基于数据链的分布式航迹处理方法＊

（中国电子科技集团公司第二十八研究所 南京 210007）

1 引言

在传统的指挥信息系统中，各级指挥所、参战部队和武器平台按逐级上报方式处理雷达航迹。在这种处理方式下，只有上级指挥所能监视作战区域内所有的目标航迹，下级指挥所和其它指控中心都不能完整监视作战区域内的目标航迹，一旦上级指挥所遭受攻击，系统将丧失对作战区域内完整态势的感知能力。在逐级上报过程中，上级指挥所沿用下级指挥所上报的目标编识号，一旦多个下级指挥所同时上报同一目标航迹时，由于下级指挥所之间没有协同，报告的目标编识号可能各不相同，上级指挥所只能选择其一作为目标的编识号，这样上下级之间的目标编识号不能完全统一，容易造成作战指挥混乱，严重时甚至会导致作战的失败。另外，由于所有航迹都集中在一个节点处理，如果航迹量大，容易引起时间延误，严重时会错失作战时机。

战术数据链是按照统一规定的消息格式和通信协议，在传感器平台、指控系统和武器平台之间，实时传输战场态势、指挥引导、战术协同、武器控制等战术数据的信息链路。通过数据链，可将地理上分散的指控系统和作战平台紧密地连接在一起，在要求的时间内，以适当的方式，把准确的信息提供给指战员和作战单元，提高指挥速度和协同作战能力，增强部队的整体作战效能。经过多年的发展，外军先后开发了40多种数据链，特别是Link 16的研制，为分布式航迹处理方法提供了很好的支撑平台，值得着重加以研究［1～2］。

2 基于数据链的组网结构

数据链采用轮询协议或时分多址（TDMA）协议将地理上分散的各级指挥所、参战部队和武器平台连接起来，组成分布式系统，具体如图1所示。其中，各参与单元分时复用同一个信道，同一时刻只有一个参与单元发送数据，而其他参与单元都能接收到其发送的数据，并且每个参与单元都具有一定的发送时隙，在参与单元之间实现全连通［3］。

图1 基于数据链的组网结构

3 分布式航迹处理基本流程

在上述分布式系统中，每个参与单元将自身雷达探测的目标向外报告，其他参与单元都能获得其报告的目标信息，从而使得每个参与单元都能获得系统内所有雷达探测的目标。但如果同一目标同时被多个参与单元探测并报告，就势必浪费通信资源，容易造成作战指挥混乱。因此需要按照一定规则确定报告职责，并辅助以必要的航迹管理，才能保证航迹不重、不丢、不乱、统一［3］，具体如图2所示。

图2 分布式航迹处理示意图

分布式航迹处理涉及的内容包括：数据校准、航迹质量计算、航迹相关／解相关、航迹综合、航迹报告管理、航迹管理等，处理与实现的基本流程如图3所示［3～6］。其中：

图3 分布式航迹处理的基本流程

1）数据校准。接收到航迹数据（本地数据、远端PPLI消息或目标监视消息）后，先进行数据校准（地理位置校准、传感器校准、远端单元校准），修正本地、远端数据中的各种误差，使各参与单元持有的本地航迹位置数据与远端航迹位置数据误差降为最小。

2）航迹相关／解相关。数据校准完成后，需要进行航迹相关／解相关处理，确定接收到航迹数据（本地数据、远端PPLI消息或目标监视消息）是否与已跟踪目标相关。如果航迹相关／解相关，触发相应的航迹管理与操作。

3）航迹质量计算。对于本地航迹，参与单元需对其位置精度进行估算，确定在报告时刻实际定位的航迹点有95%概率落入的区域，作为承担报告职责的依据。

4）报告职责处理。航迹相关／解相关处理完成后，对于本地航迹，需要确定是否向数据链上报。如果确定符合报告职责要求，向数据链报告该航迹。

5）航迹综合。对PPLI数据与目标监视数据、本地多传感器探测数据进行综合，综合后的航迹进行保存，并送系统显示；在此过程中，可能触发航迹管理与操作。

6）航迹管理。航迹相关／解相关、航迹综合过程中，都会触发航迹管理（包括编识号管理）；另外，操作员也可通过干预命令人工触发航迹管理。由此产生的航迹管理消息，需要通过数据链发送。

4 分布式航迹处理主要规则

与传统航迹处理不同，在基于数据链的分布式航迹处理过程中，为了确保链路上各单元监视信息的统一，保持清晰和明确的战术图像，尽量减少人的操作，数据链传输协议和消息标准规定了一系列报告和处理规则，这些规则是实现分布式航迹处理的关键。

4.1 报告职责的确定

在实际探测过程中，经常会出现多个参与单元的雷达同时探测到同一个目标的情况。为了避免造成混乱，降低时隙开销，基于数据链的分布式航迹处理规定同一时刻只允许一个（也只有一个）平台报告某个特定目标。这一机制在一定程度上保证了目标报告的唯一性，对于维护态势显示的清晰具有重要的作用。

为达到这一目标，报告职责的确定主要遵循如下规则［7］：

1）第一个报告某航迹的参与单元具有该航迹的报告职责。

2）如果一个参与单元在发送时刻本地航迹质量值超过所收到的远端航迹质量值两个或两个以上数值，该参与单元便承担该航迹的报告职责。

3）如果在一段时间（通常为雷达航迹更新周期的三倍）内某参与单元没有收到其他平台报告某目标的航迹，而本地雷达发现了该目标，此时本参与单元承担该目标的报告职责。

4）由于某种原因出现链路上两个或多个系统同时报告某一目标时，当收到的远端航迹报告的航迹质量值大于本地航迹质量值，或本地与远端航迹报告的航迹质量相等，但远端单元源平台编识号大于本地源平台编识号（小于也可，只要全网统一执行）时，该参与单元自动放弃对该目标航迹的报告职责。

4.2 目标编识号的分配

只要航迹与其目标编识号之间一对一关系被打破，战术图像就会混乱，因此，为了保证航迹不重、不乱，目标编识号的分配主要遵循如下规则［7］：

1）如果本地雷达没有探测到该目标，直接使用其它参与单元报告的目标编识号在本参与单元内起始一个目标航迹，不再分配新的目标编识号。

2）如果本地雷达探测到该目标并且已经与其它系统航迹正确关联，不对此目标再分配新的目标编识号。

3）如果本地雷达探测到该目标，没有接收到其它参与单元报告的该目标航迹或经过关联处理后没有与其关联的目标，本参与单元从分配的目标编识号块内通过轮询的方式查找一个未使用的目标编识号分配给该目标并向其它参与单元报告。

4）目标编识号分配以后，在目标航迹的整个生命周期内无论是哪个参与单元承担其报告职责，用同一个目标编识号报告。

5 实例分析

为了验证基于数据链的分布式航迹处理效果，安排剧情时考虑下述一些情况或情况的组合［8～9，11］：

1）在模拟雷达探测区安排多个目标沿同一航线飞／航行（如图4单直线所示，各目标起点、高度、速度不同，过程中发生超越），或安排多个目考标沿相邻平行航线飞／航行（如平行线所示，高度、速度相同，目标同步），或安排多个目标并形交叉飞／航行（如图4“∞”线所示），重点查相关／去相关处理功能；

图4 剧情安排

图5 实际处理结果

2）在模拟雷达探测交叉区穿插飞／航行（如图4封闭区域所示），重点考查航迹综合、航迹质量计算、航迹择优、报告责任管理、目标编识号分配和管理等功能。

上述剧情的实际处理结果如图5所示。由图5可以看出，处理结果符合剧情安排，处理后航迹达到了不重、不丢、不乱、统一的效果。

6 结语

与传统的雷达航迹处理相比，基于数据链的分布式航迹处理优点主要体现在：1）航迹的目标编识号一经分配，无论哪个参与单元承担其报告职责，在航迹的生命周期过程中始终保持不变，减少了同一批目标的编识号混乱，提高了战术目标的清晰度；2）航迹质量的动态计算保证了在各参与单元之间报告的航迹始终具有最佳的位置精度，同时依据航迹质量快速地实现目标航迹报告职责切换，最大程度地减少了重复数据的发送，降低了传输负载。

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