敌我识别系统建模研究

夏 栋，郝继刚，杨 伟

(1.海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛266041；2.解放军92664部队, 山东 青岛266000；3.青岛雷达声纳修理厂，山东 青岛266100)



敌我识别系统建模研究

夏 栋1，郝继刚2，杨 伟3

(1.海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛266041；2.解放军92664部队, 山东 青岛266000；3.青岛雷达声纳修理厂，山东 青岛266100)

无论在作战仿真还是模拟训练中，敌我识别系统都是大系统的重要组成部分。对敌我识别系统的模拟目前仅停留在根据应答机平台的红蓝方属性直接给出识别结果，而对多个应答机处于询问范围内一问多答、询问对象超出询问距离等特殊情况都没有考虑。针对敌我识别系统建模现有模型过于简单的问题，在敌我识别系统模型中增加了询问信号传播模型和应答信号传播模型，考虑了询问信号和应答信号在空间传播的真实过程，真实反映了敌我识别系统询问、应答、识别的整个工作过程。利用建立的模型，能够对一问多答、询问超出距离、应答超出距离等特殊情况进行反映，在作战仿真系统或模拟训练系统中逼真地复现敌我识别系统的工作过程。

敌我识别；作战仿真；模拟训练；信号传播模型

0 引 言

随着现代战争战场环境的复杂化和国防技术的进步，敌我识别系统已成为作战平台如飞机、舰船等的必备设备[1]。在作战仿真系统或作战模拟训练系统中，都需要对敌我识别系统的识别过程进行建模和仿真。在现有的作战仿真系统中，敌我识别系统建模比较粗糙，一般仅根据应答机平台的红蓝方属性直接给出敌我属性判别。这种简单的建模方法没有考虑战场的复杂性，对一问多答、接收不到应答等复杂情况没有相应的描述，以至于在作战仿真系统中会产生敌我识别永远没有错误判读的现象，与真实作战严重不符。针对上述问题，本文在研究敌我识别系统工作过程的基础上，通过增加询问信号和应答信号的传播模型，对电磁信号在空间中的传播进行建模，逼真模拟敌我识别系统询问、应答、识别的整个工作过程。

1 IFF系统模型

敌我识别系统由询问机和应答机组成，询问机一般安装在预警和攻击平台上，而应答机几乎配备到了所有作战平台上。敌我识别的过程由询问方的询问机和应答方的应答机协同完成，实现过程较为复杂[2]。首先由询问机发射询问信号，应答机接收到询问信号后对信号进行识别后发射应答信号，最后由询问机对应答信号进行处理并做出敌我属性的判决[3]。根据敌我识别系统的工作过程建立IFF系统模型，IFF系统模型由询问发起模型、询问信号传播模型、应答判决模型、应答信号传播模型和识别判决模型等5个子模型组成，如图1所示。

其中询问发起模型和识别判决模型绑定在询问平台上，应答判决模型绑定在应答平台上。每个模型的功能为：

(1) 询问发起模型。在IFF系统中，整个识别过程由询问机发起，而应答机工作在被动模式下。询问机根据雷达或指控系统送来的询问目标信息对指定方向发射询问信号，该过程的模拟由询问发起模型实现。在作战仿真和训练模拟系统中，由于不存在真实的电磁波信号，一般通过消息来实现。

(2) 询问信号传播模型。询问机发射的询问信号并不能被所有的应答机所接收，询问信号传播模型根据到达应答机的询问信号的功率、频率等条件，给出应答机能否接收到询问信号的判断。该模型既可以绑定在询问机平台上，也可以绑定在应答机平台上。考虑到应答机数量和计算均衡，一般绑定在应答机上。

(3) 应答判决模型。根据秘钥对是否为我方询问信号进行判断，如果是我方信号则产生应答信号。

(4) 应答信号传播模型。对处于询问状态的询问机能否接收到应答信号进行判决，该模型一般绑定在询问机上。

(5) 识别判决模型。根据应答码及询问应答过程做出敌我属性的判断。

该模型与其它敌我识别模型的区别在于考虑了询问和应答电磁波信号在整个识别过程中的传播特性，这通过IFF系统模型中询问信号传播模型和应答信号传播模型来实现。

2 询问信号传播模型

询问信号传播模型一般绑定在应答机平台上，由询问发起模型发出的询问消息触发，完成应答机能否接收到询问信号的计算，该模型的计算过程如图2所示。

(1) 频率选择

只有应答机接收工作频带内的询问信号才能进入应答机的接收机，因此需要对询问信号频率与应答机工作频率是否匹配进行判断。设询问频率为fi，该值从询问码消息中获取；应答机接收中心频率为fro，应答机接收信号带宽为Br，这2个值可从应答机设备技术参数中获取，那么判决条件为：

(1)

只有满足式(1)的询问信息才会进行后续处理，不满足式(1)的询问信息将被丢弃。

(2) 距离选择

距离选择主要考虑询问机的询问距离。当应答机距离较远时,由于询问信号在传播过程中的发散效应，应答机可能会检测不到询问信号。也就是说询问机存在一个最大询问距离，等应答机位于该距离以外时，将接收不到询问信号。设应答机和询问机平台间距离为Rir，询问机最大询问距离为Rmax，则距离选择的判决条件为：Rir≤Rmax。

Rir可通过询问机和应答机平台的位置信息计算得到，设询问机平台位置为(φi,ψi,hi)，该值可在询问消息中获取；询问目标位置为(φt,ψt,ht)，(经度东经为正，西经为负；纬度北纬为正，南纬为负)，该值来自应答机本地平台导航信息，地球半径为RE，那么应答机和询问机平台间距离可通过式(2)获得：

(2)

(3) 方位选择

与Rir的计算方法类似，φir也可通过询问机和应答机平台的位置信息计算得到。设询问机平台位置为(φi,ψi,hi)，询问目标位置为(φt,ψt,ht)，则φir可根据下式求解得到：

(3)

若上面3个判决都满足，表明询问信号将会被应答机的接收机接收到，系统将启动后续的应答判决模型对询问信号的属性进行判决，并根据判决结果决定是否产生应答信号。

3 应答信号传播模型

应答信号传播模型与询问信号传播模型类似，区别在于应答信号传播模型一般绑定在询问平台上并且由询问发起模型触发。也就是说，如果询问机处于非询问态，应答信号传播模型不工作。另外，应答机发射天线为全向天线，在不同方位上的询问机都可以接收到应答信号。因此应答信号传播模型不需要进行方位选择，它的判决工作仅包括频率选择和距离选择2个步骤，如图3所示。

(1) 频率选择

设应答发射频率为fr，该值从应答消息中获取；询问机接收中心频率为fio，应答机接收信号带宽为Bi，这2个值可从询问机设备技术参数中获取，那么判决条件为：

(4)

只有满足式(4)的应答信息才会进行后续处理，不满足式(4)的应答信息将被丢弃。

(2) 距离选择

应答机存在应答距离，当询问机距离应答机较远时，由于应答信号在传播过程中变弱，询问机可能接收不到应答信号。设询问机和应答机平台间距离为Rri，应答机最大应答距离为Rrmax，则距离选择的判决条件为：Rri≤Rrmax。

Rri可通过询问机和应答机平台的位置信息计算得到，询问机平台位置为(φi,ψi,hi)(该值来自应答机本地平台导航信息)，应答机平台位置为(φt,ψt,ht)(该值来自应答消息)，地球半径为RE，那么询问机和应答机平台间距离为：

(5)

上面2个判决都成立，表明应答信号将会被询问机的接收机接收到，系统将启动后续的识别判决模型对应答信号的属性进行判决，并将判决的结果送给雷达或指控系统。

4 结束语

敌我识别系统建模是作战仿真和模拟训练系统中重要的组成部分，本文建立的IFF系统模型考虑了询问信号和应答信号的传播过程，利用该模型可以模拟识别过程中一问多答、询问和应答超出距离等情况，逼真地再现IFF系统敌我识别的过程。

[1] 王君，高晓光.空中目标敌我识别模型[J].火力与指挥控制，2009，34(6)：100-103.

[2] 裴志诚，单晓文，王玉龙.敌我识别系统及其对抗技术研究[J].通信对抗，2011(4)：52-55.

[3] 闻鑫.MK XII敌我识别系统及其对抗[J].舰船电子对抗，2006，29(5)：18-19.

[4] 董阳春，程正东.对IFF系统询问机的旁瓣噪声压制干扰研究[J].舰船电子对抗，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