外軍數據鏈技術在武器彈藥上的應用和啟示?

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，美軍就已經研制出了單平臺武器數據鏈，主要用于作戰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射后繼續接收其回傳的情報信息并向其傳送指令，修訂打擊參數。隨著信息化建設和網絡中心作戰思想的確立，希望武器彈藥作為網絡中心戰的一個節點，融入到整個作戰體系當中，顯然這種單平臺的武器數據鏈已經無法完全滿足體系作戰的需要，因此，美軍在開展“武器數據鏈先期概念技術驗證”計劃的同時，進行了Link16、戰術瞄準網絡技術（TTNT）等數據鏈在武器彈藥上的應用與試驗，希望能夠快速提升武器彈藥在作戰體系中的作用。

2 外軍戰術數據鏈在武器彈藥上的應用

Link16和TTNT的主要功能是在參戰平臺之間實時交換戰術信息，使各參戰單位之間掌握實時戰場態勢、傳送指揮控制命令、協同作戰和戰毀評估等信息。

1）Link16在武器彈藥上的應用

Link16是戰術力量強制的數據鏈，是北約數據鏈的選擇，也歸入美軍戰斗機、轟炸機和傳感器平臺。Link16在武器彈藥上應用有幾大優勢：已經加裝主要傳感器平臺；已經安裝所有的主要發射平臺；能夠直接提供態勢感知能力；支持地面、空中第三方控制能力；遵從DOD的策略，能夠直接納入網絡體系。通過在導彈等彈藥上加裝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網，形成一個以網絡為中心的制導系統，通過多傳感器數據融合，不斷將修正的目標位置、速度和目標指示等數據，以及投射武器所需制導信息，實時地傳送給攻擊平臺，然后再轉發給投放的制導炸彈或導彈，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變為網絡化模式，提高系統抗干擾能力，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的作戰示意圖。

圖1 Link在彈藥上的應用

2）TTNT在武器彈藥上的應用

海灣戰爭以后，為了對付稍縱即逝的時敏目標，美軍開始多項新技術研究，戰術瞄準網絡技術（TTNT）就是其中較為重要的技術之一，由羅克韋爾·柯林斯公司研發，其目標是在作戰飛機、無人機、情報和監視偵察平臺以及地面指揮所之間構建一個高速、抗干擾、自組織能力強的武器協同數據鏈網絡，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等多種作戰能力的實現。

戰術瞄準網絡技術采用無中心組網方式，可在100海里范圍內支持200個平臺發送傳感器和其他數據，系統容量達到10Mbps。采用與Link16數據鏈相同的報文傳輸格式，完全與Link16數據鏈兼容。根據戰術瞄準網絡技術的特點和日益復雜的戰場環境，美軍計劃將戰術瞄準網絡技術應用于空軍作戰飛機和其它軍兵種平臺。為了適裝于彈體和地面單兵（包括海軍陸戰隊、空降兵、空軍地面部隊等）等，在戰術瞄準網絡技術的基礎上開發出一種簡化波形的數據鏈設備，這種數據鏈設備就是QNT。

QNT是美軍國防部DARPA和空軍研究實驗室開展的項目，集成了五個節點：戰術飛機、小型戰術無人機、無人戰斗機、地面人員和空中發射的武器，如圖2所示。QNT由一個收發器系統組成，由于節點加裝條件苛刻，裝備設計時對尺寸、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、小型戰術無人機和地面人員配備QNT終端，使得這三種節點可以與部署了戰術飛機、無人戰斗機和C4ISR網絡的系統進行交互，通過標準組件滿足網絡通信要求，實現網絡中心轉化和精確瞄準，支撐瞄準和打擊時敏目標，并能支撐武器制導交接、無人機控制、戰場態勢感知、戰毀評估。從QNT的應用可以看出作戰過程跨越了武器、戰術無人機、地面人員、無人戰斗機、戰術飛機（戰斗機、轟炸機和攻擊機）等平臺。匯聚了指控信息、情報、監視和偵察平臺互連以支持信息交換需求。

圖2 Qnt示意圖

3 數據鏈在武器彈藥上應用的啟示

從美軍開展的Link16數據鏈和戰術瞄準網絡技術在武器彈藥上的應用和試驗，不難看出武器數據鏈的幾個發展趨勢：網絡化、體系化、打擊評估一體化、裝備終端小型化。

1）網絡化

隨著通信技術及數據鏈技術的發展，防御措施和手段越來越多，形成了預警探測、電子干擾、誘餌擾亂、多層攔截的立體防御結構，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，不能充分發揮武器應有的打擊效果，因此需要改變作戰方式，采用多個武器協同信息共享，以編隊的方式提高武器對目標的攻擊能力。

網絡化是實現信息共享，協同工作的前提。通過多種武器的分工協作，可將情報、監視和偵察功能與打擊能力有機結合，通過武器協同數據鏈形成多彈間的信息網絡，將單個武器上的目標識別信息分發到其他武器上，實現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，實現持續戰場監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。多武器協同作戰不僅提高了單武器的作戰效能，更重要的是提高了參戰武器的綜合作戰效能。

2）體系化

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

3）打擊評估一體化

協同攻擊多目標時，要求對戰場中的跟蹤目標進行合理分配，并對多目標攻擊的態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攻擊或遺漏。通過武器協同數據鏈，把目標情況和打擊的效果信息（數據、圖像或流媒體）傳送到輔助決策和效果評估系統，對己方威脅程度及敵方殺傷效果進行分析與評估，依據敵我兵力和武器、電子設備性能、己方重點保衛目標等，以定量形式給出決策和評估結果，對“偵、控、打、評”的作戰環節實時閉環提供支撐。

4）終端小型化

從作戰樣式不斷發展變化，武器彈藥、無人機等小型化平臺將深度融入整個作戰，為了滿足小型化平臺的加裝要求，美軍對應用于武器平臺的Link16數據鏈終端設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，武器數據鏈終端必將沿著小型化甚至微型化、輕量化、低功耗的路線發展。

4 需進一步加強的幾個方面

雖然就制導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用：

1）靈活強壯的組網技術

武器彈藥等小型化平臺的作戰使命和自身特點，決定了必須發展網絡動態適應技術，建立“滿足任務最優化的動態適應網絡”。武器彈藥能夠快速融入/退出網絡，根據不同的任務建立不同的子網，任務完成迅速結束當前子網，釋放網絡容量。同時整個網絡必須具備強抗電子干擾能力，隨著防御系統的完善，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。開展基于網絡化綜合抗干擾技術，將各分系統有機組成綜合抗干擾網絡，從而提高系統和網絡的抗干擾能力，提高群體的戰場生存能力。

2）武器彈藥協同技術

現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，應對反攔截機動時對隊形的影響以及機動后是否還具備協同攻擊的能力等問題展開深入的研究。群體內的協作是提高突防效果的關鍵，可以建立導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系，求解導彈集群中各個導彈/彈頭的機動時刻和機動控制指令，實現導彈集群的智能突防決策。

3）低時延、高速率傳輸技術

隨著戰場環境的日益復雜、傳感器分辨率的不斷提升、多平臺體系化作戰和“偵、控、打、評”一體化作戰思想的深化發展，需要融合的戰場信息將日益增加，武器平臺、武器彈藥之間分發共享多傳感器的航跡數據、導航數據、方位測量數據、電子支援數據、攻擊圖片數據甚至視頻流等數據，支撐協同探測、協同定位、戰毀評估等作戰功能。這對數據鏈的傳輸速率和傳輸延時能力提出了很高要求。

4）軟件無線電技術的應用

武器彈藥作為參戰平臺深入作戰方式，數據鏈設備的功能和型譜種類將會大量增加。為了降低設計復雜度和裝備應用管理難度，需研制一種開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，可根據作戰功能和作戰平臺特性進行功能和硬件剪裁。軟件無線電技術可以將數據鏈的工作頻段、調制解調類型、數據格式、通信協議等，用軟件來完成，通過軟件加載、重構多種數據鏈標準波形，適應不同的數據鏈傳輸要求。其硬件也可以根據平臺進行剪裁，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據鏈設備重量、體積和功耗，要求數據鏈設備必須具備小型化、輕量化、低功耗，甚至是微型化。隨著數字電路的高速發展，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字信號/信息處理電路的規模，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模，利用模數混合設計提高整設備的集成化，以提升數據鏈裝備的適裝能力。

5 結語

隨著數據鏈技術的不斷發展，網絡化數據鏈在武器彈藥上的應用勢必越來越廣泛，是深化建立聯合作戰的基礎。通過縱橫交錯的數據鏈信息網絡，在情報偵查平臺、指揮控制平臺與發射平臺保持雙向的緊密聯系，實現“從發現到打擊再到評估的殺傷鏈路”的“無縫鏈接”，構建融合探測、決策、指揮和攻擊的一體化作戰體系，充分發掘武器彈藥的打擊威力和體系對抗能力。