數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與技術(shù)（第2版） 課件 ch10典型數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用

典型數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用國防電子信息技術(shù)叢書數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與技術(shù)(第2版)第十章01Link-11數(shù)據(jù)鏈的裝備情況Link-11數(shù)據(jù)鏈于20世紀(jì)70年代開始服役，隨后在美國海軍、空軍、陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)服役，配備規(guī)模非常大。其中艦船包括航空母艦、巡洋艦、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦和兩棲攻擊艦；飛機(jī)包括E-2、E-3、S-3A、P3-C等；潛艇包括“鱘魚”級(jí)和“洛杉磯”級(jí)核動(dòng)力潛艇。地面平臺(tái)包括美海軍艦隊(duì)的區(qū)域控制監(jiān)視中心，美空軍的區(qū)域作戰(zhàn)控制中心和戰(zhàn)區(qū)空中控制系統(tǒng)，美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的空中指揮和控制系統(tǒng)等。Link-11數(shù)據(jù)鏈的裝備情況艦載Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)配置如圖10.1所示。Link-11數(shù)據(jù)鏈的裝備情況機(jī)載Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)美國海軍和空軍的大量飛機(jī)裝備了Link-11數(shù)據(jù)鏈，比如E-2C、E-3、S-3A、P-3C等。平臺(tái)不同，其設(shè)備配置也會(huì)有所不同，下面以E-2C和P-3C為例，介紹機(jī)載Link-11數(shù)據(jù)鏈的配置情況。Link-11數(shù)據(jù)鏈的裝備情況陸基Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)Link-11數(shù)據(jù)鏈的裝備使用，并不局限于美海軍艦艇之間或者艦艇與飛機(jī)之間的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)交換，美軍陸基的重要節(jié)點(diǎn)也利用Link-11數(shù)據(jù)鏈增強(qiáng)指控能力和擴(kuò)大監(jiān)視范圍。陸基Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與艦載和機(jī)載系統(tǒng)差異較大。下面以典型的美軍陸基節(jié)點(diǎn)為例，介紹陸基Link-11數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的配置情況。Link-11數(shù)據(jù)鏈的裝備情況02主站選擇主站是Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的中心控制成員，網(wǎng)內(nèi)任何成員必須保持與主站的聯(lián)通性，影響其聯(lián)通性的因素有裝備性能和主站所處的位置。網(wǎng)絡(luò)管理人員要了解網(wǎng)內(nèi)所有成員的裝備情況，如天線、天線耦合器、收發(fā)信機(jī)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備等，都會(huì)影響裝備的性能。主站選擇主站選擇比如某個(gè)網(wǎng)內(nèi)成員的無線電接收機(jī)靈敏度較低，此時(shí)若將該成員指派為主站，那么該成員的數(shù)據(jù)鏈裝備性能將對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。因?yàn)榫W(wǎng)內(nèi)所有成員的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)都要匯集到主站，該主站較差的裝備性能將直接反映在每一次呼叫應(yīng)答中，可能會(huì)丟失對(duì)呼叫單元的響應(yīng)，從而造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。在理想情況下，主站應(yīng)位于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地理中心，可以接收網(wǎng)內(nèi)每個(gè)成員的射頻信號(hào)，與網(wǎng)內(nèi)每個(gè)成員保持直接連接。主站選擇實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)任務(wù)的通聯(lián)需求和不同頻段的通信距離，合理安排主站。UHF通信受到視距限制，其對(duì)地通信距離為10~50km，如果選取地面或海面成員作為主站，會(huì)限制地面成員間的通信距離。而在地-空UHF通信時(shí)，通信距離可擴(kuò)展到270km.因此，當(dāng)有預(yù)警機(jī)成員參與時(shí)，通常會(huì)指定預(yù)警機(jī)作為主站。主站選擇網(wǎng)絡(luò)效率網(wǎng)絡(luò)循環(huán)時(shí)間是Link-11數(shù)據(jù)鏈最重要的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，但它是一個(gè)絕對(duì)的指標(biāo)，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)性能與網(wǎng)絡(luò)循環(huán)時(shí)間和成員數(shù)也有關(guān)系。因此，需要用一個(gè)相對(duì)指標(biāo)來衡量，這就是網(wǎng)絡(luò)效率。它表示為網(wǎng)絡(luò)最小循環(huán)時(shí)間與實(shí)際循環(huán)時(shí)間的比值。主站選擇03Link-11數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)運(yùn)用傳統(tǒng)基于輪詢的Link-11數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)有很多不足之處。比如HF頻段的電磁波受電離層的影響較大，信道條件變化較為劇烈，導(dǎo)致HF數(shù)據(jù)鏈可靠性降低；而UHF頻段的電磁波是視距傳輸，且衰減較快，導(dǎo)致通信距離較近；傳統(tǒng)輪詢協(xié)議，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)成員數(shù)較多時(shí)，輪詢周期會(huì)增加，影響戰(zhàn)術(shù)信息的時(shí)效性。為此，美軍針對(duì)傳統(tǒng)的Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了升級(jí)優(yōu)化，其中較典型的組網(wǎng)運(yùn)用形式有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、多頻網(wǎng)絡(luò)和級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。Link-11數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)運(yùn)用衛(wèi)星Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)Link-11數(shù)據(jù)鏈有HF和UHF兩種傳輸頻段，UHF頻段只能視距傳輸，HF頻段雖然能夠?qū)崿F(xiàn)超視距傳輸，但其最大傳輸距離通常也只有500km左右，且鏈路質(zhì)量不穩(wěn)定。為此美軍使用衛(wèi)星作為中繼站，使Link-11數(shù)據(jù)鏈的傳輸距離不受限制。典型的美軍衛(wèi)星系統(tǒng)有國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)（DSCS）、軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（MILSATCOM）、艦隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)（FLTSATCOM）、海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（MARISAT）等，可為Link-11數(shù)據(jù)鏈提供中繼通信鏈路。Link-11數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)運(yùn)用我們知道，HF頻段主要依靠天波進(jìn)行傳輸，其信道條件隨電離層的變化較為劇烈，導(dǎo)致HF頻段的可靠性較差。多頻Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)是改善HF數(shù)據(jù)鏈連通性的一種方式。多頻Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)內(nèi)成員在多個(gè)頻率上收發(fā)同一信息。多頻Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)Link-11數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)運(yùn)用級(jí)聯(lián)Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)Link-11數(shù)據(jù)鏈單網(wǎng)模式組網(wǎng)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。但是隨著軍事節(jié)點(diǎn)的增多，作戰(zhàn)空間的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模隨之增大，若仍然采用由一個(gè)主站輪詢各個(gè)從站的單網(wǎng)模式，顯然會(huì)大大增加網(wǎng)絡(luò)循環(huán)時(shí)間。美軍結(jié)合實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種級(jí)聯(lián)Link-11數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。Link-11數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)運(yùn)用04Link-16數(shù)據(jù)鏈的裝備情況艦載Link-16數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)艦載Link-16數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)包括戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)（TDS）、JTIDS/MIDS終端及其天線。TDS生成用于交換的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)鏈終端接收的戰(zhàn)術(shù)情報(bào)，維護(hù)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)庫；JTIDS/MIDS終端負(fù)責(zé)對(duì)戰(zhàn)術(shù)消息打包封裝，并轉(zhuǎn)換為具有保密和抗干擾能力的傳輸波形，在分配時(shí)隙到來時(shí)送往天線發(fā)射消息。裝備Link-16數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的艦艇通常還裝備有Link-11等其他數(shù)據(jù)鏈，在艦載平臺(tái)上集成為多鏈路系統(tǒng)。Link-16數(shù)據(jù)鏈的裝備情況終端組成及接口關(guān)系如圖10.13所示。Link-16數(shù)據(jù)鏈的裝備情況Link-16數(shù)據(jù)鏈在E-2C預(yù)警機(jī)中的裝備布局如圖10.16所示。Link-16數(shù)據(jù)鏈的裝備情況Link-16數(shù)據(jù)鏈在E-2C預(yù)警機(jī)中裝備有4副天線，其中，1副是安裝在機(jī)身中部下方的主接收天線，1副是安裝在機(jī)身后下方的發(fā)射天線，另外2副分別是安裝在兩側(cè)機(jī)翼下方的抗干擾接收天線。主接收天線是寬帶全向垂直極化天線，接收J(rèn)TIDS信號(hào)或收發(fā)塔康信號(hào)；發(fā)射天線也是寬帶全向垂直極化天線。兩副抗干擾天線可選擇信噪比較高的信號(hào)進(jìn)行接收，在干擾環(huán)境中可通過機(jī)身對(duì)一側(cè)干擾信號(hào)遮蔽，保證另一側(cè)接收信號(hào)的信噪比。機(jī)載Link-16數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)Link-16數(shù)據(jù)鏈的裝備情況05Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)管理負(fù)責(zé)設(shè)置數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，監(jiān)視戰(zhàn)場(chǎng)狀況和作戰(zhàn)部隊(duì)的位置，控制并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，對(duì)數(shù)據(jù)鏈的正常使用至關(guān)重要。相比Link-11數(shù)據(jù)鏈，Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要配置的參數(shù)較多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的依賴性較大。Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)如圖10.17所示。Link-16數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)管理工作站、接收機(jī)和數(shù)據(jù)分析工作站。Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)的工作過程主要包括四個(gè)階段：網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、通信規(guī)劃、初始化和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段和通信規(guī)劃階段是Link-16數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)任務(wù)與通信參數(shù)映射的過程，環(huán)節(jié)多且流程復(fù)雜，對(duì)Link-16數(shù)據(jù)鏈通信性能以及作戰(zhàn)效能發(fā)揮具有關(guān)鍵作用；初始化階段和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制階段包括從網(wǎng)絡(luò)建立到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行直至網(wǎng)絡(luò)結(jié)束期間的監(jiān)控維護(hù)。在網(wǎng)絡(luò)管理過程中，不僅需要Link-16數(shù)據(jù)鏈管理員，也需要作戰(zhàn)機(jī)關(guān)（各級(jí)指揮官）、設(shè)計(jì)部門以及鏈路規(guī)劃員的相互配合和協(xié)調(diào)。Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段根據(jù)訓(xùn)練/作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)兵力部署，確定合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按通信需求為每個(gè)用戶分配發(fā)送時(shí)隙，將最終的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)初始化參數(shù)。其基本流程包括需求生成、修改與設(shè)計(jì)、鑒定與發(fā)布等。通信規(guī)劃階段選擇滿足具體任務(wù)要求的網(wǎng)絡(luò)，指派網(wǎng)絡(luò)角色，對(duì)每個(gè)平臺(tái)的時(shí)隙容量進(jìn)行微調(diào)，產(chǎn)生作戰(zhàn)任務(wù)數(shù)據(jù)鏈報(bào)文和終端初始化參數(shù)，使終端能夠入網(wǎng)運(yùn)行。Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)06Link-16數(shù)據(jù)鏈在飛機(jī)指揮權(quán)交接中的運(yùn)用數(shù)據(jù)鏈的戰(zhàn)術(shù)功能是通過數(shù)據(jù)鏈消息實(shí)現(xiàn)的。Link-16數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂玫氖荍系列消息，網(wǎng)內(nèi)成員在各自分配的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送這些消息。在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用中，網(wǎng)內(nèi)成員不需要接收其他所有成員發(fā)送的消息，而是根據(jù)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，選擇需要參與接收或發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)參與組類型。Link-16數(shù)據(jù)鏈在飛機(jī)指揮權(quán)交接中的運(yùn)用指揮權(quán)交接條件對(duì)飛機(jī)平臺(tái)的控制是指一個(gè)單元控制一架或多架飛機(jī)的功能?？刂剖且粋€(gè)動(dòng)態(tài)過程，控制單元和受控單元都必須根據(jù)上級(jí)確定的規(guī)則和條令做出響應(yīng)。規(guī)則的執(zhí)行依賴于場(chǎng)景、交戰(zhàn)規(guī)則、任務(wù)條令、控制單元和受控單元的能力以及當(dāng)前任務(wù)的特定背景。飛機(jī)指揮權(quán)交接是指將飛機(jī)的控制權(quán)從一個(gè)控制單元轉(zhuǎn)移給另一個(gè)控制單元。飛機(jī)指揮權(quán)交接是Link-16數(shù)據(jù)鏈的一個(gè)重要功能，是實(shí)施對(duì)飛機(jī)平臺(tái)指揮、控制、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同等任務(wù)的關(guān)鍵。Link-16數(shù)據(jù)鏈在飛機(jī)指揮權(quán)交接中的運(yùn)用飛機(jī)平臺(tái)的指揮權(quán)交接是Link-16數(shù)據(jù)鏈的一個(gè)重要功能，涉及的消息包括：J10.3、J10.5和J12.4。J10.3交接消息，用于在控制單元之間移交飛機(jī)和遙控飛行器/導(dǎo)彈的控制權(quán)。J10.5控制單元報(bào)告消息，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)鏈單元正在控制某個(gè)航跡，并提供協(xié)同任務(wù)號(hào)。J12.4控制單元變更消息，在被移交給新控制單元之前，使用控制單元變更消息向飛機(jī)提供新控制單元的信息。指揮權(quán)交接涉及的消息Link-16數(shù)據(jù)鏈在飛機(jī)指揮權(quán)交接中的運(yùn)用指揮權(quán)交接流程交的核心內(nèi)容是控制通道、話音通道?？刂仆ǖ朗侵窵ink-16數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡(luò)控制參與組，話音通道是指Link-1