武器數據鏈及其發展建設研究＊

明 磊

（中船重工第七二二研究所 武漢 430079）

1 引言

1.1 武器數據鏈概念

武器數據鏈（Weapon Data Link，WDL）利用高速無線傳輸網絡，將戰場上各作戰平臺的傳感器系統、武器系統緊密“鉸鏈”，通過一定的信息處理技術以使網內各平臺獲得一致的戰場整體態勢，并通過管理、控制技術共享彼此的傳感器資源和武器資源，最終實現高效的多平臺協同火力打擊能力［1～2］。美軍CEC 可以說是最早也是最典型的一種WDL。

1.2 發展武器數據鏈的意義

網絡中心戰的體系結構分為三級［3］，如圖1所示。第一級是戰術級，第二級為戰區級，第三級為戰略級。各類WDL網絡處于網絡中心戰體系中的第一級，是目標作戰直接相關的最前沿網絡，直接關系到作戰效能。

圖1 網絡中心戰三級體系結構

WDL通過多平臺協同，可以有效提高對目標的作戰能力［4～5］。作戰能力分為傳感器級、火力打擊級、戰術應用級。傳感器級指提高等效傳感器能力，包括：識別、定位、瞄準、跟蹤等，火力打擊級指提高火力打擊效能，包括制導、火力分配等，戰術應用級是指基于精確（亞秒級或秒級）協同的戰術行動，如用于反輻射導彈的“靜默射手”（他機開機引誘，本機在靜默狀態下實施攻擊）。

2 外軍武器數據鏈［6～9］

2.1 CEC

CEC由APL實驗室于上世紀七十年代首次提出，裝備于美國海軍，它是最早、也是最典型的一種武器數據鏈［2］。CEC提出初衷是為解決近海地區因復雜地勢造成的目標識別困難問題，以及常規電子系統難以探測對抗現代化低可觀測目標，如掠海飛行巡航導彈。經過二十多年的研制，CEC在多次試驗、演習和實際作戰行動中充分驗證了其協同作戰能力，目前已經裝備于美國海軍主力艦艇和航母編隊。進入21世紀后，美國每年繼續投入數千萬美元用于CEC的改進以及與其他網絡的聯合。

CEC立足于吸取不同位置上各個作戰單元所提供的多樣性數據的優點，通過聯網處理實現了分布式傳感器測量數據（未濾波的距離、航向、高度及可用的多普勒更新數據等）的共享，同時保持了嚴格的及時性和準確性，使裝有CEC 的戰斗群能如同單一的防御系統那樣在戰區內作戰。CEC主要有復合跟蹤與識別、精確提示與協同作戰三大功能。圖2展示了復雜環境下的CEC連續跟蹤功能。

圖2 CEC復合跟蹤功能示意圖

2.2 NCCT

NCCT 是L-3通信公司為美國國防部、美國空軍和海軍協同開發的網絡中心瞄準系統，是一種開放式的網絡中心戰設施和軟件系統。NCCT 設計的目標是能夠在數秒鐘之內收集并融合情報數據，識別、跟蹤并定位敵方的輻射源。NCCT系統采用了自動相關處理技術，它在飛行中利用IP協議為基礎的“平臺-平臺”（machine-to-machine）的協作能力，具有與美海軍CEC系統類似的態勢合成功能。

美英兩國在2005年舉行的"三叉戟勇士"的軍事演習中，用NCCT 系統集成包括來自兩架以上飛機信息后的跟蹤圖像所發現目標的時間設定在2分鐘之內，所確定的目標的位置也被限定在幾百米的半徑之內。與目前使用的其他目標定位作戰手段相比，精確定位目標的時間縮短了90%。演習還表明，NCCT 系統不僅可以精確定位敵方雷達及通信源，而且一旦精確定位完成，雷達天線可以在最快時間內即可穿透敵方的網絡，完成電子攻擊，然后用導彈或炸彈精確地將目標摧毀。

2.3 AMSTE、AT3和TTNT

AMSTE（地面活動目標交戰計劃）支持美軍以低成本、精確制導彈藥，利用潛在能力從遠距離摧毀敵人的移動目標。它使用多部地面動目標指示合成孔徑雷達（SAR／GMTI）協同跟蹤目標，由防區外的飛機和監視系統引導加裝低成本平臺協同數據鏈的精確制導武器，在飛行中不斷修正目標數據，并可通過平臺協同數據鏈將精確的瞄準數據發送給沒有裝備尋的器的打擊武器，可使打擊精度提高到10m 以內，最大程度地減小附帶損傷。

AT3（先進戰術瞄準技術）是針對機動防空系統開發的技術，通過將各空中打擊平臺聯網，實現對敵地面防空雷達協同定位、對敵地面機動防空系統快速瞄準和精確打擊。從防區外80km 首次發現敵方雷達的10s內，多個作戰平臺以協同方式進行定位，精度在50m 以內，同時為攻擊的飛機提供相關信息，以迅速實施打擊。

TTNT 的出現直接源于美空軍AMSTE 和AT3的信息傳輸需求，這二者是美軍網絡中心戰中重點發展的網絡瞄準技術。TTNT 是一種高速、動態、基于IP的Ad hoc網絡，通過連接戰術飛機和地面節點，可以將全球信息柵格的能力拓展到移動平臺上。TTNT 為美空軍下一代網絡目標瞄準技術提供了較為理想的通信網絡，大大縮短了C4KISR系統的殺傷鏈反應時間，提高了美軍打擊對手時間敏感目標的能力，為美空軍由“平臺中心戰”向“網絡中心戰”轉型提供了部分網絡基礎設施。

2.4 IFDL

編隊內飛行數據鏈（Inter／Intra Hight Data Link，IFDL）是諾思羅普·格魯曼公司專門為F／A-22“猛禽”戰斗機開發的，供其在飛行中傳輸態勢信息，自動（不必采用無線電呼叫）共享目標與系統數據，具有較低的被截獲概率。該數據鏈能夠使所有編隊內的F-22隨時相互共享瞄準數據和系統數據。

2.5 QNT

Quint網絡技術（QNT）目標是要開發適用于武器彈藥、戰術無人機和單兵的可靠、廉價、小型的網絡化數據鏈，是為作戰飛機、無人飛機、武器彈藥、戰術無人機和單個地面作戰單元之間的互通開發的一種小型網絡數據鏈?？捎糜谥蚊闇屎痛驌魰r敏、活動目標，并能支撐武器制導交接、無人機控制、戰場態勢感知、戰毀評估。其波形符合JTRS SCA 波形，并支持IPv6以便融入GIG。

2.6 人在回路和彈間協同數據鏈

目前，“人在回路”制導方式在國外已有廣泛應用。AGM-154、AGM-84H、AGM-130等先進導彈都采用數據鏈實現“人在回路”制導方式，指揮人員通過數據鏈實現導彈與發射平臺之間的雙向通信，可對導彈進行遠程實時控制，實時選擇目標瞄準點、末段自動攻擊及執行多種任務的能力，確保導彈精確命中目標。

俄羅斯“花崗巖”SS-N-19反艦導彈具有導彈編隊協同攻擊的作戰模式，通過彈間協同數據鏈實現了領彈與攻擊彈的攻擊：領彈把目標數據通過彈間協同數據鏈傳給在低空飛行的其他導彈，一方面可防止重復攻擊同一目標，另一方面也可選擇關鍵位置攻擊目標，最大限度提高了作戰效能。

3 基于模型的WDL的發展方向研究

3.1 武器數據鏈模型

武器系統通常包括自身傳感器系統、控制系統、攻擊物（如炸藥、電磁波等）幾大部分，如圖3中的武器系統所示。其中傳感器系統用于目標探測、跟蹤；控制系統用于瞄準、平臺位置姿態補償、起爆等方面的控制；攻擊部件用于摧毀目標實體或電子系統等分系統，使目標無法正常工作。單平臺武器系統依據自身平臺、傳感器等資源，獨立完成對目標作戰。

當利用WDL實現多平臺協同作戰時，可利用其他平臺傳感系統提供的目標信息，經過融合系統處理后獲得更精確、更詳細的目標信息，從而為本平臺武器控制系統提供更高精度的控制數據，甚至為指揮人員提供更合理的判斷和決策。集成了WDL的系統模型如圖3所示，其中無線傳輸組網系統和信息融合系統是必須具備的，決策系統依據不同平臺、作戰環境而定，是可選的。

隨著飛行炸彈、長滯空導彈等新型武器出現及其智能化發展，這些具有自主飛行控制、自主目標分配、自主決策能力的智能化武器具有更高的靈活性和自主性，可實現平臺搭載武器系統不易實現的火力協同和戰術協同動作，在飽和攻擊和反飽和攻擊等作戰方面有獨特優勢。這類武器的WDL系統模型如圖4所示。

圖3 基于平臺的WDL系統模型

圖4 平臺一體化的WDL系統模型

3.2 縱向發展

WDL的根本目標是將網內各平臺（也可能是平臺一體化）的傳感器資源和武器資源鉸接，實現傳感器資源和武器資源共享，WDL的縱向發展就是逐步完善資源鉸接和共享性能，逐步實現不同層次的武器協同能力，可以分為幾個階段：

1）實現同類型傳感器信息火控級共享階段，該階段的WDL提供一種同類傳感器數據高速共享和處理能力，可為武器系統的控制（如快速瞄準、不間斷跟蹤、精確制導）提供高精度數據。從WDL 模型看，該階段發展重點是解決無線傳輸組網和同構傳感器融合系統中的問題。該階段是必經的基本階段，是我軍各軍兵種WDL 建設最先需要實現的目標。目前美軍CEC、QNT、AT3、IFDL 等都屬于這一階段的武器數據鏈。其中CEC 后續發展方向之一可能是進一步發展成聯合傳感器網絡（JSN），它通過多波束天線提高網絡吞吐量、利用更多的傳感器和數據鏈，跟蹤更多的目標類型。JSN 傳感器數量增加至120個以上。

2）實現異構傳感器協同階段，該階段目標是利用各平臺異構傳感器協同，進一步提高目標識別、定位水平，為高效能武器協同作戰奠定基礎。該階段的WDL 提供一種跨平臺異類傳感器資源按需調度使用能力，當需要對目標進行快速精確識別、跟蹤時，可調度不同平臺上不同類型的傳感器從多個方位、多個頻譜對目標進行探測。從WDL 模型看，該階段發展重點是解決異構傳感器融合和控制系統中的問題，同時也涉及部分無線傳輸組網和決策系統問題。目前美軍NCCT、TTNT 屬于這一階段的武器數據鏈。美軍在非WDL領域也在進行傳感器協同的研究，如對“聯合星”系統實施的“計算機更換計劃”。

3）實現武器資源共享和協同火力打擊階段，該階段的WDL可以根據態勢緊急程度、平臺位置狀況、武器性能精度等實際情況，以最合理的方式調度合適平臺的武器資源對目標作戰，必要時（如反飽和攻擊）可以完全由WDL 控制各平臺武器系統對目標作戰而無需人工干預。該階段WDL的建設與發展十分艱巨，特別是跨平臺、跨軍兵種之間實現火力協同打擊，武器資源要實現共享不但需要解決技術層面上諸如態勢分析預測、目標分配、戰術／火力協同等難題，還需要配套解決軍隊指揮控制等體制問題。從WDL模型看，該階段重點解決決策系統問題，同時也涉及無線傳輸組網、傳感器與武器控制系統問題。達到該階段的WDL是彈間協同數據鏈，如俄羅斯“花崗巖”SS-N-19反艦導彈的彈間協同數據鏈。因為彈間協同數據鏈面臨的問題相對單一，沒有多平臺、跨軍兵種武器協同作戰存在的上述問題。

3.3 橫向發展

WDL的橫向發展主要是與其他信息網絡的互聯互通，這是網絡中心戰發展的要求，包括WDL 與其他戰術級、戰區級、戰略級網絡間的互聯互通。美軍NCCT、CEC等數據鏈的橫向發展現狀印證了這一點，其橫向發展體現在與其他軍兵種網絡的互聯、集成、應用性改進等方面：

1）CEC系統正合入聯合地面攻擊巡航導彈防御空中網絡化傳感器系統（The Joint Land-Attack Cruise Missile Defense Elevated Netted Sensor System）中。這是陸軍的一種系留航空氣球，裝備了超視距的早期預警傳感器和數據鏈。

2）CEC正在合入海軍陸戰隊的合成跟蹤網絡（Composite Tracking Network）中。2001年4月美國國防部批準將CEC與美陸軍"愛國者"防空導彈系統相連。

3）美空軍也有意用CEC裝備E-3飛機，使空軍的飛機能與海軍的艦船和陸軍的“愛國者”防空系統構成一個網絡，從而大幅度提高聯合部隊戰斗力。

4）美國海軍正在推動CEC 系統與美國空軍的網絡中心協同瞄準系統（NCCT）集成，提升雙方作戰識別以及共享目標信息的能力。

5）美國正在研究將CEC 應用于戰區彈道導彈防御（TBMD）計劃中，可在戰區中直接連接傳感器和射手。目前正在開發CEC 的2.2版，此種版本主要增加了評估戰區彈道導彈的能力，建立了TBMD 航跡圖像而且可提供特混艦隊間的協同作戰能力。

4 結語

隨著電子、計算機、控制、通信等技術的飛速發展，國內高校和研究院所在傳感器、傳輸、網絡、數據融合等相關領域取得了長足進展，已經具備開展WDL 研制的基礎和能力［10］。鑒于WDL 的顯著作戰效能，其發展建設應盡早提上日程。根據WDL 縱向發展模式，首先應發展無線傳輸組網系統和信息融合系統，著重明確和解決：

1）研究國際上軍事技術發展動向，明確WDL 在未來的主要應用場景；

2）針對WDL未來主要應用場景，根據應用場景中各軍兵種的使命任務、信道環境、平臺特點、作戰模式等因素，以及平臺上武器、傳感器系統的傳輸容量、數據更新率等指標要求，確定不同應用場景下WDL的系統指標體系；

3）根據不同WDL的系統指標體系要求，設計與之相適應的傳輸、組網、融合等技術體制；

4）根據不同WDL的技術體制，在軟硬件技術的具體實現上應依據模塊化、可重用性的原則實施；

5）射頻部件的集成化、小型化，相控陣天線的低成本化，共形化。

與此同時，有鑒于美軍CEC 的經驗，現階段還應開展以下工作：

1）WDL頂層規劃研究?！盁焽琛笔桨l展是國外數據鏈建設中存在的普遍現象，其帶來的困境已受到各國重視。為了減少WDL在與其他信息網絡互聯的橫向發展過程中遇到同樣問題，目前必須盡快開展WDL 頂層規劃設計研究工作。

2）開展WDL在軍兵種間聯合應用研究，以滿足軍兵種間協同作戰的需要。

3）開展WDL 與其他信息網絡的接入研究。WDL 作為網絡中心戰體系中的一級網絡，至少有與二級網絡和三級網絡接入能力，必要時還需對與其他一級網絡互聯技術展開研究。

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