美军数据链多链集成应用研究
孙杰1，刘亮2
（1 中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068；2 装备发展部军事代表局驻西安地区军事代表室）
摘要：多链集成是提高数据链体系作战效能的有效手段。本文通过介绍美军数据链多链集成现状，分析了多链集成技术需求，提出基于接口、数据、信息和服务四层多链集成框架，该框架可有效解决多类数据链平台集成和集成应用问题，具有较好的可扩展性和开放性，最后对数据链集成应用进行了技术展望。
关键词：多数据链集成；集成框架；通用链路集成处理
中图分类号：TN919  文献标识码：A  文章编号：1674-7976-(2017)-04-308-05 Research on Multi Data Link Integration Technique of US Army
SUN Jie, LIU Liang
Abstract: Multi Data Link integration technique is a highly useful approach to enhancing the combat effectiveness. In this paper, by presenting the most recently current work of Multi Data Link integration te
chnique of the US Army, we analyze the corresponding technical requirement of the technique first, and then we propose a framework which is based on the interface, data, information and services. This framework can be used to effectively address the problem of multi-type data link framework integration and the problem of how to apply this technique into real applications, and we also show the scalability and openness of the proposed framework. Finally, we discuss the future work of Multi Data Link integration technique.
Key words:Multi Data Link Integration; Integration Framework; Common Link Integration Processor
0 引言
数据链将传感器、指控和武器等作战要素纵横贯通，通过作战信息实时分发与自动化处理，形成信息优势与决策优势，实现作战任务规划向战术行动和战术动作转化。随着网络中心战理念不断向战场末端延伸，数据链在现代战争中发挥的作用也日益突出。但美军数据链都是“烟囱式”通信系统[1]，设计最初没有考虑现今定义的互操作性，因此提出了多链路协同作战的问题。各国军队为此做了众多工作，以期使已有的数据链能够最大程度的互联互
收稿日期：2017-04-19。孙杰（1981.8—），河南兰考人，高级工程师，研究方向：电子信息系统设计。通互操作，并能兼容以后即将出现的各种新型数据链，在新形势下发挥更大的作用。
本文首先对美军的多链集成现状进行分析，从中提炼美军多链集成的发展趋势，然后结合国际上数据链的装备和应用现状，归纳多链集成研究应考虑的技术要求；最后提出一种具备较强开放性的多链集成应用框架，并对该框架的后期工作进行展望。
1 美军多链集成现状
美军在从20世纪50年代以后，开展了多种多类数据链的研发和装备，目前已形成了集指控、武器协同等在内的多系列多型号的数据链[2]。为实现各数据链系统之间的互操作，以及数据链与应用系统、平台任务系统的互操作，美军根据不同的作战
需求研发了包括防空系统集成器（Air Defense System Integrator, ADSI）、指挥控制处理器（Command and Control Processor, C2P）、多战术数据链处理器（Multi-TADIL Processor, MTP）、数据链处理器/机载数据链处理器（Data Link Processor/Advanced Data Link Processor, DLP/ ADLP）、通用链路集成处理（Common Link Integration Processor, CLIP）以及数据链公共操作构件等一系列的集成应用产品[3]。
（1）防空系统集成器。ADSI是一种数据通信融合系统，可接收、发送和显示实时的战场战术信息的多链路指挥、控制和通信系统。ADSI能处理包括Link11、Link11B、Link16、ATDL-1及综合广播业务（IBS）等在内的信息，其可接收多个雷达的输入，提供自动航迹初始化，并能在多个链路间转发目标
轨迹消息、生成融合空中图像、雷情与情报数据的综合图像。同时还可接收其他情报网的数据，将新数据与历史数据进行相关处理，以减少重复信息。
（2）指挥控制处理器。装备于美海军大部分作战舰艇，是一套报文分发软件，能够对Link4、Link11和Link16等数据链进行并行操作，并采用N 系列消息格式为主机提供统一接口，完成端机初始化和控制、数据转发、数据过滤、链路性能监视、消息接收及应答等等功能。
（3）多战术数据链处理器。美海军提出的MTP 建立在C2P上，将取代原有的C2P。可应用于AEGIS、ACDS、GCCS-M、飞机、指挥舰、潜艇和岸上设施等多种平台。相较之C2P，MTP除支持原有的Link4A、Link11/11B和Link16数据链外，还支持Link22、JRE及S-TADIJ等新型数据链。
（4）数据链处理器/机载数据链处理器。DLP 用于地面固定、移动和海上平台，而ADLP用于机载平台。通过DLP/ADLP，指控系统或战术数据系统能方便地接入Link11/11B、Link16和Link22等数据链。
（5）通用链路集成处理器。CLIP是美国海陆空三军联合开发的一个功能强大的多数据链集成设备，可用于飞机、舰船、岸上指控站点和陆地战术单元[4]，能为不同格式的消息进行转换。CLIP可将来自各数据链的不同格式消息转换成统一的、主系统能够识别的报文序列。相较其他多链集成设备或软件，CLIP的集成范围被大大拓宽，不仅能集成Link 4A、Link 11、Link 16、Link 22等传统数据链，也能集成宽带数据、综合广播和WNW等IP网络。其概念框架如图1所示。
图1  CLIP的软件实现概念图
（6）数据链公共操作构件。美军在公共操作环境（COE）中，将不同数据链的消息处理服务封装在相应的数据链软件段中[5]。安装COE软件时，用户可根据需要选择安装相应的数据链软件段，并可在COE软件基础上进行数据链的应用开发。
2 美军多链集成技术需求分析
纵观美军数据链集成处理应用的发展，可以看出美军的集成处理应用方面正朝着集成一体化、信息多元化和应用多样化等方向发展，分析这些变化可以对未来的集成处理发展得到一些启示。
2.1 新型作战样式带来的应用功能拓展要求
美军最初研究的Link4数据链是为解决舰机协同问题，实现舰艇对舰载作战飞机的指挥引导；Link16的研制实现了目标监视、指挥控制和编队协同等功能；随着新的作战平台和武器系统的服役，美军提出了持久近空支援、远程舰炮对地攻击、空间作战、舰队联合防空、电子战等新型的作战样式，同时对数据链系统进行改进和功能提升以适应这些变化，不断挖掘数据链系统的潜力，用于达到显著提升作战效能的目的。
集成应用处理的设计应同样考虑到新武器平台和新作战样式带来的作战应用功能的新变化，数据链集成
应用处理应具备较高的功能拓展能力，应设计更开放、更通用的架构便于未来功能的开发和部署，同时设计隔离性更强的功能模块，将新功能集成对系统原有功能和执行流程的影响降到最低，最终打造能够以更敏捷、更可靠、更可用、更灵活方式支撑新的作战样式的多链集成应用系统。
2.2 异构传感数据带来的多元数据处理要求
20世纪80年代，美军研制了战术层面上能够完成同类传感器数据融合或单平台内多类传感器数据融合功能的第一代数据融合系统；90年代研制了以混合传感器和处理器为主要目标的第二代信息融合系统；在未来战场上，美军会部署越来越多的新型传感器以获得更加清晰、准确的目标图像，以支撑其发现即打击战略。在上述美军构筑的多种传感器数据/信息融合系统中，数据链都作为整个系统的“神经网络”，担负着非常关键的作用。
由此可见，数据链将会链接更多的战场传感器获取大量的战场态势信息，对因此带来的传感器类型和数据格式多样化难题，应通过建立统一的数据处理模型，该模型具备多元数据处理能力，能够屏蔽不同传感器数据的语义差异，完成相关信息的识别、解析、聚类以及融合，进而实现从信息的独立使用到多元信息融合处理的转变，更好的运用和呈现这些数据。
2.3 多源多域信息带来的信息资产增值要求
20世纪80年代后，由于战争逐渐趋于立体化，传感器种类和数量越来越多，目标环境越来越复杂，探测范围越来越广，精度和时效性要求越来越高，智能化的辅助决策程度要求越来越高。为了让指挥人员、作战人员更加关注作战本身，美军将信息融合向决策支持领域拓展，把态势估计、威胁估计、数据分析等等内容纳入信息处理系统，加强对战场信息的发现、评价和析取工作。
更多的数据来源，更好的数据运用能够产生更及时高效的信息支撑作战功能，加快作战进程的推动。所以多链集成应具有更灵活准确的数据分发能力、更有效的信息转发机制、更高效的低时延信息处理能力和更强大的信息融合能力，能够实现信息的增值和保鲜，能及时、准确、全面地提供、分析敌方兵力部署情况，预测敌方下一步行动，并向指战员建议可采取的反制措施。
2.4 异构链路网络带来的战术资源运用要求
美军的数据链由早期的Link1发展到宽带、指挥、武器协同等多种多型数据链，已使用VHF、UHF、L、S、C、Ku、K、Ka等波段，随着通信媒介的拓宽，数据链向更大带宽、更高速率发展，同时适应不同战术任务对可靠性、带宽、时延等的要求。
越来越多的作战平台安装部署多个数据链系统，但是各数据链系统目前都是独立使用，没有充分利用多链的资源，充分发挥多链的综合应用优势。因此需要在网络层实现多链资源的综合管控和合理应用，实现多链信息的高效处理和综合应用，尽可能的提高现有多链资源的利用率，同时能够根据实际业务需要，
快速的申请和释放资源，保证业务的正常执行。
2.5 多任务平台带来的通用平台接入要求
美军C2PMod4采用V/R系列和M系列消息作为与应用系统之间的接口报文，到C2P Mod5、MTP、CLIP均采用N系列报文实现了接口的统一，N系列报文采用语义技术，且报文语义与作战应用紧密关联。
多链集成后，不能以各数据链自有的系列消息为载体，而应采用通用接口与平台任务系统进行信息交互。通用接口的设计应在继承数据链消息格式在传输与处理方面高效快速的优势外，还应尽可能的降低开发、维护的难度，同时要与作战应用紧密相关，不断扩大信息共享范围，提升平台互操作能力。
2.6 复杂战场环境带来的可靠可维可测要求
美军自20世纪90年代开始着手数据链互操作性测试工作，之后在圣迭戈建立了美军数据链联合测试与评估中心。通过地面有线网络，以经济、快速、近实时的方式实现多平台数据链系统的测试与评估，同时形成虚拟数据链网络，实现人员的培训。
多链集成后，信息承载体量大，在复杂的战场环境下，需要保证高可靠性，同时在组织运用过程中，需要具有更强测试性和可维护性，所以应具备三方面的能力，一是具有较高的问题隔离能力，单功能故障不会蔓延到其他功能；二是具有较好的自维护功能，具备一定的构件自检和自修复功能；三是能够支撑
运维管理系统进行系统级的测试和维护。
3 多链集成框架设计
对于数据链多链集成应用来说，由于集成的原有各个数据链系统是相对独立，而各数据链系统往往侧重于解决特定领域的问题，因此导致所采用的硬件接口、交互协议、数据格式、信息处理方法和对外提供的调用方式等各不相同，由此产生了多链集成应用的复杂性。解决多链集成应用的复杂性问题，保证对整个集成后的系统柔性好、耦合程度低，可将多链集成问题划分为多个层次，不同层次的集成问题采用不同的集成方法。多链集成依据集成点的不同，可将集成层次从低层到高层分为接口集成、数据集成、信息集成和服务集成四个层面。3.1 接口集成
多链接口集成是集成应用的最基本层次，它提供对多个数据链的链路监控、参数设置、状态管理、资源调用、队列管理和数据传输等功能。多链集成的接口集成包括三部分内容：一是任务平台接口集成，实现数据链系统和指控系统、武器系统与传感器系统等的集成，为各种平台嵌入多链提供所需能力，并能将平台上的任务计算机/任务系统与数据链从接口上隔离，从而使得数据链系统功能和能力的改变不会对武器平台、指控平台、传感器平台等平台造成影响；二是通过数据链端机接口适配，实现与多种数据链的自适应接入；三是仿真模拟系统和测试评估系统接口的引入，为组织运用和测试训练提供便捷方式。
图2 多链集成的层次
3.2 数据集成
多链数据集成建立在接口集成之上，主要实现多链路数据的编解码、归一化处理、注册、数据管理等方面的内容，解决异构链路的数据多样性问题，使得数据在格式和句法等方面达到一致，并采用统一的数据存储方式，支撑数据层面上的共享及上层的信息集成。特别需要指出的是，信息表达的格式化标准是其典型的特征，具备高效信息表达和标准化等诸多优点，但是不同数据链消息标准之间的转换成为多链数据集成中最大的困难之一，这是因为不同的消息标准在作战要素、要素精度、要素组合规则等方面的差异很大，如何在数据信息熵低损的情况下完成多链数据的“无缝”路由，成为一个难题。
3.3 信息集成
sort of link
信息集成建立在数据集成的基础上，对于作战而言是最重要的一层，特别是随着无人作战和智能化作战的发展，信息集成层面的内容也更加丰富，不但包括传统上的多源态势信息融合，还包括支撑任务规划、火力解算、指挥决策等一系列作战任务在内的辅助决策和智能化处理方面的内容，信息集成程度越深，框架的智能化程度就会越高，人工参与程度就会越低，这要求对战场数据挖掘的深度要不断延伸，以便作战平台在日趋复杂的作战环境中更加精准、及时和便捷地执行作战任务。
3.4 服务集成
服务集成是多链集成应用的较高层次，与其他三层相比，应用集成的对象不是数据和软件，而是逻辑上的过程实体，过程实体由作战任务直接或间接触发，由作战任务流程和战术应用功能流程连接并驱动，信息资源按照预先定义好的逻辑或规则在分布的环境中流转，完成特定的作战应用功能或作战任务，分布的环境既可以是一个平台的一套软件，也可以是参与某项作战任务的多个数据链网络。多链服务集成的重点是任务流的调度、任务执行和异常处置。4 结束语
多链集成的优劣决定了是否能够实现数据链作战效能的大幅提升，好的多链集成可以实现“一加一大于二”的体系优势，实现多链功能和性能的互补，突出数据链“稳、准、快”的信息优势，同时也从美军的发展中看到多链集成难度大，投入大，必须从整体规划角度考虑和实施，本文从顶层设计考虑，借鉴民用信息系统经验，提出一个适应实际，标准化和开放化的集成框架，可以在此基础上进一步开展多链集成的相关工作。
参考文献：
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