Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тест IFF набор , используемый ВВС США авионики техника технического сержантом для тестирования транспондер на самолете
Комплект Model XAE IFF, первая система IFF с радиоопознаванием в США.

Идентификация, друг или враг ( IFF ) - это основанная на радаре система идентификации, предназначенная для управления и контроля . Он использует транспондер, который прослушивает сигнал запроса, а затем отправляет ответ, который идентифицирует вещателя. Он позволяет военным и гражданским системам управления воздушным движением идентифицировать самолеты, транспортные средства или силы как дружественные и определять их направление и дальность от дознавателя. IFF может использоваться как военными, так и гражданскими самолетами. IFF был впервые разработан во время Второй мировой войны , с появлением радаров и нескольких инцидентов с дружественным огнем .

Несмотря на название, IFF может идентифицировать только дружественные цели, но не враждебные. [1] [2] [3] [4] Если запрос IFF не получает ответа или недействителен, объект не может быть идентифицирован как дружественный, но не идентифицируется положительно как противник; это может быть, например, дружественный самолет с неработающим или неисправным транспондером. Кроме того, есть много причин, по которым дружественные самолеты могут не отвечать должным образом на IFF. [ необходим пример ]

IFF - это инструмент в рамках более широкой военной операции Combat Identification (CID), характеристики объектов, обнаруженных в поле боя, достаточно точно для поддержки оперативных решений. Самая широкая характеристика - это друг, враг, нейтральный или неизвестный. CID не только может уменьшить количество инцидентов с дружественным огнем, но также способствует принятию общих тактических решений. [5]

История [ править ]

После успешного развертывания радиолокационных систем для противовоздушной обороны во время Второй мировой войны комбатанты сразу же столкнулись с трудностью отличить свои самолеты от вражеских; к тому времени самолеты летали на большой скорости и на большой высоте, что делало невозможным визуальную идентификацию, а цели отображались на экране радара в виде безликих пятен. Это привело к таким инцидентам, как битва при Баркинг-Крик над Великобританией, [6] [7] [8] и воздушная атака на крепость Кёпеник над Германией. [9] [10]

Британская империя [ править ]

Ранние концепции [ править ]

Радиолокационное покрытие системы Chain Home , 1939-40 гг.

Еще до развертывания своей радиолокационной системы Chain Home (CH) RAF рассматривали проблему IFF. Роберт Уотсон-Ватт зарегистрировал патенты на такие системы в 1935 и 1936 годах. К 1938 году исследователи из Bawdsey Manor начали эксперименты с «отражателями», состоящими из дипольных антенн.настроен так, чтобы резонировать с первичной частотой радаров CH. Когда импульс от передатчика CH попадает в самолет, антенны на короткое время резонируют, увеличивая количество энергии, возвращаемой приемнику CH. Антенна была подключена к моторизованному переключателю, который периодически закорачивал ее, не давая ей генерировать сигнал. Это привело к тому, что возвратный сигнал на наборе CH периодически удлинялся и укорачивался при включении и выключении антенны. На практике система оказалась слишком ненадежной для использования; возврат сильно зависел от направления, в котором самолет двигался относительно станции CH, и часто возвращал незначительный дополнительный сигнал или вообще не возвращал его. [11]

Были подозрения, что эта система будет мало пригодна на практике. Когда это оказалось так, RAF обратились к совершенно другой системе, которая также планировалась. Это состояло из множества станций слежения с использованием ВЧ / DF радиопеленгаторов . Их бортовые радиоприемники были модифицированы так, чтобы каждую минуту посылать тональный сигнал частотой 1 кГц в течение 14 секунд, что дало станциям достаточно времени для измерения пеленга самолета. Несколько таких станций были назначены на каждый «сектор» системы ПВО и отправляли свои измерения на станцию ​​построения графика в штабе сектора, которая использовала триангуляцию для определения местоположения самолета. Известный как " пип-писк"", система работала, но была трудоемкой и не отображала свою информацию напрямую операторам радара. Очевидно, что была желательна система, которая работала бы напрямую с радаром. [12]

МКФ «Марк II» [ править ]

Основная статья: МКФ Mark II

Первым активным транспондером IFF (передатчик / ответчик) был IFF Mark I, который экспериментально использовался в 1939 году. В нем использовался регенеративный приемник., который подавал небольшую часть усиленного выходного сигнала обратно на вход, сильно усиливая даже небольшие сигналы, если они были одной частоты (как код Морзе, но в отличие от передачи голоса). Они были настроены на сигнал радара CH (20–30 МГц), усилив его настолько сильно, что он транслировался обратно через антенну самолета. Поскольку сигнал был получен в то же время, что и исходное отражение сигнала CH, результатом была удлиненная «точка» на дисплее CH, которую можно было легко идентифицировать. В ходе испытаний было обнаружено, что устройство часто подавляет радар или выдает слишком слабый сигнал, чтобы его можно было увидеть, и в то же время внедрялись новые радары, использующие новые частоты.

Вместо запуска Mark I в производство в начале 1940 года был представлен новый IFF Mark II . Mark II имел внутри ряд отдельных тюнеров, настроенных на разные диапазоны радаров, которые он перебирал с помощью моторизованного переключателя, а автоматическая регулировка усиления решала проблему. из-за этого посылается слишком много сигналов. Mark II был технически готовым к началу войны, но отсутствие комплектов означало, что он не был доступен в большом количестве, и только небольшое количество самолетов RAF несло его к моменту Битвы за Британию . Pip-squeak продолжал работать в течение этого периода, но когда битва закончилась, IFF Mark II был быстро введен в полную эксплуатацию. Пип-писк по-прежнему использовался для участков над сушей, где СН не перекрывал, а также в качестве системы аварийного наведения. [13]

МКФ «Марк III» [ править ]

Основная статья: МКФ Mark III

Даже к 1940 году сложная система Mark II достигла своих пределов, в то время как новые радары постоянно вводились. К 1941 году был представлен ряд подмоделей, которые охватывали различные комбинации радаров, например, обычные военно-морские или используемые Королевскими ВВС. Но появление радаров, основанных на магнетроне с резонатором микроволнового диапазона, сделало это устаревшим; Просто не было возможности заставить респондента работать в этом диапазоне, используя современную электронику.

В 1940 году английский инженер Фредди Уильямс предложил использовать одну отдельную частоту для всех сигналов IFF, но в то время не было никакой острой необходимости менять существующую систему. С появлением магнетрона работа над этой концепцией началась в Исследовательском центре электросвязи как IFF Mark III . Это должно было стать стандартом для западных союзников на протяжении большей части войны.

Приемоответчики Mark III были разработаны для ответа на конкретные «дознаватели», а не для прямого ответа на принятые радиолокационные сигналы. Эти дозаторы работали на ограниченном диапазоне частот, независимо от того, с каким радаром они работали. Система также позволяла осуществлять ограниченную связь, включая возможность передачи закодированного ответа « Mayday ». Наборы IFF были спроектированы и построены Ферранти в Манчестере в соответствии со спецификациями Williams. Эквивалентные наборы производились в США, первоначально как копии британских наборов, чтобы союзные самолеты можно было идентифицировать при допросе радаром друг друга. [13]

Наборы IFF были явно засекречены. Таким образом, многие из них были подключены к взрывчатке на случай, если экипаж выйдет из строя или совершит аварийную посадку. Джерри Прок сообщает:

Рядом с переключателем для включения устройства был переключатель уничтожения IFF, чтобы предотвратить его захват противником. Многие летчики выбирали неправильный переключатель и взрывали свой блок IFF. Грохот сдерживаемого взрыва и едкий запах горящей изоляции в кабине не удерживали многих пилотов от того, чтобы снова и снова уничтожать блоки IFF. В конце концов, переключатель самоуничтожения был закреплен тонкой проволокой, чтобы предотвратить его случайное использование » [14].

Германия [ править ]

Генератор кодов от немецкого IFF-Radio времен Второй мировой войны FuG 25a Erstling

FuG 25a Erstling (англ. Firstborn, Debut) был разработан в Германии в 1940 году. Он был настроен на низкую УКВ- полосу 125 МГц, используемую радаром Freya , а адаптер использовался с низко- УВЧ- полосой 550–580. МГц используется Вюрцбургом . Перед полетом трансивер был настроен с выбранным кодом дня из десяти бит.который был набран в блок. Чтобы начать процедуру идентификации, наземный оператор переключил частоту импульсов своего радара с 3750 Гц на 5000 Гц. Бортовой приемник декодировал это и начал передавать дневной код. Тогда оператор радара увидит, что метка удлиняется и укорачивается в данном коде, гарантируя, что она не будет подделана. Передатчик IFF работал на частоте 168 МГц при мощности 400 Вт (PEP).

Система включала способ для наземных диспетчеров определять, имеет ли самолет правильный код или нет, но не включала способ, которым транспондер отклоняет сигналы от других источников. Британские военные ученые нашли способ использовать это, построив свой собственный передатчик IFF под названием Perfectos , который был разработан, чтобы вызывать отклик от любой системы FuG 25a поблизости. Когда FuG 25a ответил на своей частоте 168 МГц, сигнал был получен антенной системой от AI Mk. РЛС IV , первоначально работавшая на частоте 212 МГц. Сравнивая уровень сигнала на разных антеннах, можно определить направление на цель. Установлен на комаров"Perfectos" сильно ограничили немецкое использование FuG 25a.

Дальнейшие события военного времени [ править ]

МКФ Mark IV и V [ править ]

Naval Research Laboratory США работали над своей собственной системой IFF , так как до войны. Он использовал одну частоту опроса, как Mark III, но отличался тем, что использовал отдельную частоту респондента. Ответ на другой частоте имеет несколько практических преимуществ, в первую очередь то, что ответ от одного IFF не может вызвать другой IFF на другом воздушном судне. Но для этого требуется полный передатчик для ответной части схемы, в отличие от значительно упрощенной регенеративной системы, используемой в британских конструкциях. Этот метод теперь известен как перекрестный транспондер .

Когда Mark II был обнаружен в 1941 году во время миссии Tizard Mission , было решено использовать его и потратить время на дальнейшее улучшение своей экспериментальной системы. Результатом стало то, что стало IFF Mark IV. Основное различие между этой и более ранними моделями заключается в том, что она работает на более высоких частотах, около 600 МГц, что позволяет использовать антенны гораздо меньшего размера. Тем не менее, это также оказалось близким к частотам, используемым немецким радаром Würzburg, и были опасения, что он будет срабатывать этим радаром и ответы транспондера будут отображаться на его радарном дисплее. Это сразу же выявит рабочие частоты IFF.

Это привело к американо-британским усилиям по созданию еще более усовершенствованной модели Mark V, также известной как United Nations Beacon или UNB. Это перешло на еще более высокие частоты около 1 ГГц, но к окончанию войны эксплуатационные испытания не были завершены. К тому времени, когда испытания были завершены в 1948 году, значительно улучшенный Mark X уже начинал свои испытания, и от Mark V отказались.

Послевоенные системы [ править ]

МКФ Mark X [ править ]

Основная статья: МКФ Mark X

Mark X начинался как чисто экспериментальное устройство, работающее на частотах выше 1 ГГц, название означает «экспериментальный», а не «номер 10». По мере продолжения разработки было решено ввести систему кодирования, известную как «Функция выборочной идентификации» или SIF. SIF позволяет обратному сигналу содержать до 12 импульсов, представляющих четыре восьмеричных цифры по 3 бита каждая. В зависимости от времени сигнала запроса SIF будет отвечать несколькими способами. В режиме 1 указывается тип самолета или его задача (например, грузовой или бомбардировщик), в то время как в режиме 2 возвращается хвостовой код.

Mark X начали выпускать в начале 1950-х годов. Это было в период большого расширения гражданской авиатранспортной системы, и было решено использовать несколько модифицированные комплекты Mark X и для этих самолетов. Эти наборы включали новый военный режим 3, который был по существу идентичен режиму 2, возвращая четырехзначный код, но использовал другой импульс запроса, позволяющий самолету определить, был ли запрос от военного или гражданского радара. Для гражданских самолетов эта же система была известна как Mode A, а поскольку они были идентичны, они обычно известны как Mode 3 / A.

В ходе этого процесса также было введено несколько новых режимов. Были определены гражданские режимы B и D, но они никогда не использовались. Режим C ответил 12-битным числом, закодированным с использованием кода Гиллхэма , который представил высоту как (это число) x 100 футов - 1200. Радиолокационные системы могут легко определять местоположение самолета в двух измерениях, но измерение высоты является более сложной проблемой и, особенно в 1950-х годах, значительно увеличилась стоимость радиолокационной системы. Поместив эту функцию на IFF, та же информация может быть возвращена за небольшую дополнительную плату, в основном за счет добавления дигитайзера к высотомеру самолета .

Современные запросчики обычно отправляют серию запросов в режиме 3 / A, а затем в режиме C, что позволяет системе объединить идентификацию самолета с его высотой и местоположением с помощью радара.

МКФ Mark XII [ править ]

Текущая система IFF - Mark XII. Он работает на тех же частотах, что и Mark X, и поддерживает все его военные и гражданские режимы. [ необходима цитата ]

Долгое время считалось проблемой, что ответы IFF могли быть вызваны любым правильно сформированным запросом, и эти сигналы были просто двумя короткими импульсами одной частоты. Это позволяло вражеским передатчикам запускать ответ, а с помощью триангуляции противник мог определить местоположение транспондера. Британцы уже использовали эту технику против немцев во время Второй мировой войны, и она использовалась ВВС США против самолетов VPAF во время войны во Вьетнаме .

Mark XII отличается от Mark X добавлением нового военного режима 4. Он работает аналогично режиму 3 / A, когда запросчик посылает сигнал, на который отвечает IFF. Однако есть два ключевых отличия.

Во-первых, за импульсом опроса следует 12-битный код, аналогичный тем, которые отправляются транспондерами Mark 3. Закодированное число меняется изо дня в день. Когда номер получен и декодирован транспондером воздушного судна, применяется дополнительное криптографическое кодирование. Если результат этой операции совпадает со значением, набранным в IFF на воздушном судне, приемоответчик отвечает ответом режима 3, как и раньше. Если значения не совпадают, он не отвечает.

Это решает проблему ответа транспондера самолета на ложные запросы, но не решает полностью проблему определения местоположения самолета с помощью триангуляции. Чтобы решить эту проблему, к ответному сигналу добавляется задержка, которая изменяется в зависимости от кода, отправляемого запросчиком. При приеме противником, который не видит импульс опроса, что обычно имеет место, поскольку они часто находятся ниже горизонта радара , это вызывает случайное смещение обратного сигнала с каждым импульсом. Найти самолет в группе возвратов - сложный процесс.

Режим S [ править ]

В 1980-х годах был добавлен новый гражданский режим Mode S, который позволил значительно увеличить объем данных, которые можно было закодировать в возвращаемом сигнале. Это использовалось для кодирования местоположения самолета от навигационной системы. Это основная часть системы предотвращения столкновений (TCAS), которая позволяет коммерческим самолетам знать местоположение других самолетов в этом районе и избегать их без использования наземных операторов.

Основные концепции режима S были затем военизированы как режим 5, который представляет собой просто криптографически закодированную версию данных режима S.

МКФ времен Второй мировой войны и советские военные системы (с 1946 по 1991 год) использовали кодированные радиолокационные сигналы (называемые Cross-Band Interrogation, или CBI) для автоматического включения транспондера самолета в самолете, освещенном радаром. Радиолокационная идентификация самолета также называется вторичным обзорным радаром как в военных, так и в гражданских целях, при этом первичный радар отражает радиочастотный импульс от самолета для определения местоположения. Джордж Чарриер, работавший на RCA , подал заявку на патент на такое устройство IFF в 1941 году. Оператору потребовалось выполнить несколько настроек приемника радара, чтобы подавить изображение естественного эхо-сигнала на приемнике радара, так что визуальный осмотр Сигнал IFF был бы возможен.[15]

К 1943 году Дональд Барчок подал патент на радиолокационную систему, используя аббревиатуру IFF в своем тексте только с пояснениями в скобках, что указывает на то, что это сокращение стало общепринятым термином. [16] В 1945 году Эмиль Лабин и Эдвин Тернер подали патенты на радиолокационные системы IFF, в которых исходящий радиолокационный сигнал и ответный сигнал транспондера можно было независимо программировать двоичными кодами путем установки массивов тумблеров; это позволяло изменять код IFF день ото дня или даже час от часа. [17] [18]

Системы начала 21 века [ править ]

НАТО [ править ]

Соединенные Штаты и другие страны НАТО начали использовать систему под названием Mark XII в конце двадцатого века; До этого в Великобритании не применялась система IFF, совместимая с этим стандартом, но затем была разработана программа для совместимой системы, известная как преемник IFF (SIFF). [19]

Режимы [ править ]

Смотрите также: Режимы опроса авиационного транспондера
  • Режим 1 - только военный; предоставляет двухзначный восьмеричный «код миссии», который идентифицирует тип самолета или миссию. [20]
  • Режим 2 - только военный; обеспечивает 4-значный восьмеричный код устройства или контрольный номер. [21]
  • Режим 3 / А - военный / гражданский; обеспечивает четырехзначный восьмеричный идентификационный код воздушного судна, присвоенный авиадиспетчером. Обычно называется кодом крика. [20]
  • Режим 4 - только военный; обеспечивает 3-импульсный ответ, задержка основана на зашифрованном запросе. [20]
  • Режим 5 - только военный; обеспечивает криптографически защищенную версию положения GPS в режиме S и ADS-B . [20]
Заметки

Режимы 4 и 5 предназначены для использования силами НАТО .

См. Также [ править ]

  • Автоматическое распознавание цели
  • Аутентификация запрос – ответ
  • Криптография
  • Список оборудования радиоэлектронной борьбы Второй мировой войны
  • Определение радиочастоты
  • Вторичный обзорный радар
  • Код звукового сигнала
  • Распознавание целей без сотрудничества

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Системы боевой идентификации IFF" (PDF) . Теллумат . Проверено 24 сентября 2020 года .
  2. ^ "Система MEADS получает полную сертификацию для идентификации самолета друга или врага" . Локхид Мартин. Архивировано из оригинала на 2016-03-04 . Проверено 31 мая 2015 года .
  3. ^ «Идентификация друга или врага» . Глобальная безопасность . Проверено 31 мая 2015 года .
  4. ^ «Боевая идентификация (IFF)» . BAE Systems . Проверено 31 мая 2015 года .
  5. ^ "Совместная публикация (JP) 3-09, Совместная огневая поддержка" (PDF) . Министерство обороны США. 30 июня 2010. с. III-20. Архивировано из оригинального (PDF) 11 апреля 2014 года . Проверено 27 декабря 2013 года .
  6. ^ Кристофер Йоман и Джон Фриборн, Тигренок - История Джона Фриборна DFC * Пилот истребителя 74-й эскадрильи во Второй мировой войне , Pen and Sword Aviation, 2009, ISBN 978-1-84884-023-2 , p45 
  7. ^ Боб Косей, тигр сказка: История Битвы за Британию Истребитель Ace Wg. Cdr. Джон Коннелл Фриборн , ISBN 978-1-900511-64-3 , глава 4 
  8. ^ Хаф, Ричард и Денис Ричардс. Битва за Британию: величайшее воздушное сражение Второй мировой войны , WW Norton, 1990, стр.67.
  9. ↑ Galland, Adolf: The First and the Last p 101 (перепечатано в 1954 г.) ISBN 978 80 87888 92 6 
  10. ^ Цена, Альфред: Битва за Рейх pp95-6 (1973) ISBN 0 7110 0481 1 
  11. ^ "Общие принципы IFF" . Флот Соединенных Штатов. 1945 . Проверено 17 декабря 2012 .
  12. ^ "Британское изобретение радара" . Проверено 17 декабря 2012 .
  13. ^ а б Лорд Боуден (1985). «История МКФ (отождествление друга или врага)». IEE Proceedings A - Physical Science, Measurement and Instrumentation, Management and Education, Reviews . 132 (6): 435. DOI : 10.1049 / IP-A-1.1985.0079 .
  14. ^ Proc, Джерри. «Системная история IFF» . Веб-страницы Джерри Proc . Jerry Proc . Проверено 5 ноября 2018 .
  15. ↑ Джордж М. Чарриер, Система распознавания импульсных радиолокаторов , патент США 2453970 , выданный 16 ноября 1948 г.
  16. ^ Дональд Барчок, Средства для синхронизации систем обнаружения и допроса, Патент США 2515178 , выданный 18 июля 1950 г.
  17. ↑ Эмиль Лабин, Магнитострикционное устройство с выдержкой времени , патент США 2495740 , выдан 31 января 1950 г.
  18. ↑ Эдвин Э. Тернер, Кодированная импульсно- чувствительная секретная сигнальная система, патент США 2648060 , выданный 4 августа 1953 г.
  19. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2014-04-08 . Проверено 12 декабря 2012 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  20. ^ a b c d NATO STANAG 4193
  21. ^ "Что такое IFF (Идентификационный друг или враг)?" . Все РФ . Все РФ . Проверено 29 ноября 2020 года .
  •  Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .
  •  Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Министерства обороны США: « Словарь военных и связанных терминов ».

Внешние ссылки [ править ]

  • Короткометражный фильм « ОТЧЕТ О ФИЛЬМЕ СОТРУДНИКА» 66-27A (1966) доступен для бесплатного скачивания в Интернет-архиве.