基于IFF系统的杀伤兵器效能

姜广顺，董 亮，张 前，马永平

(1.空军二十三厂，北京 102200;2.空军驻华北地区军事代表室，北京 100086)

信息战条件下，战争的成败往往取决于准确而及时的情报，无数次实战中因敌我识别不清造成的惨重损失表明，准确、可靠、迅速地掌握目标的属性信息已成为交战双方开战的首要前提条件［1］。敌我识别(identification friend or foe，IFF)是自动目标识别技术的一项重要应用，随着杀伤兵器有效射程的不断增大，在形势瞬息万变的战场上，如何识别打击目标的敌我属性，已成为各主要军事大国优先发展的重点项目之一。敌我识别系统能够解决大量部队战斗活动问题。有效地组织识别系统的使用，可以提高部队行动效能，其对达到战役(战斗)目的的贡献，堪比使用突击性武器系统的效果，但花费却低得多。笔者在建立与目视识别相比，敌我识别系统的使用效能准则基础上，通过坦克对决射击示例，对敌我识别系统的战场使用效能进行了评估。

1 敌我识别系统

敌我识别系统从工作原理上一般可分为协同式敌我识别系统(CTR)和非协同式敌我识别系统(NCTR)2种类型。

1.1 协同式敌我识别系统

目前世界各国现役装备的敌我识别系统大多是协同式的，其技术基础是二次雷达。协同式敌我识别系统由询问机和应答机构成，通过两者之间数据保密的询问/应答通信实现识别。首先由询问机发出一个无线电询问信号，目标应答机接收询问信号，如果接收到的询问信号是正确的电子代码，则应答机将给询问机自动发送出所请求的应答信号，然后询问机对应答信号进行解码，从而识别出目标的敌我属性。协同式敌我识别系统工作原理如图1［2］。

图1 协同式敌我识别系统工作原理

1.2 非协同式敌我识别系统

非协同式敌我识别系统不需要接收己方的应答信号，而是通过分析目标的惟一特征来完成目标的敌我识别。系统工作时将被识别目标看作系统外部环境，通过各种传感器搜集其结构特征、统计特征、空间特征和辐射参数信号特征等信息，这些信息被汇集到数据处理中心，通过信息融合技术得出识别结果。非协同式敌我识别系统工作原理如图2［3］。由于非协同式敌我识别需要进行大量计算，且系统结构复杂，各种干扰和不确定因素较多，数据融合的处理方法目前还不够完善，可靠性难以保证，因此，目前还不能作为敌我识别系统独立使用。

图2 非协同式敌我识别系统工作原理

2 敌我识别系统的战场使用

敌我识别系统能够防止武装力量杀伤本方部队，侦察敌方目标，准确标示敌我双方接触线、本方部队配置区域界限等。防止杀伤本方部队是敌我识别系统的基本和最常见功能，该功能之所以对各种战斗行动都具有代表性，原因在于:在对目标开火前，要事先确定其国籍。

2.1 在进攻战中使用敌我识别系统

部队从出发地域拉动到前线时，敌我识别系统接通“地－空”通信线应答器标示自己的队形，防止遭到本方航空兵误伤。当拉动、展开和转入进攻时，由于敌方和本方部队的位置可以相当清晰地目视观察，因此，通常无需使用敌我识别系统。纵深作战时，形势瞬息万变，部队推进不平衡，广泛利用敌人战斗队形的间隔和缺口实施机动，在这些条件下，使用敌我识别系统是必然的，特别是与单独的战车或战车组遭遇时。对于在第2梯队或预备队行动的部队，使用敌我识别系统尤为重要。这时，需要注意的是使用敌我识别系统进行识别只对装备有相应应答器的目标才有意义。询问目标国籍时，同样也必须考虑:不是所有目标都可能装应答器，一些应答器可能故障。因此，确定目标组国籍时，为避免杀伤本方部队，要做好询问目标组中其它目标的准备。当组织协同行动时，必须规定本方部队标志信号，以防识别系统故障。

当击退敌人反攻时，本方部队的标志对于配合诸兵种行动的航空兵有重要意义。追击敌人，特别是按平行路线追击敌人时，包括沿“地－地”和“空－地”通信线的所有敌我识别设备都应投入使用。追击路线应告知友邻部队、上级机关。装备敌我识别系统的战车指派给先头、侧面行军岗哨人员以及先遣队，敌我识别系统设备应处于工作状态。

夜间条件以及在有限能见度条件下，敌我识别系统应始终工作。只有在目标未回答识别系统的询问，或目标未能使用其它方法标示其国籍时，才能对其开火射击。

2.2 在防御战中使用敌我识别系统

在保障地带进行战斗，特别是当防守保障地带的部队撤出时，最迫切的问题是不杀伤本方部队。这期间所有兵器的敌我识别系统都应始终工作。从保障地带撤出的部队，战车上的应答器以及步兵战斗队形中携行的应答器都应处于开启状态。接通“空－地”通信线上的应答器，以排除航空兵对本方部队的杀伤。在防御纵深实施机动的各种情况下，如实施反攻;部队推进到敌方空中机动编队和空降兵机降区;投入和撤出战斗时，都应该使用敌我识别系统设备，因为这时和本方部队遭遇的概率相当高。采用空中突击、炮火射击、远距离布雷装备和伏击部队射击等方式，保证成功撤出战斗。在这些复杂的战斗行动条件下，使用战车配装的敌我识别系统和携行的地面应答设备，沿“空－地”和“地－地”通信线标示本方部队，避免遭到本方部队误击。

2.3 在遭遇战中使用敌我识别系统

敌我识别系统的作战使用与上述进攻战和反攻时的防御战情况类似。敌我识别系统应该保证本方部队不被支援攻击部队的航空兵杀伤。当先头部队和行军警卫分队与飞行纵队或临战队形中的分队遭遇时，要询问其属籍，只有在询问后未收到“我是自己人”信号，且使用其它方法确定是敌人后，才投入战斗。类似地，将主要兵力投入战斗时，敌我识别系统应该工作。

2.4 提高坦克和步战车的射击效能

火力杀伤兵器有效射击距离的增大，本质上取决于对战场上目标及时、可靠地识别。问题在于，借助于战车上的瞄准器，大多数情况下不可能识别坦克和摩托步兵分队武器有效射击距离上的目标。瞄准手通过车载热成像瞄准具早早就能够发现4 000 m外的潜在目标，但是从显示器上看到的只是5美分大小的光点。实验表明，通过光学仪器识别出目标敌我属性的距离为:天气晴好条件下，距目标1 500～2 000 m;能见度差时，距目标500～600 m。坦克及步战车上主战兵器的有效射程分别为:“陶”式反坦克导弹3 750 m;120 mm坦克炮3 000 m;25 mm机炮2 500 m左右。可见，在主战兵器最大有效射程上，战勤人员缺乏识别目标的能力。战勤组不能在相应于现有武器杀伤距离的距离上识别目标，就会极大地降低坦克和步战车的作战效能。等到与潜在敌人接近时，还不能对其目视识别，瞄准手被迫推迟开火。战勤组不能远距离识别目标是错误地向本方部队射击的众多原因之一。要解决研制并向陆军目标装备敌我识别系统的问题，首先就要确定这些系统可能和适合使用的条件及范围，并大致评估其效能。

杀伤兵器(如坦克、步战车等)发现未知目标，确定目标属籍为敌方后，杀伤兵器向其开火。射击持续到某一时刻t*，这时目标离开射击区，火力已达不到。目标被识别时刻T是一个以恒定密度分布在0～t*之间的随机值。未知的移动目标识别如图3。

图3 未知的移动目标识别

t*－T时间内向目标的射击次数是按泊松分布的随机值，数学期望为α=λ(t*－T)，其中，λ为射击流参数。

每一次射击时，目标被杀伤概率为p。分析密度为λ的杀伤射击泊松流，得到:

由式(1)可以得出，假设目标识别与目标发现时刻一致时的目标杀伤概率。这种情况通常出现在杀伤兵器加装瞬间即可对目标进行识别的敌我识别系统条件下。

如果杀伤兵器没有敌我识别系统，那么发现目标后的目标目视识别将占用一定的时间Δt。该时间值将取决于目标能见度条件、目标类型等。相应地，对目标的射击时间将缩短为t*－Δt，这里Δt＜t*。这时，t*－Δt时间内的射击次数将由下式决定α=λ［(t*－Δt)－T］。

在所分析的情况条件下，得出下列关系式，作为识别系统使用效能准则

其中，Δt/t*表示用于识别的目标可见时间利用率，0≤Δt/t*＜1。

绘制函数μ=f(Δt/t*)关系曲线，即根据用于识别的目标可见时间利用率，确定与目视识别相比，敌我识别系统的使用效能准则，见图4。

图4 μ与Δt/t*的关系曲线

图4分析显示，当 Δt/t*＞0.8，即 μ＞5时，使用敌我目标识别系统的杀伤兵器要比一般目视识别的杀伤兵器具有较大优势。这是因为:根据战术条件，射击高机动目标时，用于杀伤目标的时间很短;在有限能见度条件下射击，以及对极限射程上的目标射击时，目视或者通过光学瞄准具很难识别被发现目标的国籍［4］。

3 示例分析

坦克埋伏在射击地点，要在500 m长的土路段上采取直接瞄准、突然射击的方式，对敌实施最有效打击。不排除本方部队个别车辆有可能沿该道路进行兵力转移。在干燥季节，技术装备运动时产生的浓浓尘土可能会在很大程度上遮掩被观测目标的轮廓和识别标志，瞄准手只有在确定目标的国籍后才开火。

针对这些条件，确定与目视目标识别相比，使用技术设备完成该任务时杀伤概率的增长。这里假设识别系统实际上瞬间完成目标的国籍识别(Δt=0)。

假定射击扇区内出现未知目标，其识别标志和轮廓被车轮卷起的尘土遮蔽，不能充分可靠地目视确定目标国籍。装甲输送车时速可达60 km/h，因此，在射击区内的驻留时间为30 s。如果不使用敌我识别系统，目标识别要15 s完成，对于所研究的条件，这一结果完全可以接受，这时Δt/t*=0.5。

正如图4所示，采用敌我识别系统可以使目标杀伤概率提高2倍。由于另有一些使能见度下降的因素，如黄昏或黎明时分，大雾、阴霾天气，降雨等，目标的目视识别过程可能更长，例如长达25 s(Δt/t*≈0.8)，这时使用敌我识别系统的优势增大5倍。

杀伤兵器，例如坦克，在其射击扇区内发现一不明国籍的坦克，该坦克占领阵地后准备射击。设想杀伤兵器装备有敌我识别系统，依靠及时的目标识别首先开火，并以概率p1杀伤敌人。敌方随后还击，不过由于射击条件变差，技术装备损伤等因素，炮弹的命中概率下降，下降系数为q2(q2＜1)，还击的杀伤概率将为q2×p2。在类似条件下，杀伤兵器进行二次射击，目标杀伤概率为q1×p1(q1＜1)。敌人二次还击射击效能为q22×p2。假设双方交替进行n次(n=1，2，3…)射击。如果杀伤兵器没有敌我识别系统，敌人首先识别目标并提前开火。接下来，射击决斗按上面描述的顺序进行。

正如第一种情况，下面将采用类似准则评估敌我识别系统的使用效能

其中:P1为装有敌我识别系统的杀伤兵器对敌方目标的杀伤概率，P1=f1(p1，q1，n);P2为敌方对我方杀伤兵器的杀伤概率，P2=f2(p2，q2，n)。

为简化研究，取p1=p2=p;q1=q2=q，在同型号杀伤兵器对决中，这些值非常接近，符合实际情况。当 n=1，2，3时，求R的表达式。

绘制 q=0.7，0.9;n=1，3 时，R －p的曲线图，见图5。

分析图5可见，在对决情况下，杀伤兵器效能高时，敌我识别系统的优势体现得尤为明显。如p为0.8～0.9时，保证能够对目标提前瞄准射击获取的优势，以指标R评价介于5～15之间。杀伤兵器效能低时，敌我识别系统的优势取决于连续对决射击的次数以及每次射击时杀伤概率的下降程度。可见，在保证不杀伤本方部队的情况下，敌我识别系统的作用越大，进行作战行动的条件就越复杂，战场上投入使用的杀伤兵器效能越高。因此，必须保证兵器在作战条件下首先进行准确射击，然后缩短在几秒内依次射击的准备时间。

图5 对决射击时的目标杀伤概率－与目视识别相比识别系统使用效能准则关系

4 结束语

敌我识别作为现代信息化战场上军事对抗的重要手段，可以大大增强作战指挥控制的准确性和作战单位之间的协调性，提高作战系统的反应速度，降低误伤概率，特别适用于多军兵种联合作战。未来的敌我识别技术，将是不同体制，各种技术、设备的综合运用，高新技术正在不断地应用在敌我识别系统中，必将使敌我识别系统进一步完善，从而满足现代战争需要。同时，由于这些系统仍然要靠人来操作，所以其可靠性也与人密切相关。正像美国战争历史学家和军事战略家所指出的“战场误击的风险依然存在，因为再先进的技术也不能永远完全地消除战争风险”［5］。

［1］ 唐琳.信息战条件下敌我识别技术研究［J］.现代电子技术，2009，32(17):53 －55.

［2］ 幺立蓉，杨万海.敌我识别系统的现状及发展［J］.火控雷达技术，2004，33(6):53 －57.

［3］ 康耀红.数据融合理论与应用［M］.西安:西安电子科技大学出版社，1997.

［4］ Н.И.КОСТЯЕВ，В.Н.КУЧАРОВ，А.Ю.ГРЕКОВ.Опознавание объектов в единой системе управления［J］.Армейский сборник，2011(9):47 －52.

［5］ 叶瑞芳，杨启迪，孙晓静.俄罗斯敌我识别系统的现状与发展［J］.电子工程信息，2011(6):11－13.

［6］ 黄成功，刘付兵，赵琳锋，等.有源激光敌我识别系统作用距离仿真［J］.激光杂志，2011(4):31－32.

［7］ 邱宏坤，杨建波，刘鹏.新的IFF系统及其信号检测方法［J］.火力与指挥控制，2012(2):147 －150.

(责任编辑杨继森)