戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法研究*

何 赟

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 南京 210007)

1 引言

隨著戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的不斷發(fā)展,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)之間的協(xié)同互聯(lián),使指戰(zhàn)員能夠更為快速、完整、準(zhǔn)確地獲得態(tài)勢(shì)感知信息、戰(zhàn)斗識(shí)別信息、威脅信息等將是必然趨勢(shì)。美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈針對(duì)每一種數(shù)據(jù)鏈的特性制定了相應(yīng)的消息格式[4],面對(duì)多種多樣的數(shù)據(jù)鏈消息格式,數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)多鏈綜合應(yīng)用,消息處理的工作量非常巨大,而且多鏈信息之間的相互轉(zhuǎn)換也很困難。

本文以典型的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式為研究對(duì)象,分析戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息的組成特點(diǎn),提出一種通用的數(shù)據(jù)鏈消息表示方法,該方法的運(yùn)用將有效解決這些問題。

2 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式

美軍現(xiàn)役的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈多達(dá)幾十種,都采用特定的消息格式進(jìn)行傳輸。本文主要介紹美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈中具有代表性的J系列消息和可變消息格式(VMF)的消息格式。

2.1 J系列消息

J系列消息是Link16數(shù)據(jù)鏈采用的消息格式,其消息格式由美軍標(biāo)MIL-STD-6016C(北約對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為STANAG 5516)定義[1]。

J系列消息主要為固定格式消息。每條固定格式消息由一個(gè)或多個(gè)字組成,一條固定格式消息最多包含8個(gè)字。固定格式消息中所包含的字又分為起始字、延長(zhǎng)字和繼續(xù)字三種,每個(gè)字長(zhǎng)75bit,包括70bit數(shù)據(jù)位、1bit備用位和4bit奇偶校驗(yàn)位。在70bit的數(shù)據(jù)位中還包含了一些定義字段,如字格式等信息[2]。

每條消息都是以一個(gè)起始字開始,起始字用于標(biāo)識(shí)消息類型及其后跟隨的延長(zhǎng)字和繼續(xù)字的數(shù)量,以及傳送的戰(zhàn)術(shù)信息;當(dāng)需要傳輸?shù)男畔⒊隽似鹗甲值姆秶鷷r(shí),可以根據(jù)傳輸需求使用延長(zhǎng)字和繼續(xù)字來傳送剩余的戰(zhàn)術(shù)信息[2]。

上述三種字的具體格式如表1～3所示。

表1 J系列消息的起始字格式

表2 J系列消息的延長(zhǎng)字格式

表3 J系列消息的繼續(xù)字格式

2.2 VMF消息

VMF為可變消息格式,通常稱之為K系列消息。該消息格式采用特殊的消息語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)了其長(zhǎng)度和內(nèi)容可變。VMF消息語(yǔ)法主要是由字段出現(xiàn)指示符、字段重復(fù)指示符、組出現(xiàn)指示符和組重復(fù)指示符這四個(gè)指示符來定義,VMF消息可以根據(jù)需要控制消息中包含、省略或重復(fù)字段或組(即字段組合),并以此來實(shí)現(xiàn)VMF消息的長(zhǎng)度和格式可變[3]。

VMF消息的組成區(qū)別于固定格式消息,它不是由多個(gè)消息字組成,而是由若干個(gè)字段、指示符、組、重復(fù)組、組嵌套組成,因此VMF消息的結(jié)構(gòu)組成也相對(duì)比較復(fù)雜。

VMF消息的結(jié)構(gòu)組成描述如表4所示。

表4 VMF消息結(jié)構(gòu)組成描述

1)索引編號(hào)是對(duì)消息中出現(xiàn)的字段的編號(hào),采用多級(jí)編號(hào)的方式表示字段所屬的組和組的嵌套;

2)DFI/DUI的數(shù)值用來唯一確定該字段對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素。這些數(shù)值提供了對(duì)數(shù)據(jù)元素字典的一個(gè)快速索引;

3)DUI名稱是該字段對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素名稱;

4)比特長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)該字段對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素長(zhǎng)度;

5)必填標(biāo)識(shí)用來標(biāo)識(shí)該字段是強(qiáng)制字段還是可選字段;

6)分組碼表示該字段屬于的組,組也可以嵌套;

7)重復(fù)碼表示了組的重復(fù)碼,重復(fù)組也可以嵌套;

8)解釋用來對(duì)該字段的使用進(jìn)行具體說明。

3 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式組成分析

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式主要分為固定格式與可變格式兩類,固定格式消息以J系列消息為代表;可變消息格式以VMF為代表。

固定格式消息和可變格式消息的最大區(qū)別在于消息組成的不同:

?固定格式消息主要由若干個(gè)消息字組成,以初始字開始,其后根據(jù)需要跟隨延長(zhǎng)字和繼續(xù)字。每個(gè)消息字有固定的組成結(jié)構(gòu),字段在消息字中占用固定的比特位。

?可變消息格式主要由若干個(gè)字段、組、重復(fù)組、組嵌套和字段出現(xiàn)指示符、字段重復(fù)指示符、組出現(xiàn)指示符和組重復(fù)指示符這四個(gè)指示符組成,四個(gè)指示符控制消息中的字段或組是否出現(xiàn)、省略或重復(fù),字段在消息中占用的比特位不固定,由前面字段的出現(xiàn)與否決定。

但固定格式消息和可變格式消息也有很多相似特點(diǎn),如:

?固定格式消息和可變格式消息都由若干個(gè)數(shù)據(jù)元素組成;

?固定格式消息以消息字為單位,消息字由多個(gè)數(shù)據(jù)元素組成,與可變消息格式中“組”的概念類似;

?固定格式消息中延長(zhǎng)字、繼續(xù)字以及占用相同比特位的數(shù)據(jù)元素等根據(jù)實(shí)際使用決定是否填寫,與可變消息格式中“可選組”、“可選字段”的概念類似。

固定格式消息和可變格式消息是完全不同的消息組成格式,但同樣可能用統(tǒng)一的描述規(guī)范來進(jìn)行表示。

4 數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法

4.1 結(jié)構(gòu)組成

數(shù)據(jù)鏈通用表示方法定義了一種既可以描述固定格式消息,又可以描述可變格式消息的通用數(shù)據(jù)鏈消息表示規(guī)范。

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法主要包括兩部分內(nèi)容:數(shù)據(jù)元素字典和數(shù)據(jù)鏈消息表示模型。數(shù)據(jù)元素字典是建立數(shù)據(jù)鏈消息表示模型的基礎(chǔ),組成數(shù)據(jù)鏈消息表示模型的所有數(shù)據(jù)元素均來自于數(shù)據(jù)元素字典。

圖1 結(jié)構(gòu)組成圖

4.2 數(shù)據(jù)元素字典

數(shù)據(jù)元素是指構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈消息的各數(shù)據(jù)基本單元,通常也稱為“字段”。數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)元素的實(shí)例,它描述信息或數(shù)值的子單元,是一類數(shù)據(jù)元素中的一個(gè)指定數(shù)據(jù),用于描述某一屬性。一個(gè)數(shù)據(jù)元素可包含一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)具有區(qū)別于其它數(shù)據(jù)項(xiàng)的唯一特性[5]。數(shù)據(jù)鏈的每條消息都是一系列數(shù)據(jù)元素的有序結(jié)合,統(tǒng)一定義數(shù)據(jù)元素及其包括的數(shù)據(jù)項(xiàng),是對(duì)數(shù)據(jù)鏈消息進(jìn)行通用表示的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)元素字典主要對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行定義、對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說明。在數(shù)據(jù)元素定義中,將數(shù)據(jù)元素用兩個(gè)數(shù)字:數(shù)據(jù)域標(biāo)識(shí)符(DFI)及其數(shù)據(jù)使用標(biāo)識(shí)符(DUI)對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行唯一定義。DFI包括簡(jiǎn)要的概念定義,且是其組內(nèi)各DUI含義的總的表示。DUI又是DFI概念的具體表示,它包含組成數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)項(xiàng)(DI),并且針對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)給予詳細(xì)說明。

在數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法中,對(duì)組成格式化消息的所有數(shù)據(jù)元素進(jìn)行統(tǒng)一管理,對(duì)不同消息格式中使用的相同長(zhǎng)度和相同含義的數(shù)據(jù)元素使用相同編號(hào),便于對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。

4.3 消息描述模型

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型是基于數(shù)據(jù)元素字典,以消息結(jié)構(gòu)組成為依據(jù),數(shù)據(jù)元素為基本組成單元,根據(jù)消息構(gòu)成和消息處理規(guī)則等,按照統(tǒng)一規(guī)范形成的消息描述模型。

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型是以可變消息語(yǔ)法為基礎(chǔ),并綜合固定格式消息的特點(diǎn)形成的對(duì)消息的詳細(xì)描述。

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型的描述格式如表5所示。

表5 數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型的描述格式

主要包括以下內(nèi)容:

1)消息唯一標(biāo)識(shí):用于進(jìn)行消息識(shí)別,由消息類型標(biāo)識(shí)、消息標(biāo)識(shí)(報(bào)文一級(jí)編號(hào))、消息子標(biāo)識(shí)(報(bào)文二級(jí)編號(hào))三部分組成。

2)數(shù)據(jù)元素序號(hào):為數(shù)據(jù)元素在固定格式的消息字中的排列順序,或可變格式消息中采用多級(jí)編號(hào)的方式表示的字段所屬的組和組的嵌套。

3)數(shù)據(jù)元素編號(hào):對(duì)數(shù)據(jù)元素的唯一標(biāo)識(shí),是數(shù)據(jù)元素在數(shù)據(jù)字典中的索引號(hào),由數(shù)據(jù)域標(biāo)識(shí)符(DFI)及其數(shù)據(jù)使用標(biāo)識(shí)符(DUI)組成。

4)數(shù)據(jù)元素名稱:對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素名稱。

5)起始位置:數(shù)據(jù)元素在固定格式消息的消息字中所占比特起始位置。

6)比特長(zhǎng)度:數(shù)據(jù)元素在消息比特流中所占比特長(zhǎng)度。

7)必填標(biāo)志:標(biāo)志該數(shù)據(jù)元素是否為必填項(xiàng)。

8)組/重復(fù)標(biāo)識(shí):用于標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)元素屬于固定格式消息的哪個(gè)消息字或處理組合,或?qū)儆诳勺兏袷较⒅械哪膫€(gè)組或重復(fù)組。

9)處理規(guī)則:描述組和單個(gè)數(shù)據(jù)元素在消息組成中的出現(xiàn)或處理?xiàng)l件。

說明:其他解釋或說明。

4.4 消息表示實(shí)現(xiàn)步驟

用數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法表示一條消息主要分為以下步驟:

1)將組成該消息的所有數(shù)據(jù)元素(包括消息中的各類指示符)進(jìn)行逐一提取;

2)在數(shù)據(jù)元素字典中查找相同長(zhǎng)度和相同含義的數(shù)據(jù)元素,沒有找到則新建數(shù)據(jù)元素添加到數(shù)據(jù)元素字典中,保證每個(gè)組成該消息的數(shù)據(jù)元素都在數(shù)據(jù)元素字典中能夠找到索引;

3)根據(jù)該消息的消息組成結(jié)構(gòu),每個(gè)數(shù)據(jù)元素的相關(guān)信息,并按照數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法模型以及語(yǔ)法規(guī)則,將該消息添加到消息表示模型庫(kù)中。

5 數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法的運(yùn)用

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法的運(yùn)用將大大簡(jiǎn)化消息處理軟件的復(fù)雜程度,無論涉及多少種不同的消息格式,消息處理軟件只需面對(duì)通用表示方法一種描述格式,按照相同規(guī)則做出處理。當(dāng)增加一種消息格式的處理時(shí),只要使用通用表示方法增加消息表示模型,消息處理軟件就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行處理,這將大幅度提高消息的處理效率,而且消息處理軟件也相對(duì)獨(dú)立。

基于通用表示方法的消息處理具體實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 消息處理實(shí)現(xiàn)流程圖

編碼過程為根據(jù)消息類型、消息模型編號(hào),讀取相應(yīng)的消息模型,按照通用消息表示的消息編碼規(guī)則,編碼生成相應(yīng)的消息比特流的過程。

解碼過程為將某一消息比特流根據(jù)消息類型、消息模型編號(hào),讀取相應(yīng)的消息模型,按照通用消息表示的消息解碼規(guī)則,解碼生成應(yīng)用數(shù)據(jù)的過程。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式的研究,提出一種數(shù)據(jù)鏈消息的通用表示方法,并詳述了該方法的組成與運(yùn)用。該方法的運(yùn)用能夠簡(jiǎn)化格式化消息的處理過程,它不僅適用于戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息,同樣適用于其它格式化消息。

[1]林燕,李立偉,牛忠霞.美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信息標(biāo)準(zhǔn),國(guó)防科技,2004(2):22～25

[2]MIL-STD-6016.戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈(TADIL)J信息標(biāo)準(zhǔn)[S]

[3]UNITED STATES OF AMERICA.VMF TIDP-TE(VMF技術(shù)接口設(shè)計(jì)計(jì)劃-測(cè)試版本)

[4]劉紅軍,徐永勝.美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈報(bào)文格式及其特點(diǎn)[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2006,1(3)

[5]駱光明.數(shù)據(jù)鏈[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008

[6]李云茹.多種數(shù)據(jù)鏈綜合應(yīng)用技術(shù)[J].現(xiàn)代電子工程,2008(6)