战术数据链互操作性实现方法和条件*

石教华

（中国电子科学研究院，北京100041）

战术数据链互操作性实现方法和条件*

石教华

（中国电子科学研究院，北京100041）

战术数据链是作战平台之间的纽带，在现代战争中发挥越来越重要的作用。各作战平台通过数据链实现互联互通，组成作战网络，能够增强战场态势感知能力，形成协同作战能力。实战证明，数据链是战争中的兵力倍增器。从互操作性的内涵出发，分析了数据链系统的工作原理，探讨了数据链系统互操作性的实现方法和条件，数据链系统中的作战平台必须遵守统一的消息处理要求，消息处理要求必须具体、明确，消息处理的实现具有平台无关性。

战术数据链，消息标准，互操作性，指挥控制

0　引言

美军战术数据链（Tactical Data Link），是指经过参谋首长联席会议（JCS，Joint Chiefs of Staff）批准的、适用于传输数字信息的、标准化的通信链，其典型特征：一是标准化的消息格式；二是标准化的传输特性［1］。数据链在现代战争中发挥越来越重要的作用。各作战平台通过数据链实现互联互通，组成作战网络，能够增强战场态势感知能力，形成协同作战能力。实战证明，数据链是战争中的兵力倍增器。

数据链与电子通信具有密切的关系，数据链离不开电子通信，但又不等同于电子通信。数据链系统区别于电子通信的最大特征在于“数据链系统具有互操作性”。数据链利用电子通信实现了作战平台之间的互联互通，实现了数据共享；同时，数据链规定了如何处理共享的数据，如何根据数据提供和接收相应的服务，实现了服务共享。数据链和互操作性是作战平台之间的纽带［2］。本文从互操作性的内涵出发，分析数据链系统的工作原理，探讨数据链系统互操作性的实现方法和条件；通过电子战为例说明了消息处理要求的制定方法；同时，分析了Link16消息标准的消息处理要求。数据链系统中的作战平台必须遵守统一的消息处理要求，消息处理要求必须具体、明确，消息处理的实现具有平台无关性。

1　互操作性的定义

数据链互操作性（Interoperability）的定义［1，3］如下：

1）系统、单元或武装力量之间相互提供和接收服务的能力，通过交换和共享服务，提高作战效能。

2）电子通信系统或设备之间直接和有效地交换信息或服务需要满足的条件。

3）使用预先定义的方式交换和处理数据的能力，通过数据处理提取情报信息，用于作战控制和协同。

2　数据链工作原理

2.1系统组成

现代战争是由多兵种、多作战平台组成的体系化的立体战争。不同的作战平台具有不同的功能特点，在战争中扮演不同的角色，典型的作战平台有地面指挥所、预警指挥机、无人机、电子侦察机、航母、潜艇、反潜机、战斗机、轰炸机、防空反导系统等，作战平台通过数据链进行信息共享和作战协同，发挥各平台的作战性能，形成体系作战能力，从而提升整体作战效能。

数据链系统中的基本单元由作战平台和通信端机组成。作战平台的主系统（Host System）是本平台的大脑，是本平台的指挥中枢。不同平台的主系统有不同的名称，如任务计算机、先进数据处理器、中心战术系统、战术数据系统、战斗系统等等。平台主系统在数据链系统中负责处理战术数据链数据。

通信端机（Terminal）是数据链系统中的通信设备，通过电磁波传输数据链消息，是消息的物理传输通道。

Link16数据链系统中的典型作战平台和通信端机如图1和图2所示。

图1　典型作战平台

图2　典型通信端机

2.2消息传输过程

数据链系统中的消息由作战平台的主系统生成，主系统将消息发送给通信端机，端机通过电磁波将消息发送出去；其他作战平台的通信端机接收到消息后，传输给本平台的主系统，平台主系统对接收到的消息进行数据处理。数据链系统中消息的传输过程如图3。

图3　消息传输过程

2.3互操作性实现方法

数据链系统的作战平台使用预先定义的方式交换和处理战术数据，通过数据处理提取情报信息，用于作战控制和协同。

数据链系统中的消息由消息字组成，有3种类型的消息字，即：初始字（Initial Word）、延长字（Extension Word）和继续字（Continuation Word）。每个消息字中包含若干个数据元素，每个数据元素的取值被赋予特定的含义。

Link16数据链中的J14.2消息的交换方式如图4。J14.2消息包含1个初始字，1个延长字，8个继续字。J14.2消息的初始字包含有12个数据元素，初始字的数据元素电子战行动值（EWAC）有32个可选数值，当EWAC=19时，表示要求部署诱饵。

图4　消息交换方式

不同的作战平台之间通过数据链共享战场数据，同时可根据信息内容进行相应处理，互相提供服务，图5是link16数据链在防空作战中的应用案例［4］。预警机监视雷达探测到一个威胁目标。预警机操作员使用态势显控台准备好需要发送给战斗机的信息。预警机飞行处理器收到要发送的信息，并将该信息进行格式转化，生成J系统消息。JTIDS-2H型端机（Joint Tactical Information Distribution System）将消息进行加密处理，然后发送到JTIDS网络上。战斗机上的MIDS LVT-3端机（Multifunctional Information Distribution System）接收到消息，将消息解密，过滤掉不相关的消息。战斗机飞行处理器从消息中提取信息内容，并显示到战斗机多功能显示器上。

图5　Link16数据链防空作战案例

上面的例子清晰地展示了操作员在Link16中扮演的角色，表明了在数据链作战应用中，需要保证操作员层面上的互操作性。

3　实现互操作性的条件

上一节图3显示了消息的传输过程，通信端机建立了消息的物理传输通道，将虚线框中的端机与端机通信过程去掉，可以看出数据链系统的实质是作战平台与作战平台之间的信息传递和数据处理，如图6。

图6　作战平台互操作性过程

数据链系统中的系统和设备要实现兼容和互操作，必须实现4个层面上的统一［5-6］：

1）空中接口。统一的电磁波形标准，一个通信端机产生的电磁波形能够被其他通信端机解读。

2）物理接口。统一的物理接口标准，端机的物理接口应统一，能够与作战平台连接，如STANAG 3910、MIL-STD-1553、Ethernet、X.25等。

3）消息格式。具有唯一识别号的消息中包含的信息的组织规范，可用于通信传输。Link16消息是指具有一定功能的，由1个或多个消息字组成的可变长度的字符串，每个消息字的长度为70 bit。

4）指挥控制过程（Command And Control Procedures）。不同作战平台对同一类消息的处理方法要统一，这样才能在网内形成统一的战场态势和协调一致的作战行动。

其中指挥控制过程，即对消息的处理方法的统一，是实现数据链互操作性最重要的一个条件。由于对空中接口、物理接口和消息格式的理解不太容易出现偏差，有许多标准［1，3］可以参考。指挥控制过程的统一是通过规范化消息处理要求来实现的，下面进行详细讨论。

4　消息的数据处理

数据链系统作战平台之间的互操作是通过数据交换和数据处理实现的，其中数据处理包括发送数据处理和接收数据处理。为了实现作战平台之间的互操作，首先必须设计一套协同机制来实现作战平台之间的服务共享，然后依据协同机制来确定消息的发送处理要求和接收处理要求。

以电子战为例对数据链系统互操作性的实现过程进行说明。假设电子战参战单元由指挥所、电子侦察机和电子攻击机组成，下页图7是一个简化了的电子战工作流程。

为了实现电子战协同，需要规定不同作战平台之间的消息收发关系和消息处理要求，见下页表1。

消息处理要求中规定的“指挥控制过程”中包括执行威胁评估、电子侦察和电子攻击等作战行动或服务，但并不包括如何进行威胁评估、如何开展电子侦察、如何进行电子攻击等具体实现方法，这些服务或行动是基于作战平台自身的功能实现的。

图7　电子战工作流程

表1　消息收发关系和处理要求

在电子战过程中，指挥所发送了2条消息，电子侦察请求消息和电子攻击请求消息，接收了1条电子侦察参数数据消息；电子侦察机接收了1条电子侦察请求消息，发送了1条电子侦察参数数据消息；电子攻击机接收了1条电子攻击请求消息。

不同作战平台提供的服务如下：指挥所提供了威胁评估服务，电子侦察机提供了电子侦察服务，电子攻击机提供了电子攻击服务。3个作战平台利用数据链共享了战场数据，并互相提供服务，协同完成了电子战任务。

Link16数据链消息标准使用事务“Transaction”来描述主系统消息的发送处理和接收处理，每一条J系列消息都对应5个基本事务，即发送准备事务、发送事务、接收事务、清除/删除事务、特殊处理事务。事务中规定的消息处理要求基本上可以归纳为2类，即消息接收处理和消息发送处理，见表2。

可以看出，Link16消息标准对作战平台的消息发送处理要求和接收处理要求是十分明确和具体的，但是对处理的实现方法却不作规定，不涉及到作战平台本身的技术实现，各平台可以根据自己的技术特点实现标准中规定的处理要求。比如，要求平台主系统能够提供操作员初始化消息参数的能力，但对如何实现初始化消息参数的技术手段不作具体要求；要求主系统记录消息，对如何记录消息不作具体要求，不同的系统可以有不同的实现方式，可以在系统内存中记录，也可以用数据库进行记录。

表2　消息收发关系和处理要求

5　结束语

数据链互操作性是数据链区别于其他通信系统的显著特点，数据链不仅仅实现平台之间的数据共享，同时实现了服务共享。数据链消息标准是实现指挥、控制、通信系统和设备之间的兼容性和互操作性的标准规范。Link16消息标准使用事务“Transaction”来描述消息处理要求，数据链网络中的作战平台的主系统必须满足这些处理要求，才能与数据链网络中的其他平台实现数据共享和服务共享，真正实现互操作性，形成协同作战能力。

［1］MIL-STD-6016D Tactical Data Link（TDL）16 Message Standard［S］.2008.

［2］Willem E H.Tactical Data Links and Interoperability,the Glue between Systems［R］.RTO MP-063，2000.

［3］STANAG No 5516（Edition 3）TACTICAL DATA EXCHANGE-LINK1［5］.2009.

［4］Myron H,Gary Mc L,James S.Interoperability:A Continuing Challenge in Coalition Air Operations［R］.RAND Corporation，2000.

［5］Sabatini MAJ R,Aulanier CDR L,LT.Rutz COL H.Multifunctional Information Distribution System（MIDS）Integration Programs and Future Developments［C］//IEEE，2009.

［6］Daniel G,Daniel N,Myron H.Multifunctional Information Distribution System（MIDS）Program Case Study.RAND，2000.

Method and Condition to Achieve Interoperability of Tactical Data Link

SHI Jiao-hua
（China Academy of Electronics and Information Technology，Beijing 100041，China）

Tactical Data Link is the glue between systems.It plays an increasing important role in the modern battlefield.It has proven to be powerful force multiplier providing enhanced situation awareness and enabling networks and co-operative engagement capabilities.Based on the definition of interoperability，the operating principle of data link system is analyzed,the method and condition of how to achieve interoperability is discussed.The command and control procedures,defined by message standard，should be used by forces in the joint tactical environment for information exchange.The message process requirements are clear and concrete，and the message implementations are platform independent.

tactical data link，message standard，interoperability，command and control

TP953；TN957

A

1002-0640（2015）08-0136-04

2015-08-05

2015-08-07

军队预研基金资助项目（102060302）

石教华（1976－），男，湖北阳新人，高工。研究方向：多传感器数据融合。