白 冰,馬 飛

(中國人民解放軍69880部隊(duì),河南洛陽 471003)

1 引言

戰(zhàn)爭中,如何在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的情況下對目標(biāo)敵我屬性迅速準(zhǔn)確判別,已成為一個(gè)急需解決的問題。從二戰(zhàn)時(shí)德軍第一次使用無線電方式判別敵我雙方飛機(jī),到2003年伊拉克戰(zhàn)爭,由于誤判敵我而造成人員傷亡的事件在現(xiàn)代戰(zhàn)場上頻頻出現(xiàn)。如何盡快提高敵我識別系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確識別能力已經(jīng)越來越被各國重視。與此同時(shí),敵我識別系統(tǒng)對抗研究隨之展開。

2 敵我識別系統(tǒng)

敵我識別(IFF)技術(shù)是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場上自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確、可靠的識別目標(biāo)的重要軍事手段,可大大增強(qiáng)作戰(zhàn)指揮與控制的準(zhǔn)確性和各作戰(zhàn)單位間的協(xié)調(diào)性,加快反應(yīng)速度,降低誤傷概率,特別適合于多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)使用。

敵我識別系統(tǒng)從實(shí)現(xiàn)方法上可分為微波敵我識別、毫米波敵我識別、紅外敵我識別、激光敵我識別等識別方式,其中雷達(dá)敵我識別屬于微波敵我識別,在各種軍事設(shè)備,如航母、戰(zhàn)斗機(jī)中廣泛使用。

2.1 雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)

雷達(dá)敵我識別是特指對一次雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的敵我屬性識別問題。雖然初期雷達(dá)可以在很遠(yuǎn)的距離,通過發(fā)出強(qiáng)大的無線電能量脈沖并對反射回波檢波發(fā)現(xiàn)接近的飛機(jī),但是不能分辨哪架飛機(jī)屬于誰。自從第二次世界大戰(zhàn)發(fā)明雷達(dá)以來,二次雷達(dá)(SSR)即敵我識別系統(tǒng)就是世界各國軍隊(duì)直接識別目標(biāo)敵我屬性的主要手段。雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)是解決對雷達(dá)所探測、發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)進(jìn)行敵我屬性識別,形成完整戰(zhàn)場態(tài)勢的主要裝備。

2.2 雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的工作原理

雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)由詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)兩部分組成,詢問機(jī)通常需和雷達(dá)設(shè)備相配合,甚至可被視為雷達(dá)的附件。當(dāng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后,即控制詢問機(jī)向目標(biāo)發(fā)出一組密碼詢問信號,其應(yīng)答機(jī)對詢問信號進(jìn)行解碼,如屬己方目標(biāo),自動(dòng)發(fā)回密碼應(yīng)答信號。詢問機(jī)對應(yīng)答信號進(jìn)行解碼后,輸出一識別標(biāo)志給雷達(dá)顯示器或數(shù)據(jù)總線,與該目標(biāo)回波同時(shí)顯示,從而確認(rèn)為己方或友方目標(biāo),如圖1中A處所示。如屬敵方目標(biāo)或非合作目標(biāo)(指沒有裝備本系統(tǒng)應(yīng)答機(jī)的目標(biāo)),則解不出密碼,雷達(dá)顯示器上只有目標(biāo)回波而沒有識別標(biāo)志,如圖1中的B處所示[1]。詢問機(jī)除能判定目標(biāo)的敵我屬性外,還能分辨己方目標(biāo)的編號、呼救信號和高度等有關(guān)信息。

圖1 目標(biāo)回波和識別信號示意圖

3 對雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的干擾方法

由于采用電子問答方式,雷達(dá)敵我識別器也面臨著電子干擾的威脅。雷達(dá)敵我識別對抗是一切破壞和擾亂敵方雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)之間正常聯(lián)系技術(shù)的統(tǒng)稱。

3.1 噪聲壓制干擾

干擾設(shè)備在敵方敵我識別系統(tǒng)所使用的頻點(diǎn)上發(fā)射較強(qiáng)的同頻噪聲調(diào)制信號,阻塞詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)的接收信道,使之不能接收正常的詢問應(yīng)答信號。西方敵我識別器主要采用M arkⅫ系統(tǒng),其使用固定的工作頻率,即使采用一些擴(kuò)頻、調(diào)頻等新技術(shù),但工作頻帶寬度較窄。利用DRFM(數(shù)字儲頻)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)快速瞄頻干擾,提高干擾效率,同時(shí)可以進(jìn)一步降低干擾功率。

3.2 欺騙干擾

要對雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)進(jìn)行欺騙干擾,就必須對敵方的敵我識別信號進(jìn)行詳細(xì)的了解,分析其信號和編碼格式,了解其加密的方法,只有這樣才能在戰(zhàn)時(shí)對敵方的敵我識別系統(tǒng)進(jìn)行欺騙干擾。

已知的美國和北約的敵我識別系統(tǒng)的詢問信號有1、2、3/A、4、B、C、D、S幾種,其中1、2、4、S屬于軍用識別,3/A、C屬于軍民共用,其它幾種是民用或備用信號。在作戰(zhàn)時(shí),美軍采用的是加密的敵我識別信號,要是僅僅依靠作戰(zhàn)時(shí)的偵察手段去分析解密敵方的敵我識別信號,是極其困難的。這就需要依靠在和平時(shí)期搜集敵方的敵我識別系統(tǒng)的一切信息,以便在作戰(zhàn)時(shí)充分利用這些信息對敵軍進(jìn)行干擾和欺騙。

3.3 應(yīng)答機(jī)占據(jù)干擾

由于應(yīng)答機(jī)應(yīng)答是固定的,而且一般容量較低,當(dāng)干擾設(shè)備以較高的頻率發(fā)射敵方詢問信號或詢問旁瓣抑制信號時(shí),會造成應(yīng)答設(shè)備頻繁啟動(dòng)、對收到的詢問信號進(jìn)行處理和解碼,造成了應(yīng)答機(jī)占據(jù),使其不能接收系統(tǒng)內(nèi)正常信號。

在實(shí)際作戰(zhàn)時(shí),可通過電子偵察設(shè)備偵收敵方詢問機(jī)發(fā)出的正常詢問信號,分析解碼后,再轉(zhuǎn)發(fā)出去,實(shí)現(xiàn)對敵方應(yīng)答設(shè)備的干擾。

3.4 高重頻脈沖干擾

敵我識別詢問和應(yīng)答信號均是一組帶有加密信息的脈沖串,其脈寬和整個(gè)脈沖串的框架寬度等信號參數(shù)可通過偵察設(shè)備偵收獲得,采用這種干擾方式時(shí),按照偵收的信號參數(shù)發(fā)射一組與對方敵我識別系統(tǒng)脈寬、框架寬度都相同的脈沖串,造成詢問和應(yīng)答設(shè)備信號處理部分脈沖信號時(shí)域交疊,譯碼混亂出錯(cuò),降低其識別效率。

4 雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)對抗效果分析

欺騙干擾需要詳細(xì)了解敵方敵我識別信號的加密方式,實(shí)現(xiàn)這種干擾非常困難;高重頻脈沖干擾作用是使敵方出現(xiàn)譯碼錯(cuò)誤,涉及到最終的識別概率,在這里不作討論。下面討論的干擾方式只針對敵我識別鏈路信號處理的前半部分,對最后的譯碼部分沒有涉及。

4.1 噪聲壓制

因?yàn)樵儐枡C(jī)為定向天線,應(yīng)答機(jī)為全向天線,干擾應(yīng)答機(jī)更為容易一些。下面列出針對應(yīng)答機(jī)的干擾方程。

應(yīng)答機(jī)收到的干信比為:

式中,Pj為干擾機(jī)發(fā)射功率(W);Gj為干擾天線增益;Rrj為干擾機(jī)與應(yīng)答機(jī)距離;Lrj干擾機(jī)與應(yīng)答機(jī)間的功率損耗;Ps為詢問機(jī)發(fā)射功率;Gs為詢問天線增益;Rrs為詢問機(jī)與應(yīng)答機(jī)距離;Lrs詢問機(jī)與應(yīng)答機(jī)間的功率損耗。

實(shí)現(xiàn)有效壓制干擾的基本條件是J/S≥K j。K j為在應(yīng)答機(jī)輸入端有效干擾的壓制系數(shù),它是干擾信號調(diào)制樣式、調(diào)制參數(shù)和詢問機(jī)信號參數(shù)的復(fù)雜函數(shù)?？梢缘玫?

當(dāng)Kj=10或Kj=1時(shí),得到干擾機(jī)有效輻射功率Pj Gj與干擾距離Rrj的大致關(guān)系如圖2所示。從圖中也可看到,在詢問機(jī)功率已知,詢問機(jī)與應(yīng)答機(jī)距離保持不變的情況下,隨著干擾距離的增加,干擾有效時(shí)所要求壓制功率與距離成指數(shù)關(guān)系。

4.2 應(yīng)答機(jī)占據(jù)

應(yīng)答機(jī)屬于典型的隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng),假定各詢問信號到達(dá)時(shí)間是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立無關(guān)的,可以認(rèn)為詢問信號到達(dá)應(yīng)答平臺滿足簡單流的條件。應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號后,直到轉(zhuǎn)發(fā)完回答信號恢復(fù)的一段時(shí)間內(nèi),該應(yīng)答機(jī)不能響應(yīng)其他詢問站的詢問,即應(yīng)答機(jī)被占據(jù)了。

圖2 干擾距離與干擾所需功率示意圖

應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的回答概率[2]為:

式中,P(tc)為在采用應(yīng)答機(jī)占據(jù)方式干擾時(shí),應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的響應(yīng)概率;tc為應(yīng)答機(jī)響應(yīng)一次詢問的占據(jù)時(shí)間;ρ1為tc時(shí)間內(nèi)正常詢問信號到達(dá)的平均數(shù);ρ′為tc時(shí)間內(nèi)干擾信號到達(dá)的平均數(shù);ρΔ為tc時(shí)間內(nèi)正常詢問信號和干擾信號同時(shí)到達(dá)(脈沖交疊)的平均數(shù)。

可以看出,只要保持一定的詢問頻率,應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的回答概率始終不小于零;在單位時(shí)間內(nèi)干擾信號達(dá)到應(yīng)答機(jī)的次數(shù)越多,應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的回答概率越小;應(yīng)答機(jī)響應(yīng)一次詢問所占據(jù)的時(shí)間越長,應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的回答概率越小。

以1秒鐘內(nèi)應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的回答次數(shù)為縱坐標(biāo)進(jìn)行100次仿真,干擾仿真運(yùn)算結(jié)果如圖3、4所示。設(shè)置正常詢問頻度為400次/秒,應(yīng)答機(jī)容量為3000次/秒,圖3干擾強(qiáng)度為22222次/秒,圖4干擾強(qiáng)度為33333次/秒。

圖3 干擾強(qiáng)度為22222次/秒

圖4 干擾強(qiáng)度為33333次/秒

從仿真結(jié)果可以看出干擾強(qiáng)度加大后,在單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號的應(yīng)答次數(shù)減小,但始終大于零。

4.3 戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用

當(dāng)采用應(yīng)答機(jī)占據(jù)干擾時(shí),要求應(yīng)答機(jī)輸入端詢問機(jī)和干擾機(jī)到達(dá)功率密度相等就可以保證干擾有效,所以K j取1,即為采用應(yīng)答機(jī)占據(jù)干擾時(shí)所需的功率;而當(dāng)采用噪聲壓制干擾時(shí),目的是阻塞詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)的接收信道,因此所需的干擾功率較大,K j取10,從圖2中也可以清晰地看出這一點(diǎn)。也就是說,同一干擾機(jī)在功率恒定的情況下,應(yīng)答機(jī)占據(jù)干擾比噪聲壓制干擾作用距離遠(yuǎn)。

在實(shí)際作戰(zhàn)時(shí),可利用應(yīng)答機(jī)占據(jù)干擾在同等功率下作用距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn),在較大范圍內(nèi)對敵方的敵我識別鏈路實(shí)施干擾,使其詢問和應(yīng)答雙方識別概率降低;在敵方距離較近時(shí),可利噪聲壓制干擾,使其敵我識別鏈路徹底癱瘓,完全失去分辨敵我的作用。

5 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的安全保密性和抗干擾性不斷發(fā)展,對抗方法也在不斷更新。應(yīng)及時(shí)跟上國際形勢的發(fā)展,積極探討雷達(dá)敵我識系統(tǒng)的對抗方法,以求在未來戰(zhàn)爭中取得先機(jī)?！?/p>

1 幺立蓉,楊萬海.敵我識別系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].火控雷達(dá)技術(shù),2004,22(2):53-57.

2 郭慧峰,李青山,等.基于旁瓣抑制的雷達(dá)敵我識別干擾技術(shù)[J].火控雷達(dá)技術(shù),2009,38(2):19-23.

3 趙國慶.雷達(dá)對抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.