謝 玲

(中國西南電子技術研究所，成都610036)

1 引言

近距離空中支援(Close Air Support，CAS)是航空兵為支援地面、海上部隊、兩棲部隊、特種部隊作戰(zhàn)，對接近己方的敵前沿和淺近縱深內(nèi)直接影響己方當前行動而進行的空中火力突擊[1]。

雖然近距離空中支援在伊拉克戰(zhàn)爭中取得了前所未有的成功，但同時也暴露出很多問題，其中最突出的是空－地互通不夠。為此，美軍正在采取一切必要措施提高近距空中支援能力，數(shù)字輔助近距空中支援(DACAS)就是其中之一。將數(shù)字化設備引入到傳感器和處理器，可以直接進行點對點的數(shù)據(jù)通信，大大降低信息傳輸?shù)某鲥e率，防止誤傷的出現(xiàn)，同時，聯(lián)合終端攻擊控制員(JTAC)可將信息放在網(wǎng)絡上，供所有網(wǎng)絡成員共享目標位置報告和文本信息，已將飛機得到這些信息的時間從15～20 min降低到幾分鐘[2]。本文從地面系統(tǒng)和機載系統(tǒng)兩方面重點論述國外實現(xiàn)數(shù)字化空－地和地－空通信的主要做法以及先進通信裝備的性能，并在此基礎上總結(jié)了應重點研究的一些關鍵技術。

2 地面系統(tǒng)

實施近距空中支援行動時，一般己方部隊已與敵方交火，這就需要空中火力同地面部隊的機動和火力精確配合，一般是由地面或空中的終端攻擊控制員正確控制近距支援攻擊機來實現(xiàn)。

2.1 模塊化近距空中支援系統(tǒng)

近年來，數(shù)字化輔助近距離空中支援(DACAS)技術得到了長足的發(fā)展，其思想是為JTAC、特殊操作員及其他人員提供一種訪問和提取多源信息構(gòu)建態(tài)勢感知圖像的方法，其關鍵是可以通過機器－機器通信立即與支援飛機共享信息，為人員決策提供支持。

最新型的黑鉆先進技術公司(Black Diamond Advanced Technologies)的模塊化戰(zhàn)術系統(tǒng)(MTS)和Teleplan Globe公司的FACNAV就是這樣的系統(tǒng)。

2.1.1 黑鉆公司的模塊化戰(zhàn)術系統(tǒng)(MTS)

黑鉆公司于2013年2月底推出了其下一代模塊化戰(zhàn)術系統(tǒng)(MTS)，是一種穿戴式多任務單元，可在與中心夜視鏡(NVG)兼容的顯示器上控制關鍵任務設備。新型MTS的核心是戰(zhàn)術任務控制器(TMC)，采用雙核處理器，三維圖形的顯示速度比其前身提高了4倍，同時取消了電池和設備冗余，減輕了操作員的工作負荷，它也與最初的黑鉆MTS后向兼容，后者于2010年首次部署在阿富汗。

MTS采用開放式體系結(jié)構(gòu)，可支持通過多個網(wǎng)絡和波形進行通信，包括可變消息格式(VMF)、高性能波形(HPW)和先進組網(wǎng)寬帶波形(ANW2)?？膳c多種電臺工作，包括哈里斯公司的AN/PRC－152和AN/PRC－117F/G以及泰雷茲公司的多頻段小分隊內(nèi)/隊間電臺(MBITR)，還有新出現(xiàn)的網(wǎng)狀電臺技術，如持久系統(tǒng)公司的波中繼，這是一種移動ad hoc組網(wǎng)方案。

除了戰(zhàn)術任務控制器外，MTS的主要單元還包括通用戰(zhàn)術顯示器(UTD)、輸入/輸出中心(hub)、肩戴式GPS模塊以及電纜和電纜管理系統(tǒng)[3]。

2.1.2 Teleplan Globe 公司的 FACNAV

Teleplan Globe公司的FACNAV是一種數(shù)字輔助近距空中支援(DACAS)和特種作戰(zhàn)部隊 (SOF)套件，是與挪威武裝部隊聯(lián)合研制的，于2007年首次部署，可高效地在觸摸設備和其他計算機上運行。其設計重點強調(diào)便于使用，可以滿足地面部隊不斷變化的需求，可與地面和機載裝備實現(xiàn)完美的傳感器和武器綜合，有助于減小第三方附帶損傷，并避免誤傷。

當前，Teleplan Globe公司繼續(xù)為JTAC、空軍前線指揮官(FAC)和前線觀察員(FO)升級FACNAV的軟件應用程序。由于可與激光測距器/導航傳感器、電臺和數(shù)據(jù)鏈連接，因此可支持目標數(shù)據(jù)收集并分發(fā)給機載平臺、藍軍跟蹤(BFT)系統(tǒng)等，且很容易綜合到其他戰(zhàn)斗管理或C4I系統(tǒng)中。

FACNAV的主要功能包括:

(1)GIS:繪圖、導航、地形分析、距離和區(qū)域測量;

(2)態(tài)勢感知圖像:自己的位置、目標、初始點、航跡記錄、路線、航路點和戰(zhàn)術圖形;

(3)GPS:跟蹤和數(shù)據(jù)交換;

(4)導航:自動跟隨(移動和旋轉(zhuǎn)地圖)和路線/航路點導航，GPS航跡日志;

(5)戰(zhàn)術電臺(HF、VHF和UHF):哈里斯(包括Falcon II SA)、基于IP的載波和通用郵件支持;

(6)數(shù)據(jù)交換:人工或自動，根據(jù)濾波器和門限值(如距離和時間);

(7)信令傳輸:通過VMF和16號數(shù)據(jù)鏈進行先進的數(shù)字CAS綜合。

已經(jīng)在包括 A－10、F－16、F/A－18、AC－130、F－35模擬器和無人機等在內(nèi)的眾多飛機上進行了測試[3]。

2.1.3 Stauder技術公司的“打擊鏈”(StrikeLink)系統(tǒng)

Stauder技術公司研制的具備空－地和地－空功能的“打擊鏈”系統(tǒng)是美國海軍陸戰(zhàn)隊目標定位、指示和交接系統(tǒng)(TLDHS)的核心，海軍陸戰(zhàn)隊已接收了第一套數(shù)字目標交接安卓應用程序，將智能電話技術引入空－地綜合領域，戰(zhàn)斗人員首次采用智能電話完成DACAS和火力請求(CFF)任務。

根據(jù)海軍陸戰(zhàn)隊的另一項合同，該公司正在與黑鉆石先進技術公司合作，將“打擊鏈”(StrikeLink)軟件綜合到MTS中，得到新型體積更小、重量更輕的輔助TLDHS設備(SLATE)。用MTS寄宿“打擊鏈”(StrikeLink)，體積、重量和功耗大大降低，徒步TLDHS操作員就可以在運動中有效地使用。

“打擊鏈”可與 AV－8B“鷂”(HARRIER)、F－16、F－18“大黃蜂”/“超級大黃蜂”和 A－10 以及海軍、炮兵、迫擊炮控制進行數(shù)字化通信，可支持AN/PRC－117、AN/PRC－119、AN/PRC－152 電臺、EPLRS/EPLRS MicroLite和SADL數(shù)據(jù)鏈和圖像接收機，包括ROVER系列、L－3公司的SIR和Video Scout、Coastal Defence公司的 MVR－IV、L、C、S 和其他Ku頻段及NTISR接收機等[3]。

2.2 士兵視頻接收機

以前，空軍前線指揮官(FAC)只能通過話音指揮有人機或無人機進行打擊。近10年來，數(shù)字輔助技術取得了重大進展，尤其是全景視頻(FMV)的共享有助于克服空中和地面態(tài)勢感知之間的誤解，使聯(lián)合戰(zhàn)術終端攻擊控制員和飛行員均能準確識別同一個攻擊目標。

2.2.1 羅克韋爾柯林斯公司的“打擊鷹”(STRIKEHAWK)戰(zhàn)術視頻下行鏈路接收機

羅克韋爾·柯林斯公司的“打擊鷹”(STRIKE-HAWK)數(shù)字視頻下行鏈路接收機是一種典型的士兵視頻接收機，可以為地面移動戰(zhàn)術用戶提供全動模擬或數(shù)字視頻，進一步增強其態(tài)勢感知能力，并及時發(fā)出告警。不含電池的接收機重量為1 kg，體積為165 mm×40 mm×70 mm，這種多頻段模擬接收機可選數(shù)字功能，其工作頻段覆蓋主導戰(zhàn)場行動的下行鏈路頻段:即 L頻段的1.7～1.85 GHz，S頻段的2.2 ～2.5 GHz和 C 頻段的 4.4 ～5.8 GHz，步進都是1 MHz?？蛇x擇從UHF擴展到Ku頻段，用戶可利用小型穿戴式天線在行進中接收圖像。

支持的波形包括模擬 FM(16 MHz)(L、S和C頻段)、TACT 455k(455 kb/s)(僅 C 頻段)、TACT 466k(466 kb/s)(L、S 和 C 頻段)、TACT 1.6(1.6 Mb/s)(L、S 和 C 頻段)、TACT 3.2(3.2 Mb/s)(L、S和 C 頻段)、TACT 6.4(6.4 Mb/s)(L、S 和 C 頻段)、VNW 0.05 ～5.0 Mb/s(L、S 和 C 頻段)。

2.2.2 L－3西部通信公司的士兵ISR接收機(SIR)

L－3西部通信公司的士兵ISR接收機(SIR)是市場上體積最小、功能最強的戰(zhàn)術ISR接收機，是基于IP的多頻段、保密、數(shù)字/模擬接收機，其設計便于與現(xiàn)有士兵系統(tǒng)、顯示器、計算機和電源集成。

2.2.3 哈里斯公司的RF－7800T－HH態(tài)勢感知視頻接收機(SAVR)

哈里斯公司的RF－7800T－HH態(tài)勢感知視頻接收機(SAVR)是一種為徒步士兵設計的手持設備，而其通用性也足以滿足車輛和戰(zhàn)術作戰(zhàn)中心(TOC)的使用要求，可以通過軟件升級就可滿足新的數(shù)字數(shù)據(jù)鏈(DDL)和加密標準的要求。該模擬和數(shù)字系統(tǒng)可以接收戰(zhàn)場上95%以上有人/無人偵察和打擊裝備下傳的信息，包括“大鴨”、“影子”和“捕食者”無人機以及C－130。

除了作為地面戰(zhàn)斗人員獨立使用的手持視頻接收機外，還與哈里斯公司的多頻段電臺，如AN/PRC－152A和AN/PRC－117G兼容，還可以將流體視頻加注到戰(zhàn)術MANET，供網(wǎng)絡上的其他成員訪問。

2.2.4 艾爾比特公司的ViDi和mViDi系統(tǒng)

為滿足作戰(zhàn)需求，艾爾比特系統(tǒng)地面和C4I分部研制了ViDi和mViDi戰(zhàn)術流視頻處理器，前者可安裝在裝甲車上，后者為便攜型。

ViDi和mViDi可通過各種窄帶和寬帶網(wǎng)絡將實時流視頻發(fā)送給所有梯隊，將有效視頻情報從每個視頻源發(fā)送給戰(zhàn)場上的每一個士兵(包括有人機和無人機)。

ViDi采用最先進的視頻壓縮技術H－264，可以在IP寬帶無線信道上同時傳輸2個視頻流，更重要的是，它也支持通過窄帶戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(CNR)系統(tǒng)傳輸視頻流。該系統(tǒng)可以處理由模擬PAL或NTSC輸入數(shù)據(jù)編碼的視頻流，速率為9.6 kb/s～2 Mb/s，時延小，滿足半雙工和全雙工視頻傳輸要求，兩者都符合Mil－Std 810E和 Mil－Std 461E。車載型也符合Mil－Std 1275，可在最苛刻的環(huán)境中工作。

ViDi也可以將視頻流與來自C/A碼GPS傳感器和磁性傳感器的數(shù)據(jù)進行融合，將傳感器的視頻覆蓋范圍映射到數(shù)字地圖上，使態(tài)勢感知最佳，進一步加快“傳感器－射手”的決策過程。

3 機載電臺

美軍認為，近距空中支援是對地面部隊作戰(zhàn)火力的有效加強和補充，是空中力量對地面作戰(zhàn)支援的重要形式之一。機載通信系統(tǒng)要滿足空－空和空－地通信的需求，最大限度地與其他飛機和地面部隊保持聯(lián)系。

3.1 AN/ARC－210第5代 RT－1939機載電臺

羅克韋爾·柯林斯公司于2012年6月宣布，已經(jīng)將最初作為聯(lián)合戰(zhàn)術無線電系統(tǒng)項目一部分而研制的士兵電臺波形(SRW)綜合到其AN/ARC－210第5代RT－1939機載電臺中。該設備為一種組網(wǎng)的VHF/UHF軟件定義戰(zhàn)術電臺，是可以以JTRS聯(lián)合項目執(zhí)行辦公室(現(xiàn)已解散)規(guī)定的所有4個數(shù)據(jù)率在電子戰(zhàn)和戰(zhàn)斗通信模式運行SRW的第一個系統(tǒng)[3－4]，具有下列關鍵特性:

(1)可在外場通過內(nèi)存加載器/認證軟件(MLVS)進行軟件再編程;

(2)可取代 RT－1794(C)/RT－1824(C)/RT－1851(C)/RT－1851A(C)，并可支持所有 ARC－210傳統(tǒng)波形/功能;

(3)支持的結(jié)構(gòu)包括后勤、訓練、測試設備、基于PC的加載器和控制器;

(4)嵌入式軟件可編程加密;

(5)多波形軟件體系結(jié)構(gòu);

(6)模塊互連，可進一步擴展和升級;

(7)與各種大功率放大器、低噪聲放大器、調(diào)諧濾波器和干擾對消系統(tǒng)互操作;

(8)與ICAO附件10和ED－23B兼容，包括FM抗擾性。

3.2 SIDEHAT 附件

ITT Exellis公司則采取了另一種完全不同的方法，給廣泛使用的單信道地空無線電系統(tǒng)(SINCGARS)附加稱為SIDEHAT的附件，使其在第二個信道寄宿SRW而使現(xiàn)有無線系統(tǒng)具備士兵組網(wǎng)能力，士兵可以實時交換關鍵話音和數(shù)據(jù)(包括視頻和位置信息)，提供更精確的戰(zhàn)場圖像，避免誤傷。其主要特性如下:

(1)符合性:設計符合 SCA 2.2.2;

(2)話音:戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(CNR);

(3)自動位置報告GPS:外部SAASM，通過 RT－1523;

(4)人－機界面:本地功能開關和RT－1523鍵盤/顯示器;

(5)監(jiān)控:通過 RT－1523鍵盤/顯示器;

(6)配置:車載和徒步士兵攜帶;(7)網(wǎng)絡可擴展性:提供全部SRW可擴展性;(8)網(wǎng)絡管理器:JTRS企業(yè)網(wǎng)絡管理器(JNEM);

(9)安全性:嵌入式AARIS－457;(10)保密等級:秘密及以下。

3.3 哈里斯公司的機載多信道電臺(HAMR)

哈里斯公司的機載多信道電臺(HAMR)則是另一種方法的代表，它是該公司FALCON III AN/PRC－152必不可少的單元，是功能最強的雙信道寬頻段電臺，可在戰(zhàn)術邊緣向戰(zhàn)斗人員發(fā)送話音、高速IP數(shù)據(jù)和全動視頻(FMV)，利用戰(zhàn)術VHF和UHF網(wǎng)絡提供關鍵的空－空和空－地通信。其體積、重量和功率(SWaP)特性與傳統(tǒng)單信道窄帶電臺相同，可與世界上部署的傳統(tǒng)VHF/UHF無線系統(tǒng)互操作。該電臺寄宿的支持這些功能的波形包括先進組網(wǎng)寬帶波形(ANW2)和 SRW，也采用2個基于 PRC－152A的小型保密數(shù)據(jù)鏈(SSDL)系統(tǒng)來提供安全、保密通信[3，5]。

3.4 Rafael公司的RAVNET－300機載話音和數(shù)據(jù)無線組網(wǎng)系統(tǒng)

Rafael公司的RAVNET－300是一種先進的多模、多功能、抗干擾UHF/VHF模擬/數(shù)字通信系統(tǒng)，可與老系統(tǒng)后向兼容，可完成空－空和空－地瞬時高質(zhì)量、大容量數(shù)據(jù)通信，具有ad hoc組網(wǎng)和自動中繼功能，可提供較高的數(shù)據(jù)率和話音質(zhì)量，同時可以克服地形遮擋，大大改善與低空飛機的通信。有了RAVNET－300機載話音和數(shù)據(jù)無線組網(wǎng)系統(tǒng)，Rafael公司在機載和地面終端采用相同的收發(fā)信機，既可以加強通用性，也可以增強空－地和地－空的連通性。

3.5 R＆S公司的M3AR收發(fā)信機

R＆S公司的M3AR收發(fā)信機可以支持無線數(shù)據(jù)傳輸，其速率在不同波形可達16 kb/s。北約在UHF頻段采用HAVE QUICK I/II和SATURN跳頻方法，還可選擇性地與加密系統(tǒng)相結(jié)合。根據(jù)需求，可將北約的這些方法綜合到R＆S公司的M3AR收發(fā)信機中，保證全球互操作性。

R＆S公司的SECOS可在整個UHF頻段范圍內(nèi)工作，多達128個參與者可通過TDMA網(wǎng)絡交換信息，支持話音和數(shù)據(jù)，具有嵌入式加密，可選擇與HAVE QUICK I/II并行安裝。R＆S公司的MR6000A有11號數(shù)據(jù)鏈接口，可加入符合STANAG 5511和MIL－STD－188－203－1A 要求的 UHF頻段戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈。

3.6 美國陸軍的機載組網(wǎng)電臺

美國陸軍也在研制兩種軟件可編程電臺，小型機載組網(wǎng)電臺(SANR)和小型機載16號數(shù)據(jù)鏈終端(SALT)，目的是將其機載設備與地面部隊鏈接起來，都可以通過無線、保密網(wǎng)絡向地面部隊發(fā)送數(shù)據(jù)、話音和視頻圖像。其中小型機載組網(wǎng)電臺(SANR)是AMF雙信道小型機載(SA)電臺的后續(xù)電臺，將集成到“阿帕奇”、“黑鷹”、“支努干”和“基奧瓦勇士”直升機，以及“灰鷹”無人機，取代現(xiàn)有的ARC－201D SINCGARS電臺。而小型機載16號數(shù)據(jù)鏈終端(SALT)則是專為“阿帕奇”研制的，將采用現(xiàn)有16號數(shù)據(jù)鏈波形以及新的士兵電臺波形(SRW)。

SANR將采用SRW、寬帶組網(wǎng)波形(WNW)和SINGCGARS 3種波形，其目標是同時運行其中的兩個，士兵就可以與其他平臺及其旅戰(zhàn)斗分隊交換更多的信息。

SANR和SALT是雙信道電臺，滿足美國國家安全局1型加密認證要求。兩種電臺都可以在不依賴衛(wèi)星網(wǎng)絡或固定基礎設施的情況下，通過地域和機載通信連接戰(zhàn)術邊緣，不僅大大增強了地面部隊的態(tài)勢感知能力，而且增強了為地面部隊提供支援的空中飛機的態(tài)勢感知能力[3－5]。

4 空－地和地－空通信技術發(fā)展

美軍在近幾年的戰(zhàn)爭中，雖然近距空中支援為地面部隊的所有行動提供了關鍵支援，但仍面臨眾多挑戰(zhàn)。美軍正在進行的“持久近距空中支援”項目關注的正是“加快空地協(xié)同的進程，并確保更為準確的目標信息傳遞”，進一步突顯了通信的重要性。

4.1 采用軟件通信體系結(jié)構(gòu)開發(fā)軟件電臺

美國當前的軟件定義電臺(SDR)都是基于軟件通信體系結(jié)構(gòu)(SCA)規(guī)范開發(fā)的，它為軟件電臺的實現(xiàn)提供了一套標準的、開放的結(jié)構(gòu)規(guī)范，為軟件電臺波形的動態(tài)部署和重構(gòu)，以及波形組件的模塊化設計、移植和復用提供了詳細的規(guī)范[6－8]。

4.2 采用下一代組網(wǎng)波形

在未來網(wǎng)絡化環(huán)境中，軍事行動會產(chǎn)生大量信息，如己方和敵軍的位置數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、靜止和視頻圖像，只有采用可以支持高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)慕M網(wǎng)波形才能更好地為近距空中支援任務提供保障。當前和下一代電臺都通過各種方式采用寬帶組網(wǎng)波形(WNW)和士兵電臺波形(SRW)。

寬帶組網(wǎng)波形(WNW)是由波音公司牽頭，作為JTRS中最重要的一個波形研發(fā)計劃，定位為美陸軍未來連、營級戰(zhàn)術骨干網(wǎng)的承載波形，采用自適應的網(wǎng)絡架構(gòu)用于優(yōu)化網(wǎng)絡路由性能與穩(wěn)定性。

士兵電臺波形(SRW)由ITT公司研制，用于滿足基于電池供電的背負式/手持式電臺的應用需求，SRW依靠寬帶組網(wǎng)波形(WNW)提供骨干傳輸服務，定義了 3種空中信號，最高傳輸速率達2.8 Mb/s，并且采用了混合碼分多址(CSMA)/時分多址(TDMA)的MAC機制。

4.3 采用可變消息格式進行數(shù)據(jù)傳輸

可變消息格式[9]最早于1978年3月提出，由美陸軍專用，為兼容陸軍的需求，便于三軍互通，逐漸發(fā)展為Link－16使用的重要消息格式之一，稱為K系列消息。采用可變消息格式的報文傳輸，通過建立前哨兵和攻擊機之間的直接鏈路，在近距空中支援中的優(yōu)勢是無可比擬的。

5 小結(jié)

美軍在近期的幾場戰(zhàn)爭中，其地面部隊的所有作戰(zhàn)行動幾乎都離不開近距空中支援。實戰(zhàn)也表明，如何在信息化條件下有效地進行近距空中支援作戰(zhàn)，無論是對地面部隊還是空中飛行員來說，都是一個全新的課題。

數(shù)字輔助近距空中支援應運而生，而地－空和空－地通信裝備的發(fā)展為數(shù)字輔助近距空中支援的實現(xiàn)打下了基礎。隨著通信技術向軟件化、智能化方向發(fā)展，利用數(shù)字指令引導飛機，消除了使用話音可能產(chǎn)生的錯誤，不僅可以避免誤傷，而且還可縮短傳感器－射手的時間，提高打擊效果，充分發(fā)揮空中力量對地面作戰(zhàn)的支援作用。

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