敵我識別系統(tǒng)對空管監(jiān)視的需求分析

曾湘洪 茍玉玲

1.四川九洲空管科技有限責任公司；2.四川九洲電器集團有限責任公司

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

1 多屬性識別需求

根據(jù)航空數(shù)據(jù)顯示，由于敵我識別系統(tǒng)未能有效識別到民用飛機，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]，這不僅會產(chǎn)生嚴重的人道危機，改變民意和輿論走勢，引發(fā)事態(tài)發(fā)生逆轉，甚至影響當時的政治格局。這使得在局部沖突、熱點區(qū)域、敏感空域內，通過多傳感器信息融合來判辨中立或民用目標變得極為迫切。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 敵我識別簡介

民用二次監(jiān)視雷達（SSR）起源于西方體制敵我識別（IFF），其中民用模式A與軍用模式3具有完全相同的特點，通常稱作3/A模式[2]。美國研制的模式5雖然采用了先進MSK調制技術、擴頻技術、數(shù)據(jù)鏈路傳輸技術、計算機現(xiàn)代加密技術等，但詢問載頻為1030MHz，應答載頻為1090MHz，仍與空管監(jiān)視使用相同頻段，兼容二次監(jiān)視雷達功能（如表1所示）；而以俄羅斯為代表的東方體制敵我識別器需根據(jù)不同的識別路線和工作狀態(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（SSR）功能。這使得繼承前蘇聯(lián)制式的武器控制雷達對民航目標探測識別具有先天不足；同時在沖突地區(qū)的敵我識別設備一般處于無線電靜默狀態(tài)，也會對突發(fā)的空情屬性進行誤判。

表1 主要西方體制敵我識別器模式對比Tab.1 Comparison of main western IFF modes

3 空管主要監(jiān)視技術

用于民航的空中交通管制（ATC）監(jiān)視技術手段較多，一般可分獨立監(jiān)視和協(xié)作式監(jiān)視。獨立監(jiān)視通常也稱為非協(xié)作式監(jiān)視，一般是指地面設備不依賴空中目標發(fā)送的信息進行自主監(jiān)視，如：航管一次雷達[3]。本文主要對空管的協(xié)作式監(jiān)視在敵我識別中的應用進行討論，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

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

ADS-B由機載星基導航和定位系統(tǒng)生成精確的航空器及其他移動目標自身定位信息，通過特定數(shù)據(jù)鏈和格式進行周期性自動監(jiān)視信息廣播，并由特定地面站設備和（或）其他航空器進行接收和處理，以實現(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進行信息傳輸?？梢詫崟r獲取目標的主要廣播信息，包括飛機標識、飛機類別、三維位置、三維速度等狀態(tài)信息，以及緊急狀態(tài)、航跡角、航跡拐點等附加信息[4]。消息廣播間隔時間為0.4～0.6s之間。

MLAT采用到達時間差定位技術，通過測量、處理目標應答信號（A/C/S/1090ES/TCAS等）到達多個基站的時間差來實現(xiàn)目標定位，滿足管制監(jiān)視需求[3]。分為機場場面多點定位（ASM）系統(tǒng)和廣域多點定位（WAM）系統(tǒng)，對航路目標監(jiān)視采用廣域多點定位系統(tǒng)?？梢垣@取飛機的高度、速度等識別信息，同時可以人工設置上報信息的刷新速率[5]，一般每秒數(shù)據(jù)更新一次。

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

5 空管監(jiān)視在敵我識別中的應用

由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭具有突發(fā)性、力量非對稱性、任務多樣性等新特點，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)源對目標進行精準識別，適時處置各種空情。敵我識別裝備可配合一次雷達進行可疑目標的屬性識別，與空管監(jiān)視的目的要求有顯著區(qū)別，需對空管監(jiān)視手段進行優(yōu)化整合后才能更好的服務于目標識別。

敵我識別器為軍用裝備，對“五性”設計有明確要求?？赏ㄟ^借用空管成熟監(jiān)視技術和體系，增加軍用監(jiān)視的成熟度；優(yōu)化功能（對與目標識別無關的功能進行裁剪），簡化設計，減少器件和組件等數(shù)量，降低功耗；采用優(yōu)化系統(tǒng)架構對L波段進行綜合一體化設計，利用數(shù)字化處理技術進行硬件復用，提升設備擴展和升級能力；同時采用人機工程、優(yōu)化人機交互界面，提高裝備的用戶操作維護體驗。

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，在源頭上減少被偵收的概率，堅持非必要不詢問原則。為降低對電磁環(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)來提供增強空管監(jiān)視功能；其次對A/C模式、S模式可采用敵我識別系統(tǒng)常用的牽引工作方式，僅對特定方位的特定目標進行有限的突發(fā)詢問，一旦有效識別目標隨即進入靜默狀態(tài)。

MLAT對欺騙干擾和飽和攻擊具有很強的抑制能力，同時兼容A/C模式、S模式，并與ADS-B技術相兼容，通過針對性的接收頻段和功能擴展，可對M4、M5和東方體制的應答信號進行無源定位。

敵我識別系統(tǒng)和空管監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，可獲取相關目標更豐富的特征信息[8]，確保做出更優(yōu)的判決處理，進一步增強目標屬性的識別力，達到裝備高可靠性、信息高置信度、系統(tǒng)高可用度的要求。目標屬性與監(jiān)視模式對照如表2所示。

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

6 結語

空管協(xié)作式監(jiān)視是敵我識別的有力補充，不僅減少由于誤識別導致的對民用或中立目標的誤傷，同時也極大地提高了敵我識別的準確性。但空管監(jiān)視站點的架設對陣地有較高要求，一般機動裝備由于地形和隱蔽需要很難全面達到架設要求，在一定程度上限制了設備性能的充分發(fā)揮。如針對具體關注目標和區(qū)域適當調整陣地，就能發(fā)揮較高效能，其提供的無源、連續(xù)和實時的空中交通態(tài)勢感知能力，可對敵我識別系統(tǒng)識別能力進行必要的補充。具有空管協(xié)作式監(jiān)視能力的敵我識別系統(tǒng)，能進行多傳感器信息融合，更好地提供空中目標監(jiān)視識別、實時動態(tài)空情掌握，保證空中交通順暢有序，有效提升防空作戰(zhàn)快速反應能力。該系統(tǒng)將在使用中不斷改進完善，具有更強的生命力，更廣闊的應用場景。

引用

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

[2] 張尉.二次雷達原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007.

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

[4] MH/T 4036:1090MHz擴展電文廣播式自動相關監(jiān)視地面站(接收)設備技術要求[S].2012.

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

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

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

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