基于指控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)能力測試研究＊

馮衛(wèi)永 張洪水 陳永華

（91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)思想大行其道的今天，數(shù)據(jù)鏈作為基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力的力量倍增器［1］，備受各國軍隊重視。海軍作為一個兵種平臺多、協(xié)同要求高的兵種，數(shù)據(jù)鏈裝備普及應(yīng)用的意義更加深遠(yuǎn)。因此，在已定型數(shù)據(jù)鏈設(shè)備加裝到艦船等戰(zhàn)斗平臺后如何正確評估數(shù)據(jù)鏈的綜合性能顯得越發(fā)重要。本文在分析現(xiàn)行數(shù)據(jù)鏈測試方法及指標(biāo)體系不足的基礎(chǔ)上，對基于指控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力測試?yán)碚撨M行深入探索，改進測試方法，建立新指標(biāo)體系，以更客觀、科學(xué)、有效地評估數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力，推進海軍數(shù)據(jù)鏈裝備的建設(shè)與發(fā)展。

2 現(xiàn)行測試方法及其不足

已定型數(shù)據(jù)鏈設(shè)備加裝到海軍作戰(zhàn)艦船上后，在評估其作戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈綜合性能時，目前通常做法是將數(shù)據(jù)鏈設(shè)備與艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)斷開，主要進行數(shù)據(jù)鏈設(shè)備的鏈路質(zhì)量如信道誤碼率、丟包率等性能指標(biāo)的測試［2］。

這種傳統(tǒng)測試方法及評價指標(biāo)沿用數(shù)據(jù)鏈設(shè)備定型測試等過程的體系標(biāo)準(zhǔn)，比較全面、細(xì)致。但對于已定型數(shù)據(jù)鏈設(shè)備加裝到艦船作戰(zhàn)平臺進行作戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈綜合性能評估時，再把測試評價的落腳點放在“數(shù)據(jù)鏈設(shè)備”上而非“數(shù)據(jù)鏈”上，則就沒有更好地抓住數(shù)據(jù)鏈設(shè)備與指控系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng)形成完整邏輯關(guān)系的數(shù)據(jù)鏈路即“數(shù)據(jù)鏈”保障作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)使用這一重要特點，其測試方法及指標(biāo)自然就顯得過于技術(shù)性，依然對數(shù)據(jù)鏈設(shè)備進行“孤島”測試，導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力的評價有失偏頗，使評價結(jié)果缺乏實際作戰(zhàn)使用價值。

3 數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力的評價指標(biāo)體系

數(shù)據(jù)鏈作為艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)對外數(shù)據(jù)通信的主要手段，如何客觀、科學(xué)、有效地評估數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力尤為重要。其綜合性能評價指標(biāo)體系的建立必須結(jié)合艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)使命及功能，以實際作戰(zhàn)使用需求為準(zhǔn)線，將數(shù)據(jù)鏈設(shè)備與數(shù)據(jù)鏈通信的數(shù)據(jù)終端設(shè)備即指控系統(tǒng)以及密碼保密系統(tǒng)等構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)鏈路進行綜合評價，從傳輸信息類型、及時性、可靠性及抗干擾能力幾方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系，使數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試與評估更趨合理。

3.1 傳輸信息類型

數(shù)據(jù)鏈典型組網(wǎng)應(yīng)用條件下，所能傳輸?shù)男畔⒎N類，如話（保密話、明話）、報、數(shù)據(jù)（情報和指揮信息數(shù)據(jù)、傳真）、圖像等。

該指標(biāo)主要考查數(shù)據(jù)鏈設(shè)備與艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)交聯(lián)后，能否滿足艦船不同作戰(zhàn)應(yīng)用場景所需傳輸交換的信息種類要求，屬功能性檢查指標(biāo)。

3.2 傳輸時延

在一定組網(wǎng)規(guī)模條件下，組網(wǎng)雙方指控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈設(shè)備正常收發(fā)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，則同一幀戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)信宿的接收時刻與信源的發(fā)送時刻的時間差定義為傳輸時延。

艦船指控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈設(shè)備傳輸?shù)膽?zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)分為兩類：一類是為保證戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的實時性而不帶重發(fā)機制的數(shù)據(jù)，此類戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的發(fā)送時刻與接收時刻以各自數(shù)據(jù)幀時戳為準(zhǔn)；另一類是為保證戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的可靠性而帶檢錯重發(fā)機制的數(shù)據(jù)，此類戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的發(fā)送時刻以首次發(fā)送的數(shù)據(jù)幀時戳為準(zhǔn)，而接收時刻以最終正確接收的數(shù)據(jù)幀時戳為準(zhǔn)。

該指標(biāo)主要衡量數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性，尤其在當(dāng)今瞬息萬變快節(jié)奏信息作戰(zhàn)背景下，信息傳輸?shù)氖欠裱杆偌皶r，對打擊時間敏感性目標(biāo)甚至決定戰(zhàn)爭的勝負(fù)都至關(guān)重要。

3.3 刷新率

在一定組網(wǎng)規(guī)模條件下，組網(wǎng)雙方指控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈設(shè)備正常收發(fā)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，信宿接收外平臺空海情等戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的更新頻率即數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的刷新間隔稱為刷新率。

該指標(biāo)主要考核通過數(shù)據(jù)鏈接收的外平臺空海情等戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量／速率能否滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)有關(guān)分系統(tǒng)或武器設(shè)備等融合、解算、定位跟蹤等使用需求。

3.4 通信可靠度［3］

通信可靠度指數(shù)據(jù)鏈設(shè)備在規(guī)定條件和規(guī)定（測試）時間內(nèi)，達到規(guī)定通信質(zhì)量要求的概率?；蛘哒f，數(shù)據(jù)鏈設(shè)備在規(guī)定條件和規(guī)定（測試）時間內(nèi)，達到規(guī)定通信質(zhì)量要求的時間百分?jǐn)?shù)。即

該指標(biāo)主要考核數(shù)據(jù)鏈傳輸戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的正確性，即衡量通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)膽?zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)正確率有多高，是否可靠，能否連續(xù)穩(wěn)定地滿足艦船作戰(zhàn)使用。

3.5 抗干擾能力

由數(shù)據(jù)鏈設(shè)備正常工作（不斷鏈）所能承受的最大干擾功率和不同干擾強度下的傳輸時延、傳輸可靠度P等指標(biāo)綜合衡量。

該指標(biāo)主要考查在不采取抗干擾戰(zhàn)術(shù)手段情況下數(shù)據(jù)鏈設(shè)備保障艦船正常作戰(zhàn)使用時能承受的最大干擾功率以及不同干擾強度對數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力的影響有多大。

4 數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試方法

4.1 試驗數(shù)據(jù)采集方法

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，目前多數(shù)國家海軍艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)一般都采用三層交換虛擬網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)核心層交換機一般都配置有鏡像口（俗稱匯聚口），在該端口上能監(jiān)聽到交換機上所有端口的數(shù)據(jù)［4］。因此，在測試基于指控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力時，為實現(xiàn)在指控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈正常收發(fā)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)過程中在線實時錄取測試數(shù)據(jù)，可在交換機鏡像口外接數(shù)據(jù)采集設(shè)備（內(nèi)置GPS時統(tǒng)），同時將其網(wǎng)卡設(shè)置為混雜模式［5］，按作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)應(yīng)用層協(xié)議開發(fā)數(shù)據(jù)采集軟件，實現(xiàn)在線實時監(jiān)視、過濾、保存（加GPS時統(tǒng)時戳）指控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)瞻l(fā)的各種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，備后期測試數(shù)據(jù)處理、分析。

對于未采用三層交換虛擬網(wǎng)技術(shù)且網(wǎng)絡(luò)核心層交換機未配置鏡像口的作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集設(shè)備可任意接入交換機任一閑置端口，加入交換機局域網(wǎng)亦可實現(xiàn)在指控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈正常收發(fā)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)過程中在線實時監(jiān)視、過濾、保存（加GPS時統(tǒng)時戳）各種測試戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)。

4.2 傳輸信息類型測試方法

兩節(jié)點數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)應(yīng)用條件下，如編隊協(xié)同作戰(zhàn)、情報支援、目標(biāo)指示等，測試數(shù)據(jù)鏈所能傳輸?shù)男畔I(yè)務(wù)種類，典型應(yīng)包括話（保密話、明話）、報、數(shù)據(jù)（情報和指揮信息數(shù)據(jù)、傳真）、圖像等。

圖1 數(shù)據(jù)鏈傳輸可靠度與方位角關(guān)系評估結(jié)果示意圖

4.3 傳輸時延、刷新周期及傳輸可靠度測試方法

兩節(jié)點數(shù)據(jù)鏈典型通信參數(shù)工作，建鏈組網(wǎng)。配試節(jié)點位置固定，測試艦以典型通信距離為半徑繞配試節(jié)點做勻速圓周機動。首先測試艦指控系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)（時間標(biāo)準(zhǔn)的確定應(yīng)以滿足測試數(shù)據(jù)處理的樣本量要求）通過數(shù)據(jù)鏈向配試節(jié)點持續(xù)發(fā)送戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)送前進行數(shù)據(jù)鏈信道誤碼率測試（作為測試的環(huán)境條件）；完畢后再改為配試節(jié)點指控系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)通過數(shù)據(jù)鏈向測試艦持續(xù)發(fā)送戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)送前也進行鏈路質(zhì)量測試。期間數(shù)據(jù)采集設(shè)備接入各節(jié)點作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在線實時錄取測試數(shù)據(jù)，測試艦加裝GPS并實時錄取艦位信息，事后分別統(tǒng)計處理數(shù)據(jù)鏈在發(fā)送、接收兩種情況下的傳輸時延、刷新周期及傳輸可靠度結(jié)果，并繪制如圖1所示的可靠度與方位角關(guān)系圖，用于判斷艦船平臺對數(shù)據(jù)鏈通信天線方位上的影響并指導(dǎo)作戰(zhàn)使用［6］。

4.4 抗干擾能力測試方法

兩節(jié)點數(shù)據(jù)鏈以最高信息傳輸速率，其它通信參數(shù)典型值工作，建鏈組網(wǎng)。首先在無干擾環(huán)境下測試數(shù)據(jù)鏈信道誤碼率（作為測試的環(huán)境條件），然后配試節(jié)點指控系統(tǒng)開始向測試艦持續(xù)發(fā)送戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，在干擾距離與通信距離保持不變（即干通比恒定）的條件下，數(shù)據(jù)鏈干擾設(shè)備（干擾功率連續(xù)可調(diào)）采用最佳干擾樣式對測試艦當(dāng)前數(shù)據(jù)鏈通信實施干擾，期間視數(shù)據(jù)鏈斷鏈情況逐步降低干擾功率直至數(shù)據(jù)鏈恰好能建鏈通信，記錄該時刻的通信功率與干擾功率值，據(jù)試驗數(shù)據(jù)經(jīng)理論計算處理得出數(shù)據(jù)鏈設(shè)備受干擾的干通比曲線，如圖2所示，用于指導(dǎo)作戰(zhàn)使用［7］。數(shù)據(jù)鏈通信受干擾恰好中斷后，數(shù)據(jù)鏈干擾設(shè)備降低干擾功率至數(shù)據(jù)鏈通信恢復(fù)至干擾可忍受程度（即輕微干擾環(huán)境），此后，配試節(jié)點指控系統(tǒng)分別以高、中、低三種信息傳輸速率在規(guī)定時間內(nèi)（時間標(biāo)準(zhǔn)的確定應(yīng)以滿足測試數(shù)據(jù)處理的樣本量要求）通過數(shù)據(jù)鏈向測試艦持續(xù)發(fā)送戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，每次發(fā)送前測試數(shù)據(jù)鏈信道誤碼率（作為輕微干擾測試的環(huán)境條件）。期間數(shù)據(jù)采集設(shè)備接入各節(jié)點作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在線實時錄取測試數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計處理數(shù)據(jù)鏈在輕微干擾條件下的傳輸時延和傳輸可靠度指標(biāo)。

圖2 通信功率一定，不同干擾功率下通信距離與干擾距離關(guān)系示意圖

5 結(jié)語

隨著數(shù)據(jù)鏈設(shè)備的推廣應(yīng)用［9］，如何基于加裝平臺及其作戰(zhàn)系統(tǒng)科學(xué)、有效地評估數(shù)據(jù)鏈的綜合性能顯得越發(fā)重要。本文從數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用角度改進提出了基于指控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力的評價指標(biāo)體系及測試方法，對客觀、科學(xué)、有效地評估海軍艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸能力有著重要實踐參考價值。

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［5］戴志軍，馬向華.VC網(wǎng)絡(luò)通信編程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002，9：135～152

［6］馮建杰.使用嵌入式天線提高無人機數(shù)據(jù)鏈性能［J］.通信電子戰(zhàn)，2007（1）：44

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［8］劉磊，張磊，蔣葉金，等.利用地面公網(wǎng)實現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈遠(yuǎn)程通信研究［J］.計算機與數(shù)字工程，2010，38（4）

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