Идентификация «свой-чужой» ( IFF ) — это боевая идентификационная система, разработанная для командования и управления . Она использует транспондер , который слушает сигнал запроса , а затем отправляет ответ , который идентифицирует передатчика. Системы IFF обычно используют радиолокационные частоты, но могут использоваться и другие электромагнитные частоты, радио- или инфракрасные. [1] Она позволяет военным и гражданским системам запроса управления воздушным движением идентифицировать самолеты, транспортные средства или силы как дружественные, в отличие от нейтральных или враждебных, и определять их пеленг и дальность от запросчика. IFF используется как военными, так и гражданскими самолетами. IFF была впервые разработана во время Второй мировой войны с появлением радаров и несколькими инцидентами с дружественным огнем .
Система IFF может положительно идентифицировать только дружественные самолеты или другие силы. [2] [3] [4] [5] Если запрос IFF не получает ответа или получает недействительный ответ, объект не идентифицируется как противник; дружественные силы могут не ответить должным образом на систему IFF по разным причинам, таким как неисправность оборудования, а стороны в районе, не участвующие в боевых действиях, такие как гражданские авиалайнеры, не будут оснащены системой IFF.
IFF — это инструмент в рамках более широких военных действий боевой идентификации (CID), характеристики объектов, обнаруженных в поле боя, достаточно точной для поддержки оперативных решений. Самая широкая характеристика — это характеристика друга, врага, нейтрала или неизвестного. CID не только может сократить инциденты с дружественным огнем, но и способствует общему принятию тактических решений. [6]
С успешным развертыванием радиолокационных систем для противовоздушной обороны во время Второй мировой войны , воюющие стороны сразу же столкнулись с трудностями различения своих самолетов от вражеских; к тому времени самолеты летали на большой скорости и высоте, что делало визуальную идентификацию невозможной, а цели отображались как безликие точки на экране радара. Это привело к таким инцидентам, как битва при Баркинг-Крик над Британией, [7] [8] [9] и воздушная атака на крепость Кёпеник над Германией. [10] [11]
Еще до развертывания своей радарной системы Chain Home (CH) Королевские ВВС рассматривали проблему IFF. Роберт Уотсон-Уотт подал патенты на такие системы в 1935 и 1936 годах. К 1938 году исследователи в Bawdsey Manor начали эксперименты с «отражателями», состоящими из дипольных антенн, настроенных на резонанс с первичной частотой радаров CH. Когда импульс от передатчика CH попадал в самолет, антенны резонировали в течение короткого времени, увеличивая количество энергии, возвращаемой в приемник CH. Антенна была подключена к моторизованному переключателю, который периодически закорачивал ее, не давая ей производить сигнал. Это приводило к тому, что возврат на набор CH периодически удлинялся и укорачивался при включении и выключении антенны. На практике система оказалась слишком ненадежной для использования; возврат сильно зависел от направления движения самолета относительно станции CH и часто возвращал мало или вообще не возвращал дополнительного сигнала. [12]
Подозревалось, что эта система будет малопригодна на практике. Когда это оказалось так, Королевские ВВС обратились к совершенно другой системе, которая также планировалась. Она состояла из набора станций слежения, использующих радиопеленгаторы HF/DF . Их самолетные радиостанции были модифицированы для отправки тона 1 кГц в течение 14 секунд каждую минуту, что давало станциям достаточно времени для измерения пеленга самолета. Несколько таких станций были назначены на каждый «сектор» системы ПВО и отправляли свои измерения на станцию построения диаграммы направленности в штабе сектора, которая использовала триангуляцию для определения местоположения самолета. Известная как « пип-сквик », система работала, но была трудоемкой и не отображала свою информацию непосредственно операторам радаров. Система, которая работала напрямую с радаром, была явно желательной. [13]
Первым активным транспондером IFF (передатчиком/ответчиком) был IFF Mark I, который использовался экспериментально в 1939 году. Он использовал регенеративный приемник , который подавал небольшое количество усиленного выходного сигнала обратно на вход, сильно усиливая даже слабые сигналы, пока они были на одной частоте (как азбука Морзе, но в отличие от голосовых передач). Они были настроены на сигнал от радара CH (20–30 МГц), усиливая его настолько сильно, что он транслировался обратно через антенну самолета. Поскольку сигнал принимался одновременно с исходным отражением сигнала CH, результатом был удлиненный «всплеск» на дисплее CH, который можно было легко идентифицировать. В ходе испытаний было обнаружено, что устройство часто перегружало радар или выдавало слишком слабый сигнал, чтобы его можно было увидеть, и в то же время вводились новые радары, использующие новые частоты.
Вместо запуска Mark I в производство в начале 1940 года был представлен новый IFF Mark II. Mark II имел ряд отдельных тюнеров внутри, настроенных на различные радиолокационные диапазоны, которые он переключал с помощью моторизованного переключателя, в то время как автоматическая регулировка усиления решила проблему отправки слишком большого сигнала. Mark II был технически завершен к началу войны, но нехватка комплектов означала, что он не был доступен в больших количествах, и только небольшое количество самолетов RAF несли его к моменту битвы за Британию . Pip-squeak оставался в эксплуатации в течение этого периода, но когда битва закончилась, IFF Mark II был быстро введен в полную эксплуатацию. Pip-squeak все еще использовался для областей над сушей, где CH не покрывал, а также в качестве аварийной системы наведения. [14]
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, обычных военно-морских или тех, которые использовались Королевскими ВВС. Но введение радаров на основе микроволнового резонаторного магнетрона сделало это устаревшим; просто не было способа сделать ответчик, работающий 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 Telecommunications Research Establishment под названием IFF Mark III . Это должно было стать стандартом для западных союзников на протяжении большей части войны.
Транспондеры Mark III были разработаны для ответа на конкретные «запросчики», а не для ответа напрямую на полученные сигналы радара. Эти запросчики работали на ограниченном наборе частот, независимо от того, с каким радаром они были сопряжены. Система также позволяла осуществлять ограниченную связь, включая возможность передачи закодированного ответа « Mayday ». Наборы IFF были разработаны и построены Ferranti в Манчестере по спецификациям Williams. Эквивалентные наборы были изготовлены в США, изначально как копии британских наборов, так что самолеты союзников могли быть идентифицированы при запросе радаром друг друга. [14]
Наборы IFF были, очевидно, строго засекречены. Таким образом, многие из них были оснащены взрывчаткой на случай, если экипаж выпрыгнет с парашютом или совершит аварийную посадку. Джерри Прок сообщает:
Рядом с переключателем для включения устройства находился переключатель самоуничтожения IFF, чтобы предотвратить его захват противником. Многие пилоты выбирали неправильный переключатель и взрывали свое устройство IFF. Глухой звук сдерживаемого взрыва и едкий запах горелой изоляции в кабине не останавливали многих пилотов от уничтожения устройств IFF снова и снова. В конце концов, переключатель самоуничтожения был защищен тонкой проволокой, чтобы предотвратить его случайное использование." [15]
FuG 25a Erstling (английский: Первенец, Дебют) был разработан в Германии в 1940 году. Он был настроен на нижний диапазон VHF на частоте 125 МГц, используемый радаром Freya , а адаптер использовался с нижним диапазоном UHF 550–580 МГц, используемым Würzburg . Перед полетом трансивер был настроен на выбранный дневной код из десяти бит , который набирался в устройство. Чтобы начать процедуру идентификации, наземный оператор переключал частоту импульсов своего радара с 3750 Гц на 5000 Гц. Бортовой приемник декодировал это и начинал передавать дневной код. Затем оператор радара видел, как в данном коде удлинялась и укорачивалась метка. Передатчик IFF работал на частоте 168 МГц с мощностью 400 Вт (PEP).
Система включала способ для наземных диспетчеров определять, имеет ли самолет правильный код или нет, но она не включала способ для транспондера отклонять сигналы из других источников. Британские военные ученые нашли способ использовать это, построив свой собственный передатчик IFF под названием Perfectos , который был разработан для запуска ответа от любой системы FuG 25a в непосредственной близости. Когда FuG 25a отвечал на своей частоте 168 МГц, сигнал принимался антенной системой от радара AI Mk. IV , который изначально работал на частоте 212 МГц. Сравнивая силу сигнала на разных антеннах, можно было определить направление на цель. Установленный на Mosquitos , «Perfectos» серьезно ограничивал немецкое использование FuG 25a.
Исследовательская лаборатория ВМС США работала над собственной системой IFF еще до войны. Она использовала одну частоту запроса, как и Mark III, но отличалась тем, что использовала отдельную частоту ответчика. Ответ на другой частоте имеет несколько практических преимуществ, наиболее примечательным из которых является то, что ответ от одного IFF не может запустить другой IFF на другом самолете. Но для этого требуется полный передатчик для ответчика схемы, в отличие от значительно упрощенной регенеративной системы, используемой в британских конструкциях. Эта технология теперь известна как кросс-диапазонный транспондер .
Когда в 1941 году во время миссии Тизарда был представлен Mark II , было решено использовать его и потратить время на дальнейшее усовершенствование экспериментальной системы. Результатом стало то, что стало IFF Mark IV. Главное отличие этой модели от более ранних заключается в том, что она работала на более высоких частотах, около 600 МГц, что позволяло использовать гораздо меньшие антенны. Однако это также оказалось близко к частотам, используемым немецким радаром Вюрцбурга , и были опасения, что он будет срабатывать от этого радара, а ответы транспондера будут отображаться на его дисплее радара. Это немедленно раскроет 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. Она перешла на еще более высокие частоты около 1 ГГц, но эксплуатационные испытания не были завершены, когда война закончилась. К моменту окончания испытаний в 1948 году значительно улучшенная Mark X начала свои испытания, а Mark V была заброшена.
Mark X начинался как чисто экспериментальное устройство, работающее на частотах выше 1 ГГц; название относится к «экспериментальному», а не к «числу 10». По мере продолжения разработки было решено ввести систему кодирования, известную как «избирательная идентификационная функция» или SIF. SIF позволяла ответному сигналу содержать до 12 импульсов, представляющих четыре восьмеричные цифры по 3 бита каждая. В зависимости от времени сигнала запроса SIF отвечал несколькими способами. Режим 1 указывал тип самолета или его миссию (например, грузовой или бомбардировщик), в то время как режим 2 возвращал хвостовой код.
Mark X начали внедрять в начале 1950-х годов. Это было в период большого расширения гражданской системы воздушного транспорта, и было решено использовать слегка модифицированные наборы Mark X также для этих самолетов. Эти наборы включали новый военный режим 3, который был по сути идентичен режиму 2, возвращая четырехзначный код, но использовал другой импульс запроса, что позволяло самолету определять, был ли запрос от военного или гражданского радара. Для гражданских самолетов эта же система была известна как режим A, и поскольку они были идентичны, они обычно известны как режим 3/A.
В ходе этого процесса также было введено несколько новых режимов. Гражданские режимы B и D были определены, но никогда не использовались. Режим C отвечал 12-битным числом, закодированным с использованием кода Гиллхэма , который представлял 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 увеличивало стоимость радиолокационной системы. Разместив эту функцию на IFF, ту же информацию можно было вернуть за небольшую дополнительную стоимость, по сути, за добавление цифрового преобразователя к высотомеру самолета .
Современные запросчики обычно отправляют серию запросов в режиме 3/A, а затем в режиме C, что позволяет системе совмещать идентификационные данные самолета с его высотой и местоположением по данным радара.
Текущая система IFF — Mark XII. Она работает на тех же частотах, что и Mark X, и поддерживает все ее 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 вызывать ответ, и 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 ВВС Вьетнама во время войны во Вьетнаме .
Mark XII отличается от Mark X добавлением нового военного режима 4. Он работает аналогично режиму 3/A, при этом запросчик посылает сигнал, на который реагирует IFF. Однако есть два ключевых отличия.
Один из них заключается в том, что за импульсом опроса следует 12-битный код, аналогичный тем, которые отправляются обратно транспондерами Mark 3. Закодированное число меняется изо дня в день. Когда число получено и декодировано в транспондере самолета, применяется дальнейшее криптографическое кодирование. Если результат этой операции совпадает со значением, набранным в IFF в самолете, транспондер отвечает ответом Mode 3, как и раньше. Если значения не совпадают, он не отвечает.
Это решает проблему ответа ответчика 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 меняется в зависимости от кода, отправленного запросчиком. При получении противником, который не видит импульс запроса, что обычно и происходит, поскольку они часто находятся ниже радиолокационного горизонта , это вызывает случайное смещение ответного сигнала с каждым импульсом. Определение местоположения самолета в пределах набора ответных сигналов является сложным процессом.
В 1980-х годах был добавлен новый гражданский режим, Mode S, который позволял кодировать значительно большее количество данных в возвращаемом сигнале. Это использовалось для кодирования местоположения самолета из навигационной системы. Это базовая часть системы предотвращения столкновений на дорогах (TCAS), которая позволяет коммерческим самолетам знать местоположение других самолетов в этом районе и избегать их без необходимости участия наземных операторов.
Базовые концепции режима S затем были военизированы в виде режима 5, который представляет собой просто криптографически закодированную версию данных режима S.
Система IFF времен Второй мировой войны и советские военные системы (1946–1991) использовали кодированные радиолокационные сигналы (называемые перекрестным опросом или CBI) для автоматического срабатывания транспондера самолета в самолете, освещенном радаром. Радиолокационная идентификация самолетов также называется вторичной обзорной РЛС как в военном, так и в гражданском использовании, при этом первичный радар отражает радиочастотный импульс от самолета для определения местоположения. Джордж Шарриер, работавший в RCA , подал заявку на патент на такое устройство IFF в 1941 году. Оператору требовалось выполнить несколько настроек приемника радара, чтобы подавить изображение естественного эха на приемнике радара, так что визуальное исследование сигнала IFF стало возможным. [16]
К 1943 году Дональд Барчок подал патент на радарную систему, используя аббревиатуру IFF в своем тексте только с пояснением в скобках, указывая, что эта аббревиатура стала общепринятым термином. [17] В 1945 году Эмиль Лабин и Эдвин Тернер подали патенты на радарные системы IFF, в которых исходящий сигнал радара и ответный сигнал транспондера могли быть независимо запрограммированы с помощью двоичных кодов путем установки массивов тумблеров; это позволяло изменять код IFF изо дня в день или даже из часа в час. [18] [19]
Соединенные Штаты и другие страны НАТО начали использовать систему под названием Mark XII в конце двадцатого века; Великобритания до этого времени не внедрила систему IFF, совместимую с этим стандартом, но затем разработала программу для совместимой системы, известной как преемник IFF (SIFF). [20]
Режимы 4 и 5 предназначены для использования силами НАТО .
В Первую мировую войну восемь подводных лодок были потоплены дружественным огнем , а во Вторую мировую войну таким образом было потоплено около двадцати. [23] Тем не менее, идентификация «свой-чужой» (IFF) не считалась серьезной проблемой до 1990-х годов в вооруженных силах США, поскольку не так много других стран обладают подводными лодками . [ сомнительно – обсудить ] [24]
Методы IFF, аналогичные методам IFF самолетов, были признаны нецелесообразными для подводных лодок, поскольку они упростили бы обнаружение подводных лодок. Таким образом, передача сигнала дружественными подводными лодками или каким-либо образом увеличение сигнатуры подводной лодки (на основе акустики, магнитных колебаний и т. д.) не считаются жизнеспособными. [24] Вместо этого IFF подводных лодок осуществляется на основе тщательного определения районов операций. Каждой дружественной подводной лодке назначается район патрулирования, где присутствие любой другой подводной лодки считается враждебным и открытым для атаки. Кроме того, в пределах этих назначенных районов надводные корабли и самолеты воздерживаются от любой противолодочной войны (ПЛО); только резидентная подводная лодка может нацеливаться на другие подводные лодки в своем районе. Корабли и самолеты могут по-прежнему участвовать в ПЛО в районах, которые не были назначены ни одной дружественной подводной лодке. [24] Военно-морские силы также используют базу данных акустических сигнатур, чтобы попытаться идентифицировать подводную лодку, но акустические данные могут быть неоднозначными, и несколько стран развертывают похожие классы подводных лодок. [25]
В этой статье использованы материалы из Федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22. В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, из Словаря военных и связанных с ними терминов Министерства обороны США .