JTIDS信息结构分析
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JTIDS信息结构分析
作者：李亮,李杰然,张烨
来源：《科学之友》2010年第06期
摘要:联合战术信息分发系统(Joint Tactical Information Distribution System,简称 JTIDS)是美军先进数据链技术综合应用的集中体现。
本文在对JTIDS系统概况和工作原理进行研究的基础上,详细分析了其时隙及信息结构,对发展我军的数据链有一定的帮助。
关键词:JTIDS;信息结构;时分多址;时隙
中图分类号:TN915.02文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)06-0155-02
1引言
联合战术信息分发系统(JTIDS)是美军为适应联合作战,由三军统一研制的集通信、导航、识别等功能于一体的综合系统,是一个大容量、高速度、抗干扰、高保密性的信息分发系统。
它采用时分多址(TDMA)技术。
美海军JTIDS是Program Element 020260N战术数据链的一部分,该网络将机载、舰载和陆基平台的终端用户连接起来,实现信息共享。
JTIDS能在空军和海军平台中传递跟踪目标和武器协调信息,陆军也能产生并传回目标跟踪数据。
JTIDS的目标是为了在战术作战环境中进行抗干扰发布保密数字信息,以快速保密的进行指挥控制信息和敌方战术设备状态参数的交换。
其巨大的战斗力已在海湾战争中得到印证。
2时隙结构
在单网络中,JTIDS采用TDMA方式,时隙是它的基本单位,将时间轴划分为128 min的时段,这些时段称为时元或周期,每一时元又分为12 s长的64帧,每一时帧又分为1 536个时隙,每个时隙长7.8125 ms。
因此,JTIDS每个网络中共有98 304个时隙。
网络中的各用户都分有若干时隙,在这些时隙内,把要传送的数据用通播方式输入到公共存取数据流中,其他所有用户都可以持续监视并提取所需信息。
多网结构中,JTIDS在时分基础上,进一步采用网络标识符,以码分多址方式形成多层网络。
当系统在时间上达到同步时,用户可以从某层网络转移到另一网络,将多层网沟通。
文中主要讨论单网结构。
在一个时隙内又分为三段时间,即同步段、数据段和保护段。
同步段为0.52 ms,数据段为2.834 ms,余下的4.4585 ms为保护段,什么也不发、不过在实施发射定时抖动时,保护段要减去时隙发射滞后时间,保护段的时间要比4.4585短。
同步段又划分为粗同步和精同步,粗同步为416 us,精同步为104 us。
见图1。
16字符 4字符 109字符
416 us 104 us 2 834 us 最大4.4585 ms
定时抖动粗同步精同步数据及纠错码保护段
图1JTIDS时隙结构
在同步段和数据段的3.354 ms以26 us为单位划分为129个子时段,这129个子时段,称为符号。
这样粗同步有16个符号,粗同步有4个符号,数据段有109个符号,用作数据传输。
这109个符号与信道编码后的109个信息字符刚好一一对应。
图2为常用信号时隙内子时段的格式。
从图中可知,在一个26 us的子时段中,实际上只有6.4 us有信号发送扩频段。
在6.4 us内传输码长为32位的伪随机码,每位宽度0.2 us,相当于码速度为5 MHz。
6.4 us 19.6 us
图2时隙内子时段格式(单脉冲)
以上信息格式为单脉冲格式,另一种为双脉冲格式。
在26 us中有两个6.4 us信息脉冲发送信息,见图3。
在中间有6.6 us的空隙间隔。
不过两脉冲所加载的内容是相同的,只是发射频率不同。
6.4 us 6.6 us 6.4 us 6.6 us
图3时隙内子时段格式(双脉冲)
3信息分类及格式编排
JTIDS对所传递的信息定义了四类,这四类信息可以分为两种基本类型:格式化信息和非格式化信息。
格式化信息结构严格,它与预定的JTIDS格式保持一致,每个信息位都具有特定的含义,因此可把大量的信息压缩到一个时隙中,格式化信息可代替现在使用的UHF频段话音通道传送的许多通信信息。
非格式化信息则传递不符合标准信息格式的数据,例如数字话音和电传打字数据等。
JTIDS定义的四类数字信息特征为:
3.1“0”类数字信息
这类信息是非编码自由电文,未采用纠错编码。
“0”类非编码。
自由电文的原始二进制码为545位,其中450位为信息位,其余95位用作标题和备用。
3.2“1”类数字信息
这是一种固定格式的数字信息,采用纠错编码,适用于格式化信息交换,为JTIDS的常用格式。
它为符合一定的信息编排格式,来源于信源的二进制码,共有245位,不是545位,这245位二进制码是经过检错编码的信息码。
其中含有12位检错纠错监督位。
12位监督位在题头中,另外还有8位用于题头,这样题头共计20位。
在用于监督题头的225位中,又划分出2位用于小类,因此真正传输数据的信息位只有223位。
见图4。
3位 12位 5位 2位 223位
消息类型监督位分类小类数据
245位
图4“1”类信息格式
3.3“2”类数字信息
这类信息用于往返校时(RTT),即用于有源时间同步。
因为“2”类信息只用于有源时间同步,所以只有20位原始二进制码,这20位只用于题头,在进行RTT询问时,其中3位用于信息类别,17位用于传送数据。
在回答时,自由数据。
见图5。
3位 17位 17位
消息类型传送数据回答数据
图5“2”类信息格式
3.4“3”类数字信息
这类消息是采用纠错编码自由电文,除采用纠错编码外,其余和“0”类相同。
见图6。
3位 16位 1位 225位
消息类型序号 S 子类数据
245位
图6“3”类信息格式
JTIDS用于战术飞机典型的“1”类信息格式安排见图7,
该信息包括:信息类型、发射源代码、发射源类别识别、油量、武器状况、任务代码、纬度、经度、速度、航向和高度等一次顺序排列。
消息类型源代码识别号油量武备任务代号纬度经度速度航向高度
图7典型“1”类信息内容示意图
4结束语
由于通信对抗技术发展极为迅速,且该项技术直接涉及国防、军事机密,公开的资料不多,只能根据目前掌握的资料做简单的分析。
随着技术手段的发展,数据链采用的传输信道设备不断更新换代,如目前美军正在实施采用卫星信道实现JTIDS地域扩展计划,由于JTIDS功能上的限制,它无法完全替代原有数据链,因此仍然需要解决多种战术数据链系统的互通问题,使工作在不同频段、通信协议和信号格式各不相同的多种战术数据链系统能联合工作,不同类型系统之间能互相兼容,继续探索新的JTIDS组态以获得更普遍使用,数据链与指控系统、武器平台、传感器相结合的集成应用技术将越来越受到重视。
Structure Analysis of JITDS Information
Li Liang,Li Jieran,Zhang Ye
Abstract:Joint tactical information distribution system(short for JTIDS)that includes almost all of the advanced data link technology. This paper is analysed the structure of timesolt and information based on the detail research of the survey and theory of the JTIDS, which is useful for developing the data link of PLA.
Key words:JTIDS; Information structure; TDMA; timeslot。
