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1、美军战术数据链的发展现状 2008 年 05 月 27 日 星期二 19:24 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，波长较长，数据率较低，主要是传输格式化报文信息，包括 Link 4A、Link 11、Link 16 和 Link 22 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
2、，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 Link 4A 数据链 Link 4A 数据链是一种自动、高速、由计算机控制的通信系统，采用TADIL 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 6005000bps。Link 4A 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
3、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。目前，美国海军、空军和海军陆战队都装备了 Link 4A 数据链，一般是供舰载飞机使用。Link 11 数据链 Link 11 数据链是一种自动、高速、计算机对计算机的通信系统，采用TADIL A 型数据格式，在具有 Link 11 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。Link 11 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
4、无线电台组成。Link 11 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。Link 11 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。Link 16 数据链 Link 16 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。其中
5、，机载 Link 16 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 Link 16 所独有的设施，它除了可以给 Link 16 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。Link 16 数据链是在 Link 11 数据链的基础上研发的，可以与 Link 11 或Link 4A 互操作，标准传输速率为 28.8Kbps238Kbps。Link 16 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，
6、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，Link 16 已装备在美国、北约和日本等国的多种平台上。Link 22 数据链 Link 22 是北约国家共同开发，用以取代 Link 11 的下一代数据链系统，也称北约改进型 Link 11。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
7、，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 Link 16兼容，Link 22 采用了由 Link 16 衍生的信息标准以及 Link16 的结构和协议。Link 22与 Link 16 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Link 22 将在 2015 年前取代 Link 11。（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、
8、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 10.71274Mbps，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
9、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
10、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
11、，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
12、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，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
13、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MIDS JTRS 和 AMF JTRS。AMF JTRS AMF JTRS 是可提供 2MHz2GHz 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（SR
14、W）、Link16 和移动用户目标系统（MUOS）卫星通信波形。其中，WNW 是 AMF JTRS 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 AMF JTRS 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
15、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。AMF JTRS 电台适用的平台包括一些小型平台，如捕食者无人机和黑鹰直升机。同时，AMF JTRS 也计划用于 C-130、KC-135 和 KC-10A 等大型飞机。AMF JTRS初始设计评审 2005 年已通过，关键设计评审计划于 2007 财年的第四季度进行，小规模初始制造计划于 2010 财年开始。MIDS JTRS MIDS JTRS 作为下一代的 MIDS 产品，是在 MIDS 小容量终端基础上发展起来的 4 通道的无线电台。其研制目的是为了将 MIDS 与 JTRS 及软件通信体系结构（SCA）相兼容。目
16、前的 MIDS 小容量终端只能支持传统的 Link16 和 Tacan。而MIDS JTRS 除了有一个专用通道用来支持 Link16 和 Tacan 以外，还有 3 个 2Mhz2Ghz 的可编程通道用来支持多种符合 SCA 的波形。该电台可以同时操作 WNW、Link16 和新型战术瞄准网络（TTNT）波形。TTNT 是一个嵌入到 MIDS JTRS 的高速、宽带、基于 IP 的新型波形，可将空中平台与陆基全球信息栅格节点连接在一起，并通过采用多层网络管理和自动带宽调节，可确保将重要的信息实时发送给最需要它的节点，支持时敏任务。TTNT经常被认为是下一代的 Link16，但是两者之间区别甚
17、大。与 Link 16 相比，TTNT使用机器对机器的接口技术，能够在各用户之间以 2Mbps 的速率传输数据，相当于每秒传输 8 张静止图片，而 Link 16 在实际传输过程中传输单张静止图片就需要 2040 秒的时间；TTNT 不是一个时隙网络，无需中心网络控制，可以在飞机进入和离开某区域时自动地进行网络的自我创建和维护，装备 TTNT 的飞机在飞入作战区域后可以在 5 秒之内接入网络，而 Link 16 需要两天的时间。此外，TTNT 还具有网络语音传输功能及低可探测性和低可截获特性，不会对现有 Link 16 产生干扰。MIDS JTRS 于 2005 年 8 月完成预先设计评审，于
18、 2006 年 5 月完成关键设计评审。小规模初始制造于 2007 财年开始。据 JTRS 联合计划办公室（JPEO）介绍，计划安装 MIDS JTRS电台的飞机包括F/A-18E/F、MH-60R/S、B-1、F-15E、A-10 和 E-8C 等。（3）各种新型网络化机载数据链促进非传统 ISR能力的形成 目前传统的 ISR 平台不仅数量有限，而且无法提供作战所需的包括信息收集、处理、利用和传输在内的所有能力，特别是对时敏目标的精确定位和瞄准能力。而战斗机、攻击机之类的非传统 ISR 平台能够利用机上装备的先进的传感器，通过 IP 网络和空军空中/空间作战中心（AOC）、前线部署单元建立连
19、接，实时地从传感器向 AOC 用户快速发送图像和目标数据，填补目前 ISR 平台在该方面的空白。近些年来，作战飞机所用传感器所取得的技术进步以及雷达通信数据链、TTNT、MP-CDL 等新型机载网络化数据链技术的出现使得非传统 ISR 能力的获得成为可能。在内华达州内利斯空军基地举行的 2006 年美军联合远征部队试验（JFEX06）中，美军成功试验了通过非传统情报/监视/侦察（NTISR）手段对网络中心战（NCW）能力的促进和提高。以 TTNT 为例。在 JEFX06 中，TTNT 在时敏目标的瞄准应用方面非常成功。在 JEFX06 倡导的非传统 ISR信息服务下，F/A-18F 和F-15E 战斗机、B-1B 和B-52H 轰炸机、E-3 空中预警和控制系统（AWACS）和作为陆军未来作战系统（FCS）指挥/控制平台的 7 辆悍马车，都装备上了 TTNT系统，基于 IP 的网络可以无障碍地在不同的网络用户之间进行静态图像、视频流、对话文本和 IP 语音的空-地和地-空传输，成功实现了态势感知信息在各用户之间的实时共享。可以预见，在未来战场上，隐身作战飞机如 F-22 和 F-35将不仅能够进入敌人防空作为攻击机，还将成为全球信息栅格网络上的一个前沿监视节点