敵我識別系統(tǒng)干擾和防御方法

郝雁中1，呂 斌2，陳 超1，耿 強(qiáng)，佟昌峻

(1.空軍航空大學(xué)，長春 130022；2.解放軍93101部隊，黑龍江 牡丹江 157023；3.解放軍93107部隊，沈陽 110141)

1 引 言

隨著識別通信技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)爭對識別技術(shù)的新要求，敵我識別系統(tǒng)的干擾和防御技術(shù)已經(jīng)成為電子對抗領(lǐng)域的一個重要研究課題。目前,針對敵我識別系統(tǒng)的研究主要分為兩類：一是綜述性研究，主要介紹敵我識別系統(tǒng)發(fā)展歷程、技術(shù)展望等[1-3]，也有部分介紹其工作模式的[3]；二是技術(shù)性研究，如新型敵我識別器的設(shè)計[4-10]、敵我識別系統(tǒng)的通信保密[11，12]等。本文通過對國外幾種典型敵我識別系統(tǒng)的技術(shù)特點進(jìn)行分析，重點關(guān)注其工作頻率、詢問方式、工作模式等技術(shù)環(huán)節(jié)，找出其薄弱點和突破口，并結(jié)合當(dāng)前電子作戰(zhàn)中經(jīng)常采用的干擾資源和干擾戰(zhàn)術(shù)，探討對其進(jìn)行干擾和防御的有效手段。

2 敵我識別系統(tǒng)基本原理

敵我識別系統(tǒng)從工作原理上一般分為協(xié)同式和非協(xié)同式兩種[1]。協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)(Identification Friend or Foe，IFF)由詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)兩部分構(gòu)成，通過兩者之間數(shù)據(jù)保密的詢問/應(yīng)答通信實現(xiàn)識別。協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)的工作原理如圖1所示，該系統(tǒng)由詢問機(jī)發(fā)出一個無線電詢問信號，目標(biāo)應(yīng)答機(jī)接收詢問信號，如果接收到的詢問信號是正確的代碼，應(yīng)答機(jī)將給詢問機(jī)自動發(fā)送出所請求的應(yīng)答信號，然后詢問機(jī)對應(yīng)答信號進(jìn)行解碼，從而識別出目標(biāo)的敵我屬性。

圖1 協(xié)同式敵我識系統(tǒng)的工作原理Fig.1 Principle of cooperative IFF

非協(xié)同式目標(biāo)識別(Noncooperative Target Recongnition，NCTR)沒有與目標(biāo)間的通信過程，它將被識別目標(biāo)看作系統(tǒng)的外部環(huán)境，通過各種不同功能的傳感器對其結(jié)構(gòu)特征(目標(biāo)二維投影的長度、寬度、面積等)、統(tǒng)計特征(均值和均方誤差等)、空間特征(方位、速度、距離等)和反射參數(shù)/信號特征等進(jìn)行觀測，收集目標(biāo)各方面信息，這些信息被匯總到數(shù)據(jù)處理中心，通過系統(tǒng)處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分類、特征匹配等信息融合技術(shù)來獲得識別結(jié)果，其工作原理如圖2所示。

圖2 非協(xié)同式目標(biāo)識系統(tǒng)的工作原理Fig.2 Principle of NCTR

3 敵我識別系統(tǒng)干擾技術(shù)

對敵我識別干擾的方法主要有壓制式干擾和欺騙式干擾，壓制干擾可造成敵方敵我識別器工作紊亂，無法分辨“敵”與“友”；欺騙干擾可使敵詢問器認(rèn)“敵”為“友”，從而達(dá)到欺騙目的。

3.1 對協(xié)同式目標(biāo)識別系統(tǒng)的干擾

協(xié)同式系統(tǒng)過程簡單、識別速度快、準(zhǔn)確性高，而且系統(tǒng)體積小，易于裝備和更換，密碼有效期短，可有效防止敵方對己方密碼的測控、破譯和利用，是敵我識別的主要手段。目前，許多先進(jìn)的敵我識別系統(tǒng)如北約的Mark系列，美國的BCIS系統(tǒng)、LIFES系統(tǒng)、CIDDS系統(tǒng)，法國的BIFF系統(tǒng)等均采用協(xié)同式敵我識別方式。表1列舉了國外典型敵我識別系統(tǒng)的部分技術(shù)參數(shù)和技術(shù)特點。

對敵我識別系統(tǒng)實施有效干擾的重要前提是對其進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的信號偵察與分析處理，結(jié)合系統(tǒng)平臺特征及信號特征，判斷系統(tǒng)類型，然后采取合適的干擾方式。表1中各系統(tǒng)的技術(shù)特點既可以添加到輻射源識別庫，用于偵察后信號匹配對比，進(jìn)而識別信號來源，確定信號平臺，亦可作為干擾方式選擇、干擾資源分配的重要依據(jù)。

表1 典型敵我識別系統(tǒng)的技術(shù)特點Table 1 The technical features of typical IFF systems

目前，先進(jìn)敵我識別系統(tǒng)的通信方式主要采用無線電信號、激光信號，或兩種信號方式結(jié)合使用。對于采用無線電信號的通道，傳統(tǒng)的有源壓制性干擾仍然是最直接有效的干擾方式，特別是對于機(jī)載平臺、地面裝甲平臺的敵我識別系統(tǒng)，可采用功率大、方向性好、作用距離遠(yuǎn)的專用電子干擾飛機(jī)進(jìn)行壓制干擾，將電子干擾飛機(jī)部署在敵方防空武器射程之外(通常為100 km左右)，干擾樣式可選擇連續(xù)噪聲阻塞式干擾或間斷噪聲瞄準(zhǔn)式干擾。

對于采用固定頻率或窄帶信號進(jìn)行通信的系統(tǒng)(如MK XII系統(tǒng)，其詢問頻率為1 030 MHz，應(yīng)答頻率為1 090 MHz)，建議采用準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)式干擾，干擾信號頻譜寬度約為信號頻譜2～3倍，干擾信號頻率在時間上與信號頻率同步，且不會影響其它通信網(wǎng)的正常通信聯(lián)絡(luò)。對于采用毫米波通信(有35、94、140和220 GHz共4個空氣傳播窗口)的敵我識別系統(tǒng)，如BCIS系統(tǒng)、ZEFF系統(tǒng)均在35 GHz窗口進(jìn)行傳播，可以采用干擾機(jī)載火控雷達(dá)制導(dǎo)信號的方式對其進(jìn)行干擾，相對準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)式干擾，干擾信號帶寬應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)展，干擾功率也應(yīng)提高。

對于采用數(shù)字加密技術(shù)的通信方式，當(dāng)?shù)玫綌撤降腎FF設(shè)備或偵察到敵方IFF系統(tǒng)完整的識別信號時，對其進(jìn)行密碼分析，偵破其正在使用的密鑰，模擬產(chǎn)生敵方IFF系統(tǒng)的詢問或應(yīng)答信號，對其實施密碼欺騙。也可采用數(shù)字儲頻等欺騙性干擾的手段，在對偵收到的詢問信號進(jìn)行復(fù)制的同時，對其進(jìn)行隨機(jī)碼調(diào)制，同時進(jìn)行擴(kuò)頻、調(diào)頻等處理，干擾其解碼設(shè)備正常工作。

與無線電波識別技術(shù)和毫米波識別技術(shù)相比，采用激光技術(shù)的敵我識別系統(tǒng)抗電磁干擾性強(qiáng)，信號傳遞通道窄，密碼很難被破譯，調(diào)制速度高，大大縮短了識別的時間和信號被截取的可能性，保密性好。對激光敵我識別系統(tǒng)實施干擾，可采用煙幕、氣溶膠、氣球等激光無源干擾來阻斷詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)之間的光路傳輸，或采用欺騙式、壓制式激光等有源干擾措施。需要注意的是，干擾機(jī)需要對機(jī)關(guān)詢問信號進(jìn)行精確的重頻測量和編碼識別，同時干擾功率和干擾時機(jī)的選擇也非常重要。

3.2 對非協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)的干擾

非協(xié)同式敵我識別方式可利用信息多樣(如目標(biāo)的電磁輻射和反射信號、紅外輻射、聲音信號、光信號、CPS信息等)，作用范圍大，可以同時對多個目標(biāo)進(jìn)行識別，識別結(jié)果可在各作戰(zhàn)武器間共享。其缺點是：從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到采集信息、分析判斷需要進(jìn)行大量的計算，即使運算速度足夠快也需要較長的運算時間；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，各種干擾和不確定因素很多，而且數(shù)據(jù)融合的處理方法目前還不夠完善，這都導(dǎo)致非協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)工作的可靠性難以保證。因此，非協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)目前還無法作為獨立的識別系統(tǒng)使用，但可以作為很好的輔助識別手段，為戰(zhàn)場指揮和決策提供大量信息。

對非協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)的干擾，應(yīng)立足于從傳感器前端進(jìn)行干擾，對于檢測目標(biāo)電磁輻射的傳感器，可采用有源壓制性干擾；對于檢測目標(biāo)紅外輻射的傳感器，可采用紅外干擾彈進(jìn)行干擾；對于檢測GPS信號的傳感器，可干擾對方GPS通信鏈路；對于檢測目標(biāo)空間特征和反射信號的傳感器，可采用多假目標(biāo)欺騙干擾。實際上，非協(xié)同式敵我識別器在工作時，往往需要同時檢測采集多傳感器信息，然后進(jìn)行信息融合才能得到識別結(jié)果，因此在實施干擾時還需根據(jù)實際情況靈活對各種干擾樣式、干擾資源進(jìn)行合理組織分配，以期達(dá)到最佳的干擾效果。

3.3 對新型敵我識別技術(shù)的干擾

隨著戰(zhàn)場識別能力的提高，敵我識別技術(shù)將向綜合方向發(fā)展，多傳感器的數(shù)據(jù)融合會逐漸占據(jù)敵我識別方式的主導(dǎo)地位。除了對傳統(tǒng)敵我識別系統(tǒng)性能提高方面的研究，國外目前已經(jīng)開始開展綜合識別系統(tǒng)的研制，以及敵我識別系統(tǒng)與C4ISR系統(tǒng)的融合技術(shù)。尤其是雷達(dá)細(xì)微信號分析、各類成像技術(shù)、微米/納米技術(shù)、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)的發(fā)展，將使敵我識別系統(tǒng)的干擾愈加艱難，新技術(shù)條件下對敵我識別系統(tǒng)的干擾必將成為今后的研究熱點。

4 敵我識別系統(tǒng)防御技術(shù)

盡管敵我識別系統(tǒng)面臨電子對抗威脅，但由于其采用窄帶通信、保密性編碼加密，以及多重抗干擾措施(如采用單脈沖、旁瓣抑制等技術(shù))，對其實施有效干擾難度很大，目前還沒有對敵我識別系統(tǒng)干擾成功的戰(zhàn)例。但是，對敵我識別系統(tǒng)防御技術(shù)的研究仍然不能放松。

對敵我識別系統(tǒng)的技術(shù)防御還應(yīng)該從以下幾方面進(jìn)行：

(1)提高通信頻率?；跓o線電通信的敵我識別系統(tǒng)是目前應(yīng)用最為廣泛的識別系統(tǒng)，但其發(fā)散性大、容易被敵方截獲和干擾，建議采用波長更短的毫米波或光波通信來實現(xiàn)敵我識別。毫米波或光波信號通信波束窄，不易被截獲，而且有利于在密集的作戰(zhàn)武器群(如坦克群)中對特定目標(biāo)進(jìn)行識別，對煙塵、霧、雨雪等障礙穿透能力強(qiáng)，可在更短的時間內(nèi)完成加密通信，可以大大降低被敵方截獲和攻擊的可能性；

(2)不斷改進(jìn)通信加密技術(shù)，研究更加高效、封閉的代碼加密技術(shù)。對于協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)來說，其核心技術(shù)是數(shù)據(jù)加密技術(shù)和通信收發(fā)硬件技術(shù)?；跓o線電和微波的通信收發(fā)硬件技術(shù)目前比較成熟，因此數(shù)據(jù)加密技術(shù)顯得格外重要。敵我識別系統(tǒng)對數(shù)據(jù)加密技術(shù)的基本要求是高效、封閉、準(zhǔn)則易變更,以適合戰(zhàn)場可能的需要[2]；

(3)開發(fā)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，包括協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)、非協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)融合，以及敵我識別系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合。利用多傳感器信息融合技術(shù)，可以將海、陸、空、天各種平臺上傳感器構(gòu)成龐大的探測體系，對探測的大量目標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，對目標(biāo)實施及時準(zhǔn)確的搜索、跟蹤、定位和識別，既能提高戰(zhàn)場信息利用率，也能使設(shè)備具有較高的抗干擾性能，提高了系統(tǒng)的生存率。

5 總 結(jié)

本文在對敵我識別系統(tǒng)的基本原理和幾種典型系統(tǒng)技術(shù)特點進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了對協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)、非協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)和新型敵我識別技術(shù)進(jìn)行干擾的幾種方式，對于電子對抗理論研究、作戰(zhàn)訓(xùn)練具有一定指導(dǎo)意義。但是，鑒于本文提供的干擾、防御方式還主要基于理論研究，尚不具備直接應(yīng)用于作戰(zhàn)訓(xùn)練的成熟條件，部分?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性仍需情報數(shù)據(jù)核實印證，各種干擾方式、干擾戰(zhàn)術(shù)的干擾效能也需通過演習(xí)訓(xùn)練進(jìn)行測試評估。而且，由于各國敵我識別系統(tǒng)保密性要求極高，很難獲取其詳細(xì)資料和技術(shù)參數(shù)，也給本文深入研究其干擾方法帶來許多困難，對于該領(lǐng)域的探索，仍需進(jìn)行長期的情報積累和技術(shù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曲東才,史賢俊,董文洪.雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)現(xiàn)狀、發(fā)展及啟示[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2004,32(3):64-68.

QU Dong-cai,SHI Xian-jun,DONG Wen-hong.Present situation,development and enlightenment of the radar IFF system[J].Modern Defence Technology,2004,32(3):64-68.(in Chinese)

[2] Thomson-CSF Inc.Franco-German NGIFF programme production contract for EADS and Thomson-CSF[M].[S.l.]:Thomson-CSF Inc.，2000.

[3] 戚保明,曹福成.外軍敵我識別系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].繼續(xù)教育,2000(4):54-55.

QI Bao-ming,CAO Fu-cheng. Present situation and development of the foreign ministry IFF system[J].Further Education,2000(4):54-55. (in Chinese)

[4] 葉玉丹,王殿左.激光敵我識別系統(tǒng)[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2005,20(1):10-13.

YE Yu-dan,WANG Dian-zuo.Study of Laser IFF System[J].Electro-Optic Technology Application,2005,20(1):10-13. (in Chinese)

[5] 姜世棟，劉永智，楊亞培,等. 激光敵我識別技術(shù)[J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2004,41(4):34-37.

JIANG Shi-dong,LIU Yong-zhi,YANG Ya-pei,et al.Development of Laser Identification of Friend or Foe Technology[J].Laser & Optoelectronics Progress,2004,41(4):34-37. (in Chinese)

[6] Thomson-CSF Comsys.Battlefield IFF:Thomson-CSF Comsys wins order for French Army[M].[S.l.]:Thomson-CSF Comsys,2000.

[7] Till Liepmann.LIFES Identification:Friend or Foe[R]//Pacific-sierra Research.[S.l.]:Till Liepmann,2000.

[8] UK Ministry of Defence. Friend Or Foe [R].London:UK Ministry of Defence,2000.

[9] Product manger combat identification.Combat identification for the dismounted solider(CIDDS)[EB/OL].Monmouth. army. mil.1999.

[10] Dynetics Inc.Laser/RF Solider identification System[M].[S.l.]:Dynetics Inc.，1999.

[11] 時宏偉. 加密敵我識別系統(tǒng)[J]. 電訊技術(shù),2001,41(2):25-27.

SHI Hong-wei.Mode V Encryption IFF system[J].Telecommunication Engineering,2001,41(2):25-27.(in Chinese)

[12] 汪世義. 淺談數(shù)據(jù)加密技術(shù)[J]. 巢湖學(xué)院學(xué)報, 2003,5(3)：88-90.

WANG Shi-yi.On The Technology of Data Encryption[J].Chaohu College Journal,2003,5(3):88-90. (in Chinese)