图说美军战力链接美国国际通用数据链浅

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导读

美国独立运动先驱富兰克林曾说过“联盟就是力量”,美国的霸权正是在一个覆盖全球的同盟和联盟所组成的精细体系支撑下构建而成。目前,美国在全世界有着多个军事基地,在世界各大洲都建立了军事同盟(如上图所示)。为“黏合”盟友,实现美国和盟国作战力量与平台的深层链接,美国发展并在全球推广了国际通用数据链。

数据链,即按照一定的消息格式和通信协议实时传输数字信息的信息系统。国际通用数据链则是主要用于各国、各军兵种、各类武器平台间的信息交换,主要传输报文信息的数据链。迄今为止,美军及其盟友已完成Link-16、Link-22、MADL、CEC等多个国际通用数据链系统的研制,并由最初装备于地面防空系统、海军舰艇,逐步扩展到飞机,并于近年来的几场信息化战争中发挥了极其重要的作用。

数据链1、Link-)发展历程及性能

20世纪70年代,为解决战时各国、各军种数据链无法互通问题,美军与北约各国开始共同开发研制国际通用数据链——Link-16。20世纪90年代,海湾战争的爆发加速了Link-16的入役,当时美国海军尴尬的发现其不能与其他军种顺利地共享信息,导致作战协调不便,因此美军与北约开始加速装载Link-16。

Llnk-16主要由终端设备、指挥与控制处理器(C2P)、战术数据管理系统(TADS)及天线组成,如下图所示。

Llnk-16组成

目前,Link-16已经发展了4代多型终端机,Link-16终端机发展及主要特点如下:

Link-16终端机发展历程Link-16各型终端机特点

Link-16在功能上是Link-11及Link-4A的总和,包括传输设备、通信协议和报文标准三大要素,是信息源、C2中心以及卫星、飞机、导弹等平台之间实现有效链接的关健设施,支持通信、导航和识别等多种功能,具有大容量、抗干扰、保密能力强的特点,满足侦察数据、电子战数据、任务执行、武器分配和控制等数据的实时交换。Link-16主要性能参数如下表所示:

Link-16主要性能参数2)应用

目前,Link-16已成为美军及其盟友主战平台的基本配置,广泛装备于美国及北约盟国的飞机、水面舰艇、防空系统、地面指挥控制系统等,并向日本、韩国、瑞士等国家出口。

年及年,美国向中国台湾地区出口了多套Link-16数据链系统,为中国台湾建设三军整合数据链目标的“博胜计划”提供了关键装备,中国台湾利用Link-16完成了E-2T预警机、战斗机、舰船以及强网系统的有机联接,形成了联合网络作战系统,同时将原来各行其是的指挥自动化系统整合在一起,从而实现了三军自动化指挥系统的实时互联互通。

有分析认为,除了链接台湾地区各作战单位外,在必要的时候,台湾地区作战单位也可以美国空军、海军配备同样终端的作战单位进行互联互通,提高与其协同作战的能力,这样就实现所谓“静默”干涉,即通过美国及其盟友的Link-16为台湾提供额外的战场空情信息支援,达到大幅增加大陆作战行动难度的目的。

美国E-2C/D预警机配备有MIDS,必要时可以直接指挥台湾地区的战机2、Link-)发展历程及性能

20世纪80年代,为在能用较低的费用来更新他们于60年代研发的Link-11并补充完善Link-16战术功能,美国和北约国家发起“北约改进Link-11”(NILE)项目计划,开始研发Link-22数据链。

Link-22系统配置如下图所示,Link-22数据链中的作战平台,又称为NILE单元(NU)。每个NU单元的功能配置包括战术数据系统(TDS)、数据链处理器(DLP)、人机接口(HMI)、系统网络控制器(SNC)、链路层控制(LLC)、4个信号处理控制器(SPC)和无线收发设备以及日时间(TOD)基准。

Link-22系统配置

Link-22数据链系统是一个保密、抗干扰的数据链,采用TDMA组网控制,最大可以支持不同传输媒介的40个网络同时运行,支持F系列和F/J系列报文的传输与转换,可与Link-16兼容工作,主要用于海军岸舰、舰舰和舰空之间的作战指挥和战术协同。同时,Link-22数据链系统在HF和UHF工作频段上采用跳颓工作方式来提高抗干扰能力,使用HF频段,能够提供.9千米(海里)的无缝覆盖,使用UHF频段,覆盖范围仅限于视距;HF和UHF频段都能够通过中继扩大覆盖范围。

Link-22Link-22主要性能参数如下表所示:Link-22主要性能参数2)应用

目前,Link-22数据链尚未广泛装备于美国及其盟国,只有美国、意大利、德国、希腊、日本等少数国家部署这种数据链系统,Link-22数据链仍处于改进升级阶段。美国及北约对Link-22数据链进行了多次演示验证,历次演示情况如下表所示:

Link-22数据链历次演示情况3、MADL专用数据链1)发展历程及性能

随着各种探测技术的发展,现代战斗机(如F-35)上的机载小型有源相控阵雷达(AESA)在合成孔径模式下测绘的数字地图分辨率已经达到了毫米量级,其光电传感器的探测距离和红外成像分辨率也在成倍提高。另外,隐身技术的应用也对数据链提出了隐身的新要求,传统数据链已经无法满足巨大的信息传输与隐身的需求,于是美国在原有机载综合电子系统上专门为F-35战斗机开发了一种数据链系统——MADL专用数据链。

F-35的MADL数据链系统的基本组成为:被分别嵌入飞机不同部位蒙皮之中的6个低可视性数据链收发天线;位于F-35机身上方和下方的信号收发机;MADL数据链控制器;3个天线接口设备;精密振荡器;通信、导航、识别(CNI)系统综合航电系统构架;综合式核心处理器;综合CNI系统控制面板(位于F-35座舱内的大型平板液晶显示器上);MADL系统软件。

6个低可视性数据链收发天线

MADL工作于SHF波段,是一种宽带、高数据传输率、低截获概率的数据链。它可以在°范围内的任何方向上接收或者发送数据传输信号,能为F-35战机提供全向覆盖。MADL使用一个“雏菊花环模式”传输窄波束信号,这种“雏菊花环模式”指的是,第一架战斗机向第二架战斗机发射定向信号,再由第二架发送给第三架,以此类推。

单个MADL网络最多包括25个节点,尽管工作频率、带宽都比Link-16大,但网络用户容量要小于Link-16、Link-22。F-35战斗机可以利用有源相控阵雷达的碎发工作模式,通过MADL实现目标数据的交换,从而形成完整的目标航迹,或利用电子支援系统探测到目标后,立即发布到网络上,然后综合多架飞机的数据,实现对目标更准确的定位,因此MADL可提高隐身飞机在高威胁环境下相互协调的能力。

MADL的主要优势在于通过改进可实现与其他隐身作战平台之间的数据交换。这意味着MADL将成为第一种低截获概率、可装备在多种隐身战机上的数据链,这同时也是MADL的最大优势所在。除了装备在第五代隐身战机上,美军还研究E-3、E-8、无人机等战机装备MADL的可行性,以解决第五代隐身战机与其他主力战机之间的数据共享问题。此外,MADL也具有出色的隐身性,这也是其最为关键的性能特征。

MADL的主要缺陷是它的每个极细波束在任意时刻只能与1架飞机通信,即“一对一”数据交换,所以这不是真正意义上的网络设备。因此,F-35战机上还加装了Link-16数据链,但是Link-16数据链的带宽和容量有限,无法传输大数据量的信息。

2)应用

MADL作为F-35专用数据链,随着美国及其盟友F-35的交付正快速推广中。据洛克希德马丁公司(简称洛马公司)年7月披露的资料显示,截至年7月,洛马公司已向13个国家交付了架F-35战机,F-35战斗机已成为真正意义上的全球战斗机。

F-35战斗机交付情况

为验证MADL功能、加强盟友间协同作战能力,美国联合各盟国进行了多次联合训练。年7月,媒体披露美国、英国、意大利3国在意大利南部上空举行F-35联合训练,训练中各国空军都使用了F-35战机的MADL数据链。意大利飞行员6月曾在地中海举行的一次演习中,借助MADL数据链与美国空军的F-35战机分享了战场信息。

意大利空军和英国皇家空军的4架F-35战机进行联合训练4、CEC1)发展历程及性能

CEC是美国海军为加强海上防空作战能力而研制的协同作战数据链。CEC是一个由硬件和软件组成的系统,是一个坚固的大宽带通信网和强大的融合处理器组成的动态分布式网络。组成CEC网络的节点被称为协同单元(CU),其主要由协同作战处理器(CEP)和数据分发系统(DDS)2部分组成。

CEC系统设备组成框图如下图所示。其中DDS主要由相控阵天线、高功率放大器、低功率放大器、信号处理器4大模块组成。DDS通过“保密网络控制器”与CEP连在一起,而CEP中又包含了改进型武器系统的底层接口。

CEC系统设备组成

CEC系统能共享所有雷达、传感器的实时探测数据,产生统一的战况图像,从而做出最佳的决策。CEC系统的每个作战单元都共享所有传感器的量测数据并保证关键数据的精度和时间特性。

与通用数据链Link-16不同,相控阵天线和波束对准技术使得CEC的DDS采用成对的TDMA通信体制。如下图所示,每一个时隙,各单元间都可成对完成双工通信。这样一方面提高了系统容量,其传输能力比通常的数据链高几个数量级;另一方面,点对点通信也增强了系统抗干扰和抗截获能力。DDS可确保CU接收由DDS传送的数据的属性与该系统从本单元自身的传感器和武器上得到的数据属性一致。因此,整个CEC系统具有很强的复合跟踪、精确提示和协同攻击能力。

成对的TDMA通信体制示意图

此外,整个系统采用灵活的带宽分配和管理机制,这就可以使得CEC系统可按照完成任务紧迫性不同对所传输的业务提供不同等级的服务。CEC主要性能参数如下表所示:

CEC主要性能参数2)应用

目前,美国正在加速在澳大利亚和日本等盟国军队的主战平台安装和部署CEC系统。澳大利亚在军事上一直紧随美国,澳军已成为除美军外最先部署和安装CEC系统的军队。迄今,澳大利亚军队安装了CEC系统的平台包括海军的第三艘“霍巴特”级宙斯盾驱逐舰、“猎手”级护卫舰,以及空军的E-7A预警机和陆军防空反导系统等。

在年的夏威夷演习期间,澳大利亚海军的“霍巴特”号与美国海军“伯克”级驱逐舰“约翰芬恩”号,通过CEC系统建立了安全的数据链接,两舰共享了来自传感器网的目标跟踪和火控数据,验证了美、澳海军通过CEC系统联合作战的可行性。

日本海上自卫队是第二个获得CEC系统的美盟国武装力量。年,日本海上自卫队的“DDG27”型驱逐舰“摩耶”号下水,搭载CEC系统成为该舰最大的亮点,它使得此舰能与美军共享陆、海、空、天传感器网情报,战时与美海军第七舰队联合作战。此外,日本空中自卫队购自美国的F-35A战斗机,出厂时即装备有CEC系统,目前日本正加紧在E-2D预警机及其他“宙斯盾”驱逐舰上加装这一系统。

“摩耶”号小结

新世纪以来,随着信息技术的飞速发展,战场信息正呈现指数增长的态势,美军在伊拉克战争中的通信信息需求就是海湾战争的10倍,如何高效可靠的传递、利用信息已成为信息化条件下战争的生命线及竞争力。美军利用通用数据链正逐步实现美国、盟友间的信息融合,战力提升正日益明显。因此,如何在知己知彼的基础上破解美国战力链接网正日益成为我国国防建设的关键课题之一。

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