劉東青，孫陳剛，任喜珂，彭賽陽

（95510部隊，貴陽550025）

0 引 言

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈（Tactical Digital Information Link）是一種按規(guī)定的報文（消息，message）格式和通信協(xié)議，在傳感器、指控系統(tǒng)與武器系統(tǒng)之間傳輸和處理戰(zhàn)術(shù)信息的系統(tǒng)［1］，是伴隨著現(xiàn)代“信息化戰(zhàn)爭”的興起而產(chǎn)生的一種與作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)過程緊密結(jié)合的信息通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)鏈可以將信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息控制、預(yù)警探測、電子對抗等信息系統(tǒng)緊密連接在一起，溝通所有作戰(zhàn)單元，為指揮部門到作戰(zhàn)基本單元提供所需的各種信息，使戰(zhàn)場成為對己方單向透明的戰(zhàn)場。［2］目前，世界上已有美國、北約、俄羅斯、以色列、越南等國和中國臺灣地區(qū)裝備了數(shù)據(jù)鏈，其中美國是數(shù)據(jù)鏈體系唯一較為完善的國家。在近半個世紀的發(fā)展歷程中，美軍相繼開發(fā)并賦予編號的數(shù)據(jù)鏈就有10多種，主要包括Link?4、Link?4A、Link?11、Link?16、Link?22等。

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈是航母戰(zhàn)斗群及兩棲打擊群發(fā)揮艦載機作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵。研究數(shù)據(jù)鏈信號偵察分析方法，通過偵察分析先驗知識引導(dǎo)己方火力對其實施有效打擊，是戰(zhàn)時破壞敵方指揮鏈路的關(guān)鍵，也是決定戰(zhàn)爭勝利走向的重要因素。因此，本文主要針對美軍現(xiàn)役典型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信號，對其偵察分析方法進行探析，旨在為應(yīng)對數(shù)據(jù)鏈目標提供通信支援。

1 數(shù)據(jù)鏈概念及基本情況

數(shù)據(jù)鏈的基本概念是內(nèi)容以數(shù)字化信源數(shù)據(jù)的方式進行傳遞，且絕大部分發(fā)送方式像鏈條一樣，作用是在需要的時間和需要的地點提供信息的能力。［3］針對“數(shù)據(jù)鏈”的概念有很多定義，要弄清什么是數(shù)據(jù)鏈，首先要弄清數(shù)據(jù)鏈所具有的基本特點。其主要特點包括信息傳輸?shù)膶崟r性、可靠性、安全性、一致性、有效性和系統(tǒng)的自動化運行。

數(shù)據(jù)鏈實質(zhì)上是一個圍繞戰(zhàn)場作戰(zhàn)在指揮機構(gòu)、作戰(zhàn)部隊和武器平臺之間構(gòu)建的情報、指揮控制等信息處理、分發(fā)、交換與共享的通信系統(tǒng)。通過該通信系統(tǒng)構(gòu)建起能夠“共享戰(zhàn)場態(tài)勢、實時指揮控制、緊密作戰(zhàn)協(xié)同”的信息網(wǎng)絡(luò)。以美軍軍事系統(tǒng)為例，數(shù)據(jù)鏈主要應(yīng)用于機載通信系統(tǒng)、艦載通信系統(tǒng)，如圖1。

圖1 美軍事通信系統(tǒng)

2 美軍典型數(shù)據(jù)鏈處理及分析方法流程

2.1 美軍現(xiàn)役典型數(shù)據(jù)鏈信號處理

（1）Link?4A數(shù)據(jù)鏈

Link?4A數(shù)據(jù)鏈路是在Link?4基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是美海軍主要應(yīng)用于艦空指揮和協(xié)同的數(shù)據(jù)鏈。信號模式分為6類：控制艦載機著艦系統(tǒng)（ACLS）、空中交通管制（ATC）、空中截擊控制（AIC）、攻擊控制（STK）、地面控制轟炸系統(tǒng)（GCBS）和艦載機慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（CAINS）。［4?5］該樣本為CAINS信號。在這種模式下，數(shù)據(jù)傳輸是單向的，受控飛機不產(chǎn)生應(yīng)答報文。Link?4A CAINS信號時頻圖如圖2所示。

圖2 Link?4A CAINS信號時頻圖

信號參數(shù)如下：

①信號頻段：UHF，這里信號頻率為320.280 MHz

②信號帶寬：40.030 kHz

③調(diào)制方式：2FSK

④調(diào)制速率：10 kBd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：連續(xù)，具有16 ms周期性

⑥信源、密情等其他規(guī)格：格式報

（2）Link?11數(shù)據(jù)鏈

Link?4A數(shù)據(jù)鏈僅為滿足艦空（或地空）之間的情報共享和作戰(zhàn)指揮需要而建立。為滿足艦隊內(nèi)部、艦隊間的通信需求，尤其是滿足出海艦隊與岸基指揮所之間迅速交換情報和作戰(zhàn)指揮的需要，美軍在Link?4A基礎(chǔ)上發(fā)展了Link?11數(shù)據(jù)鏈。Link?11采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和標準報文格式，工作在HF、UHF頻段，支持戰(zhàn)斗群各分隊之間海軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于海軍岸艦、艦艦和艦空之間的作戰(zhàn)指揮和信息共享。［6］Link?11信號時頻圖如圖3所示。

圖3 Link?11信號時頻圖

信號參數(shù)：

①信號頻段：UHF，這里信號頻率為311.800 MHz

②信號帶寬：25 kHz

③調(diào)制方式：FM＋8PSK

④調(diào)制速率：去FM后調(diào)制速率為2 400 Bd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：突發(fā)

⑥信源、密情等其他規(guī)格：密報

（3）Link?16數(shù)據(jù)鏈

Link?16是為各軍兵種所有戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)單元的信息交換需求而設(shè)計的，支持偵察數(shù)據(jù)、電子戰(zhàn)數(shù)據(jù)、任務(wù)執(zhí)行、武器分配和控制數(shù)據(jù)的交換，功能上是Link?11及Link?4A的總和。Link?16數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)方式靈活，既可以組成單網(wǎng)也可以組成多網(wǎng)，尤其是可以采用“重疊網(wǎng)”方式，在同一個大的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)根據(jù)不同的指控關(guān)系、編隊關(guān)系和話音關(guān)系構(gòu)建相應(yīng)的子網(wǎng)，多個子網(wǎng)同時工作，互不影響，極大地滿足了多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)時在共享情報和作戰(zhàn)協(xié)同信息等資源的基礎(chǔ)上還能滿足多個指揮機構(gòu)、多個作戰(zhàn)編隊間相互通信的需求。Link?16信號時頻圖如圖4所示。

信號參數(shù)：

①信號頻段：L波段，中心頻率是1 150 MHz

②信號帶寬：總帶寬255 MHz在960～1 008 MHz、1 053～1 065 MHz和1 113～1 206 MHz 3個分頻段上工作，在51個頻道上隨機發(fā)送，頻道間隔為3 MHz，共計占用帶寬153 MHz

圖4 Link?16信號時頻圖

③調(diào)制方式：MSK，采用循環(huán)碼移位鍵控編碼（CCSK）形式的擴頻技術(shù)

④調(diào)制速率：5 MBd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：突發(fā)跳頻，跳速76 923跳／s

（4）Link?22數(shù)據(jù)鏈

Link?22是一種抗電子對抗的超視距通信系統(tǒng)，在HF或UHF頻段采用定頻或跳頻抗干擾技術(shù)。單個HF網(wǎng)絡(luò)支持1.2～3.6 kbps數(shù)據(jù)率，單個UHF網(wǎng)絡(luò)支持2.4～10 kbps數(shù)據(jù)率。［7］在結(jié)構(gòu)上，采用時分或動態(tài)時分多址，提供更高的靈活性，并減少網(wǎng)絡(luò)管理的附加操作。Link?22信號時頻圖如圖5所示。

圖5 Link?22波形與時頻圖

信號參數(shù)：

①信號頻段：3～30 MHz，這里信號頻率為7.521 MHz

②信號帶寬：2.58 kHz

③調(diào)制方式：QPSK、8PSK

④調(diào)制速率：2.4 kBd

⑤通信方式（含連續(xù)／突發(fā)屬性）：TDMA，突發(fā)

⑥信源、密情等其他規(guī)格：密報

2.2 數(shù)據(jù)鏈信號分析方法流程

鑒于數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代化戰(zhàn)場上的地位和作用，針對數(shù)據(jù)鏈的偵察分析工作也變得愈發(fā)重要，尤其是在接收信號中如何獲取通信行為有關(guān)內(nèi)容的需求也變得愈發(fā)強烈。然而，為了獲取通信行為，要獲取各個通信主體的信息，如數(shù)據(jù)格式、信號特征和編碼方式等。現(xiàn)階段，典型的常用數(shù)字信號接收處理模型如圖6所示。

圖6 數(shù)字信號接收處理模型

①信號入環(huán)節(jié)主要指的是通過天線將無線電信號轉(zhuǎn)換為電流信號；

②功分環(huán)節(jié)主要指的是將一路信號分為多路信號進行利用；

③接收環(huán)節(jié)主要指的是將信號從射頻變換到中頻，并加上一定增益和濾波，以便后續(xù)的傳輸采樣及其他處理；

④預(yù)處理環(huán)節(jié)主要指的是對中頻信號進行進一步增益濾波處理或變頻，以便進行采樣；

⑤采樣環(huán)節(jié)主要指的是利用低通或帶通采樣定理對信號采樣量化；

⑥試解調(diào)環(huán)節(jié)主要指的是采樣信號進行試調(diào)制分析與解調(diào)；

⑦試分析環(huán)節(jié)主要指的是對解調(diào)信號判斷正誤，并分析信號的編碼情況。

數(shù)據(jù)鏈信號偵察分析處理流程主要包括兩部分：明確偵察采集對象和正確偵察采集信號，其中，明確偵察采集對象主要是任務(wù)前對需重點采集的敵方數(shù)據(jù)鏈信號進行明確，引導(dǎo)電子戰(zhàn)偵察裝備在任務(wù)過程中進行偵收采集；正確偵察采集信號分為模擬采集和解調(diào)后采集，如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)鏈信號偵察分析流程

（1）模擬采集：對采集的數(shù)據(jù)鏈信號經(jīng)CoolEdit軟件初步分析—調(diào)制參數(shù)分析（得到中心頻率、帶寬、符號速率）—初步編碼分析（確定信道編碼類型、幀結(jié)構(gòu)特征、糾錯、擾碼等編碼參數(shù)）—信源恢復(fù)等流程，準確掌握敵方數(shù)據(jù)鏈信號戰(zhàn)技性能參數(shù)、使用規(guī)律等特征。

（2）解調(diào)后采集：對采集的數(shù)據(jù)鏈信號先經(jīng)過解調(diào)處理后采集，然后再通過初步編碼分析（確定信道編碼類型、幀結(jié)構(gòu)特征、糾錯、擾碼等編碼參數(shù)）—信源恢復(fù)等流程進行信號處理。

3 存在的問題

目前，對美主要戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的偵察研究還存在諸多問題，主要體現(xiàn)在：

①頻段寬帶信號偵控能力不足，對重點頻段鞭長莫及；

②對微弱信號偵察還需進一步攻研突破；

④現(xiàn)有情況研究尚未形成體系，影響偵察效率。

為解決上述問題，在對美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信號進行偵察分析時可以考慮從以下方面入手：

（1）基于偵察信號的目標個體識別可行性分析。信號層面：通過電子戰(zhàn)偵察機、地面超短波信號接收設(shè)備，從中頻和基帶輸出的接口，配置高精度采集設(shè)備進行信號采集，建立積累數(shù)據(jù)鏈樣本數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計分析樣本分布及其特征偏移，提取數(shù)據(jù)鏈信號細微特征，為信號識別技術(shù)研究打下基礎(chǔ)；同時，利用機器學習算法進行訓(xùn)練模型建模，完成目標個體識別。信息層面：可以對消息共享幀中解析出來的ID與個體目標進行關(guān)聯(lián)，同時進一步解析戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)中可能攜帶的個體信息，用于目標個體識別。

（2）基于偵察信號的目標作戰(zhàn)意圖輔助研判。通過對不同任務(wù)場景下數(shù)據(jù)鏈信號特征及工作模式梳理總結(jié)，可以對艦船、戰(zhàn)斗機等目標戰(zhàn)術(shù)意圖進行初步研判。一方面，可以通過目標數(shù)據(jù)鏈信號消息共享幀中解析的經(jīng)緯度消息，實現(xiàn)航跡標繪，根據(jù)目標不同任務(wù)活動區(qū)域及飛行特點研判其戰(zhàn)術(shù)意圖。另一方面，可以通過數(shù)據(jù)鏈信號突發(fā)特征，掌握數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)中目標數(shù)量和消息傳輸速率，結(jié)合測向定位及解析得到的經(jīng)緯度消息，掌握目標相對位置關(guān)系，綜合分析其戰(zhàn)術(shù)意圖。

4 結(jié)束語

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈已成為軍隊指揮、控制與情報體系傳遞信息的主要工具和手段，對其進行深入的研究分析可為未來作戰(zhàn)提供通信支援。本文首先介紹了數(shù)據(jù)鏈信號概念及基本情況，在此基礎(chǔ)上對美軍現(xiàn)役典型數(shù)據(jù)鏈信號進行了分析，給出了數(shù)據(jù)鏈信號偵察分析方法流程，并就對美數(shù)據(jù)鏈信號偵察分析存在的問題提出了下一步實施建議，為該領(lǐng)域的研究分析提供借鑒和參考。