Кіріспе
Командалық немесе бақылау арқылы радиожиіліктерді пайдаланып қарсыласты анықтау. Идентификация, дос немесе жау (IFF) – командалық және басқару жүйесі үшін арналған жауынгерлік идентификация жүйесі. Ол сұрау сигналын тыңдайтын және хабар берушіні анықтайтын жауап жіберетін транспондерді пайдаланады. IFF жүйелері көбінесе радар жиіліктерін қолданады, бірақ басқа электромагниттік жиіліктер, радио немесе инфрақызыл сәулелер де қолданылуы мүмкін. Бұл әскери және азаматтық әуе трафигін басқару жүйелеріне ұшақтарды, көлік құралдарын немесе күштерді достық деп анықтауға, оларды бейтарап немесе жау ретінде жібермей, сондай-ақ сұрау салушыдан олардың бағытын және қашықтығын анықтауға мүмкіндік береді. IFF әскери және азаматтық ұшақтарда қолданылады. IFF алғаш рет Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде радардың пайда болуымен және бірнеше өзіне-өзі шабуылдармен дамытылды. IFF тек достық ұшақтарды немесе басқа күштерді ғана анықтай алады. Егер IFF сұрауына жауап келмесе немесе жарамсыз жауап алынса, объект жау ретінде нақты анықталмайды; достық күштер жабдықтың істен шығуы сияқты түрлі себептерге байланысты IFF сұрауына дұрыс жауап бермеуі мүмкін, ал аймақтағы ұрысқа қатыспайтын тараптар, мысалы, азаматтық авиалайнерлер IFF құралдарымен жабдықталмаған болуы мүмкін. IFF – жауынгерлік идентификацияның (CID) кең ауқымды әскери әрекеттеріндегі құрал, ол операциялық шешімдерді қолдау үшін ұрыс алаңында анықталған объектілерді жеткілікті дәлдікпен сипаттауға мүмкіндік береді. Ең кең таралған сипаттама – дос, жау, бейтарап немесе белгісіз. CID тек өзіне-өзі шабуылдарды ғана емес, сонымен қатар жалпы тактикалық шешім қабылдауға да көмектеседі. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде әуе қорғанысы үшін радар жүйелерін сәтті енгізумен бірге, соғысқа қатысушылар достық ұшақтарды жаудан ажырату қиындығымен бірден бетпе-бет келді; сол кезде ұшақтар жоғары жылдамдықпен және биіктікте ұшып, көзбен анықтау мүмкін болмай, нысаналар радар экранында ешқандай ерекшеліксіз нүктелер ретінде көрінетін. Бұл Ұлыбританиядағы Баркинг-Крик шайқасына және Германиядағы Копеник бекінісіне жасалған әуе шабуылына әкелді.
Identification, friend or foe (IFF) is a combat identification system designed for command and control. It uses a transponder that listens for an interrogation signal and then sends a response that identifies the broadcaster. IFF systems usually use radar frequencies, but other electromagnetic frequencies, radio or infrared, may be used. It enables military and civilian air traffic control interrogation systems to identify aircraft, vehicles or forces as friendly, as opposed to neutral or hostile, and to determine their bearing and range from the interrogator. IFF is used by both military and civilian aircraft. IFF was first developed during World War II, with the arrival of radar, and several friendly fire incidents. IFF can only positively identify friendly aircraft or other forces. If an IFF interrogation receives no reply or an invalid reply, the object is not positively identified as foe; friendly forces may not properly reply to IFF for various reasons such as equipment malfunction, and parties in the area not involved in the combat, such as civilian airliners, will not be equipped with IFF. IFF is a tool within the broader military action of Combat Identification (CID), the characterization of objects detected in the field of combat sufficiently accurately to support operational decisions. The broadest characterization is that of friend, enemy, neutral, or unknown. CID not only can reduce friendly fire incidents, but also contributes to overall tactical decision making. With the successful deployment of radar systems for air defence during World War II, combatants were immediately confronted with the difficulty of distinguishing friendly aircraft from hostile ones; by that time, aircraft were flown at high speed and altitude, making visual identification impossible, and the targets showed up as featureless blips on the radar screen. This led to incidents such as the Battle of Barking Creek, over Britain, and the air attack on the fortress of Koepenick over Germany.
Алғашқы тұжырымдамалар
RAF өздерінің Chain Home (CH) радиолокациялық жүйесін қолдануға дейін IFF мәселесін қарастырған. Роберт Уотсон Уотт 1935 және 1936 жылдары мұндай жүйелерге патенттер алған. 1938 жылы Баудзи Манорындағы зерттеушілер CH радарларының негізгі жиілігіне сәйкес келетін дипольдік антенналардан тұратын "рефлекторлармен" тәжірибелер жүргізе бастады. CH таратушысынан шыққан импульс ұшаққа тиген кезде, антенналар қысқа мерзімге резонансқа түсіп, CH қабылдағышына қайтарылатын энергия мөлшерін арттыратын. Антенна электрлі қосқышқа қосылып, оны жүйелі түрде қысқа тұйықтатып, сигнал беруге кедергі келтіретін. Бұл антенна қосылып, өшірілгенде CH құрылғысындағы қайтарудың мерзімді түрде ұзаруына және қысқаруына себеп болды. Іс жүзінде, жүйе пайдалану үшін тым сенімсіз болып табылған; қайтару ұшақтың CH станциясына қатысты қозғалыс бағытына өте тәуелді болды және көбінесе қосымша сигналды қайтармайтын немесе мүлдем қайтармайтын. Бұл жүйенің практикада тиімді болмайтыны күдік тудырған. Бұл болжам расталғаннан кейін, RAF басқа бір жүйеге көшті, ол да жоспарлануда болған. Бұл жүйе HF/DF радио бағыттауыштарын пайдаланатын бақылау станцияларының жиынтығынан тұрады. Ұшақ радиолары әр минут сайын 14 секундқа 1 кГц дыбыс сигналын жіберу үшін өзгертілді, бұл станцияларға ұшақтың бағытын өлшеуге жеткілікті уақыт берді. Мұндай бірнеше станция әуе қорғанысы жүйесінің әрбір "секторларына" бекітілді және олардың өлшемдерін сектор штаб-пәтеріндегі сызбалау станциясына жіберді, ол ұшақтың орнын анықтау үшін триангуляцияны қолданды. "Пип-свик" деп аталған жүйе жұмыс істеді, бірақ көп еңбек талап етті және ақпаратын тікелей радар операторларына көрсетпеді. Радармен тікелей жұмыс істейтін жүйе, әрине, қажет болды.
IFF Mark II
Бірінші белсенді IFF транспондері (таратқыш/жауап беруші) 1939 жылы тәжірибелік түрде қолданылған IFF Mark I болды. Ол регенеративті қабылдағышты пайдаланды, ол күшейтілген сигналдың бір бөлігін кері кіргізіп, тіпті кішкентай сигналдарды да күшейтіп, олар бір жиілікте болғанда (Морс коды сияқты, бірақ дауыстық хабарламалардан өзгеше) күшті күшейтетін. Олар CH радарының (20–30 МГц) сигналына қадамаланған, оны соншалықты күшейтіп жібергендей, ұшақтың антеннасы арқылы қайта таратылған. Сигнал CH сигналының бастапқы шағылысуымен бір уақытта алынғандықтан, CH дисплейінде оңай анықталатын ұзартылған "импульс" пайда болды. Тестілеу кезінде құрылғының радарды жиі жойып жібергені немесе көруге болатын сигналдың тым әлсіз болғаны анықталды, сонымен қатар жаңа жиіліктерде жаңа радарлар енгізілуде. Mark I-ді өндіріске енгізудің орнына 1940 жылдың басында жаңа IFF Mark II енгізілді. Mark II-де әртүрлі радарлық диапазонға қадамаланған жеке-жеке тюнерлер тізбегі болды, олар моторлы қосқыш арқылы ауысып отыратын, ал автоматтік күшті бақылау тым көп сигнал жіберу мәселесін шешті. Mark II соғыс басталғанда техникалық тұрғыдан толыққанды болды, бірақ жиынтықтың жетіспеуі оның көптеп қолжетімді болмауына себеп болды, және Ұлыбритания шайқасы кезінде RAF ұшақтарының тек шағын бөлігі ғана оны алып жүрді. Осы кезеңде "Пип Скик" жұмыс істеп тұрды, бірақ шайқас аяқталғаннан кейін IFF Mark II толыққанды қолданысқа енгізілді. "Пип Скик" әлі де CH жабатын жерлерден тыс аймақтарда, сондай-ақ авариялық навигациялық жүйе ретінде қолданылды.
IFF Mark III-тің негізгі түрлері
1940 жылға қарай Mark II жүйесінің күрделілігі шегіне жетті, ал жаңа радарлар үнемі енгізіліп жатты. 1941 жылы радарлардың әртүрлі комбинацияларын қамтитын бірнеше қосалқы модельдер енгізілді, мысалы, теңіз күштерінде қолданылатын немесе RAF қолданған радарлар. Бірақ микротолқынды жиіліктегі қуыс магнитронға негізделген радарлардың пайда болуы бұл жүйені ескірді; қазіргі заманғы электрониканы пайдаланып, осы диапазонда жұмыс істейтін жауап беру құрылғысын жасау мүмкін болмады. 1940 жылы ағылшын инженері Фредди Уильямс барлық IFF сигналдары үшін бір ғана жеке жиілікті пайдалануды ұсынды, бірақ сол кезде қолданыстағы жүйені өзгертудің шұғыл қажеті болған жоқ. Магнитронның енгізілуімен бірге осы концепция бойынша жұмыс Телекоммуникациялық зерттеулер институтында IFF Mark III ретінде басталды. Бұл соғыстың көп бөлігінде Батыс Одақтастарының стандарты болды. Mark III транспондерлері алынған радар сигналдарына тікелей жауап берудің орнына, белгілі "сұраушыларға" жауап беру үшін жасалған. Бұл сұраушылар қандай радармен жұптасқан болса да, жиіліктердің шектеулі таңдауымен жұмыс істеді. Сондай-ақ, жүйе шектеулі коммуникация жасауға мүмкіндік берді, оның ішінде кодталған "Мейдей" жауабын жіберу мүмкіндігі де болды. IFF жиынтықтарын Манчестердегі Ferranti компаниясы Уильямстың техникалық талаптарына сәйкес жобалап, құрастырды. АҚШ-та британдық жиынтықтардың көшірмелері ретінде эквивалентті жиынтықтар өндірілді, соның арқасында одақтас авиациясы бір-бірінің радарымен сұрақ қойғанда анықталады.
Германия
FuG 25a Erstling (ағылшынша: Firstborn, Debut) 1940 жылы Германияда жасалды. Ол Freya радарын пайдаланатын 125 МГц төменгі VHF жиілік диапазонына реттелді, ал Würzburg радарын пайдаланатын 550–580 МГц төменгі UHF жиілік диапазоны үшін адаптер қолданылды. Ұшу алдында, қабылдағыш-таратушы құрылғыға он биттен тұратын күндік код енгізілді, ол құрылғыда таңдалып қойылды. Анықтау процедурасын бастау үшін, жердегі оператор радардың импульстік жиілігін 3750 Гц-тен 5000 Гц-ке ауыстырды. Борттағы қабылдағыш мұны түсініп, күндік кодты жіберуге кірісті. Радар операторы берілген код бойынша сигналдың ұзаруын және қысқаруын көрді. IFF таратушысы 168 МГц жиілігінде 400 Вт қуатпен (пик қуаты) жұмыс істеді. Жүйеге әуе кемесінің дұрыс кодты пайдалануын анықтауға мүмкіндік беретін жер бақылаушыларына арналған әдіс кірді, бірақ транспондердің басқа көздерден келетін сигналдарды қабылдамауына мүмкіндік болмады. Британдық әскери ғалымдар бұл кемшілікті пайдаланып, Perfectos деп аталатын өздерінің IFF таратушыларын жасады, олар жақын жердегі кез келген FuG 25a жүйесінен жауап алуға арналған еді. FuG 25a 168 МГц жиілігінде жауап бергенде, сигнал AI Mk. IV радарынң антенна жүйесімен қабылданды, ол бастапқыда 212 МГц жиілігінде жұмыс істеді. Әртүрлі антенналардағы сигнал күшін салыстыру арқылы нысананың бағытын анықтауға болады. "Perfectos" Mosquito ұшақтарына орнатылып, FuG 25a-ны Германияда қолдануды қатты шектеді.
IFF IV және V белгілері
АҚШ Әскери-теңіз зерттеу зертханасы соғыстан бұрын өздерінің IFF жүйесін жасап шығарған. Ол Mark III сияқты бір ғана сұрау жиілігін пайдаланған, бірақ ерекшелігі – бөлек жауап беру жиілігін қолданған. Жиіліктің өзгешелігі жауап беруде бірнеше практикалық артықшылықтарды ұсынады, ең бастысы – бір IFF-тің жауабы басқа ұшақтағы басқа IFF-ті іске қоспайды. Бірақ бұл жауап беретін бөлігінде, британдықтардың жаңарту жүйесіне қарағанда, толыққанды хабар таратушыны қажет етеді. Бұл техника қазір кросс-диапазонды транспондер деп аталады. 1941 жылы Тизард миссиясы кезінде Mark II ашылғанда, оны пайдалану және тәжірибелік жүйесін одан әрі жетілдіру үшін уақыт жұмсау туралы шешім қабылданды. Соның нәтижесінде IFF Mark IV пайда болды. Бұл модельдің бұрынғы модельдерден басты айырмашылығы – ол 600 МГц шамасындағы жоғары жиіліктерде жұмыс істеді, бұл антенналарды әлдеқайда кіші етуге мүмкіндік берді. Дегенмен, бұл жиілік неміс Вюрцбург радары қолданатын жиілікке де жақын болып шықты, және ол радармен іске қосылып, транспондердің жауаптары радар дисплейінде көрінуі мүмкін деген алаңдаушылық туды. Бұл IFF-тің жұмыс жиіліктерін дереу ашып берер еді. Осыған байланысты АҚШ пен Ұлыбритания бірлесіп одан да жетілдірілген Mark V моделін жасауға кірісті, ол Біріккен Ұлттардың маяғы немесе UNB деп те аталады. Бұл 1 ГГц шамасындағы одан да жоғары жиілікке көшті, бірақ соғыс аяқталғанда операциялық сынақтар толыққан жоқ. 1948 жылы сынақтар аяқталған кезде, әлдеқайда жақсартылған Mark X сынақтары басталып, Mark V жобасы тоқтатылды.
IFF Mark X
Mark X 1 ГГц жоғары жиіліктерде жұмыс істейтін таза тәжірибелік құрылғы ретінде басталды, атауы "тәжірибелік" мағынасын білдіреді, "No 10" емес. Даму жалғасқан сайын "Таңдамалы идентификациялық мүмкіндік" немесе SIF деп аталатын кодтау жүйесін енгізу туралы шешім қабылданды. SIF қайтару сигналына әрқайсысы 3 биттен тұратын төрт октал цифрын көрсететін 12 импульске дейін мүмкіндік берді. Сұрау сигналының уақытына байланысты SIF бірнеше түрлі жауап беретін болды. 1-ші режимде ұшақтың түрі немесе оның міндеті (мысалы, жүк немесе бомбалаушы) көрсетілсе, 2-ші режимде құйрық коды қайтарылды. Mark X 1950-ші жылдардың басында қолданыла бастады. Бұл азаматтық әуе көлігі жүйесінің қарқынды даму кезеңі болатын, сондықтан осы ұшақтар үшін де Mark X құрылғыларының сәл өзгертілген нұсқаларын пайдалану туралы шешім қабылданды. Бұл құрылғыларға жаңа әскери 3-ші режим кірді, ол негізінен 4 таңбалы кодты қайтаратын және 2-ші режиммен ұқсас болды, бірақ басқа сұрау импульсін пайдаланды, бұл ұшаққа сұраудың әскери немесе азаматтық радардан келіп-келмейтінін анықтауға мүмкіндік берді. Азаматтық ұшақтар үшін осы жүйе А режимі деп аталды, ал олар бірдей болғандықтан, көбінесе 3/А режимі деп аталады. Осы процесте бірнеше жаңа режимдер енгізілді. Азаматтық B және D режимдері анықталды, бірақ ешқашан қолданылмады. C режимі 12 биттік Гиллхэм кодын пайдаланып кодталған санмен жауап берді, ол биіктікті (осы сан) x 100 фут = 1200 ретінде көрсетті. Радар жүйелері ұшақты екі өлшемде оңай анықтай алады, бірақ биіктікті өлшеу күрделі мәселе болып табылады және әсіресе 1950 жылдары радар жүйесінің құнына айтарлықтай үстеме қосты. Бұл функцияны IFF-ке орналастыру арқылы, сол ақпаратты аз ғана қосымша шығынмен, негізінен ұшақтың биіктікөлшегішіне сандық түрлендіргіш қосу арқылы қайтаруға болады. Қазіргі заманғы сұраушылар әдетте 3/А режимінде, содан кейін C режимінде бірқатар сұраулар жібереді, бұл жүйеге ұшақтың идентификациясын оның радиолокациялық биіктігімен және орналасуымен біріктіруге мүмкіндік береді.
IFF Mark XII
Қазіргі кездегі IFF жүйесі Mark XII болып табылады. Бұл Mark X сияқты жиіліктерде жұмыс істейді және оның барлық әскери және азаматтық режимдерін қолдайды. IFF жауаптарының кез келген дұрыс қалыптастырылған сұраумен іске қосылуы мүмкін екендігі ұзақ уақыт бойы мәселе болып саналды, ал бұл сигналдар бір жиіліктің екі қысқа импульсі ғана болды. Бұл жаудың хабар таратушыларына жауап беруге мүмкіндік берді, ал үшбұрышты пайдалану арқылы жау транспондердің орнын анықтай алды. Британдықтар бұл әдісті екінші дүниежүзілік соғыста немістерге қарсы қолданған, ал оны Вьетнам соғысында VPAF ұшақтарына қарсы АҚШ әуе күштері қолданған. Mark XII Mark X-тен жаңа әскери 4-режимді қосу арқылы ерекшеленеді. Бұл 3/А режиміне ұқсас жұмыс істейді, сұрау салушы IFF жауап беретін сигнал жібереді. Алайда, екі негізгі айырмашылық бар. Біріншіден, тергеу импульсінен кейін 12 биттік код келеді, ол Mark 3 транспондерімен жіберілгенге ұқсас. Кодталған сан күн сайын өзгеріп отырады. Сан әуе кемесінің транспондеріне келіп түскенде және декодталғанда, қосымша криптографиялық кодтау қолданылады. Егер осы операцияның нәтижесі әуе кемесіндегі IFF-ге енгізілген мәнмен сәйкес келсе, транспондер бұрынғыдай 3-режимді жауап береді. Егер мәндер сәйкес келмесе, ол жауап бермейді. Бұл әуе кемесінің транспондері жалған сұрауларға жауап беру мәселесін шешеді, бірақ әуе кемесін үшбұрышты анықтау арқылы табу мәселесін толық шешпейді. Бұл мәселені шешу үшін жауап сигналына кідіріс қосылады, ол сұраушыдан жіберілген кодқа байланысты өзгереді. Сұрау салу импульсін көрмейтін жау қабылдағанда, бұл әдетте болады, өйткені олар көбінесе радарлық көкжиектен төмен болады, бұл әр импульспен кері сигналдың кездейсоқ орын ауыстыруына әкеледі. Ұшақты кері сигналдардың ішінде табу қиын процесс.
S режімі
1980 жылдары жаңа азаматтық режим, S режимі қосылды, ол қайтарылған сигналға кодталған деректердің мөлшерін едәуір арттыруға мүмкіндік берді. Бұл навигациялық жүйеден ұшақтың орналасқан жерін кодтау үшін пайдаланылды. Бұл – әуе кемелерінің соқтығысуын болдырмау жүйесінің (TCAS) негізгі бөлігі, ол коммерциялық ұшақтарға аймақтағы басқа ұшақтардың орналасқан жерін білуге және жердегі операторлардың қатысуынсыз олардан қашуға мүмкіндік береді. Mode S-тің негізгі принциптері кейін Mode 5 ретінде әскерилендірілді, ол Mode S деректерінің шифрланған нұсқасы болып табылады. Екінші дүниежүзілік соғыс және Кеңес Одағының әскери жүйелері (1946-1991) кезінде IFF (әскери идентификациялық сұрау-жауап) кодталған радар сигналдарын (Cross Band Interrogation, немесе CBI деп аталады) қолданды, бұл радармен жарықтандырылған ұшақтағы ұшақтың транспондерін автоматты түрде іске қосу үшін жасалған. Радарға негізделген ұшақтарды анықтау әскери және азаматтық қолдануда екінші реттік қадағалау радары деп аталады, ал негізгі радар ұшақтың орнын анықтау үшін радиожиілікті (RF) импульсті ұшырады. Джордж Чарриер RCA компаниясында жұмыс істеп, 1941 жылы мұндай IFF құрылғысына патент алды. Ол оператордан радар қабылдағышындағы табиғи эхоның бейнесін жою үшін радар қабылдағышын бірнеше рет реттеуді талап етті, соның арқасында IFF сигналын көзбен тексеруге болады. 1943 жылы Дональд Барчок өзінің мәтінінде IFF аббревиатурасын қолданып, жақша ішінде ғана түсіндірме берді, бұл осы аббревиатураның қабылданған терминге айналғанын көрсетті. 1945 жылы Эмиль Лабин мен Эдвин Тернер шығыс радар сигналы мен транспондердің жауап сигналын екілік кодтармен тәуелсіз бағдарламалауға мүмкіндік беретін IFF радиолокациялық жүйелеріне патент алды; бұл IFF кодын күн сайын немесе тіпті сағат сайын өзгертуге мүмкіндік берді.
ХХІ ғасырдың алғашқы кезеңіндегі жүйелер
АҚШ және басқа НАТО елдері ХХ ғасырдың соңында Mark XII деп аталатын жүйені пайдалана бастады; Ұлыбритания бұған дейін осы стандартпен үйлесімді IFF жүйесін енгізбеген, бірақ кейін үйлесімді IFF (SIFF) жүйесін әзірлеу бағдарламасын жасады.
Режимдер
Режим 1: тек әскери; ұшақ түрін немесе миссиясын анықтайтын 2 таңбалы (6 биттік) "миссия кодын" ұсынады. Режим 2: тек әскери; 4 таңбалы (12 биттік) бөлімше кодын немесе тіркеу нөмірін ұсынады. Режим 3/A: әскери/азаматтық; әуе қозғалысын басқарушы тағайындайтын, 4 таңбалы (12 биттік) ұшақтың идентификациялық кодын ұсынады. Көбінесе "жауап беру коды" деп аталады. Дегенмен, "дос немесе жауды анықтау" (IFF) жүйесі 1990 жылдарға дейін АҚШ әскері үшін аса маңызды мәселе болып табылған жоқ, себебі көптеген елдерде су асты кемелері болған жоқ. Әскери-теңіз күштері де су асты кемені анықтау үшін акустикалық қолтаңбалардың дерекқорын пайдаланады, бірақ акустикалық мәліметтер дұрыс болмауы мүмкін және бірнеше елдер ұқсас кластағы су асты кемелерін қолданады.