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美军数据链标准现状及发展趋势研究
wforum.com  2025-04-23 19:46  阿隆随录

0 引言 

网络中心战的概念由美国海军作战部1997年提出,较之于平台中心战,该作战理念是建立在以网络为中心思维基础上的一种作战行动,它强调作战中心由平台转向网络,使得作战人员能够实时共享作战态势,有效提高作战指挥的效率。数据链是推动平台中心战到网络中心战转变的重要装备,该装备利用各种无线通信和网络手段, 按规定的信息格式、处理流程和传输控制协议,在传感器、指控系统及武器平台间实时分发与自动处理战术数据,实现“发现即打击”的战术信息系统。数据链连接各类传感器、武器、指控平台,在复杂的作战条件下形成端到端能力,实现机器到机器的自动操作。 

美军现役数据链装备包括 Link 系列、通用数据链(Common Data Link,CDL)和战术瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology,TTNT)等。为了保障数据链装备的作战应用、人员训练、管理规划以及提升各数据链系统之间的互操作性,美国国防部、美国参谋长联席会议、美军军兵种和北约国家组织发布了大量数据链标准并形成了标准体系,该体系保障了数据链装备的正常使用,并同时促进了各数据链系统之间的信息交互。 

1 美军数据链标准体系分析 

1.1 总体分析 

美军目前所应用的数据链标准体系主要涉及 Link 系列、CDL 系列、TTNT、多功能先进数据链(Multi-function Advanced Data Link,MADL)、机间数据链(Intra Flight Data Link,IFDL)和协同作战能力(Cooperative Engagement Capability,CEC) 等数据链系统,其来源包括美国参谋长联席会议、国防部、军兵种以及北约等多个部门或组织。本文根据标准所应用方向,对美军数据链标准进行类别划分,具体内容如图 1 所示。

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美军数据链标准可以划分为消息标准、波形标准、接口标准、设备标准、训练标准、信息安全标准、管理标准、试验仿真标准以及互操作标准。上述类别标准的关系如图 2 所示。

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消息标准和波形标准为数据链系统的基础标准,接口标准为消息标准实现消息转译,互操作标准描述了实现数据链系统互操作性的方法,试验标准和测试评估标准提供了试验测试的相关工具和方法,训练标准和作战应用标准为对上述标准的综合运用,设备标准描述了数据链设备的设备运行和维护。 

1.2 重点方向分析

1.2.1 波形标准 

波形标准设计规划了数据链信息传输过程中 所使用的波形,美军所使用的数据链波形标准主要由美军各军兵种所制定,涵盖 Link 系列数据链、 CDL 系列数据链以及 CEC、TTNT、IFDL、MADL 等武器协同数据链。波形标准的制定要素如图 3 所 示。

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基于目前所收集到的材料,美军数据链波形标 准的涉及范围主要包括开放式系统互连(Open  System Interconnection,OSI)网络模型中的网络层、 链路层以及物理层,主要涉及调制/解调、基带数据 加密、频率、延迟、寻址技术、扩频、跳频以及网络管理、网络路由等相关技术。 

Link-16 数据链波形标准则同时包括消息处理 内容,具体为传输消息释义、打包传输以及数据加 密/解密等相关内容。

1.2.2 消息标准 

消息标准为基于数据链系统所定义的消息格式,具体可划分为面向比特的消息标准、面向字符的消息标准和图像标准,图像标准则应用于 CDL 系列通用数据链系统。

1)面向比特的消息标准 

面向比特的消息标准应用于 Link 系列数据链 系统,包括 Link-11、Link-16 和 Link-22 等数据链 系统,其中 Link-11 与 Link-16 美国国防部和北约 均制定了消息标准(针对同一数据链系统所制定的 消息标准可视为对等标准),Link-22 数据链系统 为北约基于 Link-11 和 Link-16 所研发的改进型数据链系统,其消息标准仅北约制定。

Link 系列数据链系统消息标准主要内容为接 口规范、数据转发、数据元素字典、缩略语以及相 关专有名词定义等相关内容,其中接口、规范和消 息转换通常为消息标准的核心内容。Link-11 使用M 系列消息、Link-16 使用 J 系列消息,Link-22 使 用 F/FJ 系列消息,其中 F/FJ 消息中包括部分 J 系 列消息。

2)面向字符的消息标准 

美国国防部所发布的面向字符的消息标准为 MIL-STD-6040(USMTF),该标准着重于强调运 用计算机设备生成使用人员可读的相关信息,从而 可以改善信息交流过程,提高作战效率。 

3)图像标准 

图像标准规定了数据链进行图像传输时所运用的图像格式,北约所制定的图像标准主要应用于 CDL 系列通用数据链,具体可划分为固定图像标准和运动图像标准,根据对标准的分析,美军对于静态图像通常会运用二维坐标系进行分析,并同时建立图像像素点与坐标值之间的对应关系;对于运动图像则基于不同的图像质量(高清晰度、增强型清晰度以及标准型清晰度)规定了图像的数据结构、 传输接口和数据流,在使用过程中可根据实际情况选择合适的清晰度。 

1.2.3 接口标准 

数据链接口标准针对不同数据链系统实现了消息转译功能,北约基于 Link-11、Link-16 和 Link-22 数据链系统所应用的消息标准制定了接口 标准 STANAG 5616。

STANAG 5616 建立了 M 系列消息、J 系列消息以及 F/FJ 系列消息之间的信息转发规范,实现了上述消息之间的消息转译。 

1.2.4 设备标准 

设备标准用于描述数据链装备的功能,美军设备标准基于系统层面和端机层面进行分类讨论,系统层面包括信号波形、系统结构、时隙分配等内容;端机层面则包括发送性能、接收性能等方面内容。 

1.2.5 试验仿真标准 

试验仿真标准包括两部分:

1)仿真标准 仿真标准规定了数据链装备仿真的体系架构 以及相关仿真要素,美军所制定的数据链仿真标准 规定了仿真体系架构,并从端机层面和信号层面规 定了仿真要素。

2)试验标准 试验标准规定了数据链试验过程中所运用的 试验工具和方法,美国联合互操作测试司令部 (Joint Interoperability Test Command,JITC)基于 战术数据链固定消息格式与可变消息格式分别制 定了测试方法和测试工具。

1.2.6 训练标准 

美军基于数据链领域所制定的训练标准可划分为数据链装备操作规程以及人员训练标准。 

1)数据链操作规程

数据链操作规程为数据链装备的使用提供了 操作指导,美军所制定的数据链操作规程包括单一 数据链操作规程以及多战术数据链接口操作规程。

ADatP-11/16/22 分别为 Link-11、Link-16 与 Link-22 数据链系统的操作规程,ADatP-33 与 CJCSM 6120.01 是对等标准,分别由北约和美国参 谋长联席会议所发布,描述了多战术数据链接口操作规程。 

2)人员训练标准 

人员训练标准为数据链使用人员提供了训练 指导,美军所发布的人员训练标准包括为作战人员 和管理人员所设置的培训计划。

1.2.7 信息安全标准 

信息安全标准是保障数据链信息传输安全的相关标准,美军联参会议基于数据链信息安全制定 了密钥管理标准,该标准从技术层面和管理层面展开,具体描述了数据链系统使用过程中的密钥分配和密钥管理。

1.2.8 管理标准 

管理标准规定了基于数据链领域所发布的管理措施,美军在管理标准中描述了数据链装备的发 展规划内容,具体包括数据链的服役期限和发展方向,以及不同数据链装备之间的功能融合问题,如图 5 所示。

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美国国防部在标准中发布了使用 J 系列战术数 据链族的百分比和数据链装备的实现和终止计划, 根据该计划中的相关描述,美国国防部将会逐步增加使用 J 系列数据链族的平台数量,而对非 J 系列 数据链族的数据链装备则会进行逐步淘汰或将其功能并入 J 系列数据链族的相关装备。

1.2.9 互操作标准 

互操作标准描述了为保障数据链系统之间的互操作性所采取的相关方法与措施,美军实现数据 链互操作性的方法主要包括实现消息标准的一致性、波形结构和波形处理标准化、外部接口标准化以及网络标准化。

2 美军数据链标准发展趋势分析 

2.1 美军未来作战理念 

近年来,基于美国国家战略、国防战略、军事 战略的重大转向和先进科技迅猛发展带来的推动 作用,经过数年时间的探索以及对现代战争形态演变规律认识的不断深化,针对中俄等具备强大区域拒止能力的主要竞争对手,特别是政治、经济、军 事力量迅速崛起的中国,美军国防部、各军兵种先后提出“分布式作战”、“多域战”、“作战云”、 “敏捷战斗部署”、“马赛克战”等新型作战概念, 这些新型军事理论、作战概念与战法打法以“势均力敌”竞争者为作战对手,目标是以先进作战理念为引领,牵引先进装备体系发展,对敌形成全面优势。 

2.2 美军数据链领域发展趋势 

针对大国竞争态势,美军加快发展空海一体战、多域战、马赛克战等新型作战概念,以及新型舰艇、作战飞机、导弹和无人系统等武器装备。面对这些新概念和新装备,美军也面临多种数据链装备互联、多种消息类型互通、跨域作战流程互操作、体系集 成难等问题。基于上述问题,美军未来数据链领域发展方向主要包括:

1)数据链装备体系化发展步伐加快,打造信息系统支持下体系作战能力; 

2)大力发展无人作战平台数据链装备,支持有人/无人系统作战; 

3)着眼面向杀伤链的战术“观察—定位—决 策—行动”(Observation, Orientation, Decision,  Action,OODA)环路高效建立,形成体系对抗新 优势; 

4)加快新技术在数据链装备体系的落地应用,支撑马赛克战等新型作战概念实现; 

5)构建开放式集成架构模型,按照统一架构实现多链与平台集成。 

2.3 美军数据链标准发展趋势 

基于美军数据链领域发展方向,在数据链标准领域会有以下七种发展: 

1)消息标准 

美军未来数据链消息标准会贯彻消息标准融合的理念,即在现有数据链系统消息标准中选择主导消息标准,对于部分数据链装备的原有消息标准进行替换以适应美军所制定的主导消息标准。

2)波形标准 

美军未来的波形标准会以软件无线电为发展方向,即通过不同软件来实现不同环境下的相关需求,标准规范中可能会规定对于通用硬件平台的相关要求以及对于软件性能的要求。 

3)互操作标准 

多链融合为未来战争的方向,美军未来互操作标准将会围绕多数据链综合运用的方向进行制定。 

4)接口标准 

美军未来接口标准的设计理念为设定通用消息标准,对于从任意数据链设备所收到的消息会先翻译为通用消息再转换为接收端所需的消息类型。

5)设备标准 

在未来作战中美军大力发展无人作战平台,实现有人/无人系统的综合作战应用,因此针对新型的无人设备美军会开发对应的数据链端机设备,并在标准中规定相应的设备功能性能。 

6)试验仿真标准 

美军未来的测试仿真标准会研究基于云计算的联合测试技术,即通过云计算平台整合已有的试验仿真工具/设备,对联合测试中采集的测试数据数据进行分布式采集、统一式存储管理;同时对于仿真数据、实装测试数据可能会通过大数据技术进行预处理和挖掘分析。

7)管理标准 

美军在未来会贯彻消息标准融合的理念,即对部分装备进行相关改装以适应主导消息标准,因此管理标准可能会针对上述方向设置具体方案,可能包括需要改装的装备名单、主导消息标准的确定以及改装的期限等内容。 

3 结语 

美军数据链经过多年发展,已经形成了完整的标准体系,该体系由美国国防部、美国参谋长联席会议、美军军兵种和北约等多个部门或组织所建立,并覆盖多种数据链类型以及多个应用领域,在美军和北约的各军兵种联合作战中发挥了重要作用。

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