协同作战能力CEC时间同步分析

网络控制单元（NCU）。CEC 网络的启动是从 NCU [6] 的操作人员输入“netstart”指令后开始的 。
时隙 N
时隙 N+1
图 2 成对的 TDMA 通信体制示意
2 CEC 时间同步分析
2.1 CEC 的时间同步与通信体制 CEC 是一个基于时间的分布式网络，它在网络 工作方式上采取了时分多址（TDMA）与空分多址两 种技术相结合的体制，从而实现 CEC 分布式和动态 组网。CEC 硬件结构如图 1 所示。
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NCU 的 DDS 开始启动相控阵天线扫描波束，对 其视距范围内所有协同单元发送 DDS 探询信号。探 询信号包括身份码、位置信息、工作模式和同步信 息等。CEC 网络内的其他协同单元也以相同的方式 启动阵列天线波束的扫描搜索,以接收询问信号、发 出应答信号,并在询问过程中接力（作为中继节点） 以确定其他落在 NCU 所能覆盖的视距范围之外的协 同单元的位置。网络启动后,入网的所有协同单元都 能够通过 DDS 询问应答信号获得网络内其他协同单 元的位置信息并且完成时间同步,组建起整个网络。 网络建立后，网内的所有协同单元会针对各成 员的位置信息按照相同的算法各自独立生成统一的 时间表。该时间排序表包含了协同单元在各个时隙 的配对信息。网内各个单元保持精确的时间同步， 以时隙作为传输数据的基本时间单元，成对地依照 精确的时间相互发送/接收突发高速数据。经过若 干个时隙，所有的协同单元能够完成互通信一次， 从而完成 CEC 网络内的数据共享。 2.2 CEC 的时间同步与数据融合 CEC 网络内的数据完成共享后，会送到 CEP 进 行数据融合处理。数据融合处理技术是 CEC 数据链 作战应用层面的技术，是满足武器协同作战的需 要。CEP 获取共享数据后，会把这些来自各个不同 传感器的数据加以关联、合并，以获得对目标的精 确位置估计和身份估计，从而指导战场态势、威胁 评估、协同打击等。 CEP 处理的传感器数据都是来自不同协同单元 的雷达原始数据。因为不同的来源,这些数据存在着 不同精度、不同坐标体系、不同时刻的差异。因此 对其进行相关与合并必须要将这些数据统一到一致 的时间轴和空间坐标系中，这便需要高精度时空校 准。CEC 的时间同步能够保障单元间精确的测距,确 保各协同单元位置与时间信息的精确。这是实现高 精度时空校准必需的条件。时空校准并不是一次性 的,因为存在时钟漂移、误差累计、平台移动等因素, 时空校准须时常进行。在缺少卫星定位手段的情况 下,时空校准主要借助于相对定位设备和通信手段。 数据融合处理需要不同传感器对发现目标进行 统一编批，编批的统一性也是在时间同步的基础上
【 Abstract 】 As a revolutionary data link, CEC (Cooperative Engagement Capability) could greatly enhance the air-defense capabilities of the American military through shaving operational information and unifying and the coordinated operations. As time synchronization is the basis of CEC’s normal work, it is necessary to analyze time synchronization in CEC. This paper summarizes the system constitution of CEC and expounds the time synchronization mechanism in CEC from the perspective of CEC’s working principle. Aiming at the communication system combining SDMA and TDMA of CEC system, this paper particularly discusses the implementation and maintenance of time synchronization, fusion and processing of sensor data. 【Key words】CEC (Cooperative Engagement Capability); data link; time synchronization
网络控制单元的时隙 td TOAI tp tp
同步，CEC 才能够实现最终功能——数据融合，协 同作战。
时空校准、数据融合 CEC 时间排序表 协同单元位置信息 DDS 配对与通信时间排序表 DDS 自同步、时延测量、实时校准 时间同步 铯时钟
图 4 CEC 系统中的时间同步
3 结语
CEC 作为武器层面的数据链，代表了美军在 [8] “网络中心战”方面的一个重要进展 。CEC 让每 个协同单元都可以及时掌握战场态势和目标航迹， 从而大大提升了美军的防空能力。CEC 系统代表着 未来武器协同数据链的发展方向，对我军数据链的 [9] 建设具有借鉴意义 。 参考文献
王 硕﹡﹡， 王 平， 刘典宏， 胡宝龙
（海军工程大学 电子工程学院，湖北 武汉 430033）
【摘 要】协同作战能力(CEC)是一种变革性的数据链路，它通过实现作战信息共享，统一协同作战 行动，从而大大地提升了美军的防空能力。时间同步是 CEC 实现正常功能的基础。因此对 CEC 时间同步的 分析就有着一定必要性。概述了 CEC 的系统构成，重点从 CEC 的工作原理角度阐述了 CEC 系统的时间同步 机理；针对 CEC 系统的空分多址与时分多址相结合的通信体制，详细分析了时间同步的实现与维护以及传 感器数据的融合处理。 【关键词】协同作战能力（CEC）; 数据链;时间同步 【中图分类号】TN919.2 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2013)09-0061-03
建立的。同时对先后到达的目标探测数据的外推内 [7] 插算法也需要 CEC 的时间保持同步 。 2.3 CEC 时间同步的实现 CEC 的系统时间由网络控制单元 NCU 建立。一 旦网络开启,NCU 作为网络时间基准（NTR）将开始 探询其它协同单元,发送入网消息和系统时间。网络 控制单元 NCU 视距范围以外的单元会从中继协同单 元获取入网消息和系统时间。在整个网络系统组建 开启以后,所有协同单元都能够实现时间的粗同步。 之后，各协同单元通过往返计时消息实现时间 的精同步。协同单元在与网络控制单元配对的时隙 内发送往返计时询问消息，并在该时隙内接收往返 计时应答消息。示意图如图 3 所示。
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口等功能。因此所有协同单元可以合成相同的目标 航迹信息图。CEP 数据融合处理器部分直接与舰载 传感器连接，处理本平台传感器和来自 CEC 其他平 台传来的所有信息，通过自动栅格锁定、自动识别 和航迹相关处理，产生目标综合航迹和合成识别数 据库，并由于考虑了几何图形、时间性、栅格坐标 锁定精度和传感器精度，因而可提供火控质量的航 迹和航迹管理与更新。 目前，CEP 由 Motorola 公司的 30 台 68040 处 [3] 理器组成（现改为 PowerPC 处理器） 。 1.2 数据分发系统（DDS） 数据分发系统（DDS）属于 CEC 的端机部分， 是一个高速通信数据链设备，实现各协同单元组网 和将 CEP 处理的目标信息在 CEC 网络中可靠地、高 质量地传输。DDS 主要由组合计算机处理机、保密 网控制器、低功率放大器、大功率放大器和阵列天 线等组成。DDS 在 C 波段采用甚宽带传输数据，数 据传输速率为 10 Mb/s，采用定向窄波束猝发发射 接收、跳频以及冗余编码等抗干扰技术，保证了信 [4] 息传输的抗干扰和保密能力 。
0 引言
协同作战能力(CEC，Cooperative Engagement Capability)是一种变革性的数据链路，它利用计 算机、通信和网络等技术，把各协同单元上的目标 探测系统、指挥控制系统和武器系统等联成网络， 实现作战信息共享，统一协同作战行动，从而大大 提升了美军的防空能力。 美海军于上世纪 80 年代提出了 CEC 建设的构 想。后通过理论研究、试验验证和几次局部战争的 实际考验，验证了其对航母战斗群的防空作战能力 有极高的使用价值，深受美海军欢迎，目前其已开 [1] 始列装部队 。
Analysis of CEC Time Synchronization
WANG Shuo， WANG Ping， LIU Dian-hong， HU Bao-long
(School of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan Hubei 430033, China)
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2013 年第 09 期，第 46 卷 总第 261 期
通 信 技 术 Communications Technology
Vol.46，No.09,2013 No.261,Totally
doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2013.09.018
协同作战能力（CEC）时间同步分析﹡
﹡收稿日期：2013-04-03；修回日期：2013-08-19。 ﹡﹡通讯作者：854528402@qq.com。
1 CEC 系统构成
CEC 是一个由硬件和软件组成的系统，是一个 坚固的大带宽通信网和强大的融合处理器组成的 动态分布式网络。组成 CEC 网络的节点被称为协 同单元（CU，Cooperative Unit），其主要由协 同 作 战 处 理 器 (CEP ， Cooperative Engagement Processor，包含其与舰艇武器系统的接口)与数据 分发系统(DDS，Data Distribute System)两大部 [2] 分组成。硬件结构如图 1 所示 。 1.1 协同作战处理器（CEP） 协同作战处理器（CEP）用于综合处理本舰传 感器和其他平台传来的数据，各节点 CEP 运用相同 的数据处理算法独立地完成数据融合、航迹处理、 与传感器接口、协同作战支援、与数据分发系统接
相控阵 天线 高功率 放大器 低功率 放大器 信号处 理器 保密 网络 控制 器 雷达电脑 武器管制电脑
协同 交战 处理器 (CEP)
ห้องสมุดไป่ตู้
指挥决策系 统显示器组 指挥支援系统 经修改的武器系统
数据分发系统（DDS）
图 1 CEC 硬件结构
CEC 采用的 TDMA 工作方式把整个时间轴按时 间段划分为各个时隙（毫秒级）。CEC 作为武器控 制层面的数据链，它所传输的是雷达原始数据和火 [5] 控数据 ，对数据传输速率与传输时延有着更高的 要求。因此 CEC 在时分多址的技术体制上，又结合 了空分多址工作方式，具体实现方式是采用相控阵 天线和波束对准技术。CEC 网络工作方式的实质是 让其各协同单元进行成对的 TDMA 通信，具体如 图 2 所示，在连续的时隙 N、N+1 中，CEC 的四个 协同单元分别进行配对和通信。 CEC 系统有一个协同单元（一般为指挥舰）负 责 CEC 网络建立、关闭职责，这个协同单元被称作