敵我識別系統建模研究

夏 棟，郝繼剛，楊 偉

(1.海軍航空工程學院青島校區，山東 青島266041；2.解放軍92664部隊, 山東 青島266000；3.青島雷達聲納修理廠，山東 青島266100)

?

敵我識別系統建模研究

夏 棟1，郝繼剛2，楊 偉3

(1.海軍航空工程學院青島校區，山東 青島266041；2.解放軍92664部隊, 山東 青島266000；3.青島雷達聲納修理廠，山東 青島266100)

無論在作戰仿真還是模擬訓練中，敵我識別系統都是大系統的重要組成部分。對敵我識別系統的模擬目前僅停留在根據應答機平臺的紅藍方屬性直接給出識別結果，而對多個應答機處于詢問范圍內一問多答、詢問對象超出詢問距離等特殊情況都沒有考慮。針對敵我識別系統建模現有模型過于簡單的問題，在敵我識別系統模型中增加了詢問信號傳播模型和應答信號傳播模型，考慮了詢問信號和應答信號在空間傳播的真實過程，真實反映了敵我識別系統詢問、應答、識別的整個工作過程。利用建立的模型，能夠對一問多答、詢問超出距離、應答超出距離等特殊情況進行反映，在作戰仿真系統或模擬訓練系統中逼真地復現敵我識別系統的工作過程。

敵我識別；作戰仿真；模擬訓練；信號傳播模型

0 引 言

隨著現代戰爭戰場環境的復雜化和國防技術的進步，敵我識別系統已成為作戰平臺如飛機、艦船等的必備設備[1]。在作戰仿真系統或作戰模擬訓練系統中，都需要對敵我識別系統的識別過程進行建模和仿真。在現有的作戰仿真系統中，敵我識別系統建模比較粗糙，一般僅根據應答機平臺的紅藍方屬性直接給出敵我屬性判別。這種簡單的建模方法沒有考慮戰場的復雜性，對一問多答、接收不到應答等復雜情況沒有相應的描述，以至于在作戰仿真系統中會產生敵我識別永遠沒有錯誤判讀的現象，與真實作戰嚴重不符。針對上述問題，本文在研究敵我識別系統工作過程的基礎上，通過增加詢問信號和應答信號的傳播模型，對電磁信號在空間中的傳播進行建模，逼真模擬敵我識別系統詢問、應答、識別的整個工作過程。

1 IFF系統模型

敵我識別系統由詢問機和應答機組成，詢問機一般安裝在預警和攻擊平臺上，而應答機幾乎配備到了所有作戰平臺上。敵我識別的過程由詢問方的詢問機和應答方的應答機協同完成，實現過程較為復雜[2]。首先由詢問機發射詢問信號，應答機接收到詢問信號后對信號進行識別后發射應答信號，最后由詢問機對應答信號進行處理并做出敵我屬性的判決[3]。根據敵我識別系統的工作過程建立IFF系統模型，IFF系統模型由詢問發起模型、詢問信號傳播模型、應答判決模型、應答信號傳播模型和識別判決模型等5個子模型組成，如圖1所示。

其中詢問發起模型和識別判決模型綁定在詢問平臺上，應答判決模型綁定在應答平臺上。每個模型的功能為：

(1) 詢問發起模型。在IFF系統中，整個識別過程由詢問機發起，而應答機工作在被動模式下。詢問機根據雷達或指控系統送來的詢問目標信息對指定方向發射詢問信號，該過程的模擬由詢問發起模型實現。在作戰仿真和訓練模擬系統中，由于不存在真實的電磁波信號，一般通過消息來實現。

(2) 詢問信號傳播模型。詢問機發射的詢問信號并不能被所有的應答機所接收，詢問信號傳播模型根據到達應答機的詢問信號的功率、頻率等條件，給出應答機能否接收到詢問信號的判斷。該模型既可以綁定在詢問機平臺上，也可以綁定在應答機平臺上。考慮到應答機數量和計算均衡，一般綁定在應答機上。

(3) 應答判決模型。根據秘鑰對是否為我方詢問信號進行判斷，如果是我方信號則產生應答信號。

(4) 應答信號傳播模型。對處于詢問狀態的詢問機能否接收到應答信號進行判決，該模型一般綁定在詢問機上。

(5) 識別判決模型。根據應答碼及詢問應答過程做出敵我屬性的判斷。

該模型與其它敵我識別模型的區別在于考慮了詢問和應答電磁波信號在整個識別過程中的傳播特性，這通過IFF系統模型中詢問信號傳播模型和應答信號傳播模型來實現。

2 詢問信號傳播模型

詢問信號傳播模型一般綁定在應答機平臺上，由詢問發起模型發出的詢問消息觸發，完成應答機能否接收到詢問信號的計算，該模型的計算過程如圖2所示。

(1) 頻率選擇

只有應答機接收工作頻帶內的詢問信號才能進入應答機的接收機，因此需要對詢問信號頻率與應答機工作頻率是否匹配進行判斷。設詢問頻率為fi，該值從詢問碼消息中獲取；應答機接收中心頻率為fro，應答機接收信號帶寬為Br，這2個值可從應答機設備技術參數中獲取，那么判決條件為：

(1)

只有滿足式(1)的詢問信息才會進行后續處理，不滿足式(1)的詢問信息將被丟棄。

(2) 距離選擇

距離選擇主要考慮詢問機的詢問距離。當應答機距離較遠時,由于詢問信號在傳播過程中的發散效應，應答機可能會檢測不到詢問信號。也就是說詢問機存在一個最大詢問距離，等應答機位于該距離以外時，將接收不到詢問信號。設應答機和詢問機平臺間距離為Rir，詢問機最大詢問距離為Rmax，則距離選擇的判決條件為：Rir≤Rmax。

Rir可通過詢問機和應答機平臺的位置信息計算得到，設詢問機平臺位置為(φi,ψi,hi)，該值可在詢問消息中獲取；詢問目標位置為(φt,ψt,ht)，(經度東經為正，西經為負；緯度北緯為正，南緯為負)，該值來自應答機本地平臺導航信息，地球半徑為RE，那么應答機和詢問機平臺間距離可通過式(2)獲得：

(2)

(3) 方位選擇

與Rir的計算方法類似，φir也可通過詢問機和應答機平臺的位置信息計算得到。設詢問機平臺位置為(φi,ψi,hi)，詢問目標位置為(φt,ψt,ht)，則φir可根據下式求解得到：

(3)

若上面3個判決都滿足，表明詢問信號將會被應答機的接收機接收到，系統將啟動后續的應答判決模型對詢問信號的屬性進行判決，并根據判決結果決定是否產生應答信號。

3 應答信號傳播模型

應答信號傳播模型與詢問信號傳播模型類似，區別在于應答信號傳播模型一般綁定在詢問平臺上并且由詢問發起模型觸發。也就是說，如果詢問機處于非詢問態，應答信號傳播模型不工作。另外，應答機發射天線為全向天線，在不同方位上的詢問機都可以接收到應答信號。因此應答信號傳播模型不需要進行方位選擇，它的判決工作僅包括頻率選擇和距離選擇2個步驟，如圖3所示。

(1) 頻率選擇

設應答發射頻率為fr，該值從應答消息中獲取；詢問機接收中心頻率為fio，應答機接收信號帶寬為Bi，這2個值可從詢問機設備技術參數中獲取，那么判決條件為：

(4)

只有滿足式(4)的應答信息才會進行后續處理，不滿足式(4)的應答信息將被丟棄。

(2) 距離選擇

應答機存在應答距離，當詢問機距離應答機較遠時，由于應答信號在傳播過程中變弱，詢問機可能接收不到應答信號。設詢問機和應答機平臺間距離為Rri，應答機最大應答距離為Rrmax，則距離選擇的判決條件為：Rri≤Rrmax。

Rri可通過詢問機和應答機平臺的位置信息計算得到，詢問機平臺位置為(φi,ψi,hi)(該值來自應答機本地平臺導航信息)，應答機平臺位置為(φt,ψt,ht)(該值來自應答消息)，地球半徑為RE，那么詢問機和應答機平臺間距離為：

(5)

上面2個判決都成立，表明應答信號將會被詢問機的接收機接收到，系統將啟動后續的識別判決模型對應答信號的屬性進行判決，并將判決的結果送給雷達或指控系統。

4 結束語

敵我識別系統建模是作戰仿真和模擬訓練系統中重要的組成部分，本文建立的IFF系統模型考慮了詢問信號和應答信號的傳播過程，利用該模型可以模擬識別過程中一問多答、詢問和應答超出距離等情況，逼真地再現IFF系統敵我識別的過程。

[1] 王君，高曉光.空中目標敵我識別模型[J].火力與指揮控制，2009，34(6)：100-103.

[2] 裴志誠，單曉文，王玉龍.敵我識別系統及其對抗技術研究[J].通信對抗，2011(4)：52-55.

[3] 聞鑫.MK XII敵我識別系統及其對抗[J].艦船電子對抗，2006，29(5)：18-19.

[4] 董陽春，程正東.對IFF系統詢問機的旁瓣噪聲壓制干擾研究[J].艦船電子對抗，2013，36(4)：1-3.

ResearchintoTheModelingofIdentificationFriendorFoeSystem

XIA Dong1,HAO Ji-gang2,YANG Wei3
(1.Qingdao Branch of Naval Aeronautical Engineering Institute,Qingdao 266041,China; 2.Unit 92664 of PLA,Qingdao 266000,China;3.Qingdao Radar & Sonar Repair Factory,Qingdao 266100,China)

Identification friend or foe (IFF) system is an important part in both manoeuver simulation and simulative training system.Simulation of IFF system is only restricted in providing identification result according to responder platform's attribute of red or blue now.However,special situations such as several responders answering to one inquisitor and responder outside of inquisitor's range are not considered.As IFF model in use is simple,spreading models of inquiring signal and response signal are appended in IFF system model,which takes signal's spread process in airspace into account,and would reflect the real work process of IFF system in inquiring,response and identifying.Cases as many responder answering to one inquisitor,inquiring out of range,and responding out of range can be covered in the model provided above,which would reappear IFF system's operating process in the manoeuver simulation and simulative training system.

identification friend or foe;manoeuver simulation;simulative training;signal spreading model

2017-03-01

TN971.1

：A

：CN32-1413(2017)03-0029-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.03.007