[doc] 战术数据指挥系统格式化消息标准研究

[doc] 战术数据指挥系统格式化消息 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 研究 战术数据指挥系统格式化消息标准研究 总第206期 2011年第8期 舰船电子工程 ShipElectronicEngineering V0l_3lNO.8 123 战术数据指挥系统格式化消息标准研究 刘洁?张勇丁刘东红.阮启明. (海军航空工程学院电子信息工程系烟台264OO1)(中国电子设备系统]=u程公司北京100141) (中国电子设备系统工程公司研究所”北京100141) 摘要标准的格式化消息是实现战术数据指挥的基本支撑.战术数据链作为典型的战术数据指挥系统,其格式化消 息标准的发展已进入了比较成熟的阶段,对我军战术级格式化消息标准的建设发展具有借鉴意义.文章从功能域和消息结 构的角度,介绍了美军和北约常用战术数据链的V/R,M,J等7个系列的格式化消息标准, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了美军数据链格式化消息 标准的发展趋势,最后提出了我军格式化消息标准的发展建议. 关键词战术;格式化消息;标准 中图分类号E835.8 StudyonTacticalDataCommandSystem’FormattedMessageStandard LiuJie?ZhangYongdingLiuDonghong.RuanQiming. (DepartmentofElectronicandInformationEngineering,NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity”,Yantai264001) (ChineseElectronicEquipmentSystemEngineeringCrop.,Beijing100141) (InstituteofChineseElectronicEquipmentSystemEngineeringCrop.”,Beiji ng100141) AbstractStandardizedmessageformatactsasthebackboneoftacticaldatacommand.Asoneofthemosttypicaltacti— caldatacommandsystems,tacticaldatalink’Sformattedmessagestandardshavebeendevelopedmaturely,ofwhichtheex— periencesaremeaningfu1.ThispaperanalyzessevenseriesofformattedmessagestandardsusedinUSmilitaryandNAT()’S commontacticaldatalinkfocusingonthefunctionalareasandmessagestructures,andsummarizesthetrendofUSmilitary tacticaldatalinks’formattedmessagestandard.Finally,thispaperproposessuggestionstOthedevelopmentofPIA’Sfor— mattedmessagestandard. KeyWordstactics,formattedmessage,standard ClassNumberE835.8 1引言 自上世纪5O年代以来,基于格式化消息的战 术数据指挥系统得到了广泛应用,比较典型的有美 军和北约的Link4,Linkl6,Link22等系列数据链, 美国陆军于上世纪末建设的MCS(机动指挥控制 系统)和FBCB2(旅及旅以下作战指挥系统),以及 法国,加拿大陆军ATS战术指挥控制系统等.这 些系统在伊拉克战争,阿富汗战争等军事行动中显 现了重要作用,其保障作战指挥应用的格式化战术 数据消息标准,也受到了高度关注. 由于美军和北约系列数据链消息标准在战术 数据指挥格式化战消息标准的发展中具有典型代 表性,本文由研究美军通用数据链消息标准人手, 综合分析数据链的格式化消息标准发展历程与趋 势,提出建设我军格式化消息标准的建议. 2美军战术数据链格式化消息标准 的格式化要求 战术数据链在美国称为战术数字信息链(Tac一 收稿日期:2011年2月813,修回日期:2011年3月1513 作者简介:刘浩,女,硕士研究生,助理工程师,研究方向:军事通信学.张 勇丁,男,高级工程师,研究方向:无线通信. 刘东红,女,硕士,高级工程师,研究方向:指挥自动化.阮启明,男,博七, 工程师,研究方向:指挥自动化. 124刘洁等:战术数据指挥系统格式化消息标准研究总第206期 ticalDataInformationLink—TADIL),在北约组织11/11B,Link-4A/4C,Link-16,Link-22和VMF, 国家称为Link.目前主要使用的有Link一1,Link一相应的消息系列 及消息标准如表1所示,引. 表1美军和北约战术数据链及其格式化消息标准 2.1Link-1的S系列消息标准 Link-1于20世纪5O年代后期 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 完成,是点 对点的数字数据链路,用于地基防空和飞机控制单 元之间自动地实时交换战术防空和控制信息,采用 S系列消息标准. S系列消息标准的报文可分为空中监视,轨迹 过滤信息管理,测试和帧填充位等不同的功能组, 报文种类较少. S系列消息标准报文长度为128bit,包括30bit 额外开销和98bit数据,由起始组,数据组和校验组 3个部分组成,消息结构如表2所示. 表2S系列消息格式 信息字段占用比特数 起始组8bit 数据组14×8bit 校验组8bit 2.2Link一4A的V/R系列消息标准 Link-4于20世纪50年代末期开始研制,是用 于向战斗机传送无线电引导指令的单向链路,经过 改进发展成为支持双向传输的Link一4A和Link一 4C.Link-4A用于控制台一飞机之间的通信,采用 V/R系列消息标准;Link一4C用于战斗机一战斗机 之间的通信,采用F系列消息标准. V/R系列消息标准包括飞机控制,应答及测 试三个功能域,共21种消息.其中,飞机控制功能 域包含航向,速度和目标等12种消息,称为V系 列消息,用于控制台发出控制命令;应答功能域包 含位置,油量,武器状况和跟踪数据消息等5种消 息,称为R系列消息,用作机载设备应答;测试功 能域包含4种测试消息. V/R系列消息标准采用面向比特的固定消息 格式,报文数据由同步脉冲串,保护间隔,起始位, 数据位,发射非键控位5个部分组成,消息结构如 表3所示. 表3v/R系N,lll息格式 信息字段占用比特数 同步脉冲串 保护间隔 起始位 数据位 发射非键控位 8bit 4bit 1bit V一56 1bit 2.3Link-11/11B的M系列消息标准 Link-l1(11号战术数据链)的研发始于20世 纪6O年代,包括海基的Link-11和陆基的Link- 11B.Link-11(海基)主要用于海军舰艇之间,舰一 岸之间,舰一空之间和空岸之间的战术数字信息交 换;nk_11B是在Link-11的基础上针对陆基作战 单元的需求修改而成的,主要用于陆基战术防空和 飞机控制单元的互连.Link一11/11B采用M系列 消息标准. M系列消息标准定义了主要包括反潜战,电子 战,管理报文等功能域的42种消息类型,用于电子 战数据,空中/水面/水下航迹信息的实时交换及命 令,告警和指令信息的传输. M系列消息标准采用面向比特的固定消息 格式,Link—l1和Link_11B在消息格式上有所不 同.Link_11的数据消息由60bit组成,用2个 30bit的帧发射,每个帧中有6bit用于差错检测 与纠错,24bit用于传送战术信息,消息结构如表 4所示. 表4Link-11的M系列消息格式 消息字段占用比特数 第一帧 第二帧 信息位 检错码 信息位 检错码 24bit 6bit 24bit 6bit Link—llB的数据消息由72bit组成,分为8 组,每组9bit,包括起始组,数据组和校验组,消息 格式如表5所示. 2011年第8期舰船电子工程 表5Link—l1B的M系列消息格式 信息字段占用比特数 起始组 数据组 校验组 9bit 6×9bit 9bit 2.4Link一16的J系列消息标准 Link一16是20世纪70年代美军根据未来作战 需要而制定的综合性数据链,主要用于参战单位之 间实时交换战术信息,采用J系列消息标准. J系列消息标准的功能域划分为网络管理, PPLI(精确参与位置,识别及状态),监视,反潜战, 情报,信息管理,武器协调与管理,控制,平台与系 统状态,电子战,威胁告警,往返定时12大类,消息 种类比以往各系列消息大大增加. J系列消息最初设计由固定消息格式(Fixed MessageFormat—FMF)和可变消息格式(Variable MessageFormat—VMF)两部分组成,经过较长的 发展历程,VMF已成为新的消息标准.我们通常 所说的J系列消息是指固定格式消息.J系列消息 数据由1,8个数据字组成,字的类型分为3种:起 始字,扩展字和连续字.消息由一个起始字开始, 后面可跟随1个或多个扩展字,扩展字后面可跟随 1个或多个连续字,如表6所示. 表6J系列消息格式 消息结构占用比特数 报头35bit 起始字1个 扩展字1个或多个 连续字1个或多个 J系列消息的起始字,扩展字和连续字均为 75bit,以2bit字格式标号开始,以5bit奇偶校验结 束.但每个字所传信息位的多少及信息位的分布 略有区别,字格式分别如表7,9所示. 表7J系列消息起始字格式 消息字段占用比特数 字格式 J系列标记 J系列子标记 报文长度指示 信息字段 奇偶校验 2bit 5bit 3bit 3bit 57bit 5bit 表8J系列消息扩展宇格式 消息字段 字格式 信息字段 奇偶校验 占用比特数 2bit 68bit 5bit 表9J系列消息连续字格式 消息字段占用比特数 字格式2bit 连续字标识5bit 信息字段63bit 奇偶校验5bit 2.5Link一22的F/FI『系列消息标准 Link一22于20世纪8O年代开始研制,目的是 改进并最终取代Link一11和补充完善Link一16,可 在陆地,水面,水下,空中或空间各种平台问交换目 标航迹信息,实时传递指挥控制命令与警报信息, 采用F/FJ系列消息标准. F系列消息标准是Link一22专用消息标准,分 为10大类71小类;FJ系列消息是继承Link一16的 J系列消息的部分,分为8大类24小类.F/FJ系 列消息标准的功能域涵盖了信息交换与网络管理, 参与者定位和识别,监视,电子战,情报,信息管理, 威胁警报,武器协调与管理,平台与系统状态等9 大类. F/FJ系列消息标准采用面向比特的固定消息 格式.F系列消息由1,8个消息字组成,每个字 72bit,消息结构如表1O所示. 表1OF系列消息格式 消息字段占用比特数 系列指示符(O)1bit 标记指示符3bit F系列标记2bit F系列子标记3bit 字号2bit 信息字段61bit FII系列消息标准的报文长72bit,由J系列报 文加上2bit的报头构成,消息结构如表11所示. 表11FJ系列消息格式 消息字段占用比特数 信息字段 J系列子标识 J系列标识 字格式 PMI 系列指示符(1) 60bit 3bit 5bit 2bit 1bit 1bit 2.6K系列消息标准 可变消息格式(VMF)源于Link一16的J系列 消息,最初J系列消息由FMF和VMF两部分组 成,美国陆军是VMF的唯一用户.1980年,美海 军陆战队加入美陆军的VMFLink一16 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 .1984 年,美陆军/海军陆战队完全脱离Link-16,将VMF 作为一种新的具有自己特点的战术数据链,并建立 126刘洁等:战术数据指挥系统格式化消息标准研究总第206期 新的K系列报文类目(因此VMF也称为TADIL- K).2004年,美军正式发布独立的VMF标准. K系列消息标准的功能域划分为网络控制,一 般信息交换,火力支援作战,空中作战,情报战,陆 地上战斗作战,海上作战,战斗服务支持,特种作 战,联合特遣部队作战控制和防空/空域管制等ll 大类. K系列消息标准与其他标准不同,消息格式可 根据用途的不同而发生变化,其一般描述格式如表 12所示. 表12K系列消息的描述格式 3美军战术数据链格式化消息标准 发展趋势分析 美军战术数据链格式化消息标准的发展,统一 始终以作战需求为依据.从S系列到J系列,从 FMF到VMF,格式化消息标准的功能域不断丰富 完善,消息容量不断增大,消息格式也更加灵活. 3.1功能域趋向丰富 Link一1,Link一4A/4C和Link一11的研发源于防 空与海,空作战需求的驱动,数据链用途较为单一, 相应的消息标准功能域涵盖范围小,消息种类少. 如V/R系列消息标准的报文只有21种,尽管M 系列消息在功能上较V/R系列有了很大提高,但 仍不够全面,且战术诸元参数精度较低. 考虑到Link-4A/4C及Iink_11互通困难,可 操作性差的问题,Link-16综合了Link-4A/4C和 Link一11的特点,实现了战术数据链从单一军种到 军种通用的一次跃升,J系列消息标准的功能域得 到了极大丰富,覆盖了海,陆,空,天多种类型作战 任务的需求,信息精度和信息细化度提高,可以很 好的适应现代信息化战争的需要.J系列消息对 陆,海,空等地域作战,火力支援与控制,后勤保障 与支援等战术信息定义很少,对下级作战单元的战 术作战应用支持能力较差.而K系列消息弥补了 J系列消息的上述不足,它定义了包括网络控制,信 息交换,火力支援,情报,陆上作战,战场服务保障, 海上,空中防御和作战以及特殊用途等战术信息. Link一22的研发目的是改进并最终取代Link- 11及补充完善Link-16的超视距战术数据交换功 能.Link一22采用的F/FJ系列消息标准改进了 Link一11的M系列消息标准,包括增加参与者定位 与识别(PLI),提高数据元素量化精度和提供通用 定位和敌方指数报告,全面覆盖了M系列消息标 准的战术功能,并且更广泛和精确.Link一22提供 的战术功能大部分与Link一16相同,只是侧重点不 同,Link一22在消息格式构造和数据元素标准等核 心组成部分继承,借用了J系列消息标准定义的内 容,其中,FJ系列消息报文是在J系列报文的基础 上加2bit报头构成,被称为”打包的J系列消息”, 能够与J系列消息完全兼容. 3.2消息容量不断增加 面向比特是战术数据链格式化消息最突出的 特点之一,S,V/R,M,J,F,FJ,K系列消息均采用 比特的形式进行传输,但在信息容量上却有着质的 区别,从V/R系列56/42bit的消息长度发展到J 系列消息最长可达840bit~,战术数据链的信息分 发能力大大增强. 3.3消息格式更加灵活 战术数据链格式化消息标准所采用的消息格 式主要有FMF和VMF两种.FMF的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 是预 先定义的,不能随战场形势的变化而改变,即使该 报文中有很多信息是当时不需要或无法确定的,也 同样需要传输,造成大量的数据冗余.与V/R,M 等系列消息的结构相比,扩展字和连续字的可选性 使得J系列消息格式在灵活性方面得到改进,但在 带宽有限的战争条件下仍然无法满足信息传送的 需求.而VMF利用字段指示器控制消息的容量 和细节,使消息长度随有用信息的大小自由改变, 实现了”按需传输”.VMF以其良好的适应性和效 能性在各领域得到了广泛的应用[5州],正在逐渐替 代美陆军其他种类的消息交换格式,预计到2015 年85%以上的武器平台将采用VMF格式化消息 标准,. 3.4消息标准逐步统一 经过多年的演变和完善,Link一16已逐步取代 了Link-4C的功能,预计于2015年完全取代Link- 4(Link一4A/4C);而Link-11将也逐步被Link-22 取代,战术数据链格式化消息标准统一到J,FJ, VMF系列上.美国国防部的《联合技术体系结构 (JTA)》,明确规定了MIL厂STD-6016(STANAG 5516)《战术数字信息链J消息标准》,STANAG 2011年第8期舰船电子工程 55224战术数据交换一22号链》和《可变消息格式》 (VMF)是美国国防部信息系统必须强制执行的标 准.由于VMF使用J系列消息标准的数据元素, FJ系列消息更是在体系结构,消息构造,数据元素 方面沿用J系列消息标准的内容,因此J,FJ,VMF 被称为”J系列消息族”L.利用”J系列消息族”来 实现战场上战术信息的无缝交换将是美军战术数 据链格式化消息发展的主要趋势.J. 美军战术数据链消息标准发展趋势如图1所 示. lV/R标准lI..................._.J 叩 圜]叩ll , J系列消息族, 图1美军战术数据链格式化消息标准发展趋势 4对我军格式化消息标准建设的建议 美军战术数据链在发展初期是各军种根据自 身作战要求独立发展起来的,在消息格式标准的确 定方面缺乏整体性,开放性考虑,不同的数据链消 息格式转换所带来的时延使得某些关键战场信息 不能实时传送,在一定程度上影响系统间互操作能 力,因此,美军在数据链一体化的发展过程中更加 注重消息标准的融合. 目前,我军战术级格式化消息应用正处于发展 阶段,许多单位都在积极开展相关应用系统的研 制,在取得巨大建设成就的同时,也在一定程度上 产生了标准不一致,互联互通困难的问题.借鉴美 军战术数据链格式化消息标准的发展历程,我军战 术级格式化消息标准应加强以下两方面T作: 1)建立格式化消息标准体系,建立通专结合 的系列化消息功能域.格式化消息功能域的划分 与消息内容的确定直接与部队的作战需求相关联. 建议格式化消息标准的制定单位综合分析各军兵 种指控装备,数据链及其他应用系统的共同需求和 特殊需求,归纳抽象,减少功能域交叠和功能重复 的消息,规范数据字典,建立全军通用格式化消息 与军兵种/业务领域专用格式化消息相结合的消息 标准体系,避免发生一个系统一套标准,系统之间 消息不通或能够互通但是语义不一致的情况. 2)规范消息描述方法,建立消息解析机制. 为保证格式化消息的接收方能够正确理解接收到 的消息,规范的消息描述,解析机制和共同的数据 字典必不可少.要实现全军范围的格式化消息互 操作,必须对消息描述方法进行统一,要面向跨军 兵种,跨业务部门的联合行动的需求,形成语义一 致,描述规范的消息格式描述方法及配套1二具;同 时要优化设计消息解析机制,增强报文解析的灵活 性,为联合行动提供格式化信息模板按需下载和动 态解析能力的支撑. 5结语 统一的格式化消息标准是实现战术数据链互 操作的关键,美军在格式化消息标准的研究方面取 得了丰硕的成果,我军在战术级格式化消息标准的 发展过程中,应汲取美军的成功经验,结合部队作 战需求,制定出切合我军实际的,科学,合理,统一 的格式化消息标准. 参考文献 I-1]骆光明.数据链一信息系统连接武器系统的捷径[M]. 北京:国防工业出版社,2007,8 E2]孙义明,杨丽萍.信息化战争中的战术数据链[M].北 京:北京邮电大学出版社,2005,7 [3]刘红军,徐永胜.美军战术数据链报文格式及其特点 [J].中国电子科学研究院,2006(3) [4]杨猛,田畅.VMF的发展前景展望[J].四川兵工, 2009(1) r5]DouglasDusseau8.ClinfonBrock.NreworkCentric lnteroperability—UsingaVariableMessageFormat (VMF)BasedData-IinktOImproveSituationalAware— nessandCloseAirSupport(CAS).O-78037844,x/03 ?2003IEEE [6]肖咏捷.21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统[J].外 军炮兵,2005(5) [7]牛英f舀,尹浩,陈强.美军战术数据链格式化消息标准 的发展[J].电讯技术,2006(5) [8]VariableMessageFormat-VMF.LockheedMartinUK— IntegratedSystems&Solutions [9]翟吉刚,朱兴国.美军数据链一体化建设及启示[J].现 代防御技术,2007(8) [1O]FrancoisCervo.Datalink,ameetingpointforSecuri ty.ASASTN2AMSTERDAM