link4A数据格式介绍

Link4A数据格式介绍一、应用背景及发展目前美国军方使用的是Link4A。由于它符合战术数字信息链路TADIL-C规范，因此在美国国内，Link4A等同于TADIL-CLink4A于50年代末开始装备在美国海军早期的F-4型战斗机中队，用作机载双向舰对空系统；用于A-6攻击机时，则是以航母飞机惯导系统作为输入，用该链路作为导航系统校准。到了60年代，其它舰载飞机也安装了Link4A单向数据链，这些飞机包括电子预警机E-2B和E-2C，巡逻攻击机S-3A、A-6、A-7、电子战飞机EA-6A、EA-6B以及F-4改进型战斗机。70年代，EA-6B飞机安装了Link4A；同一时期，F-14A战斗机配置了双向数据链，使其能够向控制台下行传送跟踪与状态数据。80年代后，Link4A的双向通信能力进一步增强，并在F/A-18飞机上得以体现。二、Link4A的主要功能及特点•一个控制员控制多架飞机，能够对在两个控制台间进行转换的飞机进行信息传输,同时能够引导攻击机；•对在航空母舰和海岸之间执行作战空中巡逻任务的飞机进行控制；•Link4A以高可靠性、易于维护和操作、连接时间短等优点•抗干扰能力不强。•它的发送报文保密性不够好；尽管Link4A链路发送的报文是非加密的，但是报文定义及其执行程序是保密的，报文中的具体信息和控制报文顺序的规则，可以在美国海军，美参谋长联席会议和北约组织颁布的下列三个文件中找到出处：①4A号链路操作规范OS-4041；②战术数据信息链路（TADL）报文标准第JCSPUB6-012号；③北约组织（NATO）军用标准局（MAS）的标准化协议（STANAG）、类目：用于飞机控制的战术数据链——4A号链路，STANAG5504。所有4A号链路报文标准文件均是保密的。链路名称Link4ALink11Link16结构时间分址多路传输网状结构时间分址多路存取协议指令/响应轮询呼叫预定时隙组网方式有节点组网有节点组网无节点组网；可以组成多个网工作频段VHF（225—399.975MHZ）HF（2—30MHZ）UHF（225—400MHZ）Lx（960--1215MHZ）信道间隔25KHZ3KHZ3MHZ业务类型话音；数据业务话音；数据业务数字保密话音；数据业务消息类型控制报文；应答报文呼叫报文；响应报文；控制报文非编码自由电文；固定格式；RTT报文；编码自由电文报文标准V序列（控制报文）R序列（应答报文）M序列J序列表1三种战术数据链使用的技术体制对比抗干扰方式无无多种抗干扰方式结合帧结构每帧为32ms（同步脉冲串；保护性间隔；起始位；数据）快数据率帧13.3ms慢数据率帧22ms每帧12s；包括1536个时隙时隙长度200μs无固定时隙结构7.8125ms数据率(Kbit/s)3.06快数据率帧：2.25慢数据率帧：1.364标准结构帧：28.8组合帧包2：57.6组合帧包4：115.2调制方式FSKHF：AM；UHF：FMMSK编码方式无差分正交相移键控/奇偶校验编码RS/奇偶校验编码作用距离舰对空：170海里空对空：300海里HF：300海里UHF：25海里（舰对舰）250海里（舰对空）300海里（视距）接力时500海里保密性能保密性差保密性较好保密性好三、Link4A的系统组成Link4A的基本功能是实现控制站与受控飞机间的通信，典型的Link4A系统由控制终端分系统、传输分系统和受控站终端分系统组成。用户接口设备计算机数据终端机无线电设备用户接口设备无线电设备数据终端机计算机用户接口设备用户接口设备计算机无线电设备用户接口设备无线电设备计算机用户接口设备终端分系统终端分系统终端分系统控制站受控站数字接口符合MIL-STD-188-144数字接口符合MIL-STD-188-144数字接口符合MIL-STD-188-144数字接口符合MIL-STD-188-144Link4A的典型系统配置四、Link4A的工作模式•Link4A有两种工作模式：单向链路和双向链路，它采用“命令—响应”式通信协议支持两种工作模式•单向链路：控制站（如舰艇、预警机等）采用广播方式向受控飞机（如F14战斗机等）发控制消息，受控飞机只收不发。Link4A用这种模式支持任务包括空中交通管制、航母自动着舰系统、引导对地攻击以及航母飞机惯性导航系统校准等。•双向链路：受控平台根据需要向受控飞机发送控制消息而受控飞机则用应答消息作为响应。受控飞机发送的应答消息包括飞机的位置、燃料与武器状况以及自身传感跟踪数据等信息。Link4A的这种双向链路采用的是半双工模式，即在单一射频载波上按串行时分复用方式进行传输。•在实战中，一个Link4A控制站根据任务的需要，同时控制多个不同的Link4A“子网”或者说是多个工作频率。在控制的同时受控飞机也要将频率调到相应的频率上才能正常工作。五、Link4A的通信方式•在Link4A链路中，双向通信时每32ms为一个消息传送周期，其中前14ms是控制平台发射，受控飞机接收；而后18ms是控制平台接收，受控飞机发送如图示：14ms14ms14ms14ms14ms18ms18ms18ms18ms32ms32ms32ms32ms控制台应答飞机发射发射接收接收发射接收接收接收接收接收接收发射发射发射发射发射发射接收31.25个消息/S•控制站的14ms的发射期又被等间隔的划分为70个时隙，每个时隙为200um;受控飞机的18ms接收期则等间隔的划分为90个时隙每个时隙也为200um。需要值得一提的是，应答消息的18ms发射实际只用了11.2ms，留出的6.8ms时差用于让无线电信号从受控站传送到飞机和让飞机发出的应答信号返回控制站。该时差电波最远距离为550nmile，超过这个距离可能会出现重叠干扰现象。六、Link4A的消息传输格式•link4A中传送消息分为两种，控制站发送的消息称为“控制消息”，而受控站发送的消息称为“应答消息”，他们分别采用北约标准STANAG5504定义的V系列和R系列消息格式。如右图：V序列报文V.0AV.0BV.1V.2V.3V.5V.6V.9V.18V.19V.31V.3121MCM-1MCM-2UTM-3AUTM-3B有地址的样本报文无地址的样本报文目标数据交换报文（海军）飞机引导报文引导与具体控制报文交通管制报文自动着舰控制报文引导与具体控制报文精确指挥最终报文精确指挥初始阶段报文惯导系统校准报文突击控制报文测试报文测试报文通用测试报文通用测试报文R序列报文R.01R.1R.3AR.3BR.3C飞机应答报文（海军）飞机应答报文（海军）应答报文（战术数据）应答报文（位置报告）应答报文（目标速度探测报告）•link4A中的数据传输均由五部分组成，它们依次为：同步脉冲串、保护性间隔、起始位、数据、非键控发射信号。同步脉冲串是link4A链路传输的起始部分，他有两个作用：①它为接收机提供了时间，确保接收信号强度不因接收的距离改变而发生波动；②数据终端接收设备可利用它来实现与发射端设备的位同步。在同步脉冲串之后是前导码，它是实际消息数据的开始标志。前导码由保护性间隔（4个0位即0000）和起始位（1）组成，共五个时隙。紧跟着起始位的就是消息的正文；而消息数据之后是非键控发射信号，它占用消息的最后一个时隙。在最后一个时隙之后，发射机的射频关闭，系统将转入接收状态。•数据传输所包含的时隙或位数的多少依其传送的是控制消息还是应答消息而定：传送控制消息为56位，而传送应答消息时为42位。控制消息包括：一个同步脉冲串（8个时隙）、一个保护性间隔（4个时隙）、一个起始位（1个时隙）、消息数据（56个时隙）和一个非键控发射信号（1个时隙），共计70个时隙。控制消息格式应答消息格式应答消息包括：一个同步脉冲串（8个时隙）、一个保护性间隔（4个时隙）、一个起始位（1个时隙）、消息数据（42个时隙）和一个非键控发射信号（1个时隙），共计56个时隙。