16号数据链(_Link_16)及其应用

1、 16号数据链( Link 16)及其应用 1. 数据链的定义与作用 2. Link 16发展历程 3. Link 16的通道系统(JTIDS/MID)的工作原理 4. J系列消息 5. Link16 网络设计 6 Link16 小结 1 1. 数据链的定义与作用 (1) 当代空战的结果 不决定于 飞机的机动性 武器射程 决定因素 飞行员思想上是否能保持有实时敌我态势图 (2) C4ISR的作用 形成和分发战场实时敌我态势信息 产生和传达指挥与控制命令 (3) C4ISR的组成 通信、指挥、控制、计算机、情报、监视、侦察的作用 话音通信数据通信数据链 数据链可以互操作的数据通信系统 (4) 对数据链的要求 抗干扰 保密 吞吐率高 用户数多 信息种类多 有与传感器和指挥控制系统相匹配的信息粒度 多功能 互操作 全视距和超视距 (5) 数据链组成 通道系统 格 消息 传 和 2 2. Link 16发展历程 (1) 1965 1973 战 信息分发系统(JTIDS) 要求 (1)以 小的时 、 数 多的成员 作 信息分发 (2)要抗敌 干扰 要 敌 不能 系统信息 (3)要能 持 有成员的

2、信息要求 不发生相互干扰 (4)要能对 作的定 (5)要能 有成员 currency1“系定fi的fl fl报其 (6)要能 战场”上 能 成战 空控制系统(ITACS) 成战 系统(ITNS) 空 Seek bus (2) 1974 1983 成JTIDS 制成功 JTIDS 1类机 currency1生产334 18( ) 34( ) 52 E-3A 机 和 的 指挥 3 用JTIDS 时消息 (IJMS) 图1 对 ”的监视 4 图2 E-3A与空 空 (3) 1980 1993 JTIDS 2类机的制与作用 战 机成 Link 16“形成 2类机的 F-15 12000 19000飞行小时 率高2.62 上高 2.60 5 图3 战 机 图4 战 机空空作战 6 2类机的 的E-2 机F-14 与 2H与2M类机 2类机的 可性 格 (4) 1990 1999 的currency1 利益 多功能信息分发系统(MIDS)的制 至2015 计划 5000 战 机 3000 战 机 (5) Link 16 现代战争的 Link 16是 数十 战争经总结的基础上为适应高技 战争要求而发

3、展起来的 的Link 16政策(1994 ) “指定 意的Link 16作为各种和 务门的指挥、控制和情报的主要数据链 实际可行时作武器应用的主要数据链 ” (6) 家JTIDS/MIDS平台 7 平台 空 陆 陆战队 F-15 F-16 JSTARS(E-8A) AWACS(E-3A) 模块 控制设(MCE) 机载战场指挥控制心(ABCCC) F-14D F/A-18 E-2C 核动空 多功能两棲袭击 两棲指挥 爱者 战场高空 空系统(THAAD) 远程 空系统(MEADS) 战 站(JTAGS) 空战 作战心(ADTOC) 近程 空系统(SHORAD) 战 空作战模块(TAOM) 战 空作战心(TAOC) EF2000战 机 AWACS 空 环境系统(NADGE) 英 空 环境系统(ADGE) Tornado F3 猎迷 AWACS 法 AWACS RAFALE战 机 德 爱者 荷兰 爱者 8 3. Link 16的通道系统(JTIDS/MID)的工作原理 (1) 步时分多址(TDMA)接入 网络时 基NTR系统时 图5 JTIDS/MIDS时分结构 (2) JTIDS/MIDS信

4、息池 图6 JTIDS/MIDS信息池 511B3 1C 1B 61 1 2 3 4 111 112 1 2 4 5 62 60 0 1时元64时帧12秒 1 112.5时元12.8分钟 511A 2 OB OC 1A 1时帧1536时隙7.8125毫秒 每秒=128时隙 511C 63 OA 9 (3) 脉冲信号、跳频与频谱 图7 脉 跳频 960MHz 1215MHz 51 频点 相邻频点 隔3MHz相邻脉冲 隔30MHz 图8 JTIDS/MIDS信号频谱 14点 5点 32点 969MHz 1008MHz 1053MHz 1065MHz 1113MHz 1206MHz f1f2f3f46.46.66.46.46.6 6.66.413s 13s 13sf1f2f3f46.46.66.46.46.6 6.66.413s 13s 13s 10 (4) 脉冲符号和双脉冲符号 图9 脉冲符号和双脉冲符号 (5) 消息封 图10 JTIDS/MIDS消息封 6.66.4 6.6 6.4 6.4 6.6 脉冲符号 双脉冲符号 11 (6) 作用距离 300里(550里) 500里(920里)

5、 (7) 脉冲调制信号 32伪随机码 代表 5bit信息 (8) 网络吞吐率(消息本 ) 小SMP 128935 59.52kbps 抗干扰能 强 P4SP 1283725 238.8kbps 抗干扰能 弱 (9) 抗干扰措施(currency17项) 跳频 直接序列扩频 发射时 抖动 双脉冲符号 纠错编码 织检错编码 (10) 跳频速率达76923 /秒 无法实施跟踪干扰 迫 敌对 把干扰机信号功率分散 很宽的频 上 因而降低了干扰率 )(175110dBlg (11) 直接序列扩频 每脉冲宽度6.4s载有5bit信息 如果用5二进制码实现 则每宽度为6.4/5 1.28S 对应信号带宽0.78MHz 现 用32来实现 则每宽度0.2s对应信号带宽5MHz 这样 直序扩频比为 5/0.78 6.4 产生)(8610dB.4lg的抗干扰增益 (12) 发射时 抖动 敌对 掌握不信号什么时 发射 因而不能 用干扰机功率于 的时 以 击信号 步 据STANAG 4175 P.A.48发射抖动时 用不 来表 7 和8时 传 距离分 小 860Km和775Km与这 距离相对应的传 保 时 应为

6、2.8667ms和2.5833ms 而 SMP和P2SP封格 发射抖动时 +传 保 时 =4.4585ms因 抖动 为7和8时 对应的抖动时 分为1.5918ms和1.8752ms 于 步 + 步 的持时 有0.52ms可 抖动 相对是 的 12 (13) 双脉冲符号 符号 两脉冲 载数据相 而载频不 干扰 脉冲 不 数据的接 (14) 纠错编码 各种消息封 消息本 符号数分是 SMP 93D2SP和P2DP 293P4SP 493 而每 93符号 331符号构成 每 31符号 作 (15) 每 有15符号载有信息 其 16符号是纠错监 符号 每 是(31 15)Reed Solomon 编码的 1 2 3 图11 消息本 纠错编码 当接 时 31符号 错数 16/2 8 时 数 16时能数据 (16) 报 符号数为16 是 7信息符号9纠错监 符号形成的 16符号 错数 4时 数 9时能数据 图12 报 纠错编码 (17) 织 为 currency1发干扰 纠错能“和 把报 和消息本 的符号不 原序发射 而是 织发射 如 716 15 15 15 31 31 31 信息 符号数 总符

7、 号数 13 图13 符号 织 (18) 网和多网 于JTIDS/MIDS有强的抗干扰能 fifl 15 20 网 ” 时工作扩 系统 网号 0 127 不 网网号不 其跳扩频图不 样 图14 网和多网的结构 015 16 46 47 77 78 108 发射序 织 符号发射序 24 29 62 83 104 6 27 92 10 30 70 23 报 16符号 1 31符号 2 31符号 3 31符号 14 (19) 密项(currency16项) 基带数据密 报 了的SDU序号 基码密 跳频密 织起点 定 发射抖动 MSEC 信息数据 TRANSEC 信号 (20) 保密机 为保密数据 元(SDU)号KGV-8/TSEC可8密” 保密24小时7 密模 currency1” 模 分离” 模 消息密 SDU 成 传 密 SDU控制 机 成 (21) JTIDS/MIDS信号产生 程 消息密MSEC 传 密TRANSEC 15 图15 JTIDS/MIDS信号产生 程 (22) 保密和抗干扰数 话音 PDSP和P2DP时 16kbps(CVSD调制) 话音14.5% 网 (每帧224时隙

8、) 2.4kbps(LPC“) 话音2.18% 网 (每帧33.6时隙) 用 战 机 空控制员与战 机 用 PTT工作 (23) 网络时 基(NTR) 意指定 可 行 时 系统 有 NTR NTR 因素 于高的高度上 而fl网络 不 频 NTR NTR要每12秒发射 入网消息( 消息密和传 密控制 因 每 发射的信号不相 ) (24) 入网与 步 16 步的 信号传 时 图16 步的 系统可指定 NTR机(IEJU) 的 机 实现 步 可以每24秒 发射入网消息 这种情 其机的 步 要上 的 步 可能要上抖动 (25) 步和 步保持 有 步法 定时 (RTT)法 主要用户 用 要用 定情 用 无 步法 要用户经 用 与定功能 时 成 (26) 时 步 步 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 (ns) 50 71 100 141 200 282 400 565 800 1130 1600 2260 4520 9040 18080 18080 高 步 度 高NTR为15 (27) PPLI消息 有JTIDS/MIDS机 以 定的 PPLI消息 12S12S 12S NTR发射的入网消息 NTR机接 的入网消息 17 步 步 报 时 高 度 高 度 度 经 度 速 度 U “ V “ 理 fl 相 对 fl

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