曾湘洪 茍玉玲

1.四川九洲空管科技有限責(zé)任公司；2.四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司

多傳感器信息融合是敵我識(shí)別系統(tǒng)對(duì)民用或中立目標(biāo)進(jìn)行有效識(shí)別的手段，其中空管監(jiān)視的信息是最重要的輔助信息。本文重點(diǎn)對(duì)空管協(xié)作監(jiān)視的優(yōu)點(diǎn)、限制條件和在敵我識(shí)別系統(tǒng)中應(yīng)用需求進(jìn)行梳理和分析，并對(duì)應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

1 多屬性識(shí)別需求

根據(jù)航空數(shù)據(jù)顯示，由于敵我識(shí)別系統(tǒng)未能有效識(shí)別到民用飛機(jī)，現(xiàn)今為止被誤攻擊而造成的損失及人員傷亡數(shù)據(jù)巨大[1]，這不僅會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的人道危機(jī)，改變民意和輿論走勢(shì)，引發(fā)事態(tài)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，甚至影響當(dāng)時(shí)的政治格局。這使得在局部沖突、熱點(diǎn)區(qū)域、敏感空域內(nèi)，通過多傳感器信息融合來判辨中立或民用目標(biāo)變得極為迫切。尤其是在沒有完善空管空防一體化系統(tǒng)支撐的獨(dú)立系統(tǒng)，以及較易在陌生地域、突發(fā)空情或敵方人為干擾等情況下造成裝備操作人員的誤判。

2 敵我識(shí)別簡(jiǎn)介

民用二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）起源于西方體制敵我識(shí)別（IFF），其中民用模式A與軍用模式3具有完全相同的特點(diǎn)，通常稱作3/A模式[2]。美國研制的模式5雖然采用了先進(jìn)MSK調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈路傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)現(xiàn)代加密技術(shù)等，但詢問載頻為1030MHz，應(yīng)答載頻為1090MHz，仍與空管監(jiān)視使用相同頻段，兼容二次監(jiān)視雷達(dá)功能（如表1所示）；而以俄羅斯為代表的東方體制敵我識(shí)別器需根據(jù)不同的識(shí)別路線和工作狀態(tài)使用不同的波段或波段組合，除非特殊要求，一般不兼容空管二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）功能。這使得繼承前蘇聯(lián)制式的武器控制雷達(dá)對(duì)民航目標(biāo)探測(cè)識(shí)別具有先天不足；同時(shí)在沖突地區(qū)的敵我識(shí)別設(shè)備一般處于無線電靜默狀態(tài)，也會(huì)對(duì)突發(fā)的空情屬性進(jìn)行誤判。

表1 主要西方體制敵我識(shí)別器模式對(duì)比Tab.1 Comparison of main western IFF modes

3 空管主要監(jiān)視技術(shù)

用于民航的空中交通管制（ATC）監(jiān)視技術(shù)手段較多，一般可分獨(dú)立監(jiān)視和協(xié)作式監(jiān)視。獨(dú)立監(jiān)視通常也稱為非協(xié)作式監(jiān)視，一般是指地面設(shè)備不依賴空中目標(biāo)發(fā)送的信息進(jìn)行自主監(jiān)視，如：航管一次雷達(dá)[3]。本文主要對(duì)空管的協(xié)作式監(jiān)視在敵我識(shí)別中的應(yīng)用進(jìn)行討論，空管協(xié)作式監(jiān)視主要通過如圖1所示獲取民航目標(biāo)的信息。

圖1 空管協(xié)作式監(jiān)視主要手段Fig.1 Main means of ATC cooperative surveillance

4 空管協(xié)作式監(jiān)視特點(diǎn)

由于A/C模式、S模式已在西方體制敵我識(shí)別器中普遍采用，而ADS-C采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式，需航空器直接與管制單位之間建立點(diǎn)到點(diǎn)的通訊連接，一般在其他監(jiān)視手段不可行的區(qū)域提供監(jiān)視，本文不對(duì)上述監(jiān)視模式或手段進(jìn)行累述。

ADS-B由機(jī)載星基導(dǎo)航和定位系統(tǒng)生成精確的航空器及其他移動(dòng)目標(biāo)自身定位信息，通過特定數(shù)據(jù)鏈和格式進(jìn)行周期性自動(dòng)監(jiān)視信息廣播，并由特定地面站設(shè)備和（或）其他航空器進(jìn)行接收和處理，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能[3]。ICAO推薦使用的1090ES數(shù)據(jù)鏈主要利用S模式的DF17和DF18進(jìn)行信息傳輸?？梢詫?shí)時(shí)獲取目標(biāo)的主要廣播信息，包括飛機(jī)標(biāo)識(shí)、飛機(jī)類別、三維位置、三維速度等狀態(tài)信息，以及緊急狀態(tài)、航跡角、航跡拐點(diǎn)等附加信息[4]。消息廣播間隔時(shí)間為0.4～0.6s之間。

MLAT采用到達(dá)時(shí)間差定位技術(shù)，通過測(cè)量、處理目標(biāo)應(yīng)答信號(hào)（A/C/S/1090ES/TCAS等）到達(dá)多個(gè)基站的時(shí)間差來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位，滿足管制監(jiān)視需求[3]。分為機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面多點(diǎn)定位（ASM）系統(tǒng)和廣域多點(diǎn)定位（WAM）系統(tǒng)，對(duì)航路目標(biāo)監(jiān)視采用廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)?？梢垣@取飛機(jī)的高度、速度等識(shí)別信息，同時(shí)可以人工設(shè)置上報(bào)信息的刷新速率[5]，一般每秒數(shù)據(jù)更新一次。

雖然ADS-B和MLAT目標(biāo)信息刷新率高，目標(biāo)信息豐富完整，但其探測(cè)范圍受視距和地形地物等因素限制。地形地物對(duì)無線電信號(hào)的反射和遮擋，會(huì)直接影響其覆蓋能力，同時(shí)MLAT還會(huì)受地面站的布局影響。為最大限度的發(fā)揮其性能，對(duì)場(chǎng)地設(shè)置及環(huán)境都有明確的要求：ADS-B地面站應(yīng)滿足空域覆蓋、設(shè)在開闊地帶，四周無嚴(yán)重的地形地物遮擋，同時(shí)還要考慮測(cè)試信標(biāo)和合裝設(shè)備間電磁影響；MLAT地面站除需滿足對(duì)監(jiān)視區(qū)域的精度和覆蓋要求，作用區(qū)域內(nèi)應(yīng)無嚴(yán)重的地形地物遮擋，同時(shí)還要考慮詢問區(qū)域覆蓋、接收機(jī)間同步和合裝設(shè)備間電磁影響[6]。以上這些要求限制了兩者在極端環(huán)境下的應(yīng)用，降低系統(tǒng)性能的正常發(fā)揮。

5 空管監(jiān)視在敵我識(shí)別中的應(yīng)用

由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)具有突發(fā)性、力量非對(duì)稱性、任務(wù)多樣性等新特點(diǎn)，無法有效依托各國完整的空防空管一體化系統(tǒng)[7]，必須依靠裝備自身的偵察監(jiān)視手段，采用成熟可靠的數(shù)據(jù)源對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，適時(shí)處置各種空情。敵我識(shí)別裝備可配合一次雷達(dá)進(jìn)行可疑目標(biāo)的屬性識(shí)別，與空管監(jiān)視的目的要求有顯著區(qū)別，需對(duì)空管監(jiān)視手段進(jìn)行優(yōu)化整合后才能更好的服務(wù)于目標(biāo)識(shí)別。

敵我識(shí)別器為軍用裝備，對(duì)“五性”設(shè)計(jì)有明確要求?？赏ㄟ^借用空管成熟監(jiān)視技術(shù)和體系，增加軍用監(jiān)視的成熟度；優(yōu)化功能（對(duì)與目標(biāo)識(shí)別無關(guān)的功能進(jìn)行裁剪），簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少器件和組件等數(shù)量，降低功耗；采用優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)L波段進(jìn)行綜合一體化設(shè)計(jì)，利用數(shù)字化處理技術(shù)進(jìn)行硬件復(fù)用，提升設(shè)備擴(kuò)展和升級(jí)能力；同時(shí)采用人機(jī)工程、優(yōu)化人機(jī)交互界面，提高裝備的用戶操作維護(hù)體驗(yàn)。

為提高裝備的生存能力，電磁兼容、抗干擾和反偵收能力也有特殊要求，首先盡量少輻射或不輻射電磁信號(hào)，在源頭上減少被偵收的概率，堅(jiān)持非必要不詢問原則。為降低對(duì)電磁環(huán)境的額外干擾和被偵收打擊的可能性，地面ADS-B站需采用ADS-B IN工作方式，MLAT需配置為無源系統(tǒng)來提供增強(qiáng)空管監(jiān)視功能；其次對(duì)A/C模式、S模式可采用敵我識(shí)別系統(tǒng)常用的牽引工作方式，僅對(duì)特定方位的特定目標(biāo)進(jìn)行有限的突發(fā)詢問，一旦有效識(shí)別目標(biāo)隨即進(jìn)入靜默狀態(tài)。

MLAT對(duì)欺騙干擾和飽和攻擊具有很強(qiáng)的抑制能力，同時(shí)兼容A/C模式、S模式，并與ADS-B技術(shù)相兼容，通過針對(duì)性的接收頻段和功能擴(kuò)展，可對(duì)M4、M5和東方體制的應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行無源定位。

敵我識(shí)別系統(tǒng)和空管監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，可獲取相關(guān)目標(biāo)更豐富的特征信息[8]，確保做出更優(yōu)的判決處理，進(jìn)一步增強(qiáng)目標(biāo)屬性的識(shí)別力，達(dá)到裝備高可靠性、信息高置信度、系統(tǒng)高可用度的要求。目標(biāo)屬性與監(jiān)視模式對(duì)照如表2所示。

表2 目標(biāo)屬性與監(jiān)視模式對(duì)照表Tab.2 Comparison between target attribute and surveillance mode

6 結(jié)語

空管協(xié)作式監(jiān)視是敵我識(shí)別的有力補(bǔ)充，不僅減少由于誤識(shí)別導(dǎo)致的對(duì)民用或中立目標(biāo)的誤傷，同時(shí)也極大地提高了敵我識(shí)別的準(zhǔn)確性。但空管監(jiān)視站點(diǎn)的架設(shè)對(duì)陣地有較高要求，一般機(jī)動(dòng)裝備由于地形和隱蔽需要很難全面達(dá)到架設(shè)要求，在一定程度上限制了設(shè)備性能的充分發(fā)揮。如針對(duì)具體關(guān)注目標(biāo)和區(qū)域適當(dāng)調(diào)整陣地，就能發(fā)揮較高效能，其提供的無源、連續(xù)和實(shí)時(shí)的空中交通態(tài)勢(shì)感知能力，可對(duì)敵我識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別能力進(jìn)行必要的補(bǔ)充。具有空管協(xié)作式監(jiān)視能力的敵我識(shí)別系統(tǒng)，能進(jìn)行多傳感器信息融合，更好地提供空中目標(biāo)監(jiān)視識(shí)別、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)空情掌握，保證空中交通順暢有序，有效提升防空作戰(zhàn)快速反應(yīng)能力。該系統(tǒng)將在使用中不斷改進(jìn)完善，具有更強(qiáng)的生命力，更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

引用

[1] 魏岳江.如何識(shí)別民用與軍用航空目標(biāo)[J].江蘇航空,2014(4): 45-47.

[2] 張尉.二次雷達(dá)原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007.

[3] 張召悅.空管監(jiān)視技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2017.

[4] MH/T 4036:1090MHz擴(kuò)展電文廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視地面站(接收)設(shè)備技術(shù)要求[S].2012.

[5] MH/T 4037.2:多點(diǎn)定位系統(tǒng)通用技術(shù)要求 第2部分:廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)[S].2017.

[6] MH/T 4003.2:民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視臺(tái)(站)設(shè)置場(chǎng)地規(guī)范 第1部分:監(jiān)視[S].2014.

[7] 程季锃,程健,何福京.空防空管一體化運(yùn)行體系能力需求分析[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào),2012(7):15-18+22.

[8] 曹曉蓓.綜合敵我識(shí)別方法研究[J].電訊技術(shù),2011,51(12):1-3.