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战术数据链,TADIL/JTIDS/LINK 16

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战斗机之间可互操作的数据通信一直是空战中的重要需求。目前大多数美国和北约盟国的飞行员使用不安全的模拟无线电进行交互式语音通信,如果不通过安全抗干扰的语音通信网络,将会严重限制盟国友军之间共享各类战斗数据。
包括TADIL功能的通信系统提供了一种渐进式的近期解决方案,即通过通用网络实现数据的实时更新与交互。精确的定量信息数据可以通过直接数字通信更快更可靠地发送。此外,基于文本的短信息只需要占用一小部分的通信资源,在高强度的空战中短信息的传递也比语音信息更可靠。与模拟调制相比,数字调制提供了更多的优点;其中数字调制的4种特点非常重要,即数据传输能力、语音或数据加密能力、增加通信可靠性和信道传输质量的错误检测与纠错编码能力、抗干扰与信道衰落能力。数字调制方案的使用能够有效地将通信信号隐藏起来,降低信号被截获的概率,提高通信系统的抗干扰能力。TADIL、JTIDS与LINK 16许多通信系统都支持TADIL通讯,以实现战术数据系统中近实时的数据交互;这种系统由基本的硬件/软件(如波形、调制、数据速率和传输介质等)、消息和协议标准组成。最新使用的该类系统是JTIDS/TADIL J系统,在美国通常被称为Link16。Link16是一个加密的、抗干扰的、无节点的战术数字数据链路网络,由JTIDS兼容的通信终端构成,能够以TADILJ消息目录的格式发送和接收数据消息。在1975年开始的美国JTIDS计划中,Link 16的数据通信标准和技术得到了迅速的发展。第一批研制的JTIDS终端体积较大,只能安装在AWACS和美国、英国、北约的地面控制设施上。虽然第二版JTIDS终端在体积上大大减小,但由于成本高、可靠性不够高等问题,只有有限数量的终端被装备于战斗机上,例如美国只装备了海军F-14D和空军的一个F-15C中队。MIDS计划的目的是在美军及参与该项目的盟军战斗机上安装小型的轻便式Link16终端。MIDS是由美国海军领导的一个重要国际项目,由一名美国海军上尉担任专职项目经理;根据国际合作协议,MIDS项目副经理由一名法国军官担任。资助MIDS项目的国家有美国、法国、德国、意大利和西班牙。通过MIDS项目研发的低容量终端(LVT)和战斗机数据链(FDL)终端,Link 16通信网络将覆盖所有主要的空中作战飞机,包括美国的F-15、F-16、F/A-18及部分北约盟国的战机。如图所示,MIDS将战斗机连接到机载控制器、ISR数据采集中心以及地面C2节点(如DCAOC)。
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Link 16数据链可以近实时地向美国和北约战机及C2中心提供一系列作战信息,所显示的信息包括:具有友军和敌军飞机位置的综合航空图像、一般战场态势感知数据以及空中和地面目标(包括防空威胁)的放大数据。综合作战信息有助于地面或空中管制员对战斗人员进行综合控制,大大增强作战人员的战场感知能力,从而可以高效地接近指定目标或避免威胁,提高作战任务效率并减少误伤等不必要的消耗。美国空军对Link 16数据链部署用于反恐、阻截、SEAD和CAS任务的详细描述可以在Link 16系统集成办公室编写的COLE文件中找到,该文档描述了各作战单元将要交换的信息,如何使用这些信息来支持各类作战任务以及信息交换过程中将要使用的数据链路结构。Link 16术语由于Link 16术语在美国或北约内部不是标准化的,因此我们列出具体标准以清楚表明本报告中如何使用相关术语。同时我们对美国和北约的定义和标准也进行了比较。如上所述,Link 16使用JTIDS兼容通信终端发送/接收数据信息,这些信息的编排格式以TADIL J消息目录为标准。具体来说,JTIDS系统分段规范提供了终端接口标准,TADIL J消息标准则定义了程序接口标准。以上定义和标准可以通过检查特定任务的信息交换过程来说明。下图描述了防空任务实施的信息交互过程。首先AWACS监视传感器检测到一个威胁目标,由一名预警机组成员使用战场态势显控(SDC)设备编制出准备发送给F-15C的数据信息,飞行处理器获取该信息后将其转换为TADIL J格式的消息,JTIDS Class 2H终端对消息加密后发送到JTIDS网络;F-15C的JTIDS Class 2终端接收到加密消息后进行解密,并过滤掉不相关的信息,经过处理器提取出有效作战内容后在F-15C的多用途彩色显示器上输出。表 Link 16终端的典型设备终端名称现役装备计划装备(2010)JTIDS Class 1无无JTIDS Class 2H美国:AWACS、MCE/TAOM北约:AWACS、NADGE英国/法国:AWACS同现役装备JTIDS Class 2H舰载型美国:航母、驱逐舰、巡洋舰英国:航母、驱逐舰JTIDS  Class 2M美国:FAAD、爱国者系列荷兰/格鲁吉亚:爱国者系列同现役装备SHAR无英国:海鹞战斗机MIDS  LVT(1)无美国:F-16、ABL、F/A-18A/F、海军舰船、潜艇法国:阵风战斗机、AF  ground C2、海军舰船格鲁吉亚:EF-2000、ACCS、海军124护卫舰意大利:龙卷风FBX/SEAD、AMX、EF 2000、海军舰船西班牙:EF-2000、EF-18英国:EF-2000、JSFMIDS  LVT(2)无美国:FAAD、THAAD、C2法国:陆军作战平台意大利:空军和陆军Ground  C2西班牙:空军ACCSMIDS  LVT(3)/FDL无美国:F-15A/E、F-117、A-10、F-22、B-1、B-2、B-52、JSF注:ABCCC:机载战场指挥与控制中心(美国空军)ACCS:空中指挥与控制系统(北约)ADGE:地面防空环境(英国)FAAD:战区前线防空(美国陆军)MCE/TAOM:模块化控制设备/战术航空操作模块(美国空军/美国海军陆战队)NADGE:北约地面防空环境THAAD:高空威胁防御(美国陆军)对于JTIDS兼容的无线电设备和TADILJ消息格式协议有非常清楚的文档描述,以上提供的Link16定义只包括这两个组件的相关内容。Link16更广泛定义的描述如下图所示,该图展示了机组人员如何使用该系统实现机组人员之间的信息传递,虽然本报告没有使用该图中描述的广泛定义,但它清楚地描述了机组人员在Link16中发挥的作用以及对作战互操作性的实际需求。在美军内部,当JTIDS和Link16可互换地用于数据链路通信时可能会发生混淆。JTIDS和JTIDS兼容的无线电设备只是通信中的必要元素,当实际使用TADIL J时也会产生困惑。有些人希望术语适用于数据链路,而另一些人则希望术语仅适用于消息格式和协议。本报告中我们仅使用TADIL J作为消息格式和协议的术语。
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北约对这个术语有不同的解释。在北约的解释中,TADIL J的消息和协议变成了Link 16,而JTIDS通信变成了MIDS;因此,北约使用的Link 16比美国使用的更狭义。在标准的操作程序上也存在差异,美国使用联合的多TADIL操作程序,而北约则使用盟军数据手册第16版,关于二者的差别列表于表中。JMTOP已经被推荐给北约使用。只要双方了解这些使用手册上的差异,就没有必要解决美国和北约之间关于Link 16术语上的分歧。表 Link 16/TADIL J/JTIDS/MIDS规范标准美国规范北约规范终端接口标准(硬件/软件)JTIDS  SSSDCB79S4000CMIDSSTANAG  4175程序接口标准(消息格式/协议)TADIL  JMIL-STD-6016Link  16STANAG  5516标准操作程序JMTOPCJCSM  6120.01ADATP-16MIDS案例研究摘要美国国防部对目前处于工程和制造研发最后阶段的MIDS计划非常感兴趣,美国空军加入该计划也进一步证明了这一点。国际参与国认为这是一个成功的合作项目,将为战斗机之间的交互数据通信提供近期解决方案。虽然英国没有参与MIDS计划,但它正在购买一个名为SHAR的Link 16终端安装于海鹞战机上。因此,六个主要北约国家将很快能够在它们最新的战机上进行可互操作的、加密的、抗干扰通信。由于该计划对加强与北约盟国之间互通性军事合作具有重大意义,MIDS被认为是这一合作的最佳候选项目。然而,MIDS案例研究与其它的案例研究不同,在MIDS案例研究中,对互操作性问题的潜在方案进行了分析和讨论,并已经选择了可互操作通信系统的近期解决方案。因此,该案例研究实际上是一个国际合作案例研究,强调了旨在加强联合部队之间互操作性合作举措的程序复杂性;该研究通过MIDS项目评估了与盟军伙伴实现数据链互操作性的优缺点。MIDS项目是为数不多的国际性系统研发项目之一,在相当长的一段时间内得到了持续的国际合作支持。点击“阅读原文”,下载中英文全文。
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