美军数据链的装备及发展.pdf

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1、?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/2005年10月第16卷第5期装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报Journalof the Academy of EquipmentCommand&TechnologyOctober2005Vol.16No15收稿日期:2004206211作者简介:李 颖(1977-),女(汉族),河北唐山人,博士研究生,;赵洪利(1964-),男,教授,博士生导师.美军数据链的装备及发展李 颖,赵洪利(装备指挥技术学院电子工程系,

2、北京101416)摘 要:数据链是美军实现信息优势的重要手段之一,目前美军已形成多频段覆盖、多功能兼备、多平台并用以及从单机到系统的比较成熟的数据通信系统,代表着当前数据链装备和技术的国际水平和发展趋势。介绍了美军现役武器系统与指挥控制平台主要使用的战术数字信息链Link 211、Link 24A、Link 24C、Link 216 及Link 222,卫星战术数据信息链路及其他一些主要的专用数据链,并对这些数据链路目前的装备情况、主要功能和技术特点、达到的技术指标进行了分析。最后探讨了美国陆、海、空三军数据链未来的发展趋势。关 键 词:装备;数据链;战术互联网中图分类号:TN 91;E 9文

3、献标识码:A 文 章 编 号:167320127(2005)0520068205Equipment and Developmentof the Data Linksin the United State s ArmyL I Ying,ZHAOHong2li(Depart ment of ElectronicEngineering,the Academy of Equipment Command&Technology,Beijing 101416,China)Abstract:Data link is one of the most importantmeans by which the U S

4、A and it s allied forces canrealize informationpredominance.At present,the U SA has formed a comparative maturity data com2municationsystem which has multi 2frequency segment,multi 2function and it s single unite to system.It currentlyrepresents the internationalstandards and the trend of developmen

5、t of data link equip mentand technology.The paper introducestacticaldigitalinformationlinkswhichused in the currentweapon system and command control platformsof the USA,includingLink 211,Link 24A,Link 24C,Link 216,Link 222,satellite tactical digital informationlink and some ot her special data links

6、.Then,the paper analyzes these data linksequip ment,main function,technical characteristicsand achievedtechnical target s.In the end,the paper discusses t hef uture development of data links in the USA Ar 2my,Navy and Air Force.Key words:equip ment;data link;tactical internet数据链技术是各种移动作战平台与网络的互联及信息业

7、务互通的技术基础。通过数据链,可以将地理上分散的部队、各种探测器和武器系统联系在一起,构成立体分布、纵横交错的信息平台,沟通所有作战单元,以实现信息共享,实时掌握战场态势,缩短决策时间,提高指挥速度及协同作战能力。美军数据链装备的发展一直走在世界的前列,因此,了解和掌握美军数据链的装备特点?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/和发展对于我军发展新型综合数据链,具有十分重要的现实意义。1美 军 现 役 战 术 数 字 信 息 链 路系统 15目前,美军现役武器

8、系统与指挥控制平台主要使用的数据链系统包括Link 211、Link 24、Link 216 及 Link 222。1.1 TADIL A/B(Link 211)1)主要装备与运用。目前美国舰队装备有Link 211 功能的数 据 终 端 设 备 包 括:AN/U SQ274,AN/U SQ283,AN/U SQ2120,AN/U SQ2125等。美海军 E22C“鹰眼”预警机、S 23A“海盗”反潜机、P 23C“猎户座”反潜巡逻机以及空军的E 23“哨兵”预警机都安装了Link 211。Link 211 有 A 和B 2 种类型:TADILA 和 TADILB。TADILA 于 20 世纪

9、 70 年代投入使用,计划服役到 2015 年,主要用于移动平台(飞机和舰船)。TADILB 主 要用 于固定平台(地面雷达站)。在美国,TADILB 被用作地基战术空中控制系统,如美空军的模块控制设备(MCE)和美海军陆战队的战术空中作战中心(TAOC)的主要数据链。2)技术特点与主要功能。Link 211 采用网状结构、轮询呼叫和有节点组网方式,并使用M 系列报文格式进行空中、陆地、舰船战术数据系统之间的数字信息交换。TADILA。TADILA 是加密、半双工的数字信息链路,采用差分QPSK 调制技术。可实现机载、陆基和舰载数据系统之间的数字信息交换,也支持指挥控制单元中有限的指挥数据的交

10、换,但不支持飞机控制。TADILB。TADILB 是一种专用的点到点全双工数据链,采用单音链路波形,并采用了多种加密方法,可以连接KG230、KG284、KIV 27 加密机和整体加密设备。Link 211 可完成的功能有:目标监视、位置报告、任务管理、武器协同、电子战情报和保密,并可在高频(H F)频段上进行超视距通信。可用于海军战斗群内舰艇之间的战术数据交换。陆基控制中心也使用Link 211 增加和扩大其监视区域的雷达覆盖范围。缺点:采用了定频技术,不具备抗干扰能力;传输速率低,系统容量有限,不具备语音传输功能;采用网式体系结构及轮询呼叫协定,网络中必须设置一个网控台,因此一旦遭受打击将

11、造成整个网络崩溃。3)技术指标。TADILA。TADILA传 输 速 率 为2 250 bit/s。使用高频(HF)和特高频(U H F)频段,当使用HF 频段时,TADILA 能够覆盖信息发送点周围300 n mile 的区域;使用 U HF 频段时,它能提供舰对舰25 n mile、舰对空 150 n mile的覆盖。TADILB。TADILB 的 标 准 速 率 为1 200 bit/s,也可以选择600 和 2 400 bit/s(或1 200 bit/s的 倍 数,如 3 600、4 800 bit/s 等)。TADILB 使用甚高频(V HF)或 U HF 频段,可使用有线、无线及

12、卫星信道进行传输。1.2 TADI L C(Link 24A)1)主要装备与运用。TADILC(又称 Link 24A),是 Link 24 数据链中的一种,另一种是Link 24C。Link 24A 用于所有航空母舰上的舰载飞机,是控制员到飞机的数据链,实现舰艇对飞机的控制。Link 24C是一种机对机数据链,是对 Link 24A的补充。目前,美海军、海军陆战队、空军都装备了 Link 24,其机载平台包括:E22C“鹰眼”预警机、E23“哨兵”预警机、S 23“海盗”反潜机、A26“入侵者”舰载攻击机、EA26B“徘徊者”电子战飞机、F214“雄猫”战斗机、F/A218“大黄蜂”舰载战斗

13、机。2)技术特点与主要功能。Link 24 采用时间分隔多路传输结构、指令/响应协议和有节点组网方式,并采用FSK 调制和时分复用(TDM)方式。Link 24A 采用 V 系列报文格式,它的数据吞吐量受限,适合于数量有限的参与者(最多8 个)。Link 24C 采用 F 系列报文,在一个 Link 24C 网中,最多只能有4 架飞机参与。Link 24 是一种非保密的数据链路,它包括的2 种数据链(Link 24A 和 Link 24C)在功能上完全不同。Link 24A。Link 24A 用于地对空、空对地、空对空战术通信中。最初这种链路是为代替语音通信来控制战术飞机而设计的,而后它的功能

14、扩展到保证地面和空中平台间的数据通信。该数据链支持航空母舰自动舰上降落系统(ACL S)、空中交通管制(A TC)、空中拦截控制(AIC)、攻击控制、地面控制轰炸系统(GCBS)和航空母舰惯性导航系统(CA INS)。但发送的报文保密性不好,抗干扰能力不强。未来 Link 24A 在空中截击控制和空中交通管制作战中的作用将由Link 216 承担。但 Link 216 现在还不能完全代替Link 24A 的96第5期 李 颖,等:美军数据链的装备及发展?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights

15、 reserved.http:/自动控制舰载机着舰系统的功能,仍需要Link 24A 控制飞机执行舰上降落。Link24C。Link24C是 对Link24A的 补充,具有部分抗干扰能力,但两者之间不能直接通信。Link 24C 只安装在F214 战斗机上,F214 不能同时在 Link 24C 和 Link 24A 中通信。未来 Link 24C 在战斗机对战斗机作战中的作用将由Link 216 承担。3)技术指标Link 24 传输速率为5 kbit/s,工作在U HF频段。1.3 TADIL J(Link 216)1)主要装备与运用。Link 216 是美国国防部首选的战术数据链,于 1

16、994 年开始装备于美海军舰艇和飞机。由战术数据计算机系统(TDS)、指挥控制处理器(C2P)、数据终端设备(D TS)和天线组成。目前,Link 216 使用 2 种类型的数据终端:联合战术信息分发系统(J TIDS)终端和多功能信息分发系统(M IDS)终端。美国舰队目前采用 AN/U RC2107(V)J TIDS 终端来确保舰船、飞机和岸上通信。多功能信息分发系统低容量终端(M IDS/LV T)是为了满足战斗机数据链使用的体积小、重量轻的终端而设计的,是第三代Link 216 系统。可使 Link 216 通信网络服务于美F215、F216 和 F/A218 飞机及一些北约战斗机。美

17、海军计划要装备的Link 216 平台比Link 211 或 Link 24A 的平台要多,到 2015 年,美国海军装备的 J TIDS 平台数量将接近5 000 个。目前已装备此数据链的舰艇有航空母舰(CV 和 CVN级)、“提康德罗加”级宙斯盾巡洋舰、“加利福尼亚”级巡洋舰、“伯克”级导弹驱逐舰、“基德”级导弹驱逐舰、护卫舰和“蓝岭”级两栖攻击舰、“黄蜂”级两栖攻击舰。海军飞机中E22C“鹰眼”预警机、S 23“海盗”反潜机、P23 侦察巡逻机、F214“雄猫”战斗机、F/A218“大黄蜂”舰载战斗机都装备了Link216。美陆军装备了Link 216 的设备有:前方战区防空系统、“爱国

18、者”战区高空防御系统、地面联合战术系统、陆军战区导弹防御战术作战中心等。美空军用 J TIDS2 类终端机装备了E23A“哨兵”预 警 机、E28 联 合 监 视 目 标 攻 击 雷 达 系 统(JSTARS)飞机、F215“鹰”战斗机、F216 战斗机、B21轰炸机、B22轰炸机、B252“空中堡垒”轰炸机、空中 C3 飞机(机载战场指挥控制中心)、机动空中作战中心等。2)技术特点与主要功能。Link 216 采用时间分隔多路存取结构、预定时隙协议和无中心节点组网方式,并采用时分多址(TDMA)方式和扩频、跳频、跳时技术,“J”报文格式标准。Link 216的系统吞吐量不受终端吞吐量的限制,

19、许多平台能同时采用不同的跳频图传送,因而增加了系统吞吐量。不同的网有不同的跳频模式,可执行不同的任务,网与网之间可以通过中继链路连接,实现超视距工作。Link 216 仍然采用了Link 211 和 Link 24A 沿用了很多年的战术数据链信息交换的概念(即支持指挥、控制、通信和智能化功能)。但Link216在技术操作上改善了现存战术数据链的性能。它增强了系统的抗干扰能力和安全性,增加了数据传输率(吞吐量)和信息交换量,减小了数据终端的重量使其能安装在战斗机和攻击机上。它向多种作战平台提供数字化、抗干扰的加密话音通信、相对导航、精确入网单元定位和识别功能。因为 Link 216 在功能上改善

20、了Link 211 和Link 24A/4C,下面对 4 种链路进行了比较,如表 1所示。表14种数据链的比较比较项目Link216Link211Link24ALink24C侦察YESYESNONO空中控制YESNOYESNO战斗机对战斗机YESNONOYES数据保密YESYESNONO超视距YES(中继)YES(HF)NONO保密话音YESNONONO抗干扰YESNONONO相对导航YESNONONO无中心节点组网YESNONONO精确识别YES受限受限受限3)技 术 指 标。工 作 在 L x 频 段(960 1 215 M Hz);数据传输率由数据包结构决定,一般给每一码字加5 bit

21、的校验位这样数据传输率达到28 800 bit/s(标准结构帧)或 57 600 bit/s(组合帧包 2)或115 200 bit/s(组合帧包4)。若考虑到 Reed2Solomon EDAC 编码,数据传输率增加到 59 520 bit/s或 119 040 bit/s或 238 080 bit/s;作用距离为 300 n mile(视距),中继时 500 n mile。1.4 Link 2221)主要装备与运用。主要用于海上舰队。Link 222 可 兼 容 Link 211 的 AN/U RQ2125 与J TIDS 的 AN/U RC2107 Class 2 等终端机。2)技术特点

22、与主要功能。采用 TDMA或动态 TDMA方式工作;可以为网内的各个单元分07装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报 2005年?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/配专用传输容量;克服了Link 211 依赖单一网控中心、抗毁能力差的问题;同时动态TDMA协议可以为网中需要大传输容量的单位自动分配容量,这使得网络及超级网络管理更简单;Link 222可以使 4 个网同时工作,组成超级网络;系统采用称作“链路级通信保密(L CC)”的集成式通信保密装置;采

23、用 定 频 或 跳 频 技 术;采 用 新 定 义 的STAN G 5522 第三版的F 或 F/J 系列标准,F/J系列是在 Link 216 的 J 系列加 2 bit s的报头而成,每个信息长75 bit s可供Link211与Link216相互通信。Link 222 兼具 Link 216 与 Link 211 的功能特点,可在陆、海、空、水下、太空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。所不同的是,Link 222 可进行超视距通信,克服了Link 216 必须中继才能跨视距通信的限制,同时它可以进行电子对抗。3)技术指标。可在 HF 或 U HF 频段运行,在 U

24、 HF 频段时的传输速率可达12.6 kbit/s,H F 频段时则为(0.52.2)kbit/s。2卫星战术数据信息链路 6,7 2.1 卫星战术数据信息链J(S TADI L2J)1)主要装备与运用。卫星战术数字信息链路 J 是由 Link 216 衍生的,主要是为美海军潜艇配备的“战术数据系统”(TDS)的“指挥控制处理(C2P)系统”增加一个卫星链接界面,延伸 JTIDS的传输距离,提供一个以卫星为中继的超视距数据链路。2)技术特点与主要功能。可用按需分配多址(DAMA)或非 DAMA作业方式来分配信道,以单工同步传输数据,可使用加密装置对信息实施加密。TADIL 2 J 在组网时,以

25、一个航母战斗群内的航母或旗舰作为主控战,其他舰艇为基本成员,信息在网内所有成员间完成一次循环的时间为卫星网络循环时间,一般小于20 s。3)技术指标。使用U HF 频段,在 DAMA模式下传输速率可达2 400 bit/s或 4 800 bit/s;非 DAMA模式则为(2 400/4 800/9 600)bit/s。2.2 战术数据广播系统(TIBS)1)主要装备与运用。TIBS 已经装备在美军部分指挥控制系统及空中作战管制中心(AOC)。2)技术特点与主要功能。TIBS 利用卫星中继实施超视距的数据传输,卫星转发广播是其最主要的工作方式。它是美 军 专 门 用 于 提 供 战 区 指 挥

26、官 除 了Link 216 以外的一个近实时的战术状况图像的保密数据链,可最多同时支持50个节点相互访问与数目不限只能接收的使用者。TIBS 还用于广播由多种来源、多种传感器所获得的目标跟踪情报信息,用于战区弹道导弹防御,用于将弹道的发射与落点等信息直接传送给各作战单元。3)技 术 指 标。工 作 在U HF(225 400 M Hz)频段,最高传输速率可达19.2 kbit/s。3公 共数 据 链/战 术 公共 数 据 链(CDL/TCDL)4 3.1 公共数据链(CDL)1)主要装备与运用。目前美军已有部分航母、两栖飞机、两栖舰艇如“黄蜂”级两栖突击舰装备 CDL,未来将普及到更多舰艇和飞

27、机平台上。2)技术特点与主要功能。CDL 是作为卫星、侦察机以及无人机与地面控制站间传输图像以及信号情报(通信、电子等情报)的标准链路。此类数据链用于接收来自各种情报、监视和侦察传感器的图像、信号情报数据以及测量与特征情报数据,具有保密、抗干扰能力;采用全双工工作方式。3)技术指标。上行链路传输速率可达到200 kbit/s,下行链路速率则可在10.71 Mbit/s、21.42 Mbit/s、44.73 Mbit/s、137 Mbit/s或274 Mbit/s等 5 种传输速率之间做选择(但目前仅有 10.71 Mbit/s可用)。3.2 战术公共数据链(TCDL)由于 CDL 终端的重量、

28、体积和价格等因素限制了其在战术无人机上的应用,美国国防部提出了为战术无人机开发TCDL 的计划。1)主要装备与运用。TCDL 最初是针对战术无人机应用而设计的,例如可用于“捕食者”无人机。后来扩展到了其他有人和无人驾驶机载侦察平台,例如“护栏”、RC2135、“猎人”、“先锋”、E28C、海军P23 飞机、SH260 直升机和陆军低空机载侦察(ARL)系统等,陆军“影子 2200”也将安装 TCDL。2)技术特点与主要功能。TCDL 是全双工、点到点、视距微波通信数据链路。3)技 术 指 标。工 作 在Ku频 段,以1.54 Mbit/s的前向链路数据率和10.71 Mbit/s的返回速率与现

29、有的CDL 互通,传输距离最远可达 200 km。TCDL 还能支持速率高达45 Mbit/s17第5期 李 颖,等:美军数据链的装备及发展?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/的替 代 通 信 方 式,速 率 可 扩 展 到 137 Mbit/s和274 Mbit/s。4其他主要专用战术数据链 6 4.1 “爱国者”数字信息链路(PADIL)1)主要功能。美军“爱国 者”导 弹营使用PADIL 在 AN/MRC2136 指挥协调中心与所辖导弹连的AN/MS

30、Q2104 交战控制站间,传输指挥控制指令、监视情报、目标跟踪/数据更新等信息。2)技术特点与主要功能。PADIL是一种保密的点对点全双工链路,具有多路由能力以增强抗毁性。技术指标信息传输速率为32 kbit/s,工作在 H F或 U H F 频段。4.2 态势感知数据链(SADL)1)主要装备与运用。SADL 装备在美空军F216(Block 30 型)、A210 飞机以及H H260 直升机上。它通过美陆军增强型位置定位报告系统(EPL RS)将空军的近空支援飞机与数字化战场联系起来,提供保密抗干扰以及战斗机对战斗机、空对地和地对空数据通信,便于进行态势感知位置和状态。2)技术特点与主要功

31、能。在空对地方式下,飞行员指挥SADL 电台与某个地面网络同步,飞行员电台将共享来自EPL RS 网络的战斗机间的数据,同时记录地面位置。SADL 电台通过 1 553复用数据总线与飞机的航空电子设备通信,除了向飞行员提供装备EPL RS 的飞机和地面设备的位置外,还将提供战斗机作战中来自其他装备了SADL 飞机的数据。SADL 可进行战斗机间的网络操作,不用依赖地基EPLRS 网络控制。5未来美军数据链系统发展美军数据链总的发展趋势是在兼容兼顾现有装备的基础上,积极开发新的频率资源,提高数据传输速率,改进网络结构,增大信号隐蔽性,提高抗干扰、抗截获及数据分发能力,逐渐从战术数据终端向联合信息

32、分发系统演变,并在与各种指控系统及武器系统链接的同时,实现与战略网的互通。因此,未来美军的数据链系统具有多数据链协同工作、一体化 2 大特点。1)多数据链协同工作。美军要求装备了Link216的平台仍然保留原有的Link211或Link24 数据链,而且所有先进的作战指挥系统都能够支持这 3 种数据链,这样,多个数据链通过共享指挥与控制处理器,构成了完整的数据链体系,为作战指挥系统提供统一的、完整的战术信息。2)一体化数据链系统。美军提出了借助于卫星通信及其他远距离传输信道,形成一体化数据链系统的方案。一体化数据链系统在体系结构上分为 3 个层次,最底层是陆、海、空和海军陆战队各军种本身的为某

33、个局域服务的数据链;中层为 Link 216 数据链,它把局域数据链连成统一的数据链,将 3 军数据链联系在一起;上层为远距离数据链,把各个Link 216 数据链联成国家甚至全球范围的数据链体系,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。其 中 远 距 离 数 据 链 也 采 用 了Link 216 数据链的信息标准和结构,因此可以说是 Link 216 数据链的扩展。参考文献(References)1 The Depart ment ofSeamanship&Navigation.WhatisLink216 EB/OL.http:/prodevweb

34、.prodev.usna.edu/SeaNav/NS40 x/NS401 _ old/introduction/html/indexintro.html,1999209210.2Pike J.Tactical DigitalInformationLinks(TADIL)EB/OL.http:/www.globalsecurity.org/intell/systems/tadil.ht ml,2000204223.3余晓刚.美军主要战术数据链介绍J.航空电子技术,2002,(3):25228.4于金华.国外战场数据链发展综述J.无线电通信技术,2001,(5):62263.5邱洪云.军事通信数据链路J.空间电子技术,2003,(2):429.6刘占荣.海军战术数据链J.情报指挥控制系统与仿真技术,2003,(7):17221.7吴德伟,高晓光,陈 军.战术数据链的建设与发展J.火力与指挥控制,2004,(2):10213.(责任编校:李江涛)27装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报 2005年