IFF系統(tǒng)的工作過程和關(guān)鍵技術(shù)

IFF系統(tǒng)

IFF系統(tǒng)是指敵我識(shí)別系統(tǒng)，在軍用上第一種較為實(shí)用的IFF系統(tǒng)為Mark X系統(tǒng)，但它最大的缺陷在于容易被地方欺騙，后來發(fā)展起來的Mark XⅡ增加了保密模式—4模式，4模式為軍用的加密識(shí)別模式，通過特定的加密算法和不斷更新的密鑰對(duì)識(shí)別信息進(jìn)行加密，以防止信號(hào)被敵方破譯和欺騙。

現(xiàn)代外軍(主要指歐美)的IFF系統(tǒng)就包括了Mark X、Mark XⅡ、Mark XⅡA三種，其中Mark XⅡA為最新的IFF系統(tǒng)。

Mark XⅡ系統(tǒng)共有六種工作模式，分別為模式1，2，3/A，4，C，S模式(包含了之前Mark X系統(tǒng)的)。其中模式1，2，4模式專用于軍用識(shí)別，其它模式為軍民共用。而Mark XⅡA又增加了模式5模式，它們都是向下兼容的。

IFF系統(tǒng)的核心是二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)，分為軍用和民用二次雷達(dá)，并由此在民航逐步發(fā)展起來了空中交通預(yù)警和防撞系統(tǒng)(TCAS)、廣播式自動(dòng)相關(guān)檢測(cè)(ADS-B)，其中ADS-B的空地?cái)?shù)據(jù)鏈系統(tǒng)包括了VHF數(shù)據(jù)鏈模式(VDL4)、二次監(jiān)視雷達(dá)S模式(1090ES)、擴(kuò)展電文和通用訪問收發(fā)機(jī)(UAT)，是未來民航的主要空管進(jìn)行“自由航路”的主要管理手段。

IFF系統(tǒng)的地面詢問機(jī)發(fā)射頻率為1030MHz，機(jī)載應(yīng)答機(jī)發(fā)射頻率為1090MHz，應(yīng)答機(jī)一般安裝在飛機(jī)機(jī)身的下部和機(jī)身的頂部，選擇其中一個(gè)信號(hào)較強(qiáng)天線進(jìn)行發(fā)射，其天線具有一個(gè)水平全向方向圖，作用距離一般在300km左右。

工作過程

工作過程簡述如下：詢問機(jī)天線發(fā)射頻率1030MHz的指定詢問模式脈沖信號(hào)；應(yīng)答機(jī)接收到并確認(rèn)該詢問信號(hào)后，以對(duì)應(yīng)模式，通過全向天線發(fā)射頻率1090MHz的應(yīng)答脈沖信號(hào)。該應(yīng)答信號(hào)被詢問機(jī)天線接收到后，送往接收機(jī)和點(diǎn)跡錄取器，點(diǎn)跡錄取器檢測(cè)到飛機(jī)后再計(jì)算出飛機(jī)方位、距離，進(jìn)行應(yīng)答信號(hào)解碼以確定飛機(jī)的識(shí)別碼和高度碼，然后將數(shù)據(jù)形成飛機(jī)報(bào)告，傳送至空管中心。

二次雷達(dá)按照詢問和識(shí)別處理方法的不同又劃分為空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)(ATCRBS)和離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)(DABS或模式S)，通常前者稱為A/C模式或傳統(tǒng)模式，后者稱為S模式，也是第三代的二次雷達(dá)。

ATCRBS中，地面雷達(dá)不加區(qū)分地詢問和識(shí)別所有主波束駐留時(shí)間內(nèi)的飛機(jī)，可以識(shí)別飛機(jī)的代碼和高度，機(jī)載應(yīng)答機(jī)對(duì)無副瓣抑制要求的詢問提供應(yīng)答信標(biāo)；DABS在主波束駐留時(shí)間內(nèi)則能點(diǎn)名詢問飛機(jī)的代碼和高度或傳遞管制/飛行管理信息，機(jī)載應(yīng)答機(jī)的功能需要與之配合提供應(yīng)答信標(biāo)。

關(guān)鍵技術(shù)

二次雷達(dá)的發(fā)射和接收體制為：傳統(tǒng)模式條件下，三詢問脈沖兩波束發(fā)射、單應(yīng)答脈沖三波束/三通道接收體制；S模式條件下，詢問脈沖為四個(gè)。

圖 1 傳統(tǒng)模式的三詢問脈沖兩波束發(fā)射示意圖

圖 2 傳統(tǒng)模式的單應(yīng)答脈沖三波束/三通道接收示意圖

傳統(tǒng)模式二次雷達(dá)中，脈沖P1+P3和脈沖P2分別由Σ波束和Ω波束向空中輻射，如圖 1所示；S模式二次雷達(dá)中，脈沖P1+P2+P6和脈沖P5分別由Σ波束和Ω波束向空中輻射。接收體制采用Σ、Ω和Δ的三波束對(duì)應(yīng)三通道接收機(jī)分別對(duì)單個(gè)應(yīng)答脈沖同時(shí)接收(單脈沖體制)，如圖 2所示。

圖 3 Σ波束/Ω波束水平方向圖

上圖 3是實(shí)測(cè)的Σ波束/Ω波束水平方向圖，可見除了在Σ波束的主瓣方位外，在其它方位上Ω波束的增益均超過Σ波束的增益。

Ω波束和Σ波束

Ω波束和Σ波束的配合使用有兩個(gè)目的：一是詢問過程中用于抑制副瓣方位的應(yīng)答機(jī)對(duì)詢問的應(yīng)答，稱為詢問副瓣抑制(ISLS)。具體過程是：脈沖P1和P3由Σ波束輻射，脈沖P2由Ω波束輻射，脈沖P1、P2和P3的輻射功率相同，由于受Σ、Ω波束天線不同增益的調(diào)制，使得對(duì)于天線波束瞄準(zhǔn)軸的不同方位上脈沖功率比值P1/P2不同。

應(yīng)答機(jī)接收到這些脈沖后，比較P1和P2的相對(duì)幅度，可判斷出這些詢問脈沖是從詢問機(jī)天線副瓣方位接收到的(P2>P1)，還是從主瓣方位接收到的(P1>P2)。民航標(biāo)準(zhǔn)為：P1>P2=9dB，必須應(yīng)答；P2>P1，不應(yīng)答；P1>P2=0～9dB，可應(yīng)答也可不應(yīng)答。所以P2也被稱為副瓣抑制脈沖或控制脈沖。

另一個(gè)目的是：在接收應(yīng)答的過程中用于抑制從副瓣方位接收到的應(yīng)答，稱為接收機(jī)副瓣抑制(RSLS)。具體過程是：利用連接天線Ω波束端口和Σ波束端口的對(duì)應(yīng)接收機(jī)Ω通道和Σ通道，比較接收機(jī)兩通道輸出端同一應(yīng)答脈沖信號(hào)的幅度，可判斷出該應(yīng)答脈沖的接收方位，只有位于天線主瓣方位上的應(yīng)答脈沖才會(huì)送到后續(xù)的應(yīng)答處理器，副瓣應(yīng)答脈沖在通過接收機(jī)時(shí)可被抑制，也稱為副瓣匿影。

審核編輯：湯梓紅