外军数据链技术在武器弹药上的应用和启示∗
黄 振
（中国电子科技集团公司第二十研究所 西安 710068）
摘 要 弹载数据链是武器弹药深入作战体系的重要手段。介绍了美军战术数据链在武器弹药上的应用与计划。概括了弹载数据链的发展趋势和技术特点，最后对当前弹载数据链装备发展需深入的几个要点进行了说明。
关键词 弹载数据链；Link16；Qnt
1 引言
20世纪80年代，美军就已经研制出了单平台武器数据链，主要用于作战飞机和武器弹药间的信息交互，机组人员可以在武器弹药发射后继续接收其回传的情报信息并向其传送指令，修订打击参数。随着信息化建设和网络中心作战思想的确立，希望武器弹药作为网络中心战的一个节点，融入到整个作战体系当中，显然这种单平台的武器数据链已经无法完全满足体系作战的需要，因此，美军在开展“武器数据链先期概念技术验证”计划的同时，进行了Link16、战术瞄准网络技术（TTNT）等数据链在武器弹药上的应用与试验，希望能够快速提升武器弹药在作战体系中的作用。
2 外军战术数据链在武器弹药上的应用
Link16和TTNT的主要功能是在参战平台之间实时交换战术信息，使各参战单位之间掌握实时战场态势、传送指挥控制命令、协同作战和战毁评估等信息。
1）Link16在武器弹药上的应用
Link16是战术力量强制的数据链，是北约数据链的选择，也归入美军战斗机、轰炸机和传感器平台。Link16在武器弹药上应用有几大优势：已经加装主要传感器平台；已经安装所有的主要发射平台；能够直接提供态势感知能力；支持地面、空中第三方控制能力；遵从DOD的策略，能够直接纳入网络体系。通过在导弹等弹药上加装Link16，与平台上的具有地面活动目标指示功能的雷达、机载火控雷达等传感器联网，形成一个以网络为中心的制导系统，通过多传感器数据融合，不断将修正的目标位置、速度和目标指示等数据，以及投射武器所需制导信息，实时地传送给攻击平台，然后再转发给投放的制导炸弹或导弹，同时将弹药获得图像信息回传给攻击平台，从而可对地面、海面、空中活动目标实施精确攻击。Link16将武器控制平台由单平台扩展为多平台，工作方式从单一化模式转变为网络化模式，提高系统抗干扰能力，提高武器控制平台的机动范围和生存能力。扩展武器攻击范围，释放武器攻击潜力。图1是美军通过在武器弹药上加装Link16的作战示意图。
图1 Link在弹药上的应用
2）TTNT在武器弹药上的应用
海湾战争以后，为了对付稍纵即逝的时敏目标，美军开始多项新技术研究，战术瞄准网络技术（TTNT）就是其中较为重要的技术之一，由罗克韦尔·柯林斯公司研发，其目标是在作战飞机、无人机、情报和监视侦察平台以及地面指挥所之间构建一个高速、抗干扰、自组织能力强的武器协同数据链网络，提供宽带的传感器-传感器和传感器-射手的无缝连接，以保障AMSTE和AT3等多种作战能力的实现。
2）武器弹药协同技术
虽然就制导武器的智能突防问题已有很多研究成果，但以下问题还有待进一步深入研究和应用：
传统的作战模式，一个平台只能对本平台的武器进行投放和控制。然而，单一的作战平台武器载荷种类和数量有限，同时战区内各作战平台所处地理位置又不相同，一个平台由于位置限制，很难完成整个制导过程，实施对目标的高质量打击。需要在各平台间共享武器资源，根据威胁目标类别和位置来优选武器资源，并由处于最佳制导位置的平台对武器进行联合制导和控制，精确制导武器在空中飞行或巡航阶段，根据不断变化的目标位置对制导武器的运动参数进行修正，实现跨平台武器投放和控制，从QNT的应用中很清晰地反应出了这一点。
图2 Qnt示意图
3 数据链在武器弹药上应用的启示
从美军开展的Link16数据链和战术瞄准网络技术在武器弹药上的应用和试验，不难看出武器数据链的几个发展趋势：网络化、体系化、打击评估一体化、装备终端小型化。
1）网络化
随着通信技术及数据链技术的发展，防御措施和手段越来越多，形成了预警探测、电子干扰、诱饵扰乱、多层拦截的立体防御结构，与以往的单一防御相比综合防御能力大幅度提高。这种情况下，单个武器的突防能力被消弱，战场生存能力极具下降，其毁伤目标能力大副下降，不能充分发挥武器应有的打击效果，因此需要改变作战方式，采用多个武器协同信息共享，以编队的方式提高武器对目标的攻击能力。
当固定N=80，L=6时，不同信道数量下几种算法网络满意度对比情况如图9所示，从中可以看出当信道资源紧张时，基于SLG算法的网络满意度最高，当信道资源宽松时，SLG算法网络满意度略低于CIDG，其原因与前述基本一致.
武器弹药等小型化平台的作战使命和自身特点，决定了必须发展网络动态适应技术，建立“满足任务最优化的动态适应网络”。武器弹药能够快速融入/退出网络，根据不同的任务建立不同的子网，任务完成迅速结束当前子网，释放网络容量。同时整个网络必须具备强抗电子干扰能力，随着防御系统的完善，武器弹药等必将面对着多重的干扰手段，尤其是电子干扰，严重影响群体通信能力，削弱群体攻击能力。开展基于网络化综合抗干扰技术，将各分系统有机组成综合抗干扰网络，从而提高系统和网络的抗干扰能力，提高群体的战场生存能力。
但这不能成为大洪水时诺亚可以见死不救的理由，他还是“义人”吗？独进方舟是善举吗？这是见死不救，是恶行。如果要用洪水惩罚猛兽的话，又何必让它们进入方舟呢？
2）体系化
南四湖滨湖流域采煤塌陷与洼地综合治理研究………………………………… 尚书河，耿 勇，陈立峰等(14.7)
协同攻击多目标时，要求对战场中的跟踪目标进行合理分配，并对多目标攻击的态势进行综合评估及辅助决策，保证对目标打击的正确性，从而对目标的杀伤概率最大且尽可能避免重复攻击或遗漏。通过武器协同数据链，把目标情况和打击的效果信息（数据、图像或流媒体）传送到辅助决策和效果评估系统，对己方威胁程度及敌方杀伤效果进行分析与评估，依据敌我兵力和武器、电子设备性能、己方重点保卫目标等，以定量形式给出决策和评估结果，对“侦、控、打、评”的作战环节实时闭环提供支撑。
同时，水产品产量结构性过剩的问题凸现，不能适应居民消费结构升级的步伐，渔民持续增收难度加大。常规大宗品种供给基本饱和和过剩，价格低廉，经济效益差；优质水产品由于技术和养殖条件限制，总体供给不足，供给和需求矛盾加剧。
目前，“功能性食品”课程的主要教学内容分为6个方面，主要是对功能性食品中功效成分的讲解，如维生素、碳水化合物、油脂、蛋白质等，理论性较强，学生对教学内容不太感兴趣。对教学内容进行重做后，教学内容为3个部分，主要讲解的侧重点为具有调节机体功能的食品，与实际生活内容结合性较强，并将功能性食品的功效成分部分融入到具体功能性食品中进行讲解，如苹果主要的功效成分包括VC、水溶性膳食纤维等，而苹果是具有改善胃肠道作用的功能性食品。除此之外，在教学重组的过程中，加入相应的实验，提高学生的学习的积极性、自主性。
3）打击评估一体化
4）终端小型化
从作战样式不断发展变化，武器弹药、无人机等小型化平台将深度融入整个作战，为了满足小型化平台的加装要求，美军对应用于武器平台的Link16数据链终端设计提出了很高的要求，最小体积为25立方英寸。Qnt终端提出了更苛刻的要求，低速率的体积甚至要求10立方英寸，高速率的体积也不超过20立方英寸。因此，武器数据链终端必将沿着小型化甚至微型化、轻量化、低功耗的路线发展。
4 需进一步加强的几个方面
QNT是美军国防部DARPA和空军研究实验室开展的项目，集成了五个节点：战术飞机、小型战术无人机、无人战斗机、地面人员和空中发射的武器，如图2所示。QNT由一个收发器系统组成，由于节点加装条件苛刻，装备设计时对尺寸、重量和功率等方面有严格的限制。低速率、两通道、可完成半双工或全双工的收发器，尺寸和重量要求是10立方英寸、两英镑重；高速率版本，尺寸和重量要求是20立方英寸、5英镑重，这两个功能可以组合到一起形成一个满足体积30立方英寸的终端。通过向武器、小型战术无人机和地面人员配备QNT终端，使得这三种节点可以与部署了战术飞机、无人战斗机和C4ISR网络的系统进行交互，通过标准组件满足网络通信要求，实现网络中心转化和精确瞄准，支撑瞄准和打击时敏目标，并能支撑武器制导交接、无人机控制、战场态势感知、战毁评估。从QNT的应用可以看出作战过程跨越了武器、战术无人机、地面人员、无人战斗机、战术飞机（战斗机、轰炸机和攻击机）等平台。汇聚了指控信息、情报、监视和侦察平台互连以支持信息交换需求。
按信号概率计算方法的不同，当前基于信号概率的RM电路功耗计算方法主要有2类：第一类方法使用简单信号概率计算法计算所有的信号概率，如文献[6,7]；第二类方法采用在BDD中传播信号概率的BDD法计算信号概率，如文献[4]在解决信号的时间相关性问题时就采用了类似方法.为与这2类方法进行比较，分别设计如算法3所示以及如算法4所示的MPRM电路功耗计算算法.
1）灵活强壮的组网技术
1.3.4 免疫组化结果判断标准 本研究VEGF阳性表达标准参照文献[5]，因VEGF表达于细胞浆中，染色呈棕黄色视为阳性。阳性细胞数占0%～10%为0分，阳性细胞数占11%～25%为1分，阳性细胞数占26%～50%为2分，阳性细胞数占51%～75%为3分，阳性细胞数>75%为4分。0～2分为表达阴性，≥3分为表达阳性。选用试剂盒中阳性片作为阳性对照，PBS取代一抗作为阴性对照。
网络化是实现信息共享，协同工作的前提。通过多种武器的分工协作，可将情报、监视和侦察功能与打击能力有机结合，通过武器协同数据链形成多弹间的信息网络，将单个武器上的目标识别信息分发到其他武器上，实现武器间目标指示信息的共享。通过信息融合选择攻击目标并确定最佳攻击时机实施攻击，实现持续战场监视和更有效地打击目标，扩展单个武器对目标的探测和跟踪范围、扩大战斗空间，提高单个武器电子对抗能力、目标锁定能力、突防能力和打击精度。多武器协同作战不仅提高了单武器的作战效能，更重要的是提高了参战武器的综合作战效能。
战术瞄准网络技术采用无中心组网方式，可在100海里范围内支持200个平台发送传感器和其他数据，系统容量达到10Mbps。采用与Link16数据链相同的报文传输格式，完全与Link16数据链兼容。根据战术瞄准网络技术的特点和日益复杂的战场环境，美军计划将战术瞄准网络技术应用于空军作战飞机和其它军兵种平台。为了适装于弹体和地面单兵（包括海军陆战队、空降兵、空军地面部队等）等，在战术瞄准网络技术的基础上开发出一种简化波形的数据链设备，这种数据链设备就是QNT。
现阶段主要以单武器弹药突防模式研究为主，并未进一步讨论多弹形式。当以群组突防为研究背景时，在多弹间防碰、弹间通讯等前提约束下，应对反拦截机动时对队形的影响以及机动后是否还具备协同攻击的能力等问题展开深入的研究。群体内的协作是提高突防效果的关键，可以建立导弹集群和拦截弹群之间的攻防博弈过程，研究对群体意图、个体意图、群体行为和个体行为间的关系，求解导弹集群中各个导弹/弹头的机动时刻和机动控制指令，实现导弹集群的智能突防决策。
3）低时延、高速率传输技术
随着战场环境的日益复杂、传感器分辨率的不断提升、多平台体系化作战和“侦、控、打、评”一体化作战思想的深化发展，需要融合的战场信息将日益增加，武器平台、武器弹药之间分发共享多传感器的航迹数据、导航数据、方位测量数据、电子支援数据、攻击图片数据甚至视频流等数据，支撑协同探测、协同定位、战毁评估等作战功能。这对数据链的传输速率和传输延时能力提出了很高要求。
4）软件无线电技术的应用
水轮发电机组的转速往往比其他旋转机械的转速较低，使得水轮发电机组振动故障属于渐变性或者耗损性故障，突发恶性事故较少，振动故障往往是从一个量变到质变的渐变过程。
武器弹药作为参战平台深入作战方式，数据链设备的功能和型谱种类将会大量增加。为了降低设计复杂度和装备应用管理难度，需研制一种开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，可根据作战功能和作战平台特性进行功能和硬件剪裁。软件无线电技术可以将数据链的工作频段、调制解调类型、数据格式、通信协议等，用软件来完成，通过软件加载、重构多种数据链标准波形，适应不同的数据链传输要求。其硬件也可以根据平台进行剪裁，具有非常强的功能延展性和兼容性。
5）装备高度集成化
武器弹药、小型无人机、单兵等的负载能力严重限制了数据链设备重量、体积和功耗，要求数据链设备必须具备小型化、轻量化、低功耗，甚至是微型化。随着数字电路的高速发展，可以充分利用高集成度编程器件、嵌入式器件甚至专用芯片降低数字信号/信息处理电路的规模，利用高速ADC、Fbar滤波器、GaN等新型模拟元件、新型工艺等降低模拟信号处理电路的规模，利用模数混合设计提高整设备的集成化，以提升数据链装备的适装能力。
5 结语
随着数据链技术的不断发展，网络化数据链在武器弹药上的应用势必越来越广泛，是深化建立联合作战的基础。通过纵横交错的数据链信息网络，在情报侦查平台、指挥控制平台与发射平台保持双向的紧密联系，实现“从发现到打击再到评估的杀伤链路”的“无缝链接”，构建融合探测、决策、指挥和攻击的一体化作战体系，充分发掘武器弹药的打击威力和体系对抗能力。
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Elicitation About US Data Link Appled Weapon
HUANG Zhen
（The 20th Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation，Xi'an 710068）
Abstract The paper describes several experiments and plans about US army appled data link system on weapon and bomb.Summarize the development trend of weapon data link through analyzing the characteristic of US.To table a proposalof development about the weapon data link equipment.
Key Words weapon data link，Link16，Qnt
中图分类号 E962
DOI： 10.3969/j.issn.1672-9730.2019.08.002
∗ 收稿日期： 2019年2月12日，
修回日期： 2019年3月24日
基金项目： 国家自然科学基金项目“基于新型平面阵列的二维波达方向估计和阵列自校正”（编号：61701383）资助。
作者简介： 黄振，男，高级工程师，研究方向：数据链技术及应用。
Class Numbe r E962
标签：弹载数据链论文; Link16论文; Qnt论文; 中国电子科技集团公司第二十研究所论文;