Идентификация, друг-чужой ( IFF ) — система идентификации, предназначенная для управления и контроля . Он использует транспондер , который прослушивает сигнал запроса , а затем отправляет ответ , идентифицирующий вещательную компанию. Системы IFF обычно используют радиолокационные частоты, но могут использоваться и другие электромагнитные частоты, радио или инфракрасные. [1] Это позволяет военным и гражданским системам допроса диспетчеров воздушного движения идентифицировать самолеты, транспортные средства или силы как дружественные, а не нейтральные или враждебные, а также определять их направление и расстояние от допрашивающего. IFF используется как военными, так и гражданскими самолетами. IFF был впервые разработан во время Второй мировой войны , с появлением радара и несколькими инцидентами с дружественным огнем .
IFF может только точно идентифицировать дружественные самолеты или другие силы. [2] [3] [4] [5] Если запрос IFF не получает ответа или неверный ответ, объект не идентифицируется однозначно как враг; Дружественные силы могут не реагировать должным образом на IFF по разным причинам, например, из-за неисправности оборудования, а стороны в этом районе, не участвующие в боевых действиях, например гражданские авиалайнеры, не будут оснащены средствами IFF.
IFF - это инструмент в рамках более широких военных действий по боевой идентификации (CID), позволяющий достаточно точно определять характеристики объектов, обнаруженных на поле боя, для поддержки оперативных решений. Самая широкая характеристика — это друг, враг, нейтральный или неизвестный. CID не только может снизить количество случаев дружественного огня, но и способствует принятию общих тактических решений. [6]
После успешного развертывания радиолокационных систем противовоздушной обороны во время Второй мировой войны комбатанты сразу же столкнулись с трудностью отличить дружественные самолеты от вражеских; к тому времени самолеты летели на большой скорости и высоте, что делало невозможным визуальную идентификацию, а цели отображались в виде безликих пятен 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 радиолокационной системы Chain Home (CH) ВВС Великобритании рассматривали проблему IFF. Роберт Уотсон-Ватт подал патенты на такие системы в 1935 и 1936 годах. К 1938 году исследователи из Боудси-Мэнор начали эксперименты с «отражателями», состоящими из дипольных антенн , настроенных на резонанс на основной частоте CH-радаров. Когда импульс от передатчика CH попадал в самолет, антенны в течение короткого времени резонировали, увеличивая количество энергии, возвращаемой в приемник CH. Антенна была подключена к моторизованному переключателю, который периодически замыкал ее, не позволяя выдавать сигнал. Это приводило к тому, что возврат на наборе каналов 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]
Было подозрение, что эта система будет малопригодна на практике. Когда это оказалось так, ВВС Великобритании обратились к совершенно другой системе, которая также планировалась. Он состоял из набора станций слежения, использующих радиопеленгаторы HF/DF . Радиостанции их самолетов были модифицированы так, чтобы передавать сигнал частотой 1 кГц в течение 14 секунд каждую минуту, что давало станциям достаточно времени для измерения пеленга самолета. Несколько таких станций были закреплены за каждым «сектором» системы ПВО и отправляли свои измерения на прокладочную станцию в штабе сектора, которая использовала триангуляцию для определения местоположения самолета. Система , известная как « пип-писк », работала, но была трудоемкой и не отображала информацию непосредственно операторам радаров. Система, работающая напрямую с радаром, была явно желательной. [13]
Первым активным транспондером IFF (передатчик/ответчик) был IFF Mark I, который использовался экспериментально в 1939 году. В нем использовался регенеративный приемник , который подавал небольшое количество усиленного выходного сигнала обратно на вход, сильно усиливая даже небольшие сигналы до тех пор, пока они были одночастотными (как азбука Морзе, но в отличие от голосовых передач). Они были настроены на сигнал радара CH (20–30 МГц), усиливая его настолько сильно, что он транслировался обратно через антенну самолета. Поскольку сигнал был получен в то же время, что и исходное отражение сигнала CH, в результате на дисплее CH появилась удлиненная «вспышка», которую 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 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 внутри ряд отдельных тюнеров, настроенных на разные диапазоны радара, через которые он проходил с помощью моторизованного переключателя, а автоматическая регулировка усиления решала проблему. из-за того, что он посылает слишком много сигнала. Mark II был технически завершен к началу войны, но отсутствие комплектов означало, что он не был доступен в большом количестве, и ко времени битвы за Британию его имело лишь небольшое количество самолетов Королевских ВВС . «Пип-писк» в этот период продолжал работать, но по окончании Битвы IFF Mark II был быстро введен в полную эксплуатацию. Пип-писк по-прежнему использовался для участков над сушей, где СН не прикрывал, а также в качестве системы аварийного наведения. [14]
Даже к 1940 году сложная система Mark II достигла своих пределов, а новые радары постоянно внедрялись. К 1941 году был представлен ряд подмоделей, охватывающих различные комбинации радаров, например, обычных военно-морских или тех, которые используются ВВС Великобритании. Но появление радаров на основе магнетрона с микроволновым резонатором сделало это устаревшим; сделать с помощью современной электроники ответчик, работающий в этом диапазоне, просто не было возможности.
В 1940 году английский инженер Фредди Уильямс предложил использовать одну отдельную частоту для всех сигналов IFF, но в то время не было острой необходимости менять существующую систему. С появлением магнетрона работа над этой концепцией началась в Научно-исследовательском институте телекоммуникаций 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 запросы конкретных «дознавателей», а не для ответа непосредственно на полученные радиолокационные сигналы. Эти следователи работали на ограниченном наборе частот, независимо от того, с каким радаром они работали в паре. Система также позволяла осуществлять ограниченную связь, включая возможность передачи закодированного ответа « Mayday ». Наборы IFF были спроектированы и изготовлены компанией Ferranti в Манчестере в соответствии со спецификациями Williams. Эквивалентные комплекты производились в США, первоначально как копии британских комплектов, чтобы самолеты союзников можно было идентифицировать при опросе радаром друг друга. [14]
Наборы IFF, очевидно, были строго засекречены. Таким образом, многие из них были оснащены взрывчаткой на случай, если экипаж выскочит с парашютом или приземлится. Джерри Прок сообщает:
Рядом с переключателем включения установки находился переключатель уничтожения IFF для предотвращения ее захвата противником. Многие пилоты выбирали неправильный переключатель и взрывали свой блок IFF. Грохот сдерживаемого взрыва и едкий запах горящей изоляции в кабине не удержали многих пилотов от разрушения блоков IFF снова и снова. В конце концов, переключатель самоуничтожения был закреплен тонкой проволокой, чтобы предотвратить его случайное использование.» [15]
FuG 25a Erstling (англ. «Первенец», «Дебют») был разработан в Германии в 1940 году. Он был настроен на низкочастотный УКВ- диапазон 125 МГц, используемый РЛС «Фрея» , а с низко- ДМВ -диапазоном 550–580 использовался адаптер. МГц используется Вюрцбургом . Перед полетом в приемопередатчике был настроен выбранный код дня из десяти бит , который был набран в устройство. Для начала процедуры идентификации наземный оператор переключил частоту импульсов своего радара с 3750 Гц на 5000 Гц. Бортовой приемник расшифровал это и начал передавать код дня. Затем оператор радара увидит, как в заданном коде вспышка удлиняется и сокращается. Передатчик IFF работал на частоте 168 МГц мощностью 400 Вт (ПЭП).
Система включала в себя возможность для наземных диспетчеров определить, имеет ли самолет правильный код или нет, но не включала в себя возможность для транспондера отклонять сигналы из других источников. Британские военные учёные нашли способ воспользоваться этим, создав собственный передатчик IFF под названием Perfectos , который был разработан, чтобы вызвать ответ от любой системы FuG 25a, находящейся поблизости. Когда FuG 25a ответил на своей частоте 168 МГц, сигнал был принят антенной системой от AI Mk. IV радар , который изначально работал на частоте 212 МГц. Сравнивая мощность сигнала на разных антеннах, можно было определить направление на цель. Установленный на Mosquitos , «Perfectos» строго ограничивал немецкое использование FuG 25a.
Лаборатория военно-морских исследований США работала над собственной системой IFF еще до войны. Он использовал одну частоту запроса, как и Mark III, но отличался тем, что использовал отдельную частоту ответа. Реагирование на другой частоте имеет несколько практических преимуществ, в первую очередь то, что ответ одного IFF не может вызвать другой IFF на другом самолете. Но для этого требуется полноценный передатчик для ответной части схемы, в отличие от значительно упрощенной регенеративной системы, используемой в британских разработках. Этот метод теперь известен как междиапазонный транспондер .
Когда Mark II был обнаружен в 1941 году во время миссии Тизард , было решено использовать его и уделить время дальнейшему совершенствованию своей экспериментальной системы. Результатом стало то, что стало IFF Mark IV. Основное различие между этой и более ранними моделями заключается в том, что она работала на более высоких частотах, около 600 МГц, что позволяло использовать антенны гораздо меньшего размера. Однако оказалось, что это также близко к частотам, используемым немецким радаром Вюрцбурга , и были опасения, что он сработает от этого радара, и ответы транспондера будут записаны на дисплее его радара. Это сразу же раскрыло бы рабочие частоты IFF.
Это привело к американо-британским усилиям по созданию еще более улучшенной модели Mark V, также известной как Маяк Организации Объединенных Наций или UNB. Это перешло на еще более высокие частоты около 1 ГГц, но эксплуатационные испытания не были завершены после окончания войны. К моменту завершения испытаний в 1948 году значительно улучшенный Mark X начал испытания, и от Mark V отказались.
Mark X начинался как чисто экспериментальное устройство, работающее на частотах выше 1 ГГц, название относится к «экспериментальному», а не «номеру 10». По мере продолжения разработки было решено ввести систему кодирования, известную как «Функция выборочной идентификации» или SIF. SIF позволял обратному сигналу содержать до 12 импульсов, представляющих четыре восьмеричные цифры по 3 бита каждая. В зависимости от времени сигнала запроса SIF будет отвечать несколькими способами. Режим 1 указывал тип самолета или его задачу (например, грузовой или бомбардировщик), а режим 2 возвращал хвостовой код.
Mark X начали выпускать в начале 1950-х годов. Это было в период значительного расширения гражданской авиатранспортной системы, и для этих самолетов было решено использовать слегка модифицированные комплекты Mark X. Эти наборы включали новый военный режим 3, который по сути был идентичен режиму 2, возвращая четырехзначный код, но использовал другой импульс запроса, позволяя самолету определить, поступил ли запрос от военного или гражданского радара. Для гражданских самолетов эта же система была известна как Mode A, и, поскольку они были идентичны, они обычно известны как Mode 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 ответил 12-битным числом, закодированным с помощью кода Гиллхема , который представлял высоту как (это число) x 100 футов - 1200. Радиолокационные системы могут легко обнаружить самолет в двух измерениях, но измерение высоты является более сложной проблемой, и особенно в 1950-х годах, это значительно увеличило стоимость радиолокационной системы. Разместив эту функцию в IFF, можно было бы вернуть ту же информацию за небольшие дополнительные затраты, по сути, за счет добавления цифрового преобразователя к высотомеру самолета .
Современные следователи обычно отправляют серию запросов в режиме 3/A, а затем в режиме C, что позволяет системе объединить идентичность самолета с его высотой и местоположением по данным радара.
Текущая система IFF — Mark XII. Он работает на тех же частотах, что и Mark X, и поддерживает все его военные и гражданские режимы. [ нужна цитата ]
Долгое время считалось проблемой, что ответы IFF могут быть вызваны любым правильно сформированным запросом, а эти сигналы представляли собой просто два коротких импульса одной частоты. Это позволило вражеским передатчикам инициировать ответ, а с помощью триангуляции противник мог определить местоположение транспондера. Британцы уже использовали эту технику против немцев во время Второй мировой войны, а ВВС США использовали ее 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: запросчик отправляет сигнал, на который реагирует IFF. Однако есть два ключевых различия.
Во-первых, за импульсом запроса следует 12-битный код, аналогичный тем, которые отправляются обратно транспондерами Mark 3. Закодированное число меняется изо дня в день. Когда номер принимается и декодируется в транспондере самолета, применяется дальнейшее криптографическое кодирование. Если результат этой операции соответствует значению, набранному в IFF на самолете, транспондер отвечает ответом в режиме 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 посредством триангуляции. Чтобы решить эту проблему, к ответному сигналу добавляется задержка, которая варьируется в зависимости от кода, отправленного запросчиком. При приеме противником, который не видит импульс запроса, что обычно бывает, поскольку он часто находится ниже горизонта радара , это вызывает случайное смещение обратного сигнала с каждым импульсом. Обнаружение самолета в наборе возвратов - сложный процесс.
В 1980-е годы был добавлен новый гражданский режим, Mode S, который позволял кодировать значительно увеличенные объемы данных в возвращаемом сигнале. Это использовалось для кодирования местоположения самолета из навигационной системы. Это базовая часть системы предотвращения столкновений при движении (TCAS), которая позволяет коммерческим самолетам знать местоположение других самолетов в этом районе и избегать их без необходимости участия наземных операторов.
Основные концепции режима S затем были преобразованы в режим 5, который представляет собой просто криптографически закодированную версию данных режима S.
IFF времен Второй мировой войны и советские военные системы (1946–1991) использовали закодированные радиолокационные сигналы (так называемые междиапазонные запросы или CBI) для автоматического запуска транспондера самолета в самолете, освещенном радаром. Идентификация самолета на основе радара также называется вторичным радаром наблюдения как в военных, так и в гражданских целях, при этом первичный радар отражает радиочастотный импульс от самолета для определения местоположения. Джордж Чэрриер, работавший в RCA , подал заявку на патент на такое устройство IFF в 1941 году. Это требовало от оператора выполнения нескольких настроек радиолокационного приемника, чтобы подавить изображение естественного эха на радиолокационном приемнике, чтобы обеспечить визуальное обследование радиолокационного приемника. Сигнал IFF будет возможен. [16]
К 1943 году Дональд Барчок подал патент на радиолокационную систему, используя в своем тексте аббревиатуру IFF только с пояснениями в скобках, что указывает на то, что эта аббревиатура стала общепринятым термином. [17] В 1945 году Эмиль Лабин и Эдвин Тернер подали патенты на радиолокационные системы IFF, в которых исходящий радиолокационный сигнал и ответный сигнал транспондера могли быть независимо запрограммированы с помощью двоичных кодов путем установки массивов тумблеров; это позволяло менять код IFF изо дня в день или даже от часа к часу. [18] [19]
Соединенные Штаты и другие страны НАТО начали использовать систему под названием Mark XII в конце двадцатого века; До этого Великобритания не внедрила систему IFF, совместимую с этим стандартом, но затем разработала программу для совместимой системы, известную 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 почти двадцать. [23] Тем не менее, до 1990-х годов идентификация друга или врага (IFF) не считалась серьезной проблемой в вооруженных силах США, поскольку немногие другие страны обладают подводными лодками . [24]
Методы IFF, аналогичные авиационным IFF, были признаны непригодными для подводных лодок, поскольку они облегчают обнаружение подводных лодок. Таким образом, передача сигнала дружественными подводными лодками или каким-либо образом усиление заметности подводной лодки (на основе акустики, магнитных колебаний и т. д.) не считается целесообразным. [24] Вместо этого система обнаружения подводных лодок осуществляется на основе тщательного определения областей действий. Каждой дружественной подводной лодке выделяется зона патрулирования, где присутствие любой другой подводной лодки считается враждебным и открытым для нападения. Кроме того, в пределах этих закрепленных районов надводные корабли и авиация воздерживаются от любой противолодочной борьбы (ПЛО); только резидентная подводная лодка может атаковать другие подводные лодки в своем районе. Корабли и самолеты по-прежнему могут участвовать в противолодочной борьбе в районах, не закрепленных за дружественными подводными лодками. [24] Военно-морские силы также используют базу данных акустических сигнатур, чтобы попытаться идентифицировать подводную лодку, но акустические данные могут быть неоднозначными, и некоторые страны используют аналогичные классы подводных лодок. [25]
Эта статья включает общедоступные материалы из Федерального стандарта 1037C. Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. Эта статья включает общедоступные материалы из Словаря военных и связанных с ними терминов . Министерство обороны США .