戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法研究*

何 赟

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 南京 210007)

1 引言

隨著戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的不斷發(fā)展,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)之間的協(xié)同互聯(lián),使指戰(zhàn)員能夠更為快速、完整、準(zhǔn)確地獲得態(tài)勢感知信息、戰(zhàn)斗識別信息、威脅信息等將是必然趨勢。美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈針對每一種數(shù)據(jù)鏈的特性制定了相應(yīng)的消息格式[4],面對多種多樣的數(shù)據(jù)鏈消息格式,數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)多鏈綜合應(yīng)用,消息處理的工作量非常巨大,而且多鏈信息之間的相互轉(zhuǎn)換也很困難。

本文以典型的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式為研究對象,分析戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息的組成特點(diǎn),提出一種通用的數(shù)據(jù)鏈消息表示方法,該方法的運(yùn)用將有效解決這些問題。

2 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式

美軍現(xiàn)役的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈多達(dá)幾十種,都采用特定的消息格式進(jìn)行傳輸。本文主要介紹美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈中具有代表性的J系列消息和可變消息格式(VMF)的消息格式。

2.1 J系列消息

J系列消息是Link16數(shù)據(jù)鏈采用的消息格式,其消息格式由美軍標(biāo)MIL-STD-6016C(北約對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為STANAG 5516)定義[1]。

J系列消息主要為固定格式消息。每條固定格式消息由一個(gè)或多個(gè)字組成,一條固定格式消息最多包含8個(gè)字。固定格式消息中所包含的字又分為起始字、延長字和繼續(xù)字三種,每個(gè)字長75bit,包括70bit數(shù)據(jù)位、1bit備用位和4bit奇偶校驗(yàn)位。在70bit的數(shù)據(jù)位中還包含了一些定義字段,如字格式等信息[2]。

每條消息都是以一個(gè)起始字開始,起始字用于標(biāo)識消息類型及其后跟隨的延長字和繼續(xù)字的數(shù)量,以及傳送的戰(zhàn)術(shù)信息;當(dāng)需要傳輸?shù)男畔⒊隽似鹗甲值姆秶鷷r(shí),可以根據(jù)傳輸需求使用延長字和繼續(xù)字來傳送剩余的戰(zhàn)術(shù)信息[2]。

上述三種字的具體格式如表1～3所示。

表1 J系列消息的起始字格式

表2 J系列消息的延長字格式

表3 J系列消息的繼續(xù)字格式

2.2 VMF消息

VMF為可變消息格式,通常稱之為K系列消息。該消息格式采用特殊的消息語法實(shí)現(xiàn)了其長度和內(nèi)容可變。VMF消息語法主要是由字段出現(xiàn)指示符、字段重復(fù)指示符、組出現(xiàn)指示符和組重復(fù)指示符這四個(gè)指示符來定義,VMF消息可以根據(jù)需要控制消息中包含、省略或重復(fù)字段或組(即字段組合),并以此來實(shí)現(xiàn)VMF消息的長度和格式可變[3]。

VMF消息的組成區(qū)別于固定格式消息,它不是由多個(gè)消息字組成,而是由若干個(gè)字段、指示符、組、重復(fù)組、組嵌套組成,因此VMF消息的結(jié)構(gòu)組成也相對比較復(fù)雜。

VMF消息的結(jié)構(gòu)組成描述如表4所示。

表4 VMF消息結(jié)構(gòu)組成描述

1)索引編號是對消息中出現(xiàn)的字段的編號,采用多級編號的方式表示字段所屬的組和組的嵌套;

2)DFI/DUI的數(shù)值用來唯一確定該字段對應(yīng)的數(shù)據(jù)元素。這些數(shù)值提供了對數(shù)據(jù)元素字典的一個(gè)快速索引;

3)DUI名稱是該字段對應(yīng)的數(shù)據(jù)元素名稱;

4)比特長度標(biāo)識該字段對應(yīng)的數(shù)據(jù)元素長度;

5)必填標(biāo)識用來標(biāo)識該字段是強(qiáng)制字段還是可選字段;

6)分組碼表示該字段屬于的組,組也可以嵌套;

7)重復(fù)碼表示了組的重復(fù)碼,重復(fù)組也可以嵌套;

8)解釋用來對該字段的使用進(jìn)行具體說明。

3 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式組成分析

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式主要分為固定格式與可變格式兩類,固定格式消息以J系列消息為代表;可變消息格式以VMF為代表。

固定格式消息和可變格式消息的最大區(qū)別在于消息組成的不同:

?固定格式消息主要由若干個(gè)消息字組成,以初始字開始,其后根據(jù)需要跟隨延長字和繼續(xù)字。每個(gè)消息字有固定的組成結(jié)構(gòu),字段在消息字中占用固定的比特位。

?可變消息格式主要由若干個(gè)字段、組、重復(fù)組、組嵌套和字段出現(xiàn)指示符、字段重復(fù)指示符、組出現(xiàn)指示符和組重復(fù)指示符這四個(gè)指示符組成,四個(gè)指示符控制消息中的字段或組是否出現(xiàn)、省略或重復(fù),字段在消息中占用的比特位不固定,由前面字段的出現(xiàn)與否決定。

但固定格式消息和可變格式消息也有很多相似特點(diǎn),如:

?固定格式消息和可變格式消息都由若干個(gè)數(shù)據(jù)元素組成;

?固定格式消息以消息字為單位,消息字由多個(gè)數(shù)據(jù)元素組成,與可變消息格式中“組”的概念類似;

?固定格式消息中延長字、繼續(xù)字以及占用相同比特位的數(shù)據(jù)元素等根據(jù)實(shí)際使用決定是否填寫,與可變消息格式中“可選組”、“可選字段”的概念類似。

固定格式消息和可變格式消息是完全不同的消息組成格式,但同樣可能用統(tǒng)一的描述規(guī)范來進(jìn)行表示。

4 數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法

4.1 結(jié)構(gòu)組成

數(shù)據(jù)鏈通用表示方法定義了一種既可以描述固定格式消息,又可以描述可變格式消息的通用數(shù)據(jù)鏈消息表示規(guī)范。

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法主要包括兩部分內(nèi)容:數(shù)據(jù)元素字典和數(shù)據(jù)鏈消息表示模型。數(shù)據(jù)元素字典是建立數(shù)據(jù)鏈消息表示模型的基礎(chǔ),組成數(shù)據(jù)鏈消息表示模型的所有數(shù)據(jù)元素均來自于數(shù)據(jù)元素字典。

圖1 結(jié)構(gòu)組成圖

4.2 數(shù)據(jù)元素字典

數(shù)據(jù)元素是指構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈消息的各數(shù)據(jù)基本單元,通常也稱為“字段”。數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)元素的實(shí)例,它描述信息或數(shù)值的子單元,是一類數(shù)據(jù)元素中的一個(gè)指定數(shù)據(jù),用于描述某一屬性。一個(gè)數(shù)據(jù)元素可包含一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)具有區(qū)別于其它數(shù)據(jù)項(xiàng)的唯一特性[5]。數(shù)據(jù)鏈的每條消息都是一系列數(shù)據(jù)元素的有序結(jié)合,統(tǒng)一定義數(shù)據(jù)元素及其包括的數(shù)據(jù)項(xiàng),是對數(shù)據(jù)鏈消息進(jìn)行通用表示的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)元素字典主要對數(shù)據(jù)元素進(jìn)行定義、對數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說明。在數(shù)據(jù)元素定義中,將數(shù)據(jù)元素用兩個(gè)數(shù)字:數(shù)據(jù)域標(biāo)識符(DFI)及其數(shù)據(jù)使用標(biāo)識符(DUI)對數(shù)據(jù)元素進(jìn)行唯一定義。DFI包括簡要的概念定義,且是其組內(nèi)各DUI含義的總的表示。DUI又是DFI概念的具體表示,它包含組成數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)項(xiàng)(DI),并且針對各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)給予詳細(xì)說明。

在數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法中,對組成格式化消息的所有數(shù)據(jù)元素進(jìn)行統(tǒng)一管理,對不同消息格式中使用的相同長度和相同含義的數(shù)據(jù)元素使用相同編號,便于對數(shù)據(jù)元素進(jìn)行升級和維護(hù)。

4.3 消息描述模型

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型是基于數(shù)據(jù)元素字典,以消息結(jié)構(gòu)組成為依據(jù),數(shù)據(jù)元素為基本組成單元,根據(jù)消息構(gòu)成和消息處理規(guī)則等,按照統(tǒng)一規(guī)范形成的消息描述模型。

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型是以可變消息語法為基礎(chǔ),并綜合固定格式消息的特點(diǎn)形成的對消息的詳細(xì)描述。

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型的描述格式如表5所示。

表5 數(shù)據(jù)鏈消息通用表示模型的描述格式

主要包括以下內(nèi)容:

1)消息唯一標(biāo)識:用于進(jìn)行消息識別,由消息類型標(biāo)識、消息標(biāo)識(報(bào)文一級編號)、消息子標(biāo)識(報(bào)文二級編號)三部分組成。

2)數(shù)據(jù)元素序號:為數(shù)據(jù)元素在固定格式的消息字中的排列順序,或可變格式消息中采用多級編號的方式表示的字段所屬的組和組的嵌套。

3)數(shù)據(jù)元素編號:對數(shù)據(jù)元素的唯一標(biāo)識,是數(shù)據(jù)元素在數(shù)據(jù)字典中的索引號,由數(shù)據(jù)域標(biāo)識符(DFI)及其數(shù)據(jù)使用標(biāo)識符(DUI)組成。

4)數(shù)據(jù)元素名稱:對應(yīng)的數(shù)據(jù)元素名稱。

5)起始位置:數(shù)據(jù)元素在固定格式消息的消息字中所占比特起始位置。

6)比特長度:數(shù)據(jù)元素在消息比特流中所占比特長度。

7)必填標(biāo)志:標(biāo)志該數(shù)據(jù)元素是否為必填項(xiàng)。

8)組/重復(fù)標(biāo)識:用于標(biāo)識該數(shù)據(jù)元素屬于固定格式消息的哪個(gè)消息字或處理組合,或?qū)儆诳勺兏袷较⒅械哪膫€(gè)組或重復(fù)組。

9)處理規(guī)則:描述組和單個(gè)數(shù)據(jù)元素在消息組成中的出現(xiàn)或處理?xiàng)l件。

說明:其他解釋或說明。

4.4 消息表示實(shí)現(xiàn)步驟

用數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法表示一條消息主要分為以下步驟:

1)將組成該消息的所有數(shù)據(jù)元素(包括消息中的各類指示符)進(jìn)行逐一提取;

2)在數(shù)據(jù)元素字典中查找相同長度和相同含義的數(shù)據(jù)元素,沒有找到則新建數(shù)據(jù)元素添加到數(shù)據(jù)元素字典中,保證每個(gè)組成該消息的數(shù)據(jù)元素都在數(shù)據(jù)元素字典中能夠找到索引;

3)根據(jù)該消息的消息組成結(jié)構(gòu),每個(gè)數(shù)據(jù)元素的相關(guān)信息,并按照數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法模型以及語法規(guī)則,將該消息添加到消息表示模型庫中。

5 數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法的運(yùn)用

數(shù)據(jù)鏈消息通用表示方法的運(yùn)用將大大簡化消息處理軟件的復(fù)雜程度,無論涉及多少種不同的消息格式,消息處理軟件只需面對通用表示方法一種描述格式,按照相同規(guī)則做出處理。當(dāng)增加一種消息格式的處理時(shí),只要使用通用表示方法增加消息表示模型,消息處理軟件就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行處理,這將大幅度提高消息的處理效率,而且消息處理軟件也相對獨(dú)立。

基于通用表示方法的消息處理具體實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 消息處理實(shí)現(xiàn)流程圖

編碼過程為根據(jù)消息類型、消息模型編號,讀取相應(yīng)的消息模型,按照通用消息表示的消息編碼規(guī)則,編碼生成相應(yīng)的消息比特流的過程。

解碼過程為將某一消息比特流根據(jù)消息類型、消息模型編號,讀取相應(yīng)的消息模型,按照通用消息表示的消息解碼規(guī)則,解碼生成應(yīng)用數(shù)據(jù)的過程。

6 結(jié)語

本文通過對美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息格式的研究,提出一種數(shù)據(jù)鏈消息的通用表示方法,并詳述了該方法的組成與運(yùn)用。該方法的運(yùn)用能夠簡化格式化消息的處理過程,它不僅適用于戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈消息,同樣適用于其它格式化消息。

[1]林燕,李立偉,牛忠霞.美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信息標(biāo)準(zhǔn),國防科技,2004(2):22～25

[2]MIL-STD-6016.戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈(TADIL)J信息標(biāo)準(zhǔn)[S]

[3]UNITED STATES OF AMERICA.VMF TIDP-TE(VMF技術(shù)接口設(shè)計(jì)計(jì)劃-測試版本)

[4]劉紅軍,徐永勝.美軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈報(bào)文格式及其特點(diǎn)[J].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2006,1(3)

[5]駱光明.數(shù)據(jù)鏈[M].北京:國防工業(yè)出版社,2008

[6]李云茹.多種數(shù)據(jù)鏈綜合應(yīng)用技術(shù)[J].現(xiàn)代電子工程,2008(6)