数据链的发展与应用

数据链的发展及其应用摘要：数据链是一种在多个传感器、指挥信息系统、武器系统等作战单元之间，采用一种或多种网络结构，按照规定的通信协议和消息标准传递格式化战术信息的数据信息系统。关键词：数据链、发展、应用。一、数据链概述（一）数据链的基本组成与一般通信系统所不同，数据链除了拥有通信终端、传输设备等基本要素以外，最大区别就是拥有特殊的通信规范，即数据报文的消息标准和控制链路运行的通信协议。没有这些通信规范，即使有了先进的通信设施和通信网络，也不能称其为数据链。因此，将数据链视为实际的硬件设备，不如视为一组规范了传输方式、信息格式、各节点间的组网方式、使用的硬件规格等实现信息交换的协定、规范。另外，数据链还包括一些保障通信安全、可靠运行的辅助设备，如加密/解密装臵（密码设备）、自检设备、电源等。所以，数据链的基本组成可以概括为三大要素：终端设备、传输设备和通信规范。广义上的数据链系统还包括与数据链相连接的信息提供者、使用者和管理者等要素，即与数据链紧密相连的指挥信息系统、武器系统和各种传感器等平台。这些要素虽然不能直接算作数据链系统的组成要素，但离开它们数据链的作用和功能将不能发挥，所以我们将这些要素称为数据链的外围构成要素，将数据链设备的组成称为数据链的内在组成要素。正是在这些外围和内在组成要素的共同作用下，数据链系统才能有效运作：战术情报信息由各种传感器产生，战术指挥控制信息由指挥信息系统产生，这些战术信息通过数据链进行传递，并输送到相应的武器系统，形成了战术信息由生产到有效使用的通路。战术信息通过数据链在这些联网的平台之间快速流动，将物理空间上相互分离的各个作战单元紧密的链接成一个整体。其实，自从数据链诞生起，它就与指挥系统、传感器和武器系统紧密地结合在一起。随着信息化程度的加速，数据链与指挥信息系统、武器系统、传感器的一体化程度在加快。美国海军20世纪60年代装备的海军战术数据系统（NTDS）就是数据链与指挥信息系统一体化的成功范例，它是将Link-11与舰载和机载的指挥控制系统进行了一体化设计，从而将编队各个舰载指挥控制系统连为一体，有效地提高了整体的作战效能。海军战术数据系统的基本设备包括：战术数据系统（TDS）、数据终端设备（DTS）、无线电设备、天线、其他辅助设备等。战术数据系统，也称战术计算机系统（TCS）或作战指挥系统（CDS）。其功能主要包括：一是为其它设备提供战术数据，即把战术数字信息传送给数据链路的参与者；二是接收其它设备发来的战术数据，即接收并处理数据链路参与者输入的战术数字信息；三是维护战术数据库；四是支持系统管理、目标识别、武器选择等其它功能。数据终端设备，也叫数据终端机、数传机，它是数据链的心脏。（二）数据链的功能特点与一般通信系统相比，数据链能够与传感器、武器系统、指挥系统紧密结合，将地理空间上相对分散的作战单元、探测单元、支援力量紧密地连接在一起，保证战场情报、指挥控制、武器协同等信息实时、可靠、准确地传输，实现信息共享，便于指挥人员实时掌握战场态势的变化，缩短了决策时间，提高了指挥速度和武器系统的协同作战能力，增强了联合部队的整体作战能力和防护能力，能够对敌方目标进行快速、准确、连续的打击，对我方目标实施全方位的有效防护。具体来说，数据链主要有以下特点：一是链路平台一体化。传统通信系统的直接用户是操作人员或指挥参谋人员，主要以“人－机－人”方式将指挥系统、侦察情报系统和作战单元联系在一起。数据链则主要以“机－机”方式工作，实现了直接面向传感器、指挥系统和武器系统的有效链接，将空间分散的各种作战单元紧密交链，充分发挥了整体的作战效能，实现了链路平台的自动化、一体化。二是信息传输实时化。由于数据链实现了“机—机”的工作方式，大大减少了由于人为因素造成的时间延误，所以实现了信息传输的实时化。准确地说，这里实时传输的涵义是指根据作战单元的使用要求，在规定的时间内将信息传给用户。数据链采用实时传输的通信协议，直接根据作战需求预先指定并动态调整每个用户收发信息的内容、占用的时隙和更新周期，协议层次简单，格式报文直接通过通信协议在信道中传输，从而保证恰当的信息使用者，在恰当的时间内收到恰当的信息。三是传输内容格式化。为保证信息的实效性，避免信息在网络间交换时因格式转换造成时延，与一般通信系统不同，数据链主要传输格式化消息，以实现“机－机”间信息的传输、交换与自动化处理。采用统一的格式化消息标准，为实现诸军兵种指挥系统、传感器和武器系统的信息共享提供保证条件；简短编码浓缩大量作战信息，提高了编码效率，适合无线信道传输；统一的格式便于指控和武器系统自动识别处理，提高了快速反应能力和打击速度。四是时间空间一致化。为实现传感器信息为其他运动平台用户所共享，数据链的用户需要统一时间和位置参考点，而一般通信系统不考虑时间基准与空间位置的关系。由于是自动化的“机—机”传输方式和实时化传输，所以数据链所链接的各个指挥系统、传感器和作战单元都能保持一致的时间和空间参考基准，这对于整个作战体系的一体化是至关重要的。五是传输方式的多样性。数据链传输信息的方式有多种，既有点到点的单链路传输，也有点到多点、多点到多点的网络传输，还能通过中继平台实现跨网传输，网络结构与网络通信协议具有多样性。根据应用需要与作战环境的不同，数据链可综合采用短波信道、超短波信道、微波信道（包括卫星信道）及有线信道。六是信息传输可靠性较高。信息传输的可靠性是对通信系统的最重要的要求之一，与一般通信系统相比，数据链由于采取了多种技术手段，所以信息传输可靠性较高。针对无线信道传输中的各种自然和人为干扰，数据链普遍采用了先进的纠错编码和误差校正技术，从而有效地降低了传输的误码率。同时，数据链一般都采用了数据和信道加密技术，确保了信息的安全传输。（三）数据链与其它系统的关系1．数据链与通信系统的关系从广义上讲，数据链是一种特殊的通信系统。但数据链又区别于一般的数据通信系统，因为从其内涵上讲，数据链是以数据传输为主要功能的链路总和，包括传输链路、节点设备和链路控制关系；从其外延来看，数据链还包括与之发生信息交换关系的指挥系统、传感器和武器系统以及由这种连接关系反映的紧密作战指挥关系。从内涵来看，数据链与一般通信系统特别是数据通信系统基本相同；但从外延来看，不同功能特性就成为数据链标志性特征，能够在不同作战单元之间形成紧密的作战指挥关系就成为数据链与其他通信系统的根本性差别。2．数据链与指挥信息系统的关系指挥信息系统是指以计算机网络为核心，具有指挥控制、侦察情报、预警探测、通信、信息对抗、安全保密等功能的军事信息系统。数据链作为一种通信系统，从广义上讲是指挥信息系统的重要组成部分。但从我军和外军建设和使用的实际情况来看，在指挥信息系统的具体建设过程中，一般并不包含数据链的建设，目前的指挥信息系统在功能上一般也只侧重于满足指挥所的指挥活动需要。美军在2006年颁发的联合出版物JP6-0《联合通信系统》中指出，美军参联会不再使用“指挥、控制、通信、和计算机（C4）系统”这一术语，取而代之的是“指挥与控制（C2）”、“通信系统”和“情报、监视与侦察（ISR）”。这也凸显出美军对于指挥信息系统的认识在不断深化，按功能和使用情况对系统进行重新划分。3．数据链与战术互联网的关系战术互联网是美国陆军于20世纪90年代初，按照建设数字化战场和数字化部队的规划，用路由器将单信道地面与机载无线电系统（SINCGARS）和增强型定位报告系统（EPLRS）互联起来，使之不再是“烟囱”式系统，而是一个互联互通的网络系统。美陆军认为：战术互联网是互联的战术无线电台、计算机硬件和软件的集合，它在机动、战斗勤务支援和指挥控制平台之间提供无缝隙态势感知和指挥控制数据交换。战术互联网最主要的功能就是提供一种极其可靠的信息交换功能。它分为三个层次：骨干网、本地网、接入网，数据链系统处于接入网的位置，是将机动的作战和指挥控制平台接入本地网的重要连接途径和手段。从这个意义上说，数据链是战术互联网的有效组成部分。4．数据链与联合网络的关系联合网络是美军支持联合作战的网络，分为三个层次：联合计划网（JPN）、联合数据网（JDN）和联合跟踪网（JCTN）。数据链是联合数据网和联合跟踪网的主要组成部分。联合计划网是建立在美国全球指挥控制系统基础上的，主要负责传输大量的非实时/近实时的已处理信息，如防御指南、作战命令、战备和任务状态等。联合数据网主要是由Link-16传送近实时的提示和武器打击协调信息，产生通用战术态势图（CTP），其目标是：一是态势图像能显示任何一个联网传感器跟踪的目标；二是每个被跟踪目标的信息都是唯一的；三是跟踪目标的位置信息清楚准确；四是目标类型信息准确并一致。联合跟踪网传送实时、非常精确的传感器测量数据，以减少搜索和侦测的时间并方便协调打击和超出作战单元自身探测范围的目标。联合跟踪网的目的是将一个战区内的传感器完全网络化。与简单提示的自主打击相比较，联合跟踪网提供了使用网络和融合跟踪的打击协调机制。二、数据链的发展情况数据链的产生是伴随着武器装备的发展和作战指挥的需求而来的。自20世纪40年后，随着喷气式飞机、导弹等高机动性武器的出现，空袭和防空作战成为重要的作战样式，作战指挥的节奏加快，指挥人员对信息的实时性要求日益迫切，客观上需要一种新的指挥手段。20世纪中期，通信技术和计算机技术的发展满足了这种军事需求，数据链作为一种崭新的指挥手段由此产生。尽管数据链目前还处在不断完善和发展的阶段，但对数据链在信息化战争中的地位和作用，世界主要军事强国都有清醒的认识，并本着力提高本国的数据链装备水平和应用能力。（一）数据链的早期发展阶段数据链产生于20世纪50年代，形成于60年代。早期的数据链基本上使用点对点的通信方式，功能都比较简单，而且应用范围比较有限。在海上作战方面，为了解决舰（主要是航空母舰）机协同问题，美国海军于20世纪50年代提出了在各类舰载机和作战舰艇之间建立数据链路关系，以实现舰艇对舰载机的指挥引导，于是研制了第一代数据链——Link-4。在陆上防空作战方面，同样面临着如何改进指挥手段以适应快速提高的作战节奏问题。20世纪50年代中期，美军在“松树雷达线”（PinetreeRadarLine）等系统中已经采用了有线数据链路技术以替代语音传递空情。而美国于1958年启用的第一代防空C3I系统——“半自动地面环境（SAGE，Semi-AutomaticGroundEnvironment）中，则更加广泛地使用了有线和无线的数据链路技术。这些早期防空系统中的数据自动传递和交换分系统，已经具备了数据链的雏形。北约组织于20世纪60年代开始研制用于“北约地面环境”（NATOAirDefenceGroundEnvironment）防空系统的Link-1。进入20世纪60年代，数据链的概念、地位和作用逐渐被美国军方所认识，数据链装备逐步摆脱了功能单一和使用范围有限的局限，数据链开始由点对点的线状结构形成真正意义上网状的链路结构，其典型代表就是美国海军的Link-11。Link-11是美国为适应航母作战群等海军编队对舰舰和舰空协同的需要，研制的一种工作在HF/UHF的双向、加密数据链，主要用于在水面舰艇之间、舰艇编队与空中预警机、战斗机之间传递敌我态势信息，它是海军战术数据系统（NTDS）和先进作战指挥系统（ACDS）的主要组成部分。由于采用了新的技术和网状工作方式，Link-11满足了海陆空平台之间交换情报以形成统一态势信息的需要，包括监视、电子战、飞机控制、链路管理等功能。（二）数据链的逐步完善阶段经过数据链的起步和形成的早期发展阶段以后，特别是在总结越南战争中由于三军互通性差所带来的教训后，自20世纪60年代中期开始，美军开始考虑建立三军互通的数据链，数据链进入了功能逐步完善阶段。1974年，美国防部成立各军种参加的JTIDS（联合战术信息分发系统）联合计划办公室（JPO），于1975年正式开始联合战术信息分发系统的研发，这种系统就是Link-16的通信载体，即Link-16的一种终