基于IFF系統的殺傷兵器效能

姜廣順，董 亮，張 前，馬永平

(1.空軍二十三廠，北京 102200;2.空軍駐華北地區軍事代表室，北京 100086)

信息戰條件下，戰爭的成敗往往取決于準確而及時的情報，無數次實戰中因敵我識別不清造成的慘重損失表明，準確、可靠、迅速地掌握目標的屬性信息已成為交戰雙方開戰的首要前提條件［1］。敵我識別(identification friend or foe，IFF)是自動目標識別技術的一項重要應用，隨著殺傷兵器有效射程的不斷增大，在形勢瞬息萬變的戰場上，如何識別打擊目標的敵我屬性，已成為各主要軍事大國優先發展的重點項目之一。敵我識別系統能夠解決大量部隊戰斗活動問題。有效地組織識別系統的使用，可以提高部隊行動效能，其對達到戰役(戰斗)目的的貢獻，堪比使用突擊性武器系統的效果，但花費卻低得多。筆者在建立與目視識別相比，敵我識別系統的使用效能準則基礎上，通過坦克對決射擊示例，對敵我識別系統的戰場使用效能進行了評估。

1 敵我識別系統

敵我識別系統從工作原理上一般可分為協同式敵我識別系統(CTR)和非協同式敵我識別系統(NCTR)2種類型。

1.1 協同式敵我識別系統

目前世界各國現役裝備的敵我識別系統大多是協同式的，其技術基礎是二次雷達。協同式敵我識別系統由詢問機和應答機構成，通過兩者之間數據保密的詢問/應答通信實現識別。首先由詢問機發出一個無線電詢問信號，目標應答機接收詢問信號，如果接收到的詢問信號是正確的電子代碼，則應答機將給詢問機自動發送出所請求的應答信號，然后詢問機對應答信號進行解碼，從而識別出目標的敵我屬性。協同式敵我識別系統工作原理如圖1［2］。

圖1 協同式敵我識別系統工作原理

1.2 非協同式敵我識別系統

非協同式敵我識別系統不需要接收己方的應答信號，而是通過分析目標的惟一特征來完成目標的敵我識別。系統工作時將被識別目標看作系統外部環境，通過各種傳感器搜集其結構特征、統計特征、空間特征和輻射參數信號特征等信息，這些信息被匯集到數據處理中心，通過信息融合技術得出識別結果。非協同式敵我識別系統工作原理如圖2［3］。由于非協同式敵我識別需要進行大量計算，且系統結構復雜，各種干擾和不確定因素較多，數據融合的處理方法目前還不夠完善，可靠性難以保證，因此，目前還不能作為敵我識別系統獨立使用。

圖2 非協同式敵我識別系統工作原理

2 敵我識別系統的戰場使用

敵我識別系統能夠防止武裝力量殺傷本方部隊，偵察敵方目標，準確標示敵我雙方接觸線、本方部隊配置區域界限等。防止殺傷本方部隊是敵我識別系統的基本和最常見功能，該功能之所以對各種戰斗行動都具有代表性，原因在于:在對目標開火前，要事先確定其國籍。

2.1 在進攻戰中使用敵我識別系統

部隊從出發地域拉動到前線時，敵我識別系統接通“地－空”通信線應答器標示自己的隊形，防止遭到本方航空兵誤傷。當拉動、展開和轉入進攻時，由于敵方和本方部隊的位置可以相當清晰地目視觀察，因此，通常無需使用敵我識別系統。縱深作戰時，形勢瞬息萬變，部隊推進不平衡，廣泛利用敵人戰斗隊形的間隔和缺口實施機動，在這些條件下，使用敵我識別系統是必然的，特別是與單獨的戰車或戰車組遭遇時。對于在第2梯隊或預備隊行動的部隊，使用敵我識別系統尤為重要。這時，需要注意的是使用敵我識別系統進行識別只對裝備有相應應答器的目標才有意義。詢問目標國籍時，同樣也必須考慮:不是所有目標都可能裝應答器，一些應答器可能故障。因此，確定目標組國籍時，為避免殺傷本方部隊，要做好詢問目標組中其它目標的準備。當組織協同行動時，必須規定本方部隊標志信號，以防識別系統故障。

當擊退敵人反攻時，本方部隊的標志對于配合諸兵種行動的航空兵有重要意義。追擊敵人，特別是按平行路線追擊敵人時，包括沿“地－地”和“空－地”通信線的所有敵我識別設備都應投入使用。追擊路線應告知友鄰部隊、上級機關。裝備敵我識別系統的戰車指派給先頭、側面行軍崗哨人員以及先遣隊，敵我識別系統設備應處于工作狀態。

夜間條件以及在有限能見度條件下，敵我識別系統應始終工作。只有在目標未回答識別系統的詢問，或目標未能使用其它方法標示其國籍時，才能對其開火射擊。

2.2 在防御戰中使用敵我識別系統

在保障地帶進行戰斗，特別是當防守保障地帶的部隊撤出時，最迫切的問題是不殺傷本方部隊。這期間所有兵器的敵我識別系統都應始終工作。從保障地帶撤出的部隊，戰車上的應答器以及步兵戰斗隊形中攜行的應答器都應處于開啟狀態。接通“空－地”通信線上的應答器，以排除航空兵對本方部隊的殺傷。在防御縱深實施機動的各種情況下，如實施反攻;部隊推進到敵方空中機動編隊和空降兵機降區;投入和撤出戰斗時，都應該使用敵我識別系統設備，因為這時和本方部隊遭遇的概率相當高。采用空中突擊、炮火射擊、遠距離布雷裝備和伏擊部隊射擊等方式，保證成功撤出戰斗。在這些復雜的戰斗行動條件下，使用戰車配裝的敵我識別系統和攜行的地面應答設備，沿“空－地”和“地－地”通信線標示本方部隊，避免遭到本方部隊誤擊。

2.3 在遭遇戰中使用敵我識別系統

敵我識別系統的作戰使用與上述進攻戰和反攻時的防御戰情況類似。敵我識別系統應該保證本方部隊不被支援攻擊部隊的航空兵殺傷。當先頭部隊和行軍警衛分隊與飛行縱隊或臨戰隊形中的分隊遭遇時，要詢問其屬籍，只有在詢問后未收到“我是自己人”信號，且使用其它方法確定是敵人后，才投入戰斗。類似地，將主要兵力投入戰斗時，敵我識別系統應該工作。

2.4 提高坦克和步戰車的射擊效能

火力殺傷兵器有效射擊距離的增大，本質上取決于對戰場上目標及時、可靠地識別。問題在于，借助于戰車上的瞄準器，大多數情況下不可能識別坦克和摩托步兵分隊武器有效射擊距離上的目標。瞄準手通過車載熱成像瞄準具早早就能夠發現4 000 m外的潛在目標，但是從顯示器上看到的只是5美分大小的光點。實驗表明，通過光學儀器識別出目標敵我屬性的距離為:天氣晴好條件下，距目標1 500～2 000 m;能見度差時，距目標500～600 m。坦克及步戰車上主戰兵器的有效射程分別為:“陶”式反坦克導彈3 750 m;120 mm坦克炮3 000 m;25 mm機炮2 500 m左右。可見，在主戰兵器最大有效射程上，戰勤人員缺乏識別目標的能力。戰勤組不能在相應于現有武器殺傷距離的距離上識別目標，就會極大地降低坦克和步戰車的作戰效能。等到與潛在敵人接近時，還不能對其目視識別，瞄準手被迫推遲開火。戰勤組不能遠距離識別目標是錯誤地向本方部隊射擊的眾多原因之一。要解決研制并向陸軍目標裝備敵我識別系統的問題，首先就要確定這些系統可能和適合使用的條件及范圍，并大致評估其效能。

殺傷兵器(如坦克、步戰車等)發現未知目標，確定目標屬籍為敵方后，殺傷兵器向其開火。射擊持續到某一時刻t*，這時目標離開射擊區，火力已達不到。目標被識別時刻T是一個以恒定密度分布在0～t*之間的隨機值。未知的移動目標識別如圖3。

圖3 未知的移動目標識別

t*－T時間內向目標的射擊次數是按泊松分布的隨機值，數學期望為α=λ(t*－T)，其中，λ為射擊流參數。

每一次射擊時，目標被殺傷概率為p。分析密度為λ的殺傷射擊泊松流，得到:

由式(1)可以得出，假設目標識別與目標發現時刻一致時的目標殺傷概率。這種情況通常出現在殺傷兵器加裝瞬間即可對目標進行識別的敵我識別系統條件下。

如果殺傷兵器沒有敵我識別系統，那么發現目標后的目標目視識別將占用一定的時間Δt。該時間值將取決于目標能見度條件、目標類型等。相應地，對目標的射擊時間將縮短為t*－Δt，這里Δt＜t*。這時，t*－Δt時間內的射擊次數將由下式決定α=λ［(t*－Δt)－T］。

在所分析的情況條件下，得出下列關系式，作為識別系統使用效能準則

其中，Δt/t*表示用于識別的目標可見時間利用率，0≤Δt/t*＜1。

繪制函數μ=f(Δt/t*)關系曲線，即根據用于識別的目標可見時間利用率，確定與目視識別相比，敵我識別系統的使用效能準則，見圖4。

圖4 μ與Δt/t*的關系曲線

圖4分析顯示，當 Δt/t*＞0.8，即 μ＞5時，使用敵我目標識別系統的殺傷兵器要比一般目視識別的殺傷兵器具有較大優勢。這是因為:根據戰術條件，射擊高機動目標時，用于殺傷目標的時間很短;在有限能見度條件下射擊，以及對極限射程上的目標射擊時，目視或者通過光學瞄準具很難識別被發現目標的國籍［4］。

3 示例分析

坦克埋伏在射擊地點，要在500 m長的土路段上采取直接瞄準、突然射擊的方式，對敵實施最有效打擊。不排除本方部隊個別車輛有可能沿該道路進行兵力轉移。在干燥季節，技術裝備運動時產生的濃濃塵土可能會在很大程度上遮掩被觀測目標的輪廓和識別標志，瞄準手只有在確定目標的國籍后才開火。

針對這些條件，確定與目視目標識別相比，使用技術設備完成該任務時殺傷概率的增長。這里假設識別系統實際上瞬間完成目標的國籍識別(Δt=0)。

假定射擊扇區內出現未知目標，其識別標志和輪廓被車輪卷起的塵土遮蔽，不能充分可靠地目視確定目標國籍。裝甲輸送車時速可達60 km/h，因此，在射擊區內的駐留時間為30 s。如果不使用敵我識別系統，目標識別要15 s完成，對于所研究的條件，這一結果完全可以接受，這時Δt/t*=0.5。

正如圖4所示，采用敵我識別系統可以使目標殺傷概率提高2倍。由于另有一些使能見度下降的因素，如黃昏或黎明時分，大霧、陰霾天氣，降雨等，目標的目視識別過程可能更長，例如長達25 s(Δt/t*≈0.8)，這時使用敵我識別系統的優勢增大5倍。

殺傷兵器，例如坦克，在其射擊扇區內發現一不明國籍的坦克，該坦克占領陣地后準備射擊。設想殺傷兵器裝備有敵我識別系統，依靠及時的目標識別首先開火，并以概率p1殺傷敵人。敵方隨后還擊，不過由于射擊條件變差，技術裝備損傷等因素，炮彈的命中概率下降，下降系數為q2(q2＜1)，還擊的殺傷概率將為q2×p2。在類似條件下，殺傷兵器進行二次射擊，目標殺傷概率為q1×p1(q1＜1)。敵人二次還擊射擊效能為q22×p2。假設雙方交替進行n次(n=1，2，3…)射擊。如果殺傷兵器沒有敵我識別系統，敵人首先識別目標并提前開火。接下來，射擊決斗按上面描述的順序進行。

正如第一種情況，下面將采用類似準則評估敵我識別系統的使用效能

其中:P1為裝有敵我識別系統的殺傷兵器對敵方目標的殺傷概率，P1=f1(p1，q1，n);P2為敵方對我方殺傷兵器的殺傷概率，P2=f2(p2，q2，n)。

為簡化研究，取p1=p2=p;q1=q2=q，在同型號殺傷兵器對決中，這些值非常接近，符合實際情況。當 n=1，2，3時，求R的表達式。

繪制 q=0.7，0.9;n=1，3 時，R －p的曲線圖，見圖5。

分析圖5可見，在對決情況下，殺傷兵器效能高時，敵我識別系統的優勢體現得尤為明顯。如p為0.8～0.9時，保證能夠對目標提前瞄準射擊獲取的優勢，以指標R評價介于5～15之間。殺傷兵器效能低時，敵我識別系統的優勢取決于連續對決射擊的次數以及每次射擊時殺傷概率的下降程度。可見，在保證不殺傷本方部隊的情況下，敵我識別系統的作用越大，進行作戰行動的條件就越復雜，戰場上投入使用的殺傷兵器效能越高。因此，必須保證兵器在作戰條件下首先進行準確射擊，然后縮短在幾秒內依次射擊的準備時間。

圖5 對決射擊時的目標殺傷概率－與目視識別相比識別系統使用效能準則關系

4 結束語

敵我識別作為現代信息化戰場上軍事對抗的重要手段，可以大大增強作戰指揮控制的準確性和作戰單位之間的協調性，提高作戰系統的反應速度，降低誤傷概率，特別適用于多軍兵種聯合作戰。未來的敵我識別技術，將是不同體制，各種技術、設備的綜合運用，高新技術正在不斷地應用在敵我識別系統中，必將使敵我識別系統進一步完善，從而滿足現代戰爭需要。同時，由于這些系統仍然要靠人來操作，所以其可靠性也與人密切相關。正像美國戰爭歷史學家和軍事戰略家所指出的“戰場誤擊的風險依然存在，因為再先進的技術也不能永遠完全地消除戰爭風險”［5］。

［1］ 唐琳.信息戰條件下敵我識別技術研究［J］.現代電子技術，2009，32(17):53 －55.

［2］ 幺立蓉，楊萬海.敵我識別系統的現狀及發展［J］.火控雷達技術，2004，33(6):53 －57.

［3］ 康耀紅.數據融合理論與應用［M］.西安:西安電子科技大學出版社，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］ 葉瑞芳，楊啟迪，孫曉靜.俄羅斯敵我識別系統的現狀與發展［J］.電子工程信息，2011(6):11－13.

［6］ 黃成功，劉付兵，趙琳鋒，等.有源激光敵我識別系統作用距離仿真［J］.激光雜志，2011(4):31－32.

［7］ 邱宏坤，楊建波，劉鵬.新的IFF系統及其信號檢測方法［J］.火力與指揮控制，2012(2):147 －150.

(責任編輯楊繼森)