數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)消息處理方法＊

李宏智 代緒強 馬賢明

（1.中國電子科技集團公司第二十八研究所 南京 210007）（2.總參信息化部駐南京地區(qū)軍事代表室 南京 210007）（3.61846部隊 涿州 072750）

1 引言

隨著軍隊信息化建設(shè)水平的不斷提升，基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力正在成為信息化條件下軍隊戰(zhàn)斗力的基本形態(tài)［1］。數(shù)據(jù)鏈技術(shù)作為現(xiàn)代軍事電子信息系統(tǒng)的核心技術(shù)，是各種戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和業(yè)務(wù)互通的技術(shù)基礎(chǔ)，是基于信息系統(tǒng)作戰(zhàn)體系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)鏈是一種按規(guī)定的消息格式和通信協(xié)議，在指控系統(tǒng)、傳感器平臺和武器平臺之間，實時傳輸和處理戰(zhàn)場態(tài)勢、指揮控制、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同等格式化消息的戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)，包含三大要素：傳輸通道、通信協(xié)議和標準的格式化消息［2］。采用統(tǒng)一的格式化消息標準，是數(shù)據(jù)鏈的典型特征，也使得數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)不能等同于一般的通信系統(tǒng)［3］。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)中各作戰(zhàn)平臺或指揮要素間通過數(shù)據(jù)鏈格式化消息的有序傳遞，實現(xiàn)高度集成、整體聯(lián)動、協(xié)同運行，從而使指揮體系凝聚成一個整體，并實時根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢分析做出協(xié)調(diào)一致的反應(yīng)，以達成作戰(zhàn)指揮效能的最大釋放。

數(shù)據(jù)鏈格式化消息與戰(zhàn)術(shù)功能直接對應(yīng)，而戰(zhàn)術(shù)功能與作戰(zhàn)任務(wù)相對應(yīng)。各類作戰(zhàn)平臺通過對戰(zhàn)術(shù)信息進行處理，把復(fù)雜的戰(zhàn)術(shù)信息轉(zhuǎn)化為一系列的消息命令集，通過消息處理設(shè)備和數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用系統(tǒng)自動實現(xiàn)消息的分發(fā)和流轉(zhuǎn)。作戰(zhàn)平臺接收到數(shù)據(jù)鏈消息后能夠快速地解析和閱讀，并自動觸發(fā)后續(xù)的作戰(zhàn)行動，使得分散部署的作戰(zhàn)平臺共享戰(zhàn)場態(tài)勢，自組織協(xié)同作戰(zhàn)。

本文從介紹數(shù)據(jù)鏈消息標準入手，研究數(shù)據(jù)鏈在作戰(zhàn)平臺進行集成應(yīng)用時的戰(zhàn)術(shù)消息處理方法，主要包括數(shù)據(jù)鏈消息的生成、發(fā)送控制、接收與應(yīng)用處理等技術(shù)，作戰(zhàn)平臺通過對數(shù)據(jù)鏈消息的高效處理，支持以數(shù)據(jù)鏈消息為載體，以指揮信息流為驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)指揮，提升基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力。

2 數(shù)據(jù)鏈消息標準

數(shù)據(jù)鏈消息標準是數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)之間或內(nèi)部交換信息所應(yīng)遵循的格式和規(guī)范，它包括消息格式和消息交換協(xié)議等。消息標準是各軍兵種系統(tǒng)平臺互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)有效運行的前提，也是數(shù)據(jù)鏈在平臺上集成的基本保障。數(shù)據(jù)鏈正是由于采用了標準的格式化消息才確保了各類作戰(zhàn)平臺對信息理解的一致性，滿足戰(zhàn)術(shù)信息傳輸?shù)膶崟r性和信息處理的自動化需求。

每一種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈都有一套完整的消息標準。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈采用的消息類型有兩種：一種是面向字符的消息，另一種是面向比特的消息［4］。面向字符的消息是指采用給定消息代碼集合中所定義的字符結(jié)構(gòu)來傳送上下文信息，如美國報文文本格式。面向比特的消息就是指采用有序的比特序列來表示上下文信息。目前的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈主要采用面向比特的消息，可分為固定消息格式和可變消息格式兩種。固定消息格式中所含數(shù)據(jù)長度總是固定的，并由規(guī)定的標識符識別各種用途消息的格式和類型，它是數(shù)據(jù)鏈的主要報文形式，在美軍和北約開發(fā)的多種類型的數(shù)據(jù)鏈中，Link 11／Link 11B采用的“M”系列消息，Link 4A采用的“V”、“R”系列消息，Link 16采用的“J”系列消息，Link 22采用的“F”和“FJ”系列消息等都是固定消息格式?？勺兿⒏袷筋愃朴诠潭ㄏ⒏袷剑湎⒌膬?nèi)容和長度是可變的，如美國陸軍使用的K系列消息格式。無論是可變消息格式還是固定消息格式，都規(guī)定了消息編號、消息用途、數(shù)據(jù)元素、消息收發(fā)規(guī)則、消息處理規(guī)則等方面的內(nèi)容。數(shù)據(jù)鏈格式化消息的其它介紹參見文獻［5～8］。

數(shù)據(jù)元素字典描述了數(shù)據(jù)鏈消息標準中使用的所有數(shù)據(jù)元素，包括數(shù)據(jù)元素編號、名稱、含義、比特長度、數(shù)據(jù)項定義、數(shù)據(jù)元素在消息中的使用情況等內(nèi)容。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各作戰(zhàn)平臺通過使用公共的數(shù)據(jù)元素字典庫，確保對數(shù)據(jù)鏈消息的解釋一致。

3 戰(zhàn)術(shù)消息處理方法

數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)消息處理的目標是確保各類戰(zhàn)場信息準確獲取、實時傳輸、高速處理和有效利用。各類戰(zhàn)場信息通過數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)在作戰(zhàn)平臺間快速交換和處理，使指揮人員能夠?qū)崟r掌握清晰、一致、要素齊全的戰(zhàn)場態(tài)勢，根據(jù)作戰(zhàn)預(yù)案靈活進行戰(zhàn)術(shù)協(xié)同和指揮控制，在關(guān)鍵時間、關(guān)鍵地點、關(guān)鍵目標上形成作戰(zhàn)能力的精確聚合。信息數(shù)據(jù)化是實現(xiàn)信息高效流轉(zhuǎn)、自動處理的基礎(chǔ)。格式化數(shù)據(jù)鏈消息的使用，使得各類作戰(zhàn)信息數(shù)據(jù)化，即使用數(shù)字方式來表達作戰(zhàn)態(tài)勢、指揮控制、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、打擊效果等各類作戰(zhàn)信息，并通過數(shù)據(jù)鏈在基于信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)體系內(nèi)流轉(zhuǎn)。

為提升基于數(shù)據(jù)鏈的體系作戰(zhàn)能力，需要從聯(lián)合作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)行動要求出發(fā)，用作戰(zhàn)指揮流程規(guī)范平臺間的數(shù)據(jù)鏈消息交換和處理流程，使數(shù)據(jù)鏈消息的生成、發(fā)送和接收處理自動銜接起來，建立貫通各軍兵種作戰(zhàn)平臺的信息流，把分散在各軍兵種的信息活動統(tǒng)一到體系的偵、控、打、評信息流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中，進而在信息流程之上形成體系的物質(zhì)流和能量流，實現(xiàn)作戰(zhàn)指揮活動的高度協(xié)調(diào)［9］。

3.1 數(shù)據(jù)鏈消息的生成

數(shù)據(jù)鏈消息的生成主要包括傳感器探測、操作員人工觸發(fā)和處理流程觸發(fā)等情況。傳感器探測生成的消息主要是雷達航跡、電子戰(zhàn)參數(shù)等信息，如雷達探測到空中航跡后，送航跡處理軟件進行融合處理，按照航跡報告責任自動生成空中航跡消息發(fā)送出去。操作員人工觸發(fā)的消息主要是指揮控制命令、作戰(zhàn)協(xié)同命令、人工標繪信息等，操作員依據(jù)作戰(zhàn)預(yù)案，結(jié)合實時戰(zhàn)場態(tài)勢進行決策，啟動對武器平臺的指揮控制，或指揮所間的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同。一旦人工觸發(fā)一個作戰(zhàn)活動后，從技術(shù)上就啟動了一個消息處理流程，該處理流程將依據(jù)時序生成一系列的消息或消息串，這些消息由應(yīng)用軟件自動生成并發(fā)送，或由操作員確認后發(fā)送。

數(shù)據(jù)鏈消息中的數(shù)據(jù)元素并不都是由人工填寫的，恰恰相反，多數(shù)是自動填寫并發(fā)送的。主要分為以下種類：

1）系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是在系統(tǒng)運行初始化時自動讀取或人工輸入，并駐留在系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件中，在消息發(fā)送時由應(yīng)用軟件自動獲取并填寫。

2）系統(tǒng)自動填寫數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)主要來自于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件或傳感器探測（如空中平臺的升空狀態(tài)、油量、彈藥掛點狀態(tài)、機載設(shè)備狀態(tài)等），在消息發(fā)送時由應(yīng)用軟件自動填寫。

3）基于接收到的數(shù)據(jù)鏈消息進行填寫的數(shù)據(jù)，也就是說，在收到某數(shù)據(jù)鏈消息時，根據(jù)消息處理要求進行填寫。

4）操作員或指揮員填寫的數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)由操作員借助人機交互界面中的圖表或?qū)υ捒蜻M行填寫。

5）由數(shù)據(jù)鏈終端設(shè)備填寫的數(shù)據(jù)。

6）在消息生成時，應(yīng)用軟件缺省自動填寫的數(shù)據(jù)。

以Link 16使用的空中精確定位與識別消息（J2.2消息）為例說明，消息具體定義參見文獻［10］。當空中平臺為承擔指揮控制任務(wù)的預(yù)警機時，初始字中部分數(shù)據(jù)元素的填寫規(guī)則如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)鏈消息填寫舉例

3.2 數(shù)據(jù)鏈消息的發(fā)送控制

在消息發(fā)送控制方面，主要涉及數(shù)據(jù)鏈消息的消息優(yōu)先級、冗余發(fā)送、周期發(fā)送、網(wǎng)絡(luò)參與組等。

1）消息優(yōu)先級。在消息排隊時，需要根據(jù)消息優(yōu)先級發(fā)送消息，如威脅警報、緊急情況、作戰(zhàn)指令等消息要比普通的航跡數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級高，應(yīng)優(yōu)先發(fā)送。

2）冗余發(fā)送。是指為了增加消息的接收概率，按指定的時間間隔多次發(fā)送（每隔一定的時間就發(fā)送一次）指定的消息。在整個冗余發(fā)送期間信息應(yīng)保持不變，而當發(fā)送平臺變更報告的數(shù)據(jù)時，應(yīng)停止失效數(shù)據(jù)的冗余發(fā)送。

3）周期發(fā)送。消息以特定的時間間隔，連續(xù)發(fā)送，以便提供周期更新。如空中航跡數(shù)據(jù)，需要根據(jù)雷達掃描周期進行周期發(fā)送，以保持對航跡的連續(xù)監(jiān)視。

4）網(wǎng)絡(luò)參與組。每個平臺在作戰(zhàn)過程中，不一定需要收發(fā)所有類型的消息，而是只需處理特定類型的消息。為此，通過建立網(wǎng)絡(luò)參與組，使消息在指定的參與組內(nèi)發(fā)送。如，所有具有目標監(jiān)視能力的平臺使用監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)參與組報告空中、水面、水下或陸地航跡信息；指控系統(tǒng)使用空中控制參與組實現(xiàn)對作戰(zhàn)飛機的控制。在數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，為每個參與組預(yù)先分配發(fā)送時隙，每類消息都在指定的時隙內(nèi)發(fā)送。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)內(nèi)成員應(yīng)實時監(jiān)視消息發(fā)送狀態(tài)，當超出消息的發(fā)送容量，出現(xiàn)排隊等待時應(yīng)及時進行調(diào)整。例如，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，為一個探測平臺分配了發(fā)送100批航跡的時隙容量，但是，該平臺探測的目標達到了150批，出現(xiàn)航跡無法正常報告的情況，此時應(yīng)向指揮員告警，同時進行輔助分析，提出解決方案，可以通過設(shè)置發(fā)送過濾器限制航跡的報告數(shù)量，或者建議進行動態(tài)時隙調(diào)整，增加監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)參與組的時隙數(shù)量。

3.3 數(shù)據(jù)鏈消息的接收處理

接收到一條數(shù)據(jù)鏈消息后，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的接收規(guī)則進行處理，主要包括去重處理、合法性判斷、應(yīng)答處理、處理分支選擇等。

1）去重處理。當接收到冗余發(fā)送的數(shù)據(jù)鏈消息時，應(yīng)首先進行消息的去重處理，防止出現(xiàn)信息重復(fù)處理或命令重復(fù)執(zhí)行。去重處理通常使用前向去重法，即后收到的消息與之前收到的同類消息比較，如果完全一致就將該消息丟掉。

2）合法性判斷。需要根據(jù)消息中數(shù)據(jù)元素的填寫情況，確定消息是否有效。例如，規(guī)定一個數(shù)據(jù)元素必須填寫一個有效的數(shù)據(jù)項，那么，當收到的數(shù)據(jù)取值為“無報告”、“未定義”、“不用”或“非法”時，判斷該消息為無效消息而不需要進行后續(xù)處理，當該消息需要應(yīng)答時，應(yīng)做“不能處理”應(yīng)答。

3）應(yīng)答處理。對于尋址類消息，需要根據(jù)消息的應(yīng)答處理規(guī)定進行應(yīng)答。應(yīng)答主要分為機器應(yīng)答、不能處理應(yīng)答和執(zhí)行情況應(yīng)答三類。其中，機器應(yīng)答由數(shù)據(jù)鏈端機設(shè)備實現(xiàn)，用于確認消息成功發(fā)送到接收端。不能處理應(yīng)答由應(yīng)用系統(tǒng)自動產(chǎn)生，操作員不必知道接收到該消息，如消息合法性判斷中產(chǎn)生的不能處理應(yīng)答。執(zhí)行情況應(yīng)答是由操作員人工生成或應(yīng)用軟件根據(jù)消息處理情況生成的應(yīng)答，反映了對消息的處理狀態(tài)，主要是同意執(zhí)行、已經(jīng)執(zhí)行和不能執(zhí)行等。

4）處理分支選擇。消息標準定義的數(shù)據(jù)鏈消息往往具有多種用途，其使用是根據(jù)消息中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)元素的取值進行區(qū)分。應(yīng)用系統(tǒng)收到一條消息后，應(yīng)該根據(jù)消息處理規(guī)則確定處理分支，設(shè)置處理標簽，由分發(fā)軟件根據(jù)處理標簽觸發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用處理軟件進行處理，值得注意的是，一條具體的消息有可能需要多個應(yīng)用處理軟件進行處理，應(yīng)防止出現(xiàn)消息處理不完備的情況。

3.4 數(shù)據(jù)鏈消息應(yīng)用處理

數(shù)據(jù)鏈消息將作戰(zhàn)信息數(shù)據(jù)化，通過對數(shù)據(jù)鏈消息的應(yīng)用處理，使得作戰(zhàn)信息能夠在作戰(zhàn)體系內(nèi)有序流動，指令信息流在作戰(zhàn)體系中按照指揮關(guān)系縱向流動，協(xié)同信息流按照協(xié)同關(guān)系在指揮機構(gòu)和要素間橫向流動，戰(zhàn)場態(tài)勢信息流按照作戰(zhàn)和指揮需求在作戰(zhàn)體系內(nèi)有序、全向流動。數(shù)據(jù)鏈消息標準對每類消息都規(guī)定了處理規(guī)則。每個平臺進行數(shù)據(jù)鏈消息處理時都應(yīng)嚴格按照處理規(guī)則進行處理，確保作戰(zhàn)平臺對戰(zhàn)術(shù)行動的響應(yīng)一致，使得態(tài)勢共享、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、指揮控制等作戰(zhàn)行動能夠按照作戰(zhàn)流程完整順利的執(zhí)行下去。

這里以Link 16數(shù)據(jù)鏈中的精確定位與識別（PPLI）數(shù)據(jù)與雷達監(jiān)視數(shù)據(jù)綜合處理為例進行說明。

1）作戰(zhàn)飛機在起飛初始階段未加入數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，此時，執(zhí)行預(yù)警監(jiān)視任務(wù)的預(yù)警機發(fā)現(xiàn)作戰(zhàn)飛機，按照分布式航跡處理原則進行處理，分配航跡號，如航跡號為AA001（有關(guān)航跡號的分配規(guī)則請參見文獻［10］），承擔報告職責，即周期報告表示作戰(zhàn)飛機的空中航跡消息。

2）一段時間后，作戰(zhàn)飛機開啟數(shù)據(jù)鏈端機，加入數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，周期發(fā)送空中PPLI消息（假定作戰(zhàn)飛機的地址編號為11005）；當前承擔報告職責的預(yù)警機在收到編號為11005的PPLI消息后，與航跡號為AA001的航跡進行相關(guān)，確定為同一個航跡，預(yù)警機停止報告該航跡，并使用PPLI消息數(shù)據(jù)表示該航跡。

3）根據(jù)作戰(zhàn)需要，作戰(zhàn)飛機任務(wù)執(zhí)行階段轉(zhuǎn)為靜默狀態(tài)，并在最后報告的PPLI消息中將網(wǎng)絡(luò)參與狀態(tài)設(shè)為無線電靜默，隨后停止報告PPLI消息。這時，如果預(yù)警機仍然能夠監(jiān)視到作戰(zhàn)飛機，應(yīng)根據(jù)分布式航跡處理原則，繼續(xù)承擔作戰(zhàn)飛機的報告職責，并使用空中航跡消息周期報告，這種情況下不需重新分配航跡號，而是使用作戰(zhàn)飛機的地址編號11005作為航跡號，另外，空中航跡消息中的PPLI指示符字段應(yīng)設(shè)為1，表示該消息中的航跡號、身份（航跡身份為我方）、平臺任務(wù)、平臺類型等是從先前的PPLI消息中接收到的。

4）作戰(zhàn)飛機根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)將數(shù)據(jù)鏈端機重新轉(zhuǎn)為活動后，發(fā)送空中PPLI消息，這時預(yù)警機應(yīng)按照步驟2）進行處理，停止報告表示作戰(zhàn)飛機的空中航跡消息。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)鏈消息處理是數(shù)據(jù)鏈集成應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，各類作戰(zhàn)系統(tǒng)和平臺必須按照數(shù)據(jù)鏈消息標準和交換協(xié)議進行處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈消息與作戰(zhàn)活動的緊密對應(yīng)，才能提升基于數(shù)據(jù)鏈的體系作戰(zhàn)能力。在數(shù)據(jù)鏈消息標準制定方面，應(yīng)緊貼基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)需求，從作戰(zhàn)指揮流程、信息交互矩陣、邏輯數(shù)據(jù)模型等角度對聯(lián)合作戰(zhàn)信息交換需求進行規(guī)范化描述，確定數(shù)據(jù)鏈消息的數(shù)據(jù)元素組成、收發(fā)規(guī)則和處理協(xié)議，使數(shù)據(jù)鏈消息能滿足信息交換時效性、準確性和完整性要求。在數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)消息處理方面，需要優(yōu)化消息處理流程，提高數(shù)據(jù)鏈消息的自動化處理程度，通過快速、高效的消息交換，將作戰(zhàn)體系中所有預(yù)警探測、指揮控制、精確打擊與支援保障等系統(tǒng)組合在一起，使各作戰(zhàn)要素發(fā)揮出最大效能，協(xié)調(diào)一致地完成作戰(zhàn)任務(wù)。

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