link22与Link16一样也是采用TDMA技术，在高频和超高频频段采用跳频模式以提高抗干扰能力，通过情报自动化网络管理技术提供更好、更优异的性能。按计划Link22将在2015年前取代Link11。（2）ISR数据链CDL是一种全双工、抗干扰的微波通信系统，是一系列可以互操作的、可供各种特殊应用平台选择使用的数据链，目前主要用于侦察机、无人机等空中平台。通过CDL，平台可将光电、红外、合成孔径雷达等传感器所获取的图像、视频和信号等信息视距或经由中继超视距传输到地面控制站或舰艇。CDL是20世纪90年代美国国防部为了满足ISR平台实时传输高保真图像信息的需求，实现各种ISR平台的互操作，从而进一步地综合利用各种ISR资源而发展起来的。CDL的最大特点是宽频带和通用性，标准数据率可达10.71~274Mbps，并正在向548Mbps迈进。但是，CDL适用的是U2、全球鹰等大型战略装备，不适用于小型战术平台。随着主要部件可回收、体积较小的无人机在美军的广泛应用，美国国防部又开发了成本更低、体积更小的TCDL。TCDL终端是美国海军构筑网络中心环境下先进ISR网络的重要装备，能与CDL互通，相互间可以实现近实时地连接与互操作。由于CDL终端之间存在互操作问题，美国空军实施了多平台通用数据链路（MP-CDL）计划。MP-CDL具有许多先进通信能力，包括自动自我修复网络组成、IP路径选择、自适应传输功率、自动信号获取和抗干扰等。MP-CDL机载终端能够同时进行视频电信会议、高清晰度视频、通过互联网协议传送话音到公共交换电话网以及访问互联网和收发电子邮件等任务。MP-CDL作为一种网络中心数据链路具有向地面作战人员提供实时运动视频的能力。二、美军战术数据链的发展趋势（1）机载有源相控阵雷达成为一种新型宽带数据链美军在利用有源相控阵（AESA）技术方面处于领先地位，他们期望利用隐身战斗机的隐身特性深入敌方纵深监视敌人的活动，在回避敌方探测的同时，利用AESA对正在出现的以及快速运动的敏感目标，做出快速反应，然后将搜索到的情报和目标数据在战场范围内快速（以秒计）传输，和其他作战平台共享所获取的信息。探测雷达变成通信雷达，成为提供信息的网络平台，是对战场信息采集、存储和分配所进行的一场革命。再加上AESA雷达的电子干扰功能和定向能武器功能，AESA不仅真正成为战场上的多面手，而且还将使得隐身战斗机成为未来战争中的一个网络中心节点，使得飞机平台之间以及飞机平台和地面指挥员之间的通信发生革命性的变化。目前，美军正在进行雷达通信数据链研究的包括以诺斯罗普〃格鲁门公司为首的L-3通信公司和洛克希德〃马丁公司小组以及以雷声公司为首的L-3通信公司和波音公司小组。根据最新报道，诺斯罗普〃格鲁门小组已经于2007年6月份成功地进行了AESA雷达通信数据链的首次飞行。试验证明，AESA雷达无需进行大量的硬件更改，只需通过软件来控制波形等参数的改变，合成孔径雷达图像和视频数据流通过诺斯罗普〃格鲁门公司的试验飞机BAC1-11的AESA雷达就能够以高达274Mbps的数据率传送到L-3通信公司的地面站，实现远距离、大容量、高速度的双向数据通信，而且不影响雷达的正常工作。而这样的任务用Link16机载数据链，是不可能完成的。有了雷达通信数据链，当远程的情报、监视和侦察飞机，如JSTARS（联合监视目标攻击雷达系统），受电波传播的视线以及地形、地物屏蔽作用的限制，难以发现山区或谷底等地区敌情时，F-22和F-15等战斗机的AESA雷达就可以把这些区域的敌情图像发送给附近的友机、后面跟进的攻击机群、地面指挥中心和整个战区网络。这样，不仅延伸了其他作战平台的作战距离和作战指挥人员的视野，也使得对所关注地区在复杂气象条件下的无间断监视成为可能。（2）数据链终端向联合战术无线电系统转移战术数据链技术经过50多年的发展，由于技术原因和作战应用对象的不同，新的战术数据链不断涌现，旧的战术数据链在一段时间内保留使用，于是就形成了目前的数据链装备体系有多种战术数据链并存的局面。然而，由于不同的数据链采取的是不同的报文标准，彼此之间多数无法互联互通。为了整合这些原来由各军种独立开发的互不兼容的烟囱式系统，美军开始发展联合战术无线电系统（JTRS），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。目前正在发展的机载JTRS终端主要包括MIDSJTRS和AMFJTRS。AMFJTRSAMFJTRS是可提供2MHz～2GHz信号的2通道无线电台，设备相对较小，适用的波形包括宽带网络波形（WNW）、士兵无线电波形（SRW）、Link16和移动用户目标系统（MUOS）WX通信波形。其中，WNW是AMFJTRS的关键能力。WNW是美国国防部为满足军种间互操作特别为JTRS项目开发的。WNW通过采用基于因特网协议的网络概念和新型移动网络技术，为AMFJTRS提供了与因特网类似的能力，包括文本和话音信息的实时发送和接收，以及声频/视频流的实况传输、地图共享和网络会议管理等多种能力。视频流的应用使得非传统ISR飞机就可以提供ISR能力。而基于IP的语音也使得多种飞机可以作为通信中继，克服了视距范围限制。WNW波形可以实现JTRS与其他网络节点的安全、自组织连接，并将最终实现与全球信息栅格（GIG）的连接，使先进网络服务和信息连接到全球所有作战人员。AMFJT