數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與技術(shù)（第2版） 課件ch02數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程

數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程國防電子信息技術(shù)叢書數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與技術(shù)(第2版)第二章01數(shù)據(jù)鏈的興起背景由于作戰(zhàn)形式與作戰(zhàn)環(huán)境的變化，數(shù)據(jù)鏈最早主要為滿足防空與海、空作戰(zhàn)的需求而出現(xiàn)。第二次世界大戰(zhàn)后，噴氣式飛機(jī)的迅速發(fā)展與導(dǎo)彈的出現(xiàn)，使陸上、海上防空及空中作戰(zhàn)的節(jié)奏加快，遇到多架飛機(jī)不斷地改變航向、運(yùn)動(dòng)方式變化或多機(jī)同時(shí)交戰(zhàn)狀況時(shí)，若僅僅靠指揮員通過無線電話音持續(xù)通報(bào)敵機(jī)飛行路線和狀態(tài)，并引導(dǎo)己方作戰(zhàn)單元交戰(zhàn)已經(jīng)十分困難了，對(duì)分秒必爭(zhēng)的防空作戰(zhàn)更是無法接受。數(shù)據(jù)鏈的興起背景反之，若攻擊方要以無線電話音指揮、控制高速飛機(jī)實(shí)施攻擊，也變得很困難了。此外，雷達(dá)等新式傳感器的發(fā)展與廣泛運(yùn)用，也使軍事情報(bào)的內(nèi)容更為豐富，同時(shí)數(shù)據(jù)量也大為增加，無法以簡(jiǎn)單的話音通信來傳遞情報(bào)。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)講究的是體系對(duì)抗，為取得信息優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)，要求對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行全面掌控，實(shí)施有效的指揮控制，充分發(fā)揮各參戰(zhàn)單元的協(xié)同作戰(zhàn)能力和最大限度地發(fā)揮武器平臺(tái)的作戰(zhàn)效能。數(shù)據(jù)鏈的興起背景面對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)敵我態(tài)勢(shì)瞬息萬變、戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝的情況，需要將各作戰(zhàn)單元和武器平臺(tái)連為一個(gè)整體，為戰(zhàn)場(chǎng)提供共享戰(zhàn)術(shù)信息資源，將各種作戰(zhàn)平臺(tái)探測(cè)到的戰(zhàn)術(shù)情報(bào)信息和指控命令在各作戰(zhàn)單元和武器系統(tǒng)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和交換。使用數(shù)據(jù)通信代替戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)控制中的語音通信，是高速機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)和對(duì)時(shí)間緊急目標(biāo)進(jìn)行截?fù)糇鲬?zhàn)的需要，也是對(duì)大量信息進(jìn)行傳輸、處理的需要，于是，數(shù)據(jù)鏈便應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)鏈的興起背景02戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程迄今為止，美軍及北約國家已完成Link-4A、Link-11、Link-16及Link-22等多個(gè)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的研制，并由最初裝備于地面防空系統(tǒng)、海軍艦艇，逐步擴(kuò)展到飛機(jī)，并于近年來的幾場(chǎng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了極其重要的作用。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程第二次世界大戰(zhàn)后的20世紀(jì)五六十年代，在空軍和防空方面，隨著飛機(jī)性能的不斷提高，加上導(dǎo)彈等新式武器的出現(xiàn)和發(fā)展，配合新軍事理論的提出，以及部隊(duì)體制與作戰(zhàn)方式的改變，使戰(zhàn)爭(zhēng)的速度有了飛躍性的提高，三維空間的戰(zhàn)場(chǎng)上敵我態(tài)勢(shì)瞬息萬變，戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝，特別是雷達(dá)與各種傳感器的迅速發(fā)展，軍事信息中非話音內(nèi)容顯著增加。醞釀和產(chǎn)生戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程為了對(duì)付不斷增強(qiáng)的空中威脅，適應(yīng)飛機(jī)的高速化與艦載、機(jī)載武器導(dǎo)彈化的發(fā)展，先進(jìn)國家自20世紀(jì)50年代起就開始發(fā)展數(shù)據(jù)鏈。數(shù)據(jù)鏈的雛形是美軍于20世紀(jì)50年代中期以后，啟用的半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)（Semi-AutomaticGroundEnvironment，SAGE）。SAGE是美國冷戰(zhàn)時(shí)期一個(gè)著名的軍工項(xiàng)目，起因是美國人對(duì)蘇聯(lián)核轟炸的恐懼。20世紀(jì)50年代初，蘇聯(lián)已經(jīng)擁有了原子彈，從而就有了使用轟炸機(jī)直接轟炸美國本土的可能。而當(dāng)時(shí)美國理論上的防御辦法就是用雷達(dá)監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)敵情，立即通知戰(zhàn)斗機(jī)起飛攔截。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程是當(dāng)時(shí)美國的雷達(dá)部署和技術(shù)都比較落后，無法有效監(jiān)控低空飛行，另外，美國邊防雷達(dá)的通信方式是用高頻無線電（短波），靠地球大氣層的電離層傳播，如果有核爆的話，電離層受影響，雷達(dá)信號(hào)的傳播就會(huì)紊亂。還有就是，即便轟炸機(jī)進(jìn)入打擊領(lǐng)空被發(fā)現(xiàn)，如果預(yù)警時(shí)間太短，戰(zhàn)斗機(jī)在短時(shí)間內(nèi)，上升不到轟炸機(jī)的高度，也阻止不了。當(dāng)轟炸機(jī)扔下炸彈之后，重量減輕，返回時(shí)，戰(zhàn)斗機(jī)的速度也追不上。而當(dāng)蘇聯(lián)的轟炸機(jī)逼近美國領(lǐng)空時(shí)，可以首先探測(cè)到雷達(dá)信號(hào)，如果轟炸機(jī)隨后改成低空飛行，就有可能繞過雷達(dá)監(jiān)控，進(jìn)入美國領(lǐng)空。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程單一功能數(shù)據(jù)鏈的產(chǎn)生和發(fā)展20世紀(jì)60年代初至20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)了功能比較完善的專用數(shù)據(jù)鏈。美軍率先使用數(shù)據(jù)鏈，后來又與北約國家聯(lián)合發(fā)展了Link-4、Link-11與Link-14數(shù)據(jù)鏈。這些數(shù)據(jù)鏈自20世紀(jì)60年代初期在陸地防空部隊(duì)及海軍艦艇上使用，而后再逐步到飛機(jī)上。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程Link-4數(shù)據(jù)鏈對(duì)應(yīng)于美軍的TADIL-C數(shù)據(jù)鏈，是一種非保密數(shù)據(jù)鏈，用來向戰(zhàn)斗機(jī)提供無線電導(dǎo)引指令，是一種網(wǎng)狀的時(shí)分鏈路，以5000b/s的速率工作在UHF頻段上，適用于美國海軍艦船、機(jī)載預(yù)警機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)等平臺(tái)。Link-4數(shù)據(jù)鏈有兩種類型：Link-4A數(shù)據(jù)鏈和Link4C數(shù)據(jù)鏈。Link-4A數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且环N半雙工飛機(jī)控制鏈路，供所有航空母艦上的艦載飛機(jī)使用，支持自動(dòng)著陸系統(tǒng)，也可用于校正航空母艦上的飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。Link-4C數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且环N機(jī)對(duì)機(jī)數(shù)據(jù)鏈，是對(duì)Link-4A數(shù)據(jù)鏈的補(bǔ)充，但這兩種鏈路互相之間不能進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程Link-11數(shù)據(jù)鏈的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代，并于20世紀(jì)70年代開始服役。通常所說的北約11號(hào)數(shù)據(jù)鏈除海基的Link-11數(shù)據(jù)鏈外，還包括陸基的Link-11B數(shù)據(jù)鏈，它們分別對(duì)應(yīng)于美軍的TADIL-A和TADIL-B數(shù)據(jù)鏈。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程Link-11數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)敲儡姾捅奔s海軍艦艇之間、艦一岸之間、艦一空之間和空一岸之間實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息交換的重要戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈。最初設(shè)計(jì)Link-11數(shù)據(jù)鏈時(shí)，只是為了實(shí)現(xiàn)艦對(duì)艦之間的通信，為了實(shí)現(xiàn)超視距通信而采用了HF頻段。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程①各軍種專用，不適用于聯(lián)合作戰(zhàn)；②數(shù)據(jù)鏈的數(shù)據(jù)吞吐能力低，影響數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)的容量、數(shù)據(jù)精度和作用范圍；③因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一而造成應(yīng)用上的局限性。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程協(xié)同與整合越南戰(zhàn)爭(zhēng)后，美軍根據(jù)戰(zhàn)時(shí)陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)以及各軍種內(nèi)數(shù)據(jù)鏈各自為政、互不相通而造成的協(xié)同作戰(zhàn)能力差，甚至常常出現(xiàn)誤炸的嚴(yán)重情況，在20世紀(jì)70年代中期開始開發(fā)Link-16數(shù)據(jù)鏈，其目的就是要實(shí)現(xiàn)各軍種數(shù)據(jù)鏈的互聯(lián)互通，增強(qiáng)聯(lián)合作戰(zhàn)的能力，同時(shí)對(duì)該數(shù)據(jù)鏈的通信容量、抗干擾、保密以及導(dǎo)航定位性能也提出了更高的要求。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程Link-16數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)敲绹c北約各國共同開發(fā)的，它綜合了Link-4與Link-11數(shù)據(jù)鏈的特點(diǎn)，采用時(shí)分多址工作方式，具有擴(kuò)頻、跳頻抗干擾能力，是美軍與北約空對(duì)空、空對(duì)艦、空對(duì)地?cái)?shù)據(jù)通信的主要方式。Link-16數(shù)據(jù)鏈于1994年在美國海軍首先投入使用，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈從單一軍種到軍種通用的一次躍升，隨后Link-16數(shù)據(jù)鏈被美軍國防部確定為美軍C*ISR系統(tǒng)及武器系統(tǒng)中的主要綜合性數(shù)據(jù)鏈。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程發(fā)展和完善單一數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)：隨著現(xiàn)代武器裝備和作戰(zhàn)體制的不斷改進(jìn)，尤其是大容量戰(zhàn)術(shù)信息和多武器平臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)的需要，單一數(shù)據(jù)鏈體制朝著高速率、大容量、抗干擾方向發(fā)展。向多種傳輸信道、多種傳輸體制、多個(gè)數(shù)據(jù)鏈互操作方面發(fā)展：由于技術(shù)的原因和作戰(zhàn)應(yīng)用對(duì)象的不同，沒有一種數(shù)據(jù)鏈能夠滿足所有作戰(zhàn)要求，多種數(shù)據(jù)鏈并存是一種必然。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程美軍/北約數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程如圖2.1所示。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程03寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程寬帶數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侵笇ｉT用于分發(fā)對(duì)帶寬要求高的偵察情報(bào)如圖像、視頻、高速數(shù)據(jù)流信息的數(shù)據(jù)鏈，它主要用于支持偵察和監(jiān)視作戰(zhàn)任務(wù)，具有統(tǒng)一的消息格式和波形規(guī)范、傳輸速度快、系統(tǒng)容量大等突出特點(diǎn)。該數(shù)據(jù)鏈于20世紀(jì)70年代誕生，已經(jīng)由原來美軍高空偵察平臺(tái)專用的數(shù)據(jù)鏈發(fā)展成為現(xiàn)在北約偵察情報(bào)傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)鏈之一。寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程產(chǎn)生背景由于高空偵察具有隱蔽性強(qiáng)、偵察范圍廣、偵察能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在第二次世界大戰(zhàn)后各國都投入大量財(cái)力發(fā)展高空情報(bào)偵察平臺(tái)。但早期的高空偵察平臺(tái)缺乏將其偵察到的情報(bào)及時(shí)分發(fā)出去的能力，這主要是因?yàn)樗鼈兯@得的偵察情報(bào)多是圖像、視頻等數(shù)據(jù)量很大情報(bào)信息，對(duì)情報(bào)傳輸鏈路的帶寬要求很高，一般的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)無法滿足要求，因而早期的高空偵察平臺(tái)只能將所獲得的情報(bào)先存儲(chǔ)在機(jī)載存儲(chǔ)器中。寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程待飛到特定地面站上空時(shí)再下傳到地面站。這種工作方式大大降低了偵察情報(bào)的利用效率，無法滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)時(shí)分發(fā)的需求，嚴(yán)重地阻礙了作戰(zhàn)效率的提高。寬帶數(shù)據(jù)鏈正是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的。寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程20世紀(jì)70年代，美軍為了滿足情報(bào)偵察平臺(tái)的信息分發(fā)需求，研發(fā)了多種寬帶數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，如L-52數(shù)據(jù)鏈、互操作數(shù)據(jù)鏈（IDL）、小型互操作數(shù)據(jù)鏈（MIDL）等。但是，由于早期的寬帶數(shù)據(jù)鏈都是根據(jù)各軍兵種的應(yīng)用需求開發(fā)的，所采用的波形、調(diào)制技術(shù)以及系統(tǒng)終端等都不盡相同，隨著美軍聯(lián)合作戰(zhàn)需求的不斷增強(qiáng)，暴露出數(shù)據(jù)鏈互操作性差的致命弱點(diǎn)。從各軍兵種專用到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程①飛行平臺(tái)高速數(shù)據(jù)偵察信息的實(shí)時(shí)回傳。②飛行參數(shù)和飛行平臺(tái)上的設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)回傳。③保密、抗干擾的上行指令傳輸。寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程⑥空中平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同組網(wǎng)。⑦戰(zhàn)場(chǎng)偵察信息的分發(fā)。④飛行參數(shù)、定位參數(shù)的重要參數(shù)的注入。⑤飛行平臺(tái)的跟蹤定位。⑧空中數(shù)據(jù)中繼。寬帶數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程04外軍數(shù)據(jù)鏈發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)外軍數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展特點(diǎn)根據(jù)技術(shù)的發(fā)展適時(shí)更新物理層設(shè)備隨著技術(shù)手段的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈采用的信道傳輸設(shè)備在不斷地更新?lián)Q代，如Link-11數(shù)據(jù)鏈中的短波電臺(tái)已發(fā)展為具有頻率自適應(yīng)能力的電臺(tái)；支持的傳輸信道也不斷增加，如Link-11數(shù)據(jù)鏈中增加了衛(wèi)星和散射，采用衛(wèi)星信道實(shí)現(xiàn)Link-16數(shù)據(jù)鏈距離擴(kuò)展；同時(shí)，使用的傳輸技術(shù)也在不斷更新；但是鏈路層的通信協(xié)議和信號(hào)格式則基本保持不變。外軍數(shù)據(jù)鏈發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)地空數(shù)據(jù)鏈的互操作為了滿足不同的使用要求，外軍已發(fā)展了多種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，這些數(shù)據(jù)鏈工作在不同頻段（如L頻段、UHF頻段或HF頻段），通信協(xié)議和信號(hào)格式也各不相同。為了使戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)聯(lián)合工作，必須使不同類型數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)之間能兼容工作。美軍已經(jīng)通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了Link-16數(shù)據(jù)鏈與Link4A和Link-11數(shù)據(jù)鏈之間的互操作。外軍數(shù)據(jù)鏈發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)以J系列數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)鏈的綜合Link-16數(shù)據(jù)鏈已經(jīng)投入使用多年，但對(duì)Link-16數(shù)據(jù)鏈的改進(jìn)和升級(jí)一直沒有停止。Link-4及Link-11數(shù)據(jù)鏈等都是為特定軍兵種的需求而研制開發(fā)的，因此沒有過多考慮互通問題，彼此之間的操作性也較差。為使這些數(shù)據(jù)鏈可以實(shí)現(xiàn)信息共享，通常采用轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)信息格式的轉(zhuǎn)化和信息的共享。但這樣做并不能完全解決問題，效率也不高。外軍數(shù)據(jù)鏈發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)Link-16數(shù)據(jù)鏈的目標(biāo)是為美國各軍種和北約國家提供通用的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，由于Link-16數(shù)據(jù)鏈功能上的限制，它無法完全替代原有數(shù)據(jù)鏈，仍然需要解決與原有數(shù)據(jù)鏈的互通問題。因此，以Link-16數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)多戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈綜合使用，目前正得到完善。Link-16數(shù)據(jù)鏈將逐漸取代Link-4A/4C數(shù)據(jù)鏈，但Link-11數(shù)據(jù)鏈和衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈路還將存在，以實(shí)現(xiàn)超視距通信，Link-11數(shù)據(jù)鏈將向Link-22發(fā)展，以融入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)鏈體系之中。外軍數(shù)據(jù)鏈發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)這種綜合不僅是在硬件設(shè)備上的改進(jìn)，更重要的是在消息標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程上的融合。Link-16數(shù)據(jù)鏈、Link-22數(shù)據(jù)鏈和以陸軍為主要應(yīng)用對(duì)象的VMF數(shù)據(jù)鏈將構(gòu)成一體化的J系列數(shù)據(jù)，成為戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的主體。外軍數(shù)據(jù)鏈發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)在美軍/北約數(shù)據(jù)