基于數據鏈的分布式航跡處理方法＊

（中國電子科技集團公司第二十八研究所 南京 210007）

1 引言

在傳統的指揮信息系統中，各級指揮所、參戰部隊和武器平臺按逐級上報方式處理雷達航跡。在這種處理方式下，只有上級指揮所能監視作戰區域內所有的目標航跡，下級指揮所和其它指控中心都不能完整監視作戰區域內的目標航跡，一旦上級指揮所遭受攻擊，系統將喪失對作戰區域內完整態勢的感知能力。在逐級上報過程中，上級指揮所沿用下級指揮所上報的目標編識號，一旦多個下級指揮所同時上報同一目標航跡時，由于下級指揮所之間沒有協同，報告的目標編識號可能各不相同，上級指揮所只能選擇其一作為目標的編識號，這樣上下級之間的目標編識號不能完全統一，容易造成作戰指揮混亂，嚴重時甚至會導致作戰的失敗。另外，由于所有航跡都集中在一個節點處理，如果航跡量大，容易引起時間延誤，嚴重時會錯失作戰時機。

戰術數據鏈是按照統一規定的消息格式和通信協議，在傳感器平臺、指控系統和武器平臺之間，實時傳輸戰場態勢、指揮引導、戰術協同、武器控制等戰術數據的信息鏈路。通過數據鏈，可將地理上分散的指控系統和作戰平臺緊密地連接在一起，在要求的時間內，以適當的方式，把準確的信息提供給指戰員和作戰單元，提高指揮速度和協同作戰能力，增強部隊的整體作戰效能。經過多年的發展，外軍先后開發了40多種數據鏈，特別是Link 16的研制，為分布式航跡處理方法提供了很好的支撐平臺，值得著重加以研究［1～2］。

2 基于數據鏈的組網結構

數據鏈采用輪詢協議或時分多址（TDMA）協議將地理上分散的各級指揮所、參戰部隊和武器平臺連接起來，組成分布式系統，具體如圖1所示。其中，各參與單元分時復用同一個信道，同一時刻只有一個參與單元發送數據，而其他參與單元都能接收到其發送的數據，并且每個參與單元都具有一定的發送時隙，在參與單元之間實現全連通［3］。

圖1 基于數據鏈的組網結構

3 分布式航跡處理基本流程

在上述分布式系統中，每個參與單元將自身雷達探測的目標向外報告，其他參與單元都能獲得其報告的目標信息，從而使得每個參與單元都能獲得系統內所有雷達探測的目標。但如果同一目標同時被多個參與單元探測并報告，就勢必浪費通信資源，容易造成作戰指揮混亂。因此需要按照一定規則確定報告職責，并輔助以必要的航跡管理，才能保證航跡不重、不丟、不亂、統一［3］，具體如圖2所示。

圖2 分布式航跡處理示意圖

分布式航跡處理涉及的內容包括：數據校準、航跡質量計算、航跡相關／解相關、航跡綜合、航跡報告管理、航跡管理等，處理與實現的基本流程如圖3所示［3～6］。其中：

圖3 分布式航跡處理的基本流程

1）數據校準。接收到航跡數據（本地數據、遠端PPLI消息或目標監視消息）后，先進行數據校準（地理位置校準、傳感器校準、遠端單元校準），修正本地、遠端數據中的各種誤差，使各參與單元持有的本地航跡位置數據與遠端航跡位置數據誤差降為最小。

2）航跡相關／解相關。數據校準完成后，需要進行航跡相關／解相關處理，確定接收到航跡數據（本地數據、遠端PPLI消息或目標監視消息）是否與已跟蹤目標相關。如果航跡相關／解相關，觸發相應的航跡管理與操作。

3）航跡質量計算。對于本地航跡，參與單元需對其位置精度進行估算，確定在報告時刻實際定位的航跡點有95%概率落入的區域，作為承擔報告職責的依據。

4）報告職責處理。航跡相關／解相關處理完成后，對于本地航跡，需要確定是否向數據鏈上報。如果確定符合報告職責要求，向數據鏈報告該航跡。

5）航跡綜合。對PPLI數據與目標監視數據、本地多傳感器探測數據進行綜合，綜合后的航跡進行保存，并送系統顯示；在此過程中，可能觸發航跡管理與操作。

6）航跡管理。航跡相關／解相關、航跡綜合過程中，都會觸發航跡管理（包括編識號管理）；另外，操作員也可通過干預命令人工觸發航跡管理。由此產生的航跡管理消息，需要通過數據鏈發送。

4 分布式航跡處理主要規則

與傳統航跡處理不同，在基于數據鏈的分布式航跡處理過程中，為了確保鏈路上各單元監視信息的統一，保持清晰和明確的戰術圖像，盡量減少人的操作，數據鏈傳輸協議和消息標準規定了一系列報告和處理規則，這些規則是實現分布式航跡處理的關鍵。

4.1 報告職責的確定

在實際探測過程中，經常會出現多個參與單元的雷達同時探測到同一個目標的情況。為了避免造成混亂，降低時隙開銷，基于數據鏈的分布式航跡處理規定同一時刻只允許一個（也只有一個）平臺報告某個特定目標。這一機制在一定程度上保證了目標報告的唯一性，對于維護態勢顯示的清晰具有重要的作用。

為達到這一目標，報告職責的確定主要遵循如下規則［7］：

1）第一個報告某航跡的參與單元具有該航跡的報告職責。

2）如果一個參與單元在發送時刻本地航跡質量值超過所收到的遠端航跡質量值兩個或兩個以上數值，該參與單元便承擔該航跡的報告職責。

3）如果在一段時間（通常為雷達航跡更新周期的三倍）內某參與單元沒有收到其他平臺報告某目標的航跡，而本地雷達發現了該目標，此時本參與單元承擔該目標的報告職責。

4）由于某種原因出現鏈路上兩個或多個系統同時報告某一目標時，當收到的遠端航跡報告的航跡質量值大于本地航跡質量值，或本地與遠端航跡報告的航跡質量相等，但遠端單元源平臺編識號大于本地源平臺編識號（小于也可，只要全網統一執行）時，該參與單元自動放棄對該目標航跡的報告職責。

4.2 目標編識號的分配

只要航跡與其目標編識號之間一對一關系被打破，戰術圖像就會混亂，因此，為了保證航跡不重、不亂，目標編識號的分配主要遵循如下規則［7］：

1）如果本地雷達沒有探測到該目標，直接使用其它參與單元報告的目標編識號在本參與單元內起始一個目標航跡，不再分配新的目標編識號。

2）如果本地雷達探測到該目標并且已經與其它系統航跡正確關聯，不對此目標再分配新的目標編識號。

3）如果本地雷達探測到該目標，沒有接收到其它參與單元報告的該目標航跡或經過關聯處理后沒有與其關聯的目標，本參與單元從分配的目標編識號塊內通過輪詢的方式查找一個未使用的目標編識號分配給該目標并向其它參與單元報告。

4）目標編識號分配以后，在目標航跡的整個生命周期內無論是哪個參與單元承擔其報告職責，用同一個目標編識號報告。

5 實例分析

為了驗證基于數據鏈的分布式航跡處理效果，安排劇情時考慮下述一些情況或情況的組合［8～9，11］：

1）在模擬雷達探測區安排多個目標沿同一航線飛／航行（如圖4單直線所示，各目標起點、高度、速度不同，過程中發生超越），或安排多個目考標沿相鄰平行航線飛／航行（如平行線所示，高度、速度相同，目標同步），或安排多個目標并形交叉飛／航行（如圖4“∞”線所示），重點查相關／去相關處理功能；

圖4 劇情安排

圖5 實際處理結果

2）在模擬雷達探測交叉區穿插飛／航行（如圖4封閉區域所示），重點考查航跡綜合、航跡質量計算、航跡擇優、報告責任管理、目標編識號分配和管理等功能。

上述劇情的實際處理結果如圖5所示。由圖5可以看出，處理結果符合劇情安排，處理后航跡達到了不重、不丟、不亂、統一的效果。

6 結語

與傳統的雷達航跡處理相比，基于數據鏈的分布式航跡處理優點主要體現在：1）航跡的目標編識號一經分配，無論哪個參與單元承擔其報告職責，在航跡的生命周期過程中始終保持不變，減少了同一批目標的編識號混亂，提高了戰術目標的清晰度；2）航跡質量的動態計算保證了在各參與單元之間報告的航跡始終具有最佳的位置精度，同時依據航跡質量快速地實現目標航跡報告職責切換，最大程度地減少了重復數據的發送，降低了傳輸負載。

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