数据链(中)

2019-01-06

乘龍吞雲2016/5/23

接上篇《盾和蛋之间的那点事(十五)——话外篇：数据链(上)》(原文链接：http://bbs.tiexue.net/post_11468391_1.html)，继续对数据链的相关话题进行探讨——

.

数据链的应用

.

在前篇中，我曾对数据链的重要性进行过讲解，数据链作为“战场神经”，其重要性怎么形容也不为过。不过话说回来，数据链的作用虽然重要，但要看到的是它也只是C4ISR体系的一个组成部分，数据链是神经，则C4ISR体系就是现代军队的神经中枢。所谓C4ISR，就是指挥、控制、通信、计算机、情报、电子监察和侦察的英文单词缩写，数据链作为其中的通信一环，其强大与否是与整个C4ISR体系有着直接联系的。有了一个强大的C4ISR体系，才会对数据链的性能产生直接需求，换句话说，强大的数据链也就是C4ISR体系强大与否的体现。就好比家庭宽带上网，如果网络上不能提供丰富多彩的互联网服务，那么就没人会对上网带宽有需求，家庭宽带上网也不可能得到发展和普及。对于C4ISR体系而言，美军是最有发言权的，不过其他国家也在奋力追赶，除美国以外的其他几个主要军事大国如中国、俄罗斯、法国、以色列等，也都分别研发了各自的数据链系统，只不过这些国家无论是硬件还是软件暂时都还难以追上美军的水平。

.

.

前篇中曾讲过，数据链按适用范围可以分为三大类：通用战术数据链、情报级数据链和武器级数据链，其中最关键的莫过于通用战术数据链，也是各国所争相研发的。通用战术数据链之所以重要，关键就在于它的“通用”二字上。设想一下，假如一支现代军队的每种武器系统都单独配备一种数据链，比如海军作战舰艇之间的通信单独使用一种数据链，空军战斗机跟预警机之间的通信又使用另一种数据链，海军陆战队的登陆舰艇也自己单独搞一套数据链系统，那么结局只有一个，就是战场上每个作战单元都各自为战，互不相通，这显然违背了现代战争多军种、多平台联合作战的发展趋势。美军的作战模式从“平台中心战”向“网络中心战”的转变过程中，所依托的就是通用战术数据链技术的发展。不过通用战术数据链的概念看起来简单，实现起来却并不容易，难度非常大。首先存在的一个难题就是前篇中提到的数据链终端的问题，前篇中曾讲过，数据链终端的体重和成本是通用战术数据链实现大规模普及的一道门槛，小型作战单元(如无人机)要容纳大型数据链终端存在着困难，一些辅助性装备如加油机、运输机要配备数据链终端则又存在成本问题。不过这个问题虽然比较头痛，终究还是可以解决的，因为随着技术的发展，终端机是可以实现小型化的，而且随着终端机的大规模批量装备，成本最终也是可以得到控制的，这一点从美军Link16数据链的发展历程就可以看出来。

MIDS已经成为美国及北约的标准LINK-16数据链终端并得到普及

.

.

通用战术数据链研发和装备真正的难题还是在于“通用”二字，正所谓成也萧何败也萧何，通用战术数据链要想真正走向通用化仍然存在很大的现实障碍。打个比方，同一架预警机在引导导弹攻击目标时，只需要传递控制指令即可，对数据传输率的要求不高，加上导弹弹体体积有限，也不可能容纳大型数据链终端和收发天线，因此这种情况下多采用武器级数据链；而当预警机与地面指挥中心进行通信联系时，传输的是整体的战场情报信息，这种情况对带宽的要求非常高，这时就需要用上情报级数据链了，以Link16的数据传输速率也是满足不了要求的，因此又需要单独配备一种宽带数据链；如果预警机与其他作战平台(比如战斗机)进行战术数据交换时，这时才会用上Link16这样的通用战术数据链，其带宽不大不小，既可以传输指令信息，也可以传输有限的战场态势信息。这种情况我们在日常生活中也会遇到，比如电脑上的通用接口USB接口，其可以支持绝大多数外接设备，然而它也不是万能的，连接显示器时它的传输速率跟不上，连接耳机、键鼠等小设备时它的传输速率又存在着浪费，因此电脑上也存在USB接口和其他各种类型接口共存的现象。总结来说，作战平台与精确制导武器之间的联系需要一种数据链，作战平台与指挥控制中心之间的联系也需要一种数据链，作战平台相互之间的联系则又需要一种数据链，而且这几种数据链由于任务不同、所需带宽不同，很难实现通用。由上可见，即使在同一平台上也无法做到一种数据链包打天下，而必须根据不同的作战任务配备多种不同类型的数据链系统，更何况现代战场上投入的装备数量之多、种类之繁杂，已超出一般人的想象，所以没有一种通用战术数据链能真正做到“通用”二字，即使是Link16也只能实现作战平台之间的通用化。因此我们可以看到美军装备了种类繁多的数据链系统，而且即使在通用战术数据链领域，Link16也不能包打天下，而是Link4、Link11、Link16等多种战术数据链共存的局面。

点击看大图

大型平台一般都配备多种数据链系统

Link16数据链目前只能实现作战平台之间的通用

点击看大图

电脑上种类繁多的接口：功能不一样，需要的“接口”也不同

.

.

此外，不光装备平台之间难以实现数据链系统的统一，美国各军种之间也在数据链系统的组网方式、信息格式等方面存在分歧(军种之间的作战任务和作战需求也存在着巨大差异)，各军种谁也说服不了对方，各自坚持己见，因此美军也无法通过Link16数据链实现多军种统一指挥控制，各军种都研发了自己独立的指挥控制系统，Link16数据链只是在有限的领域内实现了海陆空三军通用，离真正意义上的“通用数据链”仍然非常遥远。美军也为此付出了艰苦的努力，从海湾战争到科索沃战争，再到新世纪的阿富汗战争和伊拉克战争，美军对通用战术数据链系统的建设一直没有停止，从海湾战争中数据链种类繁多、组成复杂、Link16数据链首次投入实战，到伊拉克战争中Link16数据链得到大规模改装应用，美军用了十余年的时间才建成了规模化的通用战术数据链体系，可见通用战术数据链的普及难度之大、建设周期之长。从某种角度上讲，通用战术数据链系统的发展就代表了整个C4ISR体系的进步，我们可以看到，美军从海湾战争到伊拉克战争这十余年的时间里，主战装备的变化其实并不大，但信息化程度却是翻天覆地的进步，比如F-15还是那个F-15，但已经加装了新的Link16数据链终端，老装备在完成信息化改造后作战效能得到进一步提升。

点击看大图

海湾战争时Link16刚投入实战，只有少数的大型平台才装有Link16数据链终端

点击看大图

到伊拉克战争时，美军大部分F-15、F-16战机都完成了Link16的改装

.

.

谈完通用战术数据链，再谈谈情报级数据链。情报级数据链前篇曾进行过初步的介绍，主要用于传输各种侦察平台所侦察到的图像、视频数据，而且这些图像、视频数据很多情况下还是未经处理的原始数据。什么叫未经处理呢？比如无人侦察机拍摄到的图像中，可能90%以上都是无情报价值的图像，但这些图像难以直接在无人机上处理，只能下传到地面控制站后由专门人员进行筛选，最终找出有价值的情报。这么一来通过数据链传输的图像数据量就很可观了，尤其是大型战略侦察机航程远、覆盖范围大，需要传输的图像数据可以用海量来形容，再加上战时对情报侦察的实时性要求非常高，侦察到图像需要直接而实时的传给后方指挥人员，因此对数据链的传输带宽要求非常高。前篇中曾提到过的CDL“公共数据链”通信带宽达到10-274Mbps，传输72兆字节的合成孔径雷达图像数据仅需3.5秒，同样的数据量换了Link16则需要48分钟，可见CDL作为情报级数据链的通信带宽之大、数据传输速率之高。此外，未经处理的原始数据也指的是侦察图象未经过加密、压缩等数据处理，这在一些小型侦察平台如无人机上是很常见的，因为无人机体型小、机载设备简单，传输的是未经处理的原始图像数据。曾经有过报道称美军无人机下传的图像被人截获，就是因为图像未经过处理的关系，未经处理的原始图像数据也会对通信带宽提出更高的要求。和通用战术数据链一样，情报级数据链也存在数据终端的体重问题，CDL主要装备于U-2、全球鹰、RC-135这样的大型侦察平台，不适合用于小型战术侦察平台，为此美国又继续研发了体积更小、成本更低的TCDL“战术公共数据链”，其终端可用于小型平台如捕食者无人机。情报级数据链对通用性的要求比Link16这样的通用战术数据链要低的多，但这并不意味着它的实现难度就小，通信带宽要求高的结果就是技术研发难度大、终端机结构复杂、成本高昂，而且在用于远程侦察时往往需要卫星等中继平台的支持，可见情报级数据链对体系建设投入的要求是非常高的。总结来说，如果说通用战术数据链实现的难题在于一个“量”字，则情报级数据链的实现难题就在于“质”上了。伊拉克战争是美国情报侦察监视体系集中爆发的一场战争，在这场战争中，美国动用了侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星和通信卫星等100多颗卫星，与预警机、有人/无人侦察机相配合，整个情报侦察体系使用了多达8种数据链，将侦察数据实时传送给地面控制中心、作战平台乃至单兵作战人员，直接或间接地提升了美军的整体作战水平。在这场堪称典范的高科技局部战争中，以CDL、TCDL为代表的情报级数据链也得到了大范围使用，美军的信息化作战能力达到了一个新的高度。

点击看大图

全球鹰拍摄的图像

伊拉克战争中全球鹰无人机配备了CDL数据链

点击看大图

捕食者无人机由于体型较小，配备的是TCDL数据链

.

.

最后再来看看武器级数据链，武器级数据链一般专用于某一种武器系统，也可通用于多种相同类型的武器系统，其技术实现难度比通用战术数据链和情报级数据链要小。武器级数据链可以分为两类，一类用于在同一武器系统内多平台之间相互传输战术信息，另一类则用于精确制导武器的制导与控制。前者一般都是专用型数据链，相当于非通用的Link16数据链，使用范围较小。后者则可以在同类型武器系统中实现通用化，相当于应用领域不同的Link16数据链，专用于武器制导。武器级数据链的性能特性并不固定，而是与其所配套的武器系统的类型和使用范围有关，比较典型的两种类型分别是防空武器和对地武器，这两种武器系统由于功能和作用不同，所配备的数据链也选择了两种不同的发展方向。先说防空武器的数据链，由于防空武器的攻击范围相比对地武器要小的多，现阶段射程最远的防空导弹也不过数百千米，且防空系统自身配备有完善的雷达系统，因此对外部情报的依赖程度比对地武器要小的多。防空系统配备的专用武器级数据链一般只作用于防空系统内部的作战单元，大多数情况下传输的是目标信息数据和指挥控制指令，对通信带宽的要求并不高，因此窄带数据链便已堪用。比如舰空导弹在整个制导过程中，其配备的双向数据链上传的是控制指令信息，下传的则是导弹飞行状态信息，传输的信息量都不大，一般都在Kbps级的传输速率。而对地武器就不一样了，对地武器由于射程远，发射平台对目标的实时观测非常困难，因此有必要由对地武器自身去探测和捕捉目标信息，从而使发射平台能够控制武器选择攻击目标，并且还能进行毁伤评估。这一点我曾在《盾和蛋之间的那点事(十三)》中介绍过，现代先进的对地导弹大多加装了红外成像导引头，再配合双向数据链，可以将成像导引头生成的图像通过数据链回传给后方，由后方指挥人员根据图像选择攻击目标，并对导弹发出攻击指令。显然，这种作战方式需要的数据链带宽就会很高，因为涉及到传输图像和视频数据，当然这个图像或视频的质量是不能跟侦察机比的，需要的数据链带宽也要小的多，但也达到或接近情报级数据链的带宽水平。比如美国就在研发用于对地导弹的专用宽带数据链，最大传输速率达到8Mbps，虽然跟CDL、TCDL等情报级数据链相比差距明显，但对于一种武器级数据链来说已经很可观了。实际上，防空武器和对地武器可以分别看作是两种不同功能的数据链系统——指挥控制数据链和态势感知数据链。指挥控制数据链以传输引导、控制等指令信息为主，对传输可靠性要求高，但对通信带宽的要求低，就好比日常生活中一条简短的短信就可以命令某人去做某事；态势感知数据链则以收集情报、上传传感器探测信息为主要功能，对通信带宽的要求较高，就好比是日常生活中的彩信或视频通话。如果把指挥控制中心看作是一台接入互联网的电脑，再用这台电脑点播网络视频，那么态势感知数据链就相当于从网络服务器下传视频信息，指挥控制数据链则相当于从电脑端将点播控制命令上传至网络服务器，显然前者对网络带宽的要求比后者要高的多。

点击看大图

防空导弹系统对数据链带宽的要求较低

对地导弹系统对数据链带宽的要求则高的多

.

.

本篇至此告一段落，敬请期待下一篇《盾和蛋之间的那点事(十七)——话外篇：数据链(下)》，谢谢关注！

免责声明：本文仅代表文章作者的个人观点，与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并自行核实相关内容。

http://www.pinlue.com/style/images/nopic.gif