对美军典型战术数据链信号的侦察分析方法

刘东青，孙陈刚，任喜珂，彭赛阳

（95510部队，贵阳550025）

0 引 言

战术数据链（Tactical Digital Information Link）是一种按规定的报文（消息，message）格式和通信协议，在传感器、指控系统与武器系统之间传输和处理战术信息的系统［1］，是伴随着现代“信息化战争”的兴起而产生的一种与作战任务和作战过程紧密结合的信息通信系统。数据链可以将信息获取、信息传递、信息处理、信息控制、预警探测、电子对抗等信息系统紧密连接在一起，沟通所有作战单元，为指挥部门到作战基本单元提供所需的各种信息，使战场成为对己方单向透明的战场。［2］目前，世界上已有美国、北约、俄罗斯、以色列、越南等国和中国台湾地区装备了数据链，其中美国是数据链体系唯一较为完善的国家。在近半个世纪的发展历程中，美军相继开发并赋予编号的数据链就有10多种，主要包括Link⁃4、Link⁃4A、Link⁃11、Link⁃16、Link⁃22等。

战术数据链是航母战斗群及两栖打击群发挥舰载机作战效能的关键。研究数据链信号侦察分析方法，通过侦察分析先验知识引导己方火力对其实施有效打击，是战时破坏敌方指挥链路的关键，也是决定战争胜利走向的重要因素。因此，本文主要针对美军现役典型战术数据链信号，对其侦察分析方法进行探析，旨在为应对数据链目标提供通信支援。

1 数据链概念及基本情况

数据链的基本概念是内容以数字化信源数据的方式进行传递，且绝大部分发送方式像链条一样，作用是在需要的时间和需要的地点提供信息的能力。［3］针对“数据链”的概念有很多定义，要弄清什么是数据链，首先要弄清数据链所具有的基本特点。其主要特点包括信息传输的实时性、可靠性、安全性、一致性、有效性和系统的自动化运行。

数据链实质上是一个围绕战场作战在指挥机构、作战部队和武器平台之间构建的情报、指挥控制等信息处理、分发、交换与共享的通信系统。通过该通信系统构建起能够“共享战场态势、实时指挥控制、紧密作战协同”的信息网络。以美军军事系统为例，数据链主要应用于机载通信系统、舰载通信系统，如图1。

图1 美军事通信系统

2 美军典型数据链处理及分析方法流程

2.1 美军现役典型数据链信号处理

（1）Link⁃4A数据链

Link⁃4A数据链路是在Link⁃4基础上发展起来的，是美海军主要应用于舰空指挥和协同的数据链。信号模式分为6类：控制舰载机着舰系统（ACLS）、空中交通管制（ATC）、空中截击控制（AIC）、攻击控制（STK）、地面控制轰炸系统（GCBS）和舰载机惯性导航系统（CAINS）。［4⁃5］该样本为CAINS信号。在这种模式下，数据传输是单向的，受控飞机不产生应答报文。Link⁃4A CAINS信号时频图如图2所示。

图2 Link⁃4A CAINS信号时频图

信号参数如下：

①信号频段：UHF，这里信号频率为320.280 MHz

②信号带宽：40.030 kHz

③调制方式：2FSK

④调制速率：10 kBd

⑤通信方式（含连续／突发属性）：连续，具有16 ms周期性

⑥信源、密情等其他规格：格式报

（2）Link⁃11数据链

Link⁃4A数据链仅为满足舰空（或地空）之间的情报共享和作战指挥需要而建立。为满足舰队内部、舰队间的通信需求，尤其是满足出海舰队与岸基指挥所之间迅速交换情报和作战指挥的需要，美军在Link⁃4A基础上发展了Link⁃11数据链。Link⁃11采用网络通信技术和标准报文格式，工作在HF、UHF频段，支持战斗群各分队之间海军战术数据系统的数据传输，主要用于海军岸舰、舰舰和舰空之间的作战指挥和信息共享。［6］Link⁃11信号时频图如图3所示。

图3 Link⁃11信号时频图

信号参数：

①信号频段：UHF，这里信号频率为311.800 MHz

②信号带宽：25 kHz

③调制方式：FM＋8PSK

④调制速率：去FM后调制速率为2 400 Bd

⑤通信方式（含连续／突发属性）：突发

⑥信源、密情等其他规格：密报

（3）Link⁃16数据链

Link⁃16是为各军兵种所有战术作战单元的信息交换需求而设计的，支持侦察数据、电子战数据、任务执行、武器分配和控制数据的交换，功能上是Link⁃11及Link⁃4A的总和。Link⁃16数据链组网方式灵活，既可以组成单网也可以组成多网，尤其是可以采用“重叠网”方式，在同一个大的数据链网络内根据不同的指控关系、编队关系和话音关系构建相应的子网，多个子网同时工作，互不影响，极大地满足了多兵种联合作战时在共享情报和作战协同信息等资源的基础上还能满足多个指挥机构、多个作战编队间相互通信的需求。Link⁃16信号时频图如图4所示。

信号参数：

①信号频段：L波段，中心频率是1 150 MHz

②信号带宽：总带宽255 MHz在960～1 008 MHz、1 053～1 065 MHz和1 113～1 206 MHz 3个分频段上工作，在51个频道上随机发送，频道间隔为3 MHz，共计占用带宽153 MHz

图4 Link⁃16信号时频图

③调制方式：MSK，采用循环码移位键控编码（CCSK）形式的扩频技术

④调制速率：5 MBd

⑤通信方式（含连续／突发属性）：突发跳频，跳速76 923跳／s

（4）Link⁃22数据链

Link⁃22是一种抗电子对抗的超视距通信系统，在HF或UHF频段采用定频或跳频抗干扰技术。单个HF网络支持1.2～3.6 kbps数据率，单个UHF网络支持2.4～10 kbps数据率。［7］在结构上，采用时分或动态时分多址，提供更高的灵活性，并减少网络管理的附加操作。Link⁃22信号时频图如图5所示。

图5 Link⁃22波形与时频图

信号参数：

①信号频段：3～30 MHz，这里信号频率为7.521 MHz

②信号带宽：2.58 kHz

③调制方式：QPSK、8PSK

④调制速率：2.4 kBd

⑤通信方式（含连续／突发属性）：TDMA，突发

⑥信源、密情等其他规格：密报

2.2 数据链信号分析方法流程

鉴于数据链在现代化战场上的地位和作用，针对数据链的侦察分析工作也变得愈发重要，尤其是在接收信号中如何获取通信行为有关内容的需求也变得愈发强烈。然而，为了获取通信行为，要获取各个通信主体的信息，如数据格式、信号特征和编码方式等。现阶段，典型的常用数字信号接收处理模型如图6所示。

图6 数字信号接收处理模型

①信号入环节主要指的是通过天线将无线电信号转换为电流信号；

②功分环节主要指的是将一路信号分为多路信号进行利用；

③接收环节主要指的是将信号从射频变换到中频，并加上一定增益和滤波，以便后续的传输采样及其他处理；

④预处理环节主要指的是对中频信号进行进一步增益滤波处理或变频，以便进行采样；

⑤采样环节主要指的是利用低通或带通采样定理对信号采样量化；

⑥试解调环节主要指的是采样信号进行试调制分析与解调；

⑦试分析环节主要指的是对解调信号判断正误，并分析信号的编码情况。

数据链信号侦察分析处理流程主要包括两部分：明确侦察采集对象和正确侦察采集信号，其中，明确侦察采集对象主要是任务前对需重点采集的敌方数据链信号进行明确，引导电子战侦察装备在任务过程中进行侦收采集；正确侦察采集信号分为模拟采集和解调后采集，如图7所示。

图7 数据链信号侦察分析流程

（1）模拟采集：对采集的数据链信号经CoolEdit软件初步分析—调制参数分析（得到中心频率、带宽、符号速率）—初步编码分析（确定信道编码类型、帧结构特征、纠错、扰码等编码参数）—信源恢复等流程，准确掌握敌方数据链信号战技性能参数、使用规律等特征。

（2）解调后采集：对采集的数据链信号先经过解调处理后采集，然后再通过初步编码分析（确定信道编码类型、帧结构特征、纠错、扰码等编码参数）—信源恢复等流程进行信号处理。

3 存在的问题

目前，对美主要战术数据链的侦察研究还存在诸多问题，主要体现在：

①频段宽带信号侦控能力不足，对重点频段鞭长莫及；

②对微弱信号侦察还需进一步攻研突破；

④现有情况研究尚未形成体系，影响侦察效率。

为解决上述问题，在对美军战术数据链信号进行侦察分析时可以考虑从以下方面入手：

（1）基于侦察信号的目标个体识别可行性分析。信号层面：通过电子战侦察机、地面超短波信号接收设备，从中频和基带输出的接口，配置高精度采集设备进行信号采集，建立积累数据链样本数据库，统计分析样本分布及其特征偏移，提取数据链信号细微特征，为信号识别技术研究打下基础；同时，利用机器学习算法进行训练模型建模，完成目标个体识别。信息层面：可以对消息共享帧中解析出来的ID与个体目标进行关联，同时进一步解析战术数据中可能携带的个体信息，用于目标个体识别。

（2）基于侦察信号的目标作战意图辅助研判。通过对不同任务场景下数据链信号特征及工作模式梳理总结，可以对舰船、战斗机等目标战术意图进行初步研判。一方面，可以通过目标数据链信号消息共享帧中解析的经纬度消息，实现航迹标绘，根据目标不同任务活动区域及飞行特点研判其战术意图。另一方面，可以通过数据链信号突发特征，掌握数据链网络中目标数量和消息传输速率，结合测向定位及解析得到的经纬度消息，掌握目标相对位置关系，综合分析其战术意图。

4 结束语

战术数据链已成为军队指挥、控制与情报体系传递信息的主要工具和手段，对其进行深入的研究分析可为未来作战提供通信支援。本文首先介绍了数据链信号概念及基本情况，在此基础上对美军现役典型数据链信号进行了分析，给出了数据链信号侦察分析方法流程，并就对美数据链信号侦察分析存在的问题提出了下一步实施建议，为该领域的研究分析提供借鉴和参考。