一種空中目標敵我識別邏輯模型

張志強，錢建剛，魯瑞達

(1.空軍預警學院 研究生管理大隊，武漢 430019;2.空軍預警學院 一系，武漢 430019)

0 引言

在冷兵器時代，人們只需要通過辨別服裝、口令來區(qū)分敵我雙方。進入熱兵器時代，尤其將科技成果應用于軍事后，擴展了戰(zhàn)場的范圍和縱深，而雷達兵的出現(xiàn)解決了對遠距離目標的預警監(jiān)視問題，能夠及時提供目標的信息，但很難對目標的敵我屬性進行判斷。直到20 世紀30年代，英國發(fā)明了“馬克”(MARK）協(xié)作式二次雷達詢問應答系統(tǒng)，才解決了遠距離目標的敵我屬性判斷難題。但是，僅僅依靠雷達應答信號的指揮決策模式，由于其識別概率有限，出現(xiàn)誤判在所難免［1］。在伊拉克戰(zhàn)爭中就發(fā)生多起“誤傷”、“誤炸”己方和友軍的事件。如何加強決策的準確性，杜絕此類“誤傷”事件發(fā)生在我軍，除了加強對操縱員的訓練外，還迫切需要改善指揮員的指揮環(huán)境，改變單純依靠雷達敵我識別信號進行經(jīng)驗判斷的傳統(tǒng)手段。

當前，針對如何加強目標敵我識別的研究主要有兩個方向:一是新型的以二次雷達為主的協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)的武器裝備研究［2］，希望通過提高裝備抗干擾性、應答密碼的安全性等措施來增強目標判斷的準確性;二是基于智能算法的非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)的研究［3-4］，試圖利用對目標探測所發(fā)現(xiàn)的信息來進行目標敵我屬性的判斷，通過對目標的結構特征(目標投影的長度、寬度、面積等）、空間特征(方向、位置、速度和距離等）和信號特征進行數(shù)據(jù)融合，再使用一定的算法對融合數(shù)據(jù)進行相關分析，最終確定敵我屬性。但是，以上兩種方法都不能夠迅速投入使用:一是開發(fā)新型武器裝備的周期長、投資大，在很長時間內部隊需求不能滿足;二是采用智能算法在進行敵我屬性判斷時，從發(fā)現(xiàn)目標到信息收集、最后進行分析判斷需要大量的計算，并且有較長的運算時間，在現(xiàn)代高技術戰(zhàn)場環(huán)境下，電磁環(huán)境復雜，對信息的收集有很多的干擾，其必須通過不斷的修正才能得出準確的判斷，耗時太長不能良好地適應快速指揮的要求。基于以上分析，本文提出建立以雷達敵我識別應答信號為主的邏輯判斷模型，在使用雷達敵我系統(tǒng)進行敵我識別的同時加入可快速獲取的目標初始信息的邏輯判斷，輔助指揮員快速、準確地作出判斷。對比單純的依靠雷達敵我識別系統(tǒng)，該模型增加多次疑是“非我”目標的邏輯判斷，通過簡單的幾次邏輯梳理增強了判斷的準確性，減少了將友方誤判為敵方的概率，而且該模型是立足現(xiàn)有裝備的基礎上，能夠初步解決當前指揮員面臨的困難。

1 敵我識別依據(jù)

邏輯模型是人們感知、識別事物外部特征、運動規(guī)律進而判斷出事物內部屬性思維過程的具體形式。邏輯判斷需要建立明確的判斷標準和選取適當?shù)哪繕颂卣?。針對我國防空現(xiàn)狀和對敵我識別決策時間的要求，在此選擇以下4個戰(zhàn)術(經(jīng)驗）規(guī)則作為邏輯模型的判斷標準。

(1）上級命令和飛行計劃

如果上級指揮機構對目標的屬性作出了明確的指示，則按照命令將目標判斷為我方或敵方，否則及時進行下一步的判斷工作，確認目標身份。飛行計劃是指預先或臨時確定的有關飛機(含民航、轉場的作戰(zhàn)飛機等）的飛行航線和飛行諸元(含目標的飛行航向、速度、高度、時間等參數(shù)）的總和［5］。當雷達發(fā)現(xiàn)目標時與飛行計劃進行比較，若雷達發(fā)現(xiàn)的目標航跡位置和飛行諸元與某一飛行計劃完全相關，可判為“我機”或“友機”(國際航路上飛行的國際航班）。根據(jù)飛行計劃判斷目標敵我屬性是日常防空警戒中最常用的一種方法。在實際操作中，不能僅僅依據(jù)飛行計劃和目標航跡在某一時刻的一個當前點能滿足各相關條件(或準則）的要求就立即確認該目標的敵我屬性，還必須進行連續(xù)多點的測試，才能最終確定目標的屬性。因此，對初步認定的雷達目標，還需對其繼續(xù)和同一飛行計劃相關。若后續(xù)幾點或預先確定的一段時間內繼續(xù)和同一飛行計劃相符合，才將其判斷為我機或敵機。

(2）雷達敵我識別系統(tǒng)應答信號

雷達敵我識別系統(tǒng)實質上是屬于一種二次雷達，由詢問機和應答機兩部分組成，利用對目標詢問信號的回應實現(xiàn)敵我屬性的判斷。在我方和友方的飛行器上加裝應答機，當我方雷達探測到空中目標后，控制其配套的敵我識別詢問機向目標發(fā)出密碼詢問信號，如果屬于我方或友方目標，其應答機對詢問信號進行解碼，自動發(fā)回密碼應答信號。詢問機對應答信號解碼后，輸出判斷標志給雷達，與該目標的回波信號同時顯示。如果屬于非我方目標，則不能發(fā)回約定的應答信號，在雷達顯示器上只有目標回波信號而沒有應答信號，如圖1所示。但是，實際中戰(zhàn)場電磁環(huán)境復雜，我機或友機有可能沒有進行應答或者應答信號丟失，導致對目標屬性的誤判，所以沒有應答信號的目標不能直接判斷為敵對目標，還需要結合其他標準進行綜合判斷。

圖1 雷達顯示器上目標回波與應答信號示意圖

(3）目標行為

無論屬于何方的飛行目標都有其飛行目的，民用航班、敵方進攻、電子偵察等都會從目標的動作中表現(xiàn)出來。所以，可根據(jù)目標所表現(xiàn)出的初步特征，對目標屬性判斷進行決策支持。在此選取電子干擾作為輔助指標。在現(xiàn)代空戰(zhàn)中常常伴隨著電子干擾，影響對方的探測、通信功能，以達到對己方目標的掩護作用。在進行敵我識別時，若目標本身就對雷達進行電子干擾則按照敵情處理;若遭受大面積電子干擾，則對該干擾方向上發(fā)現(xiàn)的目標初步判定為敵情。

(4）目標飛行區(qū)域

目標飛行區(qū)域是指目標被發(fā)現(xiàn)時所處的空域。一般情況下各國為了最大程度確保各自重要地區(qū)的安全，都會設置一些空中禁區(qū)，并且通報己方部隊和友軍部隊。任何單位不得進入空中禁區(qū)。一旦在空中禁區(qū)空域發(fā)現(xiàn)目標，可立即判斷為敵方目標。

2 敵我識別模型的建立

雷達兵部隊的指揮過程中的各環(huán)節(jié)都有嚴格的時間限制。對于目標敵我屬性判斷過程而言，在確定雷達發(fā)現(xiàn)的空中目標是飛行器后的數(shù)個點跡內，迅速進行目標敵我屬性判斷，在要求的時限內確定目標屬性。將目標的戰(zhàn)術(經(jīng)驗）狀態(tài)用一個集合表示。

其中xi為目標第i個判斷規(guī)則的狀態(tài)。目標的敵我屬性集合為

則目標的敵我識別可以表示為根據(jù)目標狀態(tài)對其屬性做出推斷的過程，即描述為

為了實現(xiàn)對空中目標敵我屬性識別過程的規(guī)范化、程序化，在此將這種復雜的戰(zhàn)術(經(jīng)驗）規(guī)則和數(shù)學表達抽象為知識體系，實現(xiàn)由人工語言向計算機語言規(guī)則的轉換，即將判斷規(guī)則實現(xiàn)If A then B的轉換，其中A為判斷規(guī)則的狀態(tài)表現(xiàn)，B為判斷結果。則得出敵我屬性判斷邏輯判斷模型如圖2所示。

圖2 目標敵我識別邏輯判斷模型

3 模型分析

該模型既可作為操縱員判斷敵我屬性的邏輯思維，也可用于計算機進行自動敵我屬性判斷的程序。如圖2所示，首先，計算機從雷達獲取目標回波信號，并檢查目標是否有電子干擾行為，如果雷達顯示有干擾跡象，則將其判斷為敵方目標;如果一切正常則從回波中尋找二次雷達信號，同時查驗上級指揮系統(tǒng)對該目標是否有明確的敵我定義?？紤]戰(zhàn)場復雜的電磁環(huán)境和應答信號密碼的安全性，以下判斷分為兩種情況:

情況1 如果有敵我識別應答信號，但是根據(jù)上級作戰(zhàn)命令該目標屬于敵對目標，則判斷為敵方。若上級指揮機關對該目標沒有任何指示，則查看飛行計劃，對于符合預飛報、起飛報的目標判斷為我方;對于不符合預飛報、起飛報的目標使用目標所處空域位置進一步判斷目標屬性，若此時目標處于空中禁區(qū)，則判斷為敵方目標，否則判斷為屬性不明。

情況2 如果沒有敵我識別應答信號，但是根據(jù)上級作戰(zhàn)命令該目標屬于我方目標，則判斷為我方。若上級指揮機關對該目標沒有任何指示，則查看飛行計劃，對于不符合預飛報、起飛報的目標判斷為我方;對于符合預飛報、起飛報的目標使用目標所處空域位置進一步判斷目標屬性，若此時目標處于空中禁區(qū)，則判斷為敵方目標，否則判斷為屬性不明。

4 結束語

雷達情報是國家防空的第一手情報，其時效性和準確性對國土安全有重大的影響。目前的敵我識別技術還有待研究，現(xiàn)有的敵我識別系統(tǒng)不完全可靠，嚴重制約了我防空火力發(fā)揮作用。本文立足現(xiàn)有裝備，提出了一種邏輯判斷模型，綜合利用敵我識別應答信號、飛行計劃、目標位置和目標意圖動作，擴大了信息來源，增加了判斷的可靠性，減少誤判和誤傷事件的發(fā)生。

［1］陳非凡，宛京立.國外敵我識別器技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.電訊技術，2001，41(5）:5-10.

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

［3］孫永強，張安.基于混合貝葉斯網(wǎng)絡的非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)［J］.火力與指揮控制，2010，35(6）:179-182.

［4］蔣慶全.數(shù)據(jù)融合與敵我識別綜述［J］.現(xiàn)代防御技術，2002，30(4）:55-60.

［5］賀正洪，呂輝，王睿.防空指揮自動化信息處理［M］.西安:西北工業(yè)大學出版社，2006.1.