随着威胁环境的不断发展以及不同类别的平台使用多种标准，空中作战装备、支援设备以及情报、监视、目标搜索与侦察（ISTAR）设备间的数据交换愈发复杂。

数据链研发当前面临的挑战是确保隐身和非隐身平台间的有效通信。

 

未来的空战将更加复杂。有人机、无人机、隐身飞机和非隐身飞机需要对抗敌方强大的综合防空系统和干扰系统，这些威胁将极大地压制飞机间的通信能力。此外，当前新旧数据链及网关的混合使用限制了信息在不同平台间的自由交互，在敌对环境中这一情况尤为突出。

目前正通过多种举措来解决机载通信不兼容的问题，包括使用更好的网关、在现有软件定义无线电（SDR）的基础上额外增加数据链功能、以及美国空军实施的开放式任务系统（OMS）倡议。为寻求一种长久的机载通信解决方案，美国国防高级研究计划局（DARPA）还在2015年启动了“满足任务最优的动态适应网络”（DyNAMO）项目。

Link16长期以来一直是战斗机、加油机、ISTAR平台（如E-3预警机）间的标准通信数据链，但Link16的全向性、频率带宽和波形决定了其不适用于隐身飞机。因此F22“猛禽”和F-35 “闪电II”这两种第五代战斗机都使用自身特有的低截获概率系统，分别是“机间飞行数据链”（IFDL）和“多功能先进数据链”（MADL），但IFDL、MADL、Link16三种数据链采用的波形并不相同。

扩展

解决该问题的一种途径是在当前其它平台已广泛应用的软件定义无线电上增加第五代数据链路。美国海军空间战和海战系统司令部授予数据链解决方案公司（DLS）的一个项目就是采用这种思路。

DLS公司由BAE系统公司和罗克韦尔·柯林斯公司共同组建。DLS还表示将与林肯实验室和SSPAWAR开展合作，使第四代战机能够从第五代战机获得更多的态势感知信息。之前DLS公司披露会于2015年的三季度利用“多功能信息分发系统联合战术无线电系统”（MIDS JTRS）收发器上的MADL与“第五代隐身战斗机参考实例”进行通信实验。但至今仍未透露任何结果，甚至没有确认是否进行了该项试验。2015年11月19日，DLS公司宣布其将在具有Link16功能的MIDS JTRS系统上演示MADL功能。

DLS公司计划在MIDS JTRS上对MADL进行演示验证。

随着美国海军陆战队的F-35B实现初始作战能力，MADL也已投入使用。美国陆战队战斗机攻击121“绿骑士”中队（VMFA-121）是首支F-35B中队，装备了10架F-35B。

MALD是一种高数据率的定向链路，旨在使F-35能够秘密进行战术通信与协同。在测试中，MALD的累计飞行测试时间已超过1000小时。 MADL Block 2B作为F-35上通信、导航和情报（CNI）设备的组成部分，在最终测试环节中使用4架F-35战机对其进行了飞行测试。结果表明通过机间交换的数据能够与飞机上其它传感器的数据相关联，并通过数据融合最终形成统一的态势感知图。

利用网关

实现不同数据链一起工作的另一途径是采用能够对数据进行转换的网关。诺斯罗普·格鲁曼公司于2015年11月4日宣布对基于“自由550”（Freedom 550）网关的解决方案成功进行了演示。此方案旨在实现F-22战机和老式战机（如F-15、F-16和F/A-18系列）间的相互通信。在诺格公司的演示中，“自由550”网关终端安装在U-2高空侦察机上，装备IFDL的F-22通过“自由550”实现了与装备Link16的F/A-18“大黄蜂”的通信。此次演示也用于测试美国空军开放式任务系统的效能，重点关注不改动飞机而实现机间互联的网关能力。诺格公司负责航空电子和战术网络的主管Colin Phan介绍称，这种方案对于具备IFDL/MADL能力的第四代战机而言，好处更多。

“自由550”是一种多功能、多通道的软件定义无线电，旨在使F-22、F-35能够与分布在战场上的C2节点与第四代战机共享传感器数据，同时能够满足隐身飞机对低截获概率通信的要求。诺格公司称“自由550”是唯一具备Type 1密码认证且达到投产状态的网关。它能够实现IFDL/MADL与Link16间的协同，通过使用J系列报文实现隐身战机与其它平台间的数据共享。

“自由550”是基于F-35的CNI系统而设计研发的，覆盖频率为30MHz～2GHz，支持F-35的所有通信、导航和情报功能，能通过软件加载来改变波形、通道和功能从而适应不同的任务。“自由550”的总重量为19.7千克，尺寸为32cm×24cm×23cm，功率为280瓦。“自由550”使用了为F-35开发的CNI硬件和基于JTRS-SCA的软件。

长航时

“自由550”系统也能够安装到其它大型ISR平台上。Phan认为将“自由550”安装到长航时通信网关平台（例如E-11A、EQ-4B“全球鹰”）上更有意义。EQ-4B上搭载的战场空中通信节点（BACN）能够为很多不兼容的通信系统（包括战术数据链）提供相互转换。

Phan介绍称，“自由550”还能实现装备IFDL的F-22战机与装备MADL的F-35战机间的相互通信，这可以间接通过一个BACN平台，也可以直接在F-22战机上安装“自由550”。未来的研发工作聚焦在通过遥控的电子设备和双频段、多波束孔径来实现能够同时处理MADL和IFDL波形的能力。按照设计，该网关既可以支持两个IFDL链路，也可以是一个IFDL和一个MADL链路。Phan还透露诺格公司正在开发一种支持武器系统的小型化版本。Phan认为“自由550”网关也适用于陆基和海上应用，将MADL用于支援地面和海军集成火力或导弹防御。诺格公司已经开始研发下一代MADL，除了提升性能还将支持栅格网络化作战。

“自由550”的研发工作属于联合能力技术验证（JCTD）项目，该项目由美国国防部长办公室、美国空军空战司令部和美国太平洋司令部共同发起。

开放式任务系统的开发

美军围绕与开放式任务系统（OMS）兼容的系统和多种飞机间数据链通信开展了一系列试验，五代机到四代机的演示验证是其最新的进展。Phan介绍称：“B-2项目当前正致力于引入开放式任务系统，并在2015年早些时候进行了一次飞行验证” 。

“‘全球鹰’也引入了OMS，而且诺格公司希望在下一代‘联合星’（JSTARS）中使用OMS架构。除此之外，其它多个平台也正考虑将其任务系统升级为开放式任务系统。”

例如，2015年6月诺格公司将G550试验飞机按照ISR平台进行配置从而扮演“全球鹰”的角色，试验飞机通过战斗管理指挥和控制（BMC2）节点引导B-2隐身轰炸机根据时机来选择目标。诺格公司称，G550试验飞机探测到新的地面威胁，并通过与开放式任务系统兼容的Link16链路网络对威胁的位置进行广播。BMC2节点接收信息并将其分配给附近的B-2轰炸机用于交火。B-2轰炸机装备了与OMS兼容的自动路径功能，能迅速重新规划任务，并进行了模拟攻击。

OMS架构的关键是要保证传感器、通信系统、还有自动路径和战斗管理等设备采用通用的报文接口。OMS是工业协作的产物，旨在让符合标准的系统能够应用于多种不同类型的飞机，简化新能力的研发过程并加快新能力与平台集成的速度。

例如，诺格公司表示花费了约六周时间为B-2轰炸机确定并集成了OMS架构。美国空军通过OMS来开发一种工业界认可的用于任务系统的非专有架构标准。不同于专门的硬件或软件解决方案，OMS明确任务系统的通用开放式架构，并聚焦于主要组件间的接口。

Phan称：“‘自由550’是能够与OMS兼容，并已经被集成到多个公司的OMS任务系统中。” “美国空军OMS开放式架构的方法和美国海军的FACE、美国海军陆战队的VICTORY等其它开放式架构存在大量的协作。”“未来这些工作可能将汇聚到一起，通过某种方式来融合各自的优点。美国希望通过开放式架构（例如OMS）来节约成本，预计美国的同盟国也将采用这种方法。”

测试活动

洛马公司也参与了OMS相关的飞行测试。2015年7月22日，洛马宣布在三个月的时间内在U-2飞机上成功地集成了7个有效载荷并进行了飞行试验。洛马公司软件系统高级经理ReneePasman介绍称，最近的演示关注于通过OMS集成的方法实现通信中继和动态武器的再瞄准能力。

此次演示中洛马公司联合了BAE系统公司、L-3通信公司、诺格公司信息系统部、UTC航宇公司、ViaSat公司等主要的工业伙伴，洛马公司在演示中加入了通信和电子战载荷（包括SIGINT系统）。

“龙女士”作为F-22、F/A-18和远程反舰导弹（LRASM）间的通信网关，能够匹配多种无线电和相关波形，为OMS验证提供了有力支撑。另外，第五代（IFDL）、第四代（Link 16）、以及U-2自身ISR及电子战系统的数据传送到ROVER地面终端和通用任务控制中心（CMCC），使远程反舰导弹具备飞行中动态再瞄准能力。

U-2飞机的最大飞行高度超过7万英尺、巡航速度为412节，因此U-2是搭载通信网关的理想平台。“和同类的其它平台不同，U-2飞机拥有巨大的载荷能力和可用的功率，能够集成多种有效载荷。此外，U-2设计时采用模块化和内部可替换载荷，能够使用‘龙女士’作为替代品来测试为下一代平台而研发的新能力。”“U-2飞行高度的优势使得传感器能够对广泛的区域进行关注。U-2的全天候能力为测试提供了额外的便利。”

“虽然目前OMS验证使用U-2作为测试平台。但OMS演示是在任务准备就绪状态下的U-2上完成验证，因此一旦战士需要这些先进技术，我们演示的能力将能够快速部署到战场上。”

洛马公司持续对其企业开放式系统架构（E-OSA）解决方案进行投资，而且“对接口进行完全开放”。E-OSA在嵌入式处理器和软件上使用了商用技术，目的是促进融合并实现花费最少。E-OSA已经构建了满足OMS开放式计算环境需求的硬件架构。

诺格公司认为装备BACN的E-11A可以使用“自由550”网关而获得更大的优势。

E-OSA的多个部件已经达到了技术成熟度（TRL）7级或8级，并准备向作战项目转化。“正在进行的技术验证将继续对某些子系统和任务装置进行完善。”当前在很多新项目和传统项目中已经强制要求兼容OMS，洛马正致力于提供符合作战需求的解决方案，那就是“在未来的三年内获得可作战的系统”。

未来愿景

使用网关是让不兼容数据链间实现通信的一种短期有效手段。但它不能提供满足需求的高数据速率，无法在充满竞争的射频环境中实现大量、多种有人机和无人机相互间信息的自由和无缝传输。

DARPA的DyNAMO项目旨在解决这一难题。DARPA在2015年10月14日向工业界发布了项目的广泛机构公告。DARPA向工业界寻求新的技术使独立设计的网络能够共享信息，并能适应干扰和动态变化从而满足关键任务通信的需求。DyNAMO的要求包括链接当前的静态网络（例如Link16、IFDL、MADL）、战术目标瞄准网络技术（TTNT）以及未来其它的自适应网络。

DyNAMO技术将在DARPA“竞争环境下的通信”（C2E）项目开发的硬件成果上进行演示验证，DyNAMO将重点关注如何使飞机与使用不同无线电及波形的其它飞机直接进行通信。C2E采用智能手机的模式，能对软件定义无线电的应用进行、实时进程和硬件功能单独的进行管理、验证生效和升级。这种方式降低了相互依赖性，能够更加快速的部署新能力。

在C2E项目中，哈里斯公司正研发一种无线电芯片，这种芯片是新的“接口感知”架构的基础。接口感知旨在提升无线电子系统的标准化，通过对部件进行重新设计来满足新需求从而无需对整个系统进行重新研发。该芯片还提升了安全性和抗干扰能力。DAPRA在授予BAE系统公司一份开发C2E开放式系统架构的合同之后，于2015年2月将该芯片项目授予哈里斯公司，合同金额为1070万美元。DARPA希望在C2E项目结束后启动DyNAMO，确保在原先非兼容机载系统中通信的原始射频数据能够转换成所有系统都能够理解和处理的信息（高时效性协同目标定位、图像、网络化武器等）。

从DARPA了解到， DyNAMO的实现涉及两个主要的技术领域（TA）。TA-1涉及开发一种基于信息的网络架构，TA-2注重网络优化。网络架构的作用是确保使用不同格式、安全等级、协议、容量和其他特征的关键信息能够在网络间共享。网络优化通过修改无线电参数来生成能够满足信息共享优先级变化的路径。网络架构和网络优化必须集成到真实的无线电系统中，这个任务构成了TA-3。

在未来几年，分布式和动态交战任务对通信提出的挑战只会增加。DARPA项目经理WaynePhoel称：“我们旨在开发一种技术，能够动态的对网络进行调整从而瞬时所有机载系统间的信息可以自由传输，并具备恰当的安全等级并能应对敌人的主动干扰行为。”

(王晓东 朱松编译)

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