李国梁

（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

0 引言

战术数据链（Tactical Data Link）在北约称为数据链（Link），在美国称为战术数字信息链 TADIL（Tactical Data Information Link），是由各作战平台和连接各作战平台的数据链构成的作战网络[1]，保证各作战平台之间快捷交互战场情报信息，实时获取战场态势，提高各军兵种的协同作战能力。战术数据链作为现代军事电子信息系统中不可或缺的组成部分，并已经成为信息化战争的重要标志之一。北约及美国的典型战术数据链包括Link4A、Link11和Link16等[2]。

战术数据链一般采用时分多址（Time Division Multiple Access ,TDMA）接入方式[2]。TDMA技术具有良好的抗截获和抗干扰能力，组网灵活，网内可同时容纳成员上百个，满足了作战需要。TDMA作为一种有效的多址方式，现已广泛地应用于多种战术数据链中，如美军的增强位置报告系统（EPLRS, Enhanced Position Location and Reporting System），联合战术信息分发系统（JTIDS, Joined Tactical Information Data System）。

20世纪70年代美军开发研制Link16数据链，80年代开始装备部队，由于Link16数据链具有保密、抗干扰、无中心的特点，现已成为美军最主要的战术数据链[3]。因为Link16数据链报文格式的不同，所以其信息数据率可达到：28.8kbps～238kbps，其端机采用“DSP+FPGA”结构，数据处理能力有限，仅可以进行简单的标准格式化报文交互，如定位，敌我识别等，但是格式化报文无法直观有效的反映当前战场态势变化，同时，Link16数据链也无法进行大容量数据（如：视频数据）的传输。

1 视频通信应用

从战术数据链的发展过程来看，战术数据链从单一报文、低速率、小容量向多类型报文、高速率、大容量的方向发展。视频通信作为大容量数据传输的典型应用，它具有实时性、直观性以及信息多元性等特点，并且视频通信技术实现了通信分布性与多媒体的融合发展，实现了视频信息、数据图像等相应信号的快速处理和交互传输等[4]。视频通信现已广泛用于侦察、探测、指挥等军事领域。

视频通信可以使得作战指挥员之间能够实时直观的进行战场信息交互。通过运用可视化调度、视频监控等手段，极大地提升了多军兵种的协同作战能力，并有效提升了军事作战的实效性[5]。同时，通过视频监控可以直观地了解当前的战场态势，并及时提供远程支援。由此可见，视频通信技术对现代战场而言是至关重要的技术支撑。

2 OMAP架构数据传输处理

针对Link16数据链数据率较低的不足，本文通过改进通信结构，提高通信容量来满足视频数据传输处理。本系统采用TI公司的OMAP3530芯片，这是 TI推出的低功耗、高集成度、数据处理能力强大及外设资源丰富的双核处理器，其片内由一个ARM 核和 DSP核组成，其中，ARM 核为CortexTM-A8，主频为720MHz，主要功能是完成数据编解码以及视频数据的拆包、标记、打包的功能，DSP核为TMS320C64+，主频为520MHz，主要功能是完成数据的分类处理与数据交互的功能。其中，ARM CortexTM-A8内核的处理性能是ARM9架构处理器的四倍之多，DSP内核的处理运算能力与早期TI单核DSP相比，性能大幅提升。TMS320C64+与早期TI单核DSP性能比较如表1所示。

表1 TMS320C64+与早期TI单核DSP性能比较

OMAP3530采用双核处理技术，综合了ARM处理器的控制能力和DSP处理器的运算能力，两者协同分工合作，使得其拥有更强大的性能，可完成单一DSP无法完成的复杂度高的服务（如视频数据处理），并对视频数据处理的工作效率进行了极大程度的优化。OMAP3530具有集成度高、速度快、数据处理能力强、硬件可靠性和稳定性强、功耗低等优点。OMAP3530硬件结构如图1所示。

图1 OMAP3530硬件结构

图2 系统结构图

本系统采用“OMAP+FPGA”结构，其数据处理能力可达2Mbps，可以满足大容量数据的实时处理与传输，如视频数据，通过视频数据，可以实时、直观的了解当前战场的态势变化。

2.1 系统结构

本系统设计实现的大容量数据传输处理方法，既可以满足简单数据的交互处理，又可以满足大容量数据的传输处理。其系统结构如图2所示。

系统结构包括天线、电源单元、功放及射频前端、收发信道、信号与信息处理器、接口处理器，计算机。其中

（1）电源模块主要功能是为各功能模块提供工作用电；

（2）功放与射频前端主要功能是射频信号的发射与接收，发射功率控制以及射频前端的状态检测与控制；

（3）收发信道主要功能是完成射频信号到模拟中频信号的下变频以及模拟中频信号到射频信号的上变频；

（4）信号与信息处理器主要功能是中频信号的A/D采样、D/A变换、调制解调、数据编解码以及视频数据的拆分、标记、打包等功能；

（5）接口处理器主要功能是完成信号与信息处理器模块和计算机之间的数据交互；

（6）计算机的主要功能是模拟产生视频数据或控制信息数据，并显示接收到的视频数据或接收到的控制信息。

控制信息数据的数据量小，不需要拆分处理，按照简单数据的交互流程进行处理。

视频数据由于数据量较大，无法一次性发送完毕，所以需要将视频数据进行拆分、标记、打包处理。

本文将数据处理流程分为数据发送处理流程与数据接收处理流程两部分。

2.2 数据发送处理流程

数据发送处理流程如下：

（1）计算机模拟产生的视频数据或控制信息数据由接口处理器接收；

（2）接口处理器将数据发送至OMAP芯片的ARM核中，ARM核解码得到模拟数据中的数据类型；

（3）ARM 核接收到的是视频数据，ARM 核将每帧数据按顺序进行编号，并将编号写入每帧数据的帧头中；

（4）ARM核将1帧数据再划分为N个数据包，其中，每包数据包含 512bits，最后一包如果不足512bits，则补零处理；

（5）ARM核将N个数据包进行统一编号，并发送至DSP核中，DSP核按照协议将数据进行打包，将打包后的数据发送至FPGA作相关处理；

（6）FPGA处理后的数据通过收发信道、功放及射频前端，以射频的形式发送出去。

另外，ARM核接收到的是控制信息数据，ARM核直接将数据发送至DSP核，DSP核将数据按协议进行打包后发送至FPGA，最终转化为射频信号，通过天线发送出去。

数据发送处理流程如图3所示。

图3 数据发送处理流程

2.3 数据接收处理流程

视频数据接收处理流程如下：

（1）通过天线接收射频信号，然后由收发信道将接收的射频信号下变频至中频信号，并发送至FPGA；

（2）FPGA将中频信号转变为基带数据，并将基带数据发送至OMAP芯片的DSP核；

（3）DSP核将数据按照协议进行解码，并将解码后的数据发送至ARM核；

（4）ARM核由解码后数据得到数据类型，接收视频数据时，先将接收的数据保存在缓存区中；

（5）ARM核每收到一包数据，将计数器加1，当一帧数据接收完毕，计数器会出现以下两种情况：

a．如果计数器为N，说明收到的这一帧数据是完整的，并将计数器清零，然后将数据按照编号组成一帧数据；

图4 数据接收处理流程

b．如果计数器不为N并且ARM核收到了下一帧数据的数据包，则说明收到的这一帧数据不完整，无法还原为正常的视频数据，将计数器清零，继续等待处理下一帧数据；

（6）ARM核将完整的一帧数据经接口处理器传递给计算机进行显示。

另外，ARM 核接收控制信息数据时，提取出其中的有效数据，并经接口处理器传递给计算机显示。

数据接收处理流程如图4所示。

3 结束语

本系统通过OMAP芯片中的DSP核进行简单数据的交互的同时，利用OMAP芯片中的ARM核，进行视频数据的拆包、标记、打包的处理，将大容量的视频数据拆分为若干数据包，然后由DSP核进行数据处理与交互，这样就在简单数据交互的基础上，完成了视频数据的交互，有助于战场态势的实时监控。

参考文献：

[1]杨磊, 黄金才, 张维明, 刘忠. 战术数据链系统分层参考模型[J]. 计算机工程, 2007（21）：257-261.

[2]梅文华, 蔡善法. JTIDS/LINK16数据链[M]. 北京: 国防工业出版社, 2007.

[3]Understanding Link-16: A Guidebook for New User(Third Revision) [EB/OL]. Northrop Grumman Corporation Information Technology Communication & Information Systems Division, 2001.

[4]杨建兵, 钦茂光. 视频通信在军事领域的应用探讨[J].虚拟仪器技术, 2013（24）：45-46.

[5]陈晓, 党月芳. 浅谈视频通信在军事领域中的应用[J].信息通信, 2012（5）：269-270.