四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 孫盛喜

Mar k ⅫA Mo d e 5對抗方法研究

四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 孫盛喜

Mode 5是西方體制敵我識(shí)別系統(tǒng)的最新升級(jí)，其對抗方法是當(dāng)前敵我識(shí)別對抗領(lǐng)域的重要研究課題。在總結(jié)當(dāng)前敵我識(shí)別系統(tǒng)有效對抗方法的基礎(chǔ)上，分析了各種方法對Mode 5的干擾效果。通過定量計(jì)算，可知噪聲壓制對Mode 5的干擾難度并不大，是目前針對Mode 5最為有效的對抗方法。

敵我識(shí)別；Mode 5；噪聲壓制；欺騙利用；應(yīng)答機(jī)占據(jù)；高重頻脈沖

0 引言

識(shí)別敵我是古今中外戰(zhàn)爭中首先要解決的根本問題之一；在現(xiàn)代電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)中，準(zhǔn)確、可靠、迅速地掌握目標(biāo)的敵我屬性信息已成為交戰(zhàn)雙方開戰(zhàn)的首要前提條件[1]。毫不夸張地說，無法準(zhǔn)確識(shí)別敵我，就難以避免戰(zhàn)場誤傷事件。從某種意義上講，用于識(shí)別敵我的敵我識(shí)別系統(tǒng)在很大程度上影響和決定了戰(zhàn)爭的進(jìn)程和最終結(jié)果。

目前存在多種敵我識(shí)別的技術(shù)手段，這其中使用最廣、技術(shù)最成熟、參與實(shí)戰(zhàn)最多的是基于二次雷達(dá)體制的雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)。世界各大國的主要敵我識(shí)別手段均采用該體制，如美國和北約使用的西方體制敵我識(shí)別系統(tǒng)、俄羅斯和獨(dú)聯(lián)體國家使用的東方體制敵我識(shí)別系統(tǒng)等。鑒于雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的重要性，其對抗與反對抗問題研究已成為電子對抗領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。

Mark ⅫA是西方體制敵我識(shí)別系統(tǒng)的最新發(fā)展，在Mark Ⅻ基礎(chǔ)上增加了Mode 5。Mode 5采用了多種先進(jìn)技術(shù)，具備較強(qiáng)的抗干擾性和安全保密性。目前針對Mode 5的研究主要是工作性能[2]、消息格式[3]、噪聲干擾時(shí)的誤碼率計(jì)算[4-5]等，沒有側(cè)重對抗措施和對抗方法的研究。本文對Mode 5的對抗方法研究，可以為我國敵我識(shí)別對抗及反對抗提供一定借鑒。

1 雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)對抗方法

雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)通過無線詢問-應(yīng)答方式，建立與待識(shí)別目標(biāo)之間的信息交換通道，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的屬性判別。通過阻斷或者加入敵方雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的詢問-應(yīng)答信息交換通道，影響其對目標(biāo)屬性的正確判別，都可以達(dá)到對抗敵方敵我識(shí)別系統(tǒng)的目的。

目前，雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的對抗方法主要有四類：噪聲壓制干擾、欺騙利用、應(yīng)答機(jī)占據(jù)和高重頻脈沖干擾等[6]。

1.1 噪聲壓制干擾

在敵方敵我識(shí)別系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)上，對抗設(shè)備發(fā)射較強(qiáng)的噪聲調(diào)制信號(hào)，阻塞敵我識(shí)別系統(tǒng)的接收信道，使之無法完成正常的信息交換。西方體制敵我識(shí)別器使用固定的工作頻率，有利于噪聲壓制干擾的實(shí)施。

1.2 欺騙利用

對抗設(shè)備偵收敵方的詢問和應(yīng)答信號(hào)并加以存儲(chǔ)。當(dāng)收到敵方詢問機(jī)發(fā)出的詢問信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)對應(yīng)模式的應(yīng)答信號(hào)，敵方詢問機(jī)會(huì)將我方目標(biāo)識(shí)別為友方，失去分辨敵我的能力；另外，對抗設(shè)備也可以發(fā)出敵方詢問信號(hào)，誘使敵方應(yīng)答機(jī)應(yīng)答，暴露敵方目標(biāo)的行蹤。

美軍敵我識(shí)別信號(hào)采用了加密手段，僅依靠戰(zhàn)時(shí)的偵察分析是不夠的，需要平時(shí)廣泛搜集，才能在戰(zhàn)時(shí)發(fā)揮作用。

1.3 應(yīng)答機(jī)占據(jù)

應(yīng)答機(jī)發(fā)射應(yīng)答信號(hào)，或者收到詢問旁瓣抑制信號(hào)時(shí)，會(huì)抑制對其后一段時(shí)間內(nèi)收到詢問信號(hào)的處理。如果干擾設(shè)備重復(fù)發(fā)射敵方詢問信號(hào)或詢問旁瓣抑制信號(hào)，其威力范圍內(nèi)的敵方應(yīng)答機(jī)會(huì)被占據(jù)。此時(shí)，敵方詢問機(jī)就無法完成對這些應(yīng)答目標(biāo)的屬性判別。

應(yīng)答占據(jù)充分利用了雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的弱點(diǎn)，用不大的功率就可以癱瘓敵我識(shí)別系統(tǒng)，是一種高效的對抗方法。

1.4 高重頻脈沖干擾

敵我識(shí)別系統(tǒng)的詢問應(yīng)答信號(hào)是一組加密脈沖，如果提前偵獲其脈沖寬度和間隔等參數(shù)，即便不知道其攜帶信息，干擾設(shè)備也能以極高的頻率發(fā)射一組與敵方詢問應(yīng)答信號(hào)脈寬和間隔相同的脈沖串，該信號(hào)與敵方信號(hào)產(chǎn)生交疊，影響敵方詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)解碼，降低其識(shí)別概率。

2 對Mode 5干擾效果分析

上節(jié)闡述的針對雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的主要對抗方法，可以對Mark Ⅻ系統(tǒng)發(fā)揮有效的干擾。Mode 5是美國為了應(yīng)對信息化戰(zhàn)爭下的復(fù)雜電磁環(huán)境，而對敵我識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行的最新升級(jí)。下面分析上述對抗方法對Mode 5的干擾效果。

2.1 欺騙利用

Mode 5采用了時(shí)間同步和新的加密體制，加密間隔很短，偵收到的信號(hào)只在幾秒內(nèi)有效；詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)增加了應(yīng)答重復(fù)保護(hù)和詢問重復(fù)保護(hù)功能，可以識(shí)別轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)；另外，應(yīng)答信號(hào)采用隨機(jī)應(yīng)答延時(shí)技術(shù)，信號(hào)到達(dá)時(shí)間與目標(biāo)距離不再是線性關(guān)系；而且，Mode 5加密強(qiáng)度高，基本無法破譯。因此，難以實(shí)現(xiàn)對Mode 5的欺騙利用。

2.2 應(yīng)答機(jī)占據(jù)

如前文所述，Mode 5加密間隔短，偵收到的詢問信號(hào)很快失效，而且應(yīng)答機(jī)還可以識(shí)別轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，所以通過偵收詢問信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)并不能占據(jù)應(yīng)答機(jī)。

另外，Mode 5應(yīng)答機(jī)收到詢問旁瓣抑制信號(hào)后的抑制時(shí)間很短，而且可以識(shí)別虛假的詢問旁瓣抑制信號(hào)，所以通過轉(zhuǎn)發(fā)詢問旁瓣抑制信號(hào)也不能占據(jù)應(yīng)答機(jī)。

2.3 噪聲壓制干擾

詢問機(jī)使用定向天線，應(yīng)答機(jī)使用全向天線，在雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的信息交換通道中應(yīng)答機(jī)屬于薄弱環(huán)節(jié)。噪聲壓制通常用于干擾應(yīng)答機(jī)，影響其對有效詢問信號(hào)的接收，干擾效果表現(xiàn)為詢問機(jī)的威力產(chǎn)生回退。

對擴(kuò)頻系統(tǒng)來說，干擾容限Mj表示系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力，定義為：

其中：Gp為擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益；(S/N)out為解擴(kuò)輸出端要求的信噪比；Ls為擴(kuò)頻系統(tǒng)的內(nèi)部損耗。綜合考慮Mode 5技術(shù)體制和工程實(shí)現(xiàn)，其Mj約為-4.5dB。這表示信噪比小于4.5dB時(shí)，Mode 5就已經(jīng)無法正常工作。下面以美軍機(jī)載詢問機(jī)AN/APX-125(V)為例，定量計(jì)算噪聲壓制的干擾效果。

AN/APX-125(V)設(shè)備端口功率2.4KW，饋線損耗5dB，天線增益8dB；Mode 5標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答機(jī)靈敏度-80dBmW，饋線損耗5dB，天線增益0dB，接收帶寬12MHz；噪聲壓制設(shè)備距離詢問機(jī)300Km，干擾功率譜密度為1KW/MHz。

以詢問機(jī)S為原點(diǎn)，指向噪聲壓制設(shè)備J的方向SJ為x軸，建立圖1所示的直角坐標(biāo)系。經(jīng)計(jì)算，無干擾時(shí)，詢問機(jī)S的威力為285Km；有干擾時(shí)，詢問機(jī)的威力被壓縮在半徑為(82+181)/2Km的圓內(nèi)，詢問機(jī)有效識(shí)別范圍的面積只有原來的約1/5。也就是說，在距離詢問機(jī)300Km遠(yuǎn)、功率為12KW的頻率瞄準(zhǔn)噪聲壓制設(shè)備作用下，詢問機(jī)的作戰(zhàn)效能大打折扣。

2.4 高重頻脈沖干擾

高重頻脈沖干擾通常也用于干擾應(yīng)答機(jī)，以極高的頻率轉(zhuǎn)發(fā)詢問信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)與敵方詢問信號(hào)產(chǎn)生交疊，從而導(dǎo)致應(yīng)答機(jī)無法應(yīng)答正常詢問信號(hào)。

Mode 5詢問信號(hào)分為同步脈沖和數(shù)據(jù)脈沖兩部分，同步后才會(huì)觸發(fā)對數(shù)據(jù)脈沖的解碼。對Mode 5高重頻干擾有兩種方式，一種是發(fā)射多組嵌套的同步脈沖，不斷觸發(fā)應(yīng)答機(jī)對數(shù)據(jù)脈沖的解碼，使其數(shù)據(jù)脈沖解碼電路飽和，無法接收正常詢問信號(hào)；第二種是發(fā)射功率較大的同步脈沖串，遮蓋敵方詢問機(jī)的信號(hào)。

圖1 噪聲壓制對A N/A P X-1 2 5(V)的干擾效果

對于第一種方式，已知Mode 5應(yīng)答機(jī)具備一定的處理交織詢問能力，另外，如果其數(shù)據(jù)脈沖解碼通道數(shù)足夠，那么高重頻脈沖對其干擾效果并不好。對于第二種方式來說，由于Mode 5采用了擴(kuò)頻技術(shù)，即使干擾同步脈沖串與正常詢問信號(hào)有交疊，也需要干擾同步脈沖串功率大于正常詢問信號(hào)時(shí)，才會(huì)影響應(yīng)答機(jī)對正常詢問信號(hào)的接收。

3 結(jié)論

由于Mode 5增加了多重安全認(rèn)證手段，轉(zhuǎn)發(fā)詢問、轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答、應(yīng)答機(jī)占據(jù)等對抗方法都無法發(fā)揮應(yīng)有效果。另外，Mode 5采用了擴(kuò)頻技術(shù)，且可處理交織的詢問信號(hào)，高重頻脈沖功率大于詢問信號(hào)時(shí)，才會(huì)影響應(yīng)答機(jī)工作。而噪聲壓制干擾在干擾信號(hào)比詢問信號(hào)小4.5dB時(shí)，就已經(jīng)可以影響應(yīng)答機(jī)的正常工作。

綜上所述，噪聲壓制干擾是目前對抗Mode 5的一種較為有效的方法，還可以適當(dāng)降低噪聲壓制干擾的占空比，或者使用方向性天線，來降低壓制難度。另外，在Mode 5升級(jí)過渡期內(nèi)，還可以利用其兼容Mode 4的缺點(diǎn)來實(shí)施其它干擾。除此之外，還可以研究攻擊Mode 5時(shí)間同步源、破譯密碼等對抗方法的可行性。

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