战术数据链中的波形设计

0引言在实际作战条件下,为及时修正弹道及自身姿态,空空导弹通常须具备数据链制导能力,传统意义上这需要使用专门的天线及通信终端实现[1],但这种专用的数据链收发系统占据了宝贵的弹上空间,同时也进一步提升了空空导弹的设计复杂度。

近年来,随着通信与雷达的射频前端趋于相同,雷达通信一体化的高集成度解决方案开始引起人们的重视,再加上实用化的相控阵导引头已逐步出现,如果在弹载相控阵体制下也能实现雷达通信一体化,无疑可以解决上述问题,而且借助于弹载雷达的高增益特性,数据链的性能将大大改善,甚至可支持弹间自主通信及协同作战,从而实现对重要空中目标的精确打击。

雷达通信一体化概念早在20世纪60年代就已出现[2],但其真正引起学者的重视则是在软件定义无线电(SDR)[3]理念提出之后。

此后,ROBERTON M于2003年提出了利用LFM波形实现通信载波的思路,并同时使用一路正扫频和负扫频波形分别完成雷达与通信功能[4],但二者并非严格的正交波形,必须采用收发分离天线,同时也没有考虑通信与雷达波形之间的能量分配问题。

Han Liang空空导弹雷达通信一体化波形设计及通信链路分析∗王鹏(信阳师范学院物理电子工程学院,河南信阳464000)摘要:相控阵制导是新型空空导弹的研究热点之一,提出了一种适合于该体制下的雷达通信一体化波形,利用特征值分解算法减少通信波形与雷达波形的互相关性,并详细分析了现有技术水平下的通信收发链路性能,证实在多通道ADBF算法的支持下,30km作用距离时典型通信速率可达2Mb/s以上,且仍有约10dB的比特信噪比余量。

利用计算机仿真完成了一体化波形的调制解调和误比特率性能测试,验证其性能与FSK调制基本相当,整个设计具有很好的通用性,亦可用于其他战术导弹的雷达通信复合化设计。

关键词:弹载相控阵;雷达通信一体化;过采样;特征值分解;收发链路中图分类号:TN958.94文献标识码:A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173167中文引用格式:王鹏.空空导弹雷达通信一体化波形设计及通信链路分析[J].电子技术应用,2018,44(4):94-98.英文引用格式:Wang Peng.Integrated radar-communication waveform design and communication link analysis for air-to-air mis⁃sile[J].Application of Electronic Technique,2018,44(4):94-98.Integrated radar-communication waveform design and communication link analysisfor air-to-air missileWang Peng(College of Physics&Electronics,Xinyang Normal University,Xinyang464000,China)Abstract:Phase array antenna guidance has become a hot topic for new generation air-to-air missile.In this paper,to exert its performance advantages,a waveform strategy for integration of radar and communication was presented based on eigenvalue decompo⁃sition algorithms,so that the correlation between radar and communication waveforms was decreased greatly.The communication link performance was also analyzed according to existing technology level in detail.Analysis results indicated that with the support of ADBF algorithm,communication rate can attain2Mb/s under30km operating distance,and the normalized EbN0margin was about10dB.Whole radar/communication combined waveform’s modulating/demodulating BER performance was also implemented in simulated environment,which proved that the new strategy can attain equivalent capability of FSK generally.Besides,good compati⁃bility of presented design makes it appealing in others radar/communication combined system of tactical missile.Key words:missile-based phased array;integration of radar and communication;over-sampling;eigenvalue decomposition;transceiv⁃ing link河南省高等学校重点科研项目(18B510015,18B510016)等人则提出了雷达与通信时分复用的设计方案地解决了二者的相互干扰问题,缺点是时隙分配周期较长,而且仍然采用收发独立天线结构。

战术数据链的基本概念介绍战术数据链（Tactical Data Link，TDL）是一种用于军事通信和信息交换的系统。

它通过无线电、卫星和网络等通信手段，实现了不同战斗单元之间的实时数据共享和信息传输。

战术数据链的使用可以提高指挥决策的效率，增强作战单元之间的协同作战能力。

TDL的基本原理战术数据链通过数据链路将各个作战单元连接起来。

每个作战单元都有自己的终端设备，可以接收和发送数据。

当一个作战单元想要共享信息时，它将数据发送到数据链路上，其他作战单元可以接收到这些数据，并作出相应的反应。

TDL的特点战术数据链有以下几个特点：实时性战术数据链可以实现实时的数据传输和共享。

这意味着作战单元之间可以几乎同时地获取到最新的信息，提高指挥决策的速度和准确性。

安全性战术数据链对通信内容进行了加密和认证，确保信息的安全性。

这样可以防止敌方截获和篡改数据，保护作战单元的隐蔽性和作战计划的机密性。

高效性战术数据链提供了高效的通信手段，可以实现多个作战单元之间的并行传输。

这样可以大大缩短信息传输的时间，提高作战效率。

灵活性战术数据链可以适应复杂多变的作战环境和任务需求。

它可以根据具体情况进行配置，提供不同的数据链路和服务。

这样可以满足各种不同作战单元之间的通信需求。

TDL的应用领域战术数据链广泛应用于军事领域的各个方面，包括作战指挥、情报侦察、武器系统和平台管理等。

作战指挥战术数据链可以为指挥官提供实时的作战态势和敌情情报。

指挥官可以通过数据链路与各个作战单元进行联络，下达指令和控制行动。

这样可以提高指挥决策的效率和准确性，增强指挥官对战场的整体掌握能力。

情报侦察战术数据链可以为侦察单元提供实时的情报和目标信息。

侦察单元可以通过数据链路将侦察结果迅速传输给指挥部和其他作战单元，提供准确的战场情报和目标情报。

这样可以支持指挥决策和精确打击，增强作战单元的侦察能力和打击能力。

武器系统战术数据链可以与武器系统进行集成，实现指挥和控制武器系统的目标。

matlab-simlink仿真波形画图技巧相信很多同学，特别是硕士和博士同学在写期刊论文或学位论文时需要使用matlab/simulink仿真，而且需要将波形导出来写入论文。

本文将介绍一种导出波形的方法，不一定是最快捷的，但是一定能够达到清晰的效果。

1.建立仿真模型：建立好仿真模型后，放置“示波器（scope）”（你想看的波形），双击“示波器”，看到类似下图对话框，上方有工具栏，第一个是“打印”，第二个是“参数”，单击参数按钮，弹出下图中间“参数”对话框，“参数”对话框的第二个选项卡下去掉“限制至结束的数据点数”前的复选框，勾选“保存到工作空间（Save data to workspace）”，并对要保存的数据命名（图中为“ULoad”）数据的格式（format）下拉列表就选择默认的（Structure with time），就是含有时间的结构体。

有些老师在授课的时候说选择Array（即只有数据的数组），想想matlab也是大公司，默认肯定是有道理的。

2.仿真：本文不讲。

3.查看：仿真完成后，会在工作空间（workspace）出现下图所示结构体变量ULoad，双击该结构体变量，会出现右侧Variable Editor窗口，可以清楚地看到ULoad内部有些什么变量，可以继续双击其中的元素，可以查看所有内容。

该步骤可省略，只是查看功能。

4.画图：这是关键的一步，请用simplot函数，而不是plot函数，而simplot函数对应的变量形式就是“Structure with time”，也就是说matlab公司希望用户直接用这个函数。

例如：simplot(ULoad);出现下图所示与示波器一模一样的图形。

单击工具栏“属性”按钮，如图中红色圆圈中所示。

5.属性编辑：这一步也很重要，单击属性按钮后，如下图所示属性面板好像啥也没有，不捉急，你想修改什么就单击什么，比如背景肯定不希望是黑色的吧，单击背景，或者坐标轴（因为背景和坐标是属于坐标轴的），如下图所示左下方红色框内改变背景填充色和网各色，也可以去掉网格，左上方为添加标题，中间为xy坐标范围和标签，后面都有个Ticks按钮，还有more properties按钮，点开看看呗。

战术宽带网络波形物理层解决方案颜靖华;侯毅【摘要】This paper analyzes the core architecture and system of groud mobile radio( GMR) waveform, presents the tactical wideband network waveform( WNW) physical layer scheme in accordance with its mil-itary application trend,and discusses two key technology of physical layer waveform based on orthogonal frequency division multiplexing(OFDM). First,for peak-to-average power ratio(PAPR) suppression,the problem of traditional iterative clipping and filtering technique requiring a high number of iterations is solved by interior-point optimization algorithm based on raised convex optimization theory. Second, the channel estimation technology based on non-statistical information is used to replace the original minimum mean squared error ( MMSE ) methods. Simulation results show that the performance of new method is roughly equal to that of MMSE method,but it avoids calculating the channel statistics and matrix inversion with a large number of complex calculations. The results of system simulation demonstrate the excellent per-formance and the validity of the scheme and solution to key technology.%分析了地面移动台( GMR)的核心波形架构和体制，结合其在军事上的应用发展趋势，给出了宽带战术组网波形物理层解决方案，并剖析了基于正交频分复用( OFDM )的物理层波形的两个核心技术。

美军主要战术数据链介绍 余晓刚等　２００２年９月第３３卷第３期　（总第１０８期）　美军主要战术数据链介绍余晓刚，王华(北京理工大学电子工程系现代通信实验室，北京100081)龚诚(中国航空无线电电子研究所，上海200233 )［摘 要］　介绍了美国目前使用中的三种战术数据链Link 4A、Link 11和Link 16的背景，功能、特点和装备情况，同时通过列表对照了三种战术数据链技术体制的相同点和不同点。

最后阐述了三种战术数据链的互操作性问题。

［关键词］　战术数据链；Link 4A；Link 11；Link 16［中图分类号］ TN919.2 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1006-141X(2002)03-0025-04　高技术条件下的现代战争要求战术信息的传输、处理和分发要做到安全、及时和高效，战术数据链是为了适应这种要求而产生的。

到目前为止，美国已经研制出了几种战术数据链并装备了部队，它们分别是Ｌｉｎｋ　Ｉ、Ｌｉｎｋ　ＩＩ、Ｌｉｎｋ　ＩＩＩ、Ｌｉｎｋ　４、Ｌｉｎｋ　１１、Ｌｉｎｋ　１６等，最近美国又在着手研制Ｌｉｎｋ　１６Ａ和Ｌｉｎｋ　２２。

Ｌｉｎｋ　４分为Ｌｉｎｋ　４Ａ和Ｌｉｎｋ　４Ｃ，Ｌｉｎｋ　４Ａ用于控制台与飞机之间的通信，Ｌｉｎｋ　４Ｃ则用于飞机与飞机之间的通信。

本文主要介绍三种典型的战术数据链Ｌｉｎｋ　４Ａ、Ｌｉｎｋ　１１及Ｌｉｎｋ　１６。

　1 Link 4A１．１　背景　　目前美国军方使用的是Ｌｉｎｋ　４Ａ［３］。

由于它符合战术数字信息链路（ＴＡＤＩＬ）Ｃ规范，因此在美国国内，Ｌｉｎｋ　４Ａ等同于ＴＡＤＩＬ　Ｃ。

Ｌｉｎｋ　４Ａ的最初设计旨在用来替代战术飞机控制的话音通信，以后又将Ｌｉｎｋ　４Ａ的应用扩展到了舰载平台与机载平台之间的数字数据通信。

在美国军方和北约组织（ＮＡＴＯ）使用的若干种战术数据链中，Ｌｉｎｋ　４Ａ发挥着十分重要的作用，可提供数字化的舰对空、空对舰以及空对空战术通信，其中包括：航空母舰自动舰上降落系统（ＡＣＬＳ）、空中交通管制（ＡＴＣ）、空中拦截控制（ＡＩＣ）、攻击控制（ＳＴＫ）、地面控制轰炸系统（ＧＣＢＳ）、航空母舰惯性导航系统（ＣＡＩＮＳ）。

美军战术数据链现状与最新发展一、美军战术数据链的发展现状战术数据链的建设始于20 世纪50 年代，首先是装备于地面防空系统和海军舰艇，之后才逐步应用到飞机上。

到目前为止，已有多种战术数据链问世，大致可分为三类：态势感知数据链，用于各军兵种多种平台之间交换不同类型的最新信息、满足多样化任务需求，一般工作在低频，波长较，数据率较低，主要是传输格式化报文信息，包括Link 4A、L i n k11、L i n k16和L i n k22等；情报、监视和侦察（ISR）数据链，用于传输各种图像情报和信号情报信息，一般工作在高频，波长较短，数据率较高，能实现视频和高分辨率图像的高速传输，包括通用数据链（CDL）和战术通用数据链（TCDL）等；专门为完成某一特定作战任务（如防空导弹）而设计的功能与信息交换形式较为单一的专用数据链，包括JSTARS专用的监视与控制数据链（SCDL）和增强型位置定位和报告系统（EPLRS）等。

（1）态势感知数据链通用数据链:Link系列为主实际上，美军将数据链称作TADIL，Link是北约的叫法。

目前应用的Link系列数据链主要有Link 4/11/16等，正在研制Link 22。

Link 11与Link 16(尤其是link l6)目前仍占据数据链的主导地位。

在2010年以前，美国空军、海军及海军陆战队的所有作战飞机都将加装Link 16，在“联合战术无线电系统”(JTRS)系列产品中也将装有Link 16及Link 11/22，因此Link 16用户将会激增。

Link 4 是50年代末研制的非保密数据链，主要用于海军对舰载飞机的指挥引导，后来经过2次改进，主要产品是Link4A/4B/4C。

目前装备Link4的平台主要有E-2C，E-3预警机，F-14、F/A-18战斗机，EA-6B、ES-3电子战飞机等。

Link 4A数据链Link 4A 数据链是一种自动、高速、由计算机控制的通信系统，采用TADIL(战术数据链) C型数据格式，通常把战术支援飞机与飞机控制单元连接起来进行飞机控制和目标信息方面的传输，标准传输速率为600～5000bps。