敌我识别对抗技术研究_张先洪

信息安全与技术 ·2012 年 4 月 ·19·
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ · 信息安全 · 信息加密
2.2 干扰可行性分析
2.2.1 干扰对象确定 对协同式敌我识别系统，具体干扰对象包括询问应 答信号接收机、应答机询问信号接收机。 由于询问机的 天线为定向天线，且机械方位扫描，干扰信号在空间上 很难与之匹配，而应答机天线采用全向接收，干扰信号 进入应答机的接收机相对容易。 因此对敌我识别系统的 干扰以干扰应答机的接收机为主。 2.2.2 干扰环节确定 根据最佳干扰理论，最佳干扰信号是在敌方的接收 机处，与系统信号具有相同或相近的频域、时域（脉幅、 脉宽、脉冲间隔）特征的信号，即干扰信号与系统信号保 持较高的相关性。 这不仅可以提高干扰效果，且可降低 干扰功率。 因此在干扰信号产生上，应尽可能保证干扰 信号与系统信号间具有高的相关度。 由于系统工作频带有限，且重频、脉宽等时域参数 易通过信号侦收获得，通过相关干扰信号，可实施射频、 中频、视频的干扰。 由于系统采用复杂的加密算法和多 位密钥对信号中的信息位进行加密，且每一时隙变化一 次，很难快速破译。 因此密码破译在工程及实战上，不具 备现实意义，在可行性干扰中放弃解码处理的欺骗性干 扰方式。 综上所述，力争能让干扰信号进入系统接收机的射 频、中频、视频部分。 采用同频噪声干扰，阻塞接收信道； 采用相关视频脉冲信号，进入视频处理，造成视频时域 重叠、交错，导致译码混乱，延缓其处理时间，不能正常 处理系统内信号，降低其识别概率。
0 引言
随着识别通信技术的发展和现代战争对识别技术 的新要求，敌我识别对抗技术已经成为电子对抗领域的 一个重要研究课题。 敌我识别系统是对雷达所探测、发 现目标进行敌我属性识别、形成完整战场态势的主要实 战装备，敌我识别技术研究作为电子侦察领域的一个重 要内容，可以作为获得敌方军事情报的重要来源。 敌我 识别系统侦察是指通过对敌方敌我识别系统信号的侦 收、识别与定位，引导敌我识别干扰平台对敌方敌我识 别系统进行攻击、干扰或破坏等综合对抗活动。 通过敌 我识别侦察和干扰， 可增加敌方武器系统的误伤概率， 同时保护我方装备。
2.3 敌我识别系统干扰策略
鉴于敌我识别系统的工作频率固定利于载频引导, 其没有脉冲积累方便干扰机发射功率的设计，以及可以 利用该系统应答天线的全向特性、询问旁瓣特性与应答 占据的缺陷来进行相应的干扰设计，根据敌我识别系统 的特点以及针对该系统的弱点和不足，可将敌我识别系 统干扰的方法分为以下几类：
本 文 结 合 Mark 系 列 雷 达 敌 我 识 别 系 统 的 技 术 特 点，分析该系列敌我识别系统的工作原理以及典型信号 特征，挖掘该系统的存在弱点，提出敌我识别对抗装备
技术体制和干扰方法。
1 Mark 系列雷达敌我识别系统
1.1 组成及工作原理
雷达敌我识别系统通常与雷达协同作战, 通过在雷 达 终 端 上 对 相 应 的 目 标 标 注 附 加 标 志 ,标 明 “友 ”、“敌 ”。 敌我识别系统由询问器和应答器两部分配合工作。 最简 单的敌我识别系统，应该包括两套询问机、应答机这四 个基本单元组成。 如图 1 所示。
2）多音干扰 多音干扰由多个频率不同、功率不同、相位随机的 单频信号组成，这些单频信号的功率之和为多音干扰的 功率，其时域表达式为：
（1） 其中 ，n 为 多 音 干 扰 的 个 数 ，ji 为第 i 个 单 音 干 扰 的 功 率 ，fi 为第 i 个 单 音 干 扰 的 频 率 ，φi 为 均 匀 分 布[0,2π] 的 随 机 变 量 。 改 变 n、ji、fi 就 可 以 改 变 多 音 干 扰 的个 数 、 干扰功率和频率。 3）组合干扰 根据最佳干扰理论，要对信号进行有效的干扰必须 是干扰信号和通信信号的时域特征、频域特征、电平特征 相一致或相近。 随机二元码 MSK 调制信号从时域和频 域两方面与最佳干扰理论相符，又锯齿调频信号能产生 梳状频谱， 因此可以采用锯齿调频信号加随机二元码 MSK 调制组合干扰方式对敌我识别系统进行干扰。 而且 当侦察装备不能实时侦察到敌我识别系统的工作参数 如扩频序列等特征参数时，组合干扰是最佳的干扰形式。 2.3.2 欺骗性干扰 对雷达敌我识别系统的欺骗性干扰按照干扰对象 是询问机或应答机可以分为：应答欺骗干扰和询问欺骗 干扰。 应答欺骗干扰一般用于我方作战平台的自卫干 扰。 当我方作战平台被敌方的询问机询问后, 其自卫干 扰机转发或模拟侦察到的敌应答机的应答信号以欺骗 敌方的询问机,达到保护自己的目的；而询问欺骗干扰是 指我方干扰机转发或模拟敌询问机的询问信号欺骗敌 应答机,暴露敌应答机平台的位置,并影响应答机对正常 询问信号的应答。 1）高重频伪装询问干扰 高重频伪装询问干扰就是用高重频的询问信号对 敌雷达敌我识别系统的应答机进行欺骗,使应答机不断 接收处理干扰信号甚至应答干扰信号,从而降低对正常 询问信号的响应概率。 它是基于应答机的应答占据缺陷 而产生的一种干扰样式。 它的干扰压制性主要体现在： 它是对应答机应答容量的一种攻击,通过高重频的伪装 询问信号占据应答机对正常询问信号的处理时间,降低
MarkⅫA 在原有基础上增加了 Mode 5。 Mode 5 相 比 Mark Ⅻ Mode 4 主要有几个方面的改进。
1) 使用可自动替换的黑色密钥新加密算法,使系统 加密更加方便快捷、安全。
2) 询问及应答信号采用了 RS 编码纠错、软扩频、询 问 / 应答信号保护(IRP/RRP)等新技术,增强了系统 的 可 靠性。
3) 射频信号调制采用 MSK 方式, 与 Mark Ⅻ Mode 4 PAM 调制方式相比较,MSK 所占频谱带宽更窄, 减少 了对此频段 JTIDS 系统的干扰, 同时 MSK 调制使得整 个系统有着更好的抗干扰性能。
4) MarkⅫ Mode 4 只能完成基本的识别功能,采用 4 级工作模式,不但改进了询问 / 应答识别方式，还使得系 统具有态势感知、选址询问、数据传输以及空对地识别 模式等多种功能。
2 干扰技术可行性分析
2.1 系统存在不足
在敌我识别系统发展中，尽管采取种种措施，提高 其作战性能，但依然存在一些不足、局限。 有些不足是由 其特殊工作体制决定的，一时很难消除。
2.1.1 协同体制局限 雷达敌我识别系统采用协同体制，需要与雷达进行 信息交换，还要与待识别目标交换属性信息。 在平台数 量大、种类多的情况下，询问、应答信号复杂交错，容易 产生混乱。 协同工作体制还给系统带来诸多不确定性， 如协同设备是否开机、工作是否正常、是否被占据等。 2.1.2 工作频带有限 敌我识别系统多采用公开、固定工作频率。 如询问 信号频率为 1030MHz，应答信号为 1090MHz。 即使后来 MarkⅫA 采用扩频、调频等技术，其频带扩展仍然有限。 2.1.3 应答机全向、全功率工作方式局限 雷达敌我识别系统的询问机天线是定向的, 而应答 机天线是全向的。 应答天线的全向设计使得雷达敌我识 别系统为敌方的干扰、反辐射攻击提供有利条件。 2.1.4 旁瓣抑制技术存在缺陷 雷达敌我识别系统询问作用距离与发射功率成平 方根的关系,而不像雷达的作用距离与发射功率成四次 方根的关系。 因此询问机旁瓣询问信号引起应答机应答 的可能性非常大,严重时甚至会在雷达显示器上造成“环 绕”效应。 利用此缺陷,干扰机可以模拟从旁瓣方向发射 的询问信号,不断发送给应答接收机,抑制应答机对正常 询问信号的应答。 2.1.5 应答机应答容量较低 应答占据是由雷达敌我识别系统应答机的工作方 式引起的,只能改善不能消除。 容易知道,询问信号的询 问速率越大则应答占据概率越大,应答机对正常询问信 号的损失概率就越大。 因此干扰机可以发射速率很快的 模拟询问信号到应答机,使应答机信号损失概率增大,从 而降低它的工作效能。 2.1.6 时间同步、校时需求 为增强系统抗干扰能力，现装敌我识别系统的密码 采用伪随机变化的方式，且每时隙自动变化一次。 因此 系统的工作必须在具有统一的时间和统一的密钥的前 提下，才能完成系统识别的功能。 一旦系统无法同步，则 无法工作。
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ · 信息安全 · 信息加密
敌我识别对抗技术研究
张先洪 廖宇鹏 王敏杰 （中国电子信息产业集团 桂林长海发展有限责任公司 广西桂林 541001）
【 摘 要 】主要结合 Ma rk 系列雷达敌我识别系统的技术特点，分析该系列敌我识别系统的工作原理以及典型信号 特征，挖掘该系统的存在弱点，研究对其进行侦察和干扰的技术。利用其体制局限、频带有限、应答广播呼叫、旁瓣抑 制以及应答占据等缺陷，结合电子对抗干扰资源和干扰战术，提出了敌我识别对抗装备技术体制，提出了四种可行 的干扰方法：阻塞干扰、应答占据、欺骗干扰和系统校时攻击。为后续敌我识别对抗装备的研制提供理论参考。 【 关键词 】敌我识别；Ma rk 系列；应答占据；旁瓣抑制；电子对抗
【 Abstract 】With the Mark series radar IFF system technical characteristics, analyzes the series of IFF system working principle, the typical signal characteristic and the system weakness, research the technology for reconnaissance and jamming. Using the system limitations, band-limited response, sidelobe suppression, broadcast call and response to occupy such defects, and based on jamming source and tactics of electronic countermeasure, puts forward the IFF countermeasure equipment technical system, the article puts forward four jamming methods: interference noise jamming, response to occupy, deception jamming and system timing attack. For the follow-up IFF countermeasure equipment is developed to provide theoretical reference. 【 Keywords 】IFF; mark series; response to occupy; sidelobe suppression; ECM
·18· 2012 年 4 月·www.infos ting .org
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敌我。
1.2 Mar k 系列雷达敌我识别系统浅析
北 约 原 有 的 Mark 系 列 雷 达 敌 我 识 别 系 统 主 要 为 MarkⅩ和 MarkⅫ。 针对前两种的不足和在实战中暴露 出的问题，在 MarkⅫ的基础上进行了改进 ，即美军现已 列装的 MarkⅫA。
当雷达发现目标后,由雷达敌我识别系统的询问机 向待识别目标有规则的发射经过编码调制的加密询问 信号。 如属己方目标，则应答机收到信号立即判断是否 有效，而后对询问信号进行译码，若满足预先约定的准 则，则应答机由全向天线自动发射经过编码调制的应答 信号。询问机收到应答信号后，对其进行译码，并输出识 别标志给雷达终端,与该目标回波信息同时显示，标明
2.3.1 阻塞式干扰 1）噪声阻塞式干扰 干扰设备发射强大的同频噪声调制信号，阻塞询问 机和应答机的接收信道， 使之不能接收系统内正常信 号。 根据目前敌我识别技术现状，西方敌我识别系统工 作频率较为固定，即使采用一些扩频、跳频技术，其工作 带宽仍然很有限。 通过目前较高响应速度的数字存储转
发技术，可以实现快速瞄频干扰，提高干扰效率，同时可 以进一步降低干扰功率。 此方式意在进入接收机的射 频、中频部分，因此干扰信号只需保持与系统信号频域 的相关性，不需知道信号的其它参数。 但正是因为相关 度不高，要求的干扰功率较高。
Research on IFF Countermeasure Technology
Zhang Xian-hong Liao Yu-peng Wang Min-jie (China Electronics Coporation, Guilin Changhai Development of a Limited Lliability Company GuangxiGuilin 541001)
5) 应答 机 采 用 随 机 延 迟 应 答 、降 低 询 问 速 率 、使 用 直接序列扩频设计报文结构和波形等手段，降低系统干 扰，提高系统性能。
6) Mode 5 方式采用安全信息格式和数据传输技术, 提高了系统的安全性、抗干扰性和战场态势感知能力,可 用作空对地、地对空、空对空、海对海等战斗识别。