外軍數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在武器彈藥上的應(yīng)用和啟示?

黃 振

（中國電子科技集團公司第二十研究所 西安 710068）

1 引言

20世紀80年代，美軍就已經(jīng)研制出了單平臺武器數(shù)據(jù)鏈，主要用于作戰(zhàn)飛機和武器彈藥間的信息交互，機組人員可以在武器彈藥發(fā)射后繼續(xù)接收其回傳的情報信息并向其傳送指令，修訂打擊參數(shù)。隨著信息化建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)思想的確立，希望武器彈藥作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的一個節(jié)點，融入到整個作戰(zhàn)體系當中，顯然這種單平臺的武器數(shù)據(jù)鏈已經(jīng)無法完全滿足體系作戰(zhàn)的需要，因此，美軍在開展“武器數(shù)據(jù)鏈先期概念技術(shù)驗證”計劃的同時，進行了Link16、戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（TTNT）等數(shù)據(jù)鏈在武器彈藥上的應(yīng)用與試驗，希望能夠快速提升武器彈藥在作戰(zhàn)體系中的作用。

2 外軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈在武器彈藥上的應(yīng)用

Link16和TTNT的主要功能是在參戰(zhàn)平臺之間實時交換戰(zhàn)術(shù)信息，使各參戰(zhàn)單位之間掌握實時戰(zhàn)場態(tài)勢、傳送指揮控制命令、協(xié)同作戰(zhàn)和戰(zhàn)毀評估等信息。

1）Link16在武器彈藥上的應(yīng)用

Link16是戰(zhàn)術(shù)力量強制的數(shù)據(jù)鏈，是北約數(shù)據(jù)鏈的選擇，也歸入美軍戰(zhàn)斗機、轟炸機和傳感器平臺。Link16在武器彈藥上應(yīng)用有幾大優(yōu)勢：已經(jīng)加裝主要傳感器平臺；已經(jīng)安裝所有的主要發(fā)射平臺；能夠直接提供態(tài)勢感知能力；支持地面、空中第三方控制能力；遵從DOD的策略，能夠直接納入網(wǎng)絡(luò)體系。通過在導(dǎo)彈等彈藥上加裝Link16，與平臺上的具有地面活動目標指示功能的雷達、機載火控雷達等傳感器聯(lián)網(wǎng)，形成一個以網(wǎng)絡(luò)為中心的制導(dǎo)系統(tǒng)，通過多傳感器數(shù)據(jù)融合，不斷將修正的目標位置、速度和目標指示等數(shù)據(jù)，以及投射武器所需制導(dǎo)信息，實時地傳送給攻擊平臺，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給投放的制導(dǎo)炸彈或?qū)?，同時將彈藥獲得圖像信息回傳給攻擊平臺，從而可對地面、海面、空中活動目標實施精確攻擊。Link16將武器控制平臺由單平臺擴展為多平臺，工作方式從單一化模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化模式，提高系統(tǒng)抗干擾能力，提高武器控制平臺的機動范圍和生存能力。擴展武器攻擊范圍，釋放武器攻擊潛力。圖1是美軍通過在武器彈藥上加裝Link16的作戰(zhàn)示意圖。

圖1 Link在彈藥上的應(yīng)用

2）TTNT在武器彈藥上的應(yīng)用

海灣戰(zhàn)爭以后，為了對付稍縱即逝的時敏目標，美軍開始多項新技術(shù)研究，戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（TTNT）就是其中較為重要的技術(shù)之一，由羅克韋爾·柯林斯公司研發(fā)，其目標是在作戰(zhàn)飛機、無人機、情報和監(jiān)視偵察平臺以及地面指揮所之間構(gòu)建一個高速、抗干擾、自組織能力強的武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，提供寬帶的傳感器-傳感器和傳感器-射手的無縫連接，以保障AMSTE和AT3等多種作戰(zhàn)能力的實現(xiàn)。

戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用無中心組網(wǎng)方式，可在100海里范圍內(nèi)支持200個平臺發(fā)送傳感器和其他數(shù)據(jù)，系統(tǒng)容量達到10Mbps。采用與Link16數(shù)據(jù)鏈相同的報文傳輸格式，完全與Link16數(shù)據(jù)鏈兼容。根據(jù)戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點和日益復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境，美軍計劃將戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于空軍作戰(zhàn)飛機和其它軍兵種平臺。為了適裝于彈體和地面單兵（包括海軍陸戰(zhàn)隊、空降兵、空軍地面部隊等）等，在戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種簡化波形的數(shù)據(jù)鏈設(shè)備，這種數(shù)據(jù)鏈設(shè)備就是QNT。

QNT是美軍國防部DARPA和空軍研究實驗室開展的項目，集成了五個節(jié)點：戰(zhàn)術(shù)飛機、小型戰(zhàn)術(shù)無人機、無人戰(zhàn)斗機、地面人員和空中發(fā)射的武器，如圖2所示。QNT由一個收發(fā)器系統(tǒng)組成，由于節(jié)點加裝條件苛刻，裝備設(shè)計時對尺寸、重量和功率等方面有嚴格的限制。低速率、兩通道、可完成半雙工或全雙工的收發(fā)器，尺寸和重量要求是10立方英寸、兩英鎊重；高速率版本，尺寸和重量要求是20立方英寸、5英鎊重，這兩個功能可以組合到一起形成一個滿足體積30立方英寸的終端。通過向武器、小型戰(zhàn)術(shù)無人機和地面人員配備QNT終端，使得這三種節(jié)點可以與部署了戰(zhàn)術(shù)飛機、無人戰(zhàn)斗機和C4ISR網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)進行交互，通過標準組件滿足網(wǎng)絡(luò)通信要求，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心轉(zhuǎn)化和精確瞄準，支撐瞄準和打擊時敏目標，并能支撐武器制導(dǎo)交接、無人機控制、戰(zhàn)場態(tài)勢感知、戰(zhàn)毀評估。從QNT的應(yīng)用可以看出作戰(zhàn)過程跨越了武器、戰(zhàn)術(shù)無人機、地面人員、無人戰(zhàn)斗機、戰(zhàn)術(shù)飛機（戰(zhàn)斗機、轟炸機和攻擊機）等平臺。匯聚了指控信息、情報、監(jiān)視和偵察平臺互連以支持信息交換需求。

圖2 Qnt示意圖

3 數(shù)據(jù)鏈在武器彈藥上應(yīng)用的啟示

從美軍開展的Link16數(shù)據(jù)鏈和戰(zhàn)術(shù)瞄準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在武器彈藥上的應(yīng)用和試驗，不難看出武器數(shù)據(jù)鏈的幾個發(fā)展趨勢：網(wǎng)絡(luò)化、體系化、打擊評估一體化、裝備終端小型化。

1）網(wǎng)絡(luò)化

隨著通信技術(shù)及數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展，防御措施和手段越來越多，形成了預(yù)警探測、電子干擾、誘餌擾亂、多層攔截的立體防御結(jié)構(gòu)，與以往的單一防御相比綜合防御能力大幅度提高。這種情況下，單個武器的突防能力被消弱，戰(zhàn)場生存能力極具下降，其毀傷目標能力大副下降，不能充分發(fā)揮武器應(yīng)有的打擊效果，因此需要改變作戰(zhàn)方式，采用多個武器協(xié)同信息共享，以編隊的方式提高武器對目標的攻擊能力。

網(wǎng)絡(luò)化是實現(xiàn)信息共享，協(xié)同工作的前提。通過多種武器的分工協(xié)作，可將情報、監(jiān)視和偵察功能與打擊能力有機結(jié)合，通過武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈形成多彈間的信息網(wǎng)絡(luò)，將單個武器上的目標識別信息分發(fā)到其他武器上，實現(xiàn)武器間目標指示信息的共享。通過信息融合選擇攻擊目標并確定最佳攻擊時機實施攻擊，實現(xiàn)持續(xù)戰(zhàn)場監(jiān)視和更有效地打擊目標，擴展單個武器對目標的探測和跟蹤范圍、擴大戰(zhàn)斗空間，提高單個武器電子對抗能力、目標鎖定能力、突防能力和打擊精度。多武器協(xié)同作戰(zhàn)不僅提高了單武器的作戰(zhàn)效能，更重要的是提高了參戰(zhàn)武器的綜合作戰(zhàn)效能。

2）體系化

傳統(tǒng)的作戰(zhàn)模式，一個平臺只能對本平臺的武器進行投放和控制。然而，單一的作戰(zhàn)平臺武器載荷種類和數(shù)量有限，同時戰(zhàn)區(qū)內(nèi)各作戰(zhàn)平臺所處地理位置又不相同，一個平臺由于位置限制，很難完成整個制導(dǎo)過程，實施對目標的高質(zhì)量打擊。需要在各平臺間共享武器資源，根據(jù)威脅目標類別和位置來優(yōu)選武器資源，并由處于最佳制導(dǎo)位置的平臺對武器進行聯(lián)合制導(dǎo)和控制，精確制導(dǎo)武器在空中飛行或巡航階段，根據(jù)不斷變化的目標位置對制導(dǎo)武器的運動參數(shù)進行修正，實現(xiàn)跨平臺武器投放和控制，從QNT的應(yīng)用中很清晰地反應(yīng)出了這一點。

3）打擊評估一體化

協(xié)同攻擊多目標時，要求對戰(zhàn)場中的跟蹤目標進行合理分配，并對多目標攻擊的態(tài)勢進行綜合評估及輔助決策，保證對目標打擊的正確性，從而對目標的殺傷概率最大且盡可能避免重復(fù)攻擊或遺漏。通過武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈，把目標情況和打擊的效果信息（數(shù)據(jù)、圖像或流媒體）傳送到輔助決策和效果評估系統(tǒng)，對己方威脅程度及敵方殺傷效果進行分析與評估，依據(jù)敵我兵力和武器、電子設(shè)備性能、己方重點保衛(wèi)目標等，以定量形式給出決策和評估結(jié)果，對“偵、控、打、評”的作戰(zhàn)環(huán)節(jié)實時閉環(huán)提供支撐。

4）終端小型化

從作戰(zhàn)樣式不斷發(fā)展變化，武器彈藥、無人機等小型化平臺將深度融入整個作戰(zhàn)，為了滿足小型化平臺的加裝要求，美軍對應(yīng)用于武器平臺的Link16數(shù)據(jù)鏈終端設(shè)計提出了很高的要求，最小體積為25立方英寸。Qnt終端提出了更苛刻的要求，低速率的體積甚至要求10立方英寸，高速率的體積也不超過20立方英寸。因此，武器數(shù)據(jù)鏈終端必將沿著小型化甚至微型化、輕量化、低功耗的路線發(fā)展。

4 需進一步加強的幾個方面

雖然就制導(dǎo)武器的智能突防問題已有很多研究成果，但以下問題還有待進一步深入研究和應(yīng)用：

1）靈活強壯的組網(wǎng)技術(shù)

武器彈藥等小型化平臺的作戰(zhàn)使命和自身特點，決定了必須發(fā)展網(wǎng)絡(luò)動態(tài)適應(yīng)技術(shù)，建立“滿足任務(wù)最優(yōu)化的動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”。武器彈藥能夠快速融入/退出網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)不同的任務(wù)建立不同的子網(wǎng)，任務(wù)完成迅速結(jié)束當前子網(wǎng)，釋放網(wǎng)絡(luò)容量。同時整個網(wǎng)絡(luò)必須具備強抗電子干擾能力，隨著防御系統(tǒng)的完善，武器彈藥等必將面對著多重的干擾手段，尤其是電子干擾，嚴重影響群體通信能力，削弱群體攻擊能力。開展基于網(wǎng)絡(luò)化綜合抗干擾技術(shù)，將各分系統(tǒng)有機組成綜合抗干擾網(wǎng)絡(luò)，從而提高系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力，提高群體的戰(zhàn)場生存能力。

2）武器彈藥協(xié)同技術(shù)

現(xiàn)階段主要以單武器彈藥突防模式研究為主，并未進一步討論多彈形式。當以群組突防為研究背景時，在多彈間防碰、彈間通訊等前提約束下，應(yīng)對反攔截機動時對隊形的影響以及機動后是否還具備協(xié)同攻擊的能力等問題展開深入的研究。群體內(nèi)的協(xié)作是提高突防效果的關(guān)鍵，可以建立導(dǎo)彈集群和攔截彈群之間的攻防博弈過程，研究對群體意圖、個體意圖、群體行為和個體行為間的關(guān)系，求解導(dǎo)彈集群中各個導(dǎo)彈/彈頭的機動時刻和機動控制指令，實現(xiàn)導(dǎo)彈集群的智能突防決策。

3）低時延、高速率傳輸技術(shù)

隨著戰(zhàn)場環(huán)境的日益復(fù)雜、傳感器分辨率的不斷提升、多平臺體系化作戰(zhàn)和“偵、控、打、評”一體化作戰(zhàn)思想的深化發(fā)展，需要融合的戰(zhàn)場信息將日益增加，武器平臺、武器彈藥之間分發(fā)共享多傳感器的航跡數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、方位測量數(shù)據(jù)、電子支援數(shù)據(jù)、攻擊圖片數(shù)據(jù)甚至視頻流等數(shù)據(jù)，支撐協(xié)同探測、協(xié)同定位、戰(zhàn)毀評估等作戰(zhàn)功能。這對數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率和傳輸延時能力提出了很高要求。

4）軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用

武器彈藥作為參戰(zhàn)平臺深入作戰(zhàn)方式，數(shù)據(jù)鏈設(shè)備的功能和型譜種類將會大量增加。為了降低設(shè)計復(fù)雜度和裝備應(yīng)用管理難度，需研制一種開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，可根據(jù)作戰(zhàn)功能和作戰(zhàn)平臺特性進行功能和硬件剪裁。軟件無線電技術(shù)可以將數(shù)據(jù)鏈的工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議等，用軟件來完成，通過軟件加載、重構(gòu)多種數(shù)據(jù)鏈標準波形，適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)鏈傳輸要求。其硬件也可以根據(jù)平臺進行剪裁，具有非常強的功能延展性和兼容性。

5）裝備高度集成化

武器彈藥、小型無人機、單兵等的負載能力嚴重限制了數(shù)據(jù)鏈設(shè)備重量、體積和功耗，要求數(shù)據(jù)鏈設(shè)備必須具備小型化、輕量化、低功耗，甚至是微型化。隨著數(shù)字電路的高速發(fā)展，可以充分利用高集成度編程器件、嵌入式器件甚至專用芯片降低數(shù)字信號/信息處理電路的規(guī)模，利用高速ADC、Fbar濾波器、GaN等新型模擬元件、新型工藝等降低模擬信號處理電路的規(guī)模，利用模數(shù)混合設(shè)計提高整設(shè)備的集成化，以提升數(shù)據(jù)鏈裝備的適裝能力。

5 結(jié)語

隨著數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)鏈在武器彈藥上的應(yīng)用勢必越來越廣泛，是深化建立聯(lián)合作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。通過縱橫交錯的數(shù)據(jù)鏈信息網(wǎng)絡(luò)，在情報偵查平臺、指揮控制平臺與發(fā)射平臺保持雙向的緊密聯(lián)系，實現(xiàn)“從發(fā)現(xiàn)到打擊再到評估的殺傷鏈路”的“無縫鏈接”，構(gòu)建融合探測、決策、指揮和攻擊的一體化作戰(zhàn)體系，充分發(fā)掘武器彈藥的打擊威力和體系對抗能力。