武器数据链及其发展建设研究＊

明 磊

（中船重工第七二二研究所 武汉 430079）

1 引言

1.1 武器数据链概念

武器数据链（Weapon Data Link，WDL）利用高速无线传输网络，将战场上各作战平台的传感器系统、武器系统紧密“铰链”，通过一定的信息处理技术以使网内各平台获得一致的战场整体态势，并通过管理、控制技术共享彼此的传感器资源和武器资源，最终实现高效的多平台协同火力打击能力［1～2］。美军CEC 可以说是最早也是最典型的一种WDL。

1.2 发展武器数据链的意义

网络中心战的体系结构分为三级［3］，如图1所示。第一级是战术级，第二级为战区级，第三级为战略级。各类WDL网络处于网络中心战体系中的第一级，是目标作战直接相关的最前沿网络，直接关系到作战效能。

图1 网络中心战三级体系结构

WDL通过多平台协同，可以有效提高对目标的作战能力［4～5］。作战能力分为传感器级、火力打击级、战术应用级。传感器级指提高等效传感器能力，包括：识别、定位、瞄准、跟踪等，火力打击级指提高火力打击效能，包括制导、火力分配等，战术应用级是指基于精确（亚秒级或秒级）协同的战术行动，如用于反辐射导弹的“静默射手”（他机开机引诱，本机在静默状态下实施攻击）。

2 外军武器数据链［6～9］

2.1 CEC

CEC由APL实验室于上世纪七十年代首次提出，装备于美国海军，它是最早、也是最典型的一种武器数据链［2］。CEC提出初衷是为解决近海地区因复杂地势造成的目标识别困难问题，以及常规电子系统难以探测对抗现代化低可观测目标，如掠海飞行巡航导弹。经过二十多年的研制，CEC在多次试验、演习和实际作战行动中充分验证了其协同作战能力，目前已经装备于美国海军主力舰艇和航母编队。进入21世纪后，美国每年继续投入数千万美元用于CEC的改进以及与其他网络的联合。

CEC立足于吸取不同位置上各个作战单元所提供的多样性数据的优点，通过联网处理实现了分布式传感器测量数据（未滤波的距离、航向、高度及可用的多普勒更新数据等）的共享，同时保持了严格的及时性和准确性，使装有CEC 的战斗群能如同单一的防御系统那样在战区内作战。CEC主要有复合跟踪与识别、精确提示与协同作战三大功能。图2展示了复杂环境下的CEC连续跟踪功能。

图2 CEC复合跟踪功能示意图

2.2 NCCT

NCCT 是L-3通信公司为美国国防部、美国空军和海军协同开发的网络中心瞄准系统，是一种开放式的网络中心战设施和软件系统。NCCT 设计的目标是能够在数秒钟之内收集并融合情报数据，识别、跟踪并定位敌方的辐射源。NCCT系统采用了自动相关处理技术，它在飞行中利用IP协议为基础的“平台-平台”（machine-to-machine）的协作能力，具有与美海军CEC系统类似的态势合成功能。

美英两国在2005年举行的"三叉戟勇士"的军事演习中，用NCCT 系统集成包括来自两架以上飞机信息后的跟踪图像所发现目标的时间设定在2分钟之内，所确定的目标的位置也被限定在几百米的半径之内。与目前使用的其他目标定位作战手段相比，精确定位目标的时间缩短了90%。演习还表明，NCCT 系统不仅可以精确定位敌方雷达及通信源，而且一旦精确定位完成，雷达天线可以在最快时间内即可穿透敌方的网络，完成电子攻击，然后用导弹或炸弹精确地将目标摧毁。

2.3 AMSTE、AT3和TTNT

AMSTE（地面活动目标交战计划）支持美军以低成本、精确制导弹药，利用潜在能力从远距离摧毁敌人的移动目标。它使用多部地面动目标指示合成孔径雷达（SAR／GMTI）协同跟踪目标，由防区外的飞机和监视系统引导加装低成本平台协同数据链的精确制导武器，在飞行中不断修正目标数据，并可通过平台协同数据链将精确的瞄准数据发送给没有装备寻的器的打击武器，可使打击精度提高到10m 以内，最大程度地减小附带损伤。

AT3（先进战术瞄准技术）是针对机动防空系统开发的技术，通过将各空中打击平台联网，实现对敌地面防空雷达协同定位、对敌地面机动防空系统快速瞄准和精确打击。从防区外80km 首次发现敌方雷达的10s内，多个作战平台以协同方式进行定位，精度在50m 以内，同时为攻击的飞机提供相关信息，以迅速实施打击。

TTNT 的出现直接源于美空军AMSTE 和AT3的信息传输需求，这二者是美军网络中心战中重点发展的网络瞄准技术。TTNT 是一种高速、动态、基于IP的Ad hoc网络，通过连接战术飞机和地面节点，可以将全球信息栅格的能力拓展到移动平台上。TTNT 为美空军下一代网络目标瞄准技术提供了较为理想的通信网络，大大缩短了C4KISR系统的杀伤链反应时间，提高了美军打击对手时间敏感目标的能力，为美空军由“平台中心战”向“网络中心战”转型提供了部分网络基础设施。

2.4 IFDL

编队内飞行数据链（Inter／Intra Hight Data Link，IFDL）是诺思罗普·格鲁曼公司专门为F／A-22“猛禽”战斗机开发的，供其在飞行中传输态势信息，自动（不必采用无线电呼叫）共享目标与系统数据，具有较低的被截获概率。该数据链能够使所有编队内的F-22随时相互共享瞄准数据和系统数据。

2.5 QNT

Quint网络技术（QNT）目标是要开发适用于武器弹药、战术无人机和单兵的可靠、廉价、小型的网络化数据链，是为作战飞机、无人飞机、武器弹药、战术无人机和单个地面作战单元之间的互通开发的一种小型网络数据链。可用于支撑瞄准和打击时敏、活动目标，并能支撑武器制导交接、无人机控制、战场态势感知、战毁评估。其波形符合JTRS SCA 波形，并支持IPv6以便融入GIG。

2.6 人在回路和弹间协同数据链

目前，“人在回路”制导方式在国外已有广泛应用。AGM-154、AGM-84H、AGM-130等先进导弹都采用数据链实现“人在回路”制导方式，指挥人员通过数据链实现导弹与发射平台之间的双向通信，可对导弹进行远程实时控制，实时选择目标瞄准点、末段自动攻击及执行多种任务的能力，确保导弹精确命中目标。

俄罗斯“花岗岩”SS-N-19反舰导弹具有导弹编队协同攻击的作战模式，通过弹间协同数据链实现了领弹与攻击弹的攻击：领弹把目标数据通过弹间协同数据链传给在低空飞行的其他导弹，一方面可防止重复攻击同一目标，另一方面也可选择关键位置攻击目标，最大限度提高了作战效能。

3 基于模型的WDL的发展方向研究

3.1 武器数据链模型

武器系统通常包括自身传感器系统、控制系统、攻击物（如炸药、电磁波等）几大部分，如图3中的武器系统所示。其中传感器系统用于目标探测、跟踪；控制系统用于瞄准、平台位置姿态补偿、起爆等方面的控制；攻击部件用于摧毁目标实体或电子系统等分系统，使目标无法正常工作。单平台武器系统依据自身平台、传感器等资源，独立完成对目标作战。

当利用WDL实现多平台协同作战时，可利用其他平台传感系统提供的目标信息，经过融合系统处理后获得更精确、更详细的目标信息，从而为本平台武器控制系统提供更高精度的控制数据，甚至为指挥人员提供更合理的判断和决策。集成了WDL的系统模型如图3所示，其中无线传输组网系统和信息融合系统是必须具备的，决策系统依据不同平台、作战环境而定，是可选的。

随着飞行炸弹、长滞空导弹等新型武器出现及其智能化发展，这些具有自主飞行控制、自主目标分配、自主决策能力的智能化武器具有更高的灵活性和自主性，可实现平台搭载武器系统不易实现的火力协同和战术协同动作，在饱和攻击和反饱和攻击等作战方面有独特优势。这类武器的WDL系统模型如图4所示。

图3 基于平台的WDL系统模型

图4 平台一体化的WDL系统模型

3.2 纵向发展

WDL的根本目标是将网内各平台（也可能是平台一体化）的传感器资源和武器资源铰接，实现传感器资源和武器资源共享，WDL的纵向发展就是逐步完善资源铰接和共享性能，逐步实现不同层次的武器协同能力，可以分为几个阶段：

1）实现同类型传感器信息火控级共享阶段，该阶段的WDL提供一种同类传感器数据高速共享和处理能力，可为武器系统的控制（如快速瞄准、不间断跟踪、精确制导）提供高精度数据。从WDL 模型看，该阶段发展重点是解决无线传输组网和同构传感器融合系统中的问题。该阶段是必经的基本阶段，是我军各军兵种WDL 建设最先需要实现的目标。目前美军CEC、QNT、AT3、IFDL 等都属于这一阶段的武器数据链。其中CEC 后续发展方向之一可能是进一步发展成联合传感器网络（JSN），它通过多波束天线提高网络吞吐量、利用更多的传感器和数据链，跟踪更多的目标类型。JSN 传感器数量增加至120个以上。

2）实现异构传感器协同阶段，该阶段目标是利用各平台异构传感器协同，进一步提高目标识别、定位水平，为高效能武器协同作战奠定基础。该阶段的WDL 提供一种跨平台异类传感器资源按需调度使用能力，当需要对目标进行快速精确识别、跟踪时，可调度不同平台上不同类型的传感器从多个方位、多个频谱对目标进行探测。从WDL 模型看，该阶段发展重点是解决异构传感器融合和控制系统中的问题，同时也涉及部分无线传输组网和决策系统问题。目前美军NCCT、TTNT 属于这一阶段的武器数据链。美军在非WDL领域也在进行传感器协同的研究，如对“联合星”系统实施的“计算机更换计划”。

3）实现武器资源共享和协同火力打击阶段，该阶段的WDL可以根据态势紧急程度、平台位置状况、武器性能精度等实际情况，以最合理的方式调度合适平台的武器资源对目标作战，必要时（如反饱和攻击）可以完全由WDL 控制各平台武器系统对目标作战而无需人工干预。该阶段WDL的建设与发展十分艰巨，特别是跨平台、跨军兵种之间实现火力协同打击，武器资源要实现共享不但需要解决技术层面上诸如态势分析预测、目标分配、战术／火力协同等难题，还需要配套解决军队指挥控制等体制问题。从WDL模型看，该阶段重点解决决策系统问题，同时也涉及无线传输组网、传感器与武器控制系统问题。达到该阶段的WDL是弹间协同数据链，如俄罗斯“花岗岩”SS-N-19反舰导弹的弹间协同数据链。因为弹间协同数据链面临的问题相对单一，没有多平台、跨军兵种武器协同作战存在的上述问题。

3.3 横向发展

WDL的横向发展主要是与其他信息网络的互联互通，这是网络中心战发展的要求，包括WDL 与其他战术级、战区级、战略级网络间的互联互通。美军NCCT、CEC等数据链的横向发展现状印证了这一点，其横向发展体现在与其他军兵种网络的互联、集成、应用性改进等方面：

1）CEC系统正合入联合地面攻击巡航导弹防御空中网络化传感器系统（The Joint Land-Attack Cruise Missile Defense Elevated Netted Sensor System）中。这是陆军的一种系留航空气球，装备了超视距的早期预警传感器和数据链。

2）CEC正在合入海军陆战队的合成跟踪网络（Composite Tracking Network）中。2001年4月美国国防部批准将CEC与美陆军"爱国者"防空导弹系统相连。

3）美空军也有意用CEC装备E-3飞机，使空军的飞机能与海军的舰船和陆军的“爱国者”防空系统构成一个网络，从而大幅度提高联合部队战斗力。

4）美国海军正在推动CEC 系统与美国空军的网络中心协同瞄准系统（NCCT）集成，提升双方作战识别以及共享目标信息的能力。

5）美国正在研究将CEC 应用于战区弹道导弹防御（TBMD）计划中，可在战区中直接连接传感器和射手。目前正在开发CEC 的2.2版，此种版本主要增加了评估战区弹道导弹的能力，建立了TBMD 航迹图像而且可提供特混舰队间的协同作战能力。

4 结语

随着电子、计算机、控制、通信等技术的飞速发展，国内高校和研究院所在传感器、传输、网络、数据融合等相关领域取得了长足进展，已经具备开展WDL 研制的基础和能力［10］。鉴于WDL 的显著作战效能，其发展建设应尽早提上日程。根据WDL 纵向发展模式，首先应发展无线传输组网系统和信息融合系统，着重明确和解决：

1）研究国际上军事技术发展动向，明确WDL 在未来的主要应用场景；

2）针对WDL未来主要应用场景，根据应用场景中各军兵种的使命任务、信道环境、平台特点、作战模式等因素，以及平台上武器、传感器系统的传输容量、数据更新率等指标要求，确定不同应用场景下WDL的系统指标体系；

3）根据不同WDL的系统指标体系要求，设计与之相适应的传输、组网、融合等技术体制；

4）根据不同WDL的技术体制，在软硬件技术的具体实现上应依据模块化、可重用性的原则实施；

5）射频部件的集成化、小型化，相控阵天线的低成本化，共形化。

与此同时，有鉴于美军CEC 的经验，现阶段还应开展以下工作：

1）WDL顶层规划研究。“烟囱”式发展是国外数据链建设中存在的普遍现象，其带来的困境已受到各国重视。为了减少WDL在与其他信息网络互联的横向发展过程中遇到同样问题，目前必须尽快开展WDL 顶层规划设计研究工作。

2）开展WDL在军兵种间联合应用研究，以满足军兵种间协同作战的需要。

3）开展WDL 与其他信息网络的接入研究。WDL 作为网络中心战体系中的一级网络，至少有与二级网络和三级网络接入能力，必要时还需对与其他一级网络互联技术展开研究。

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