Identifikacija Prijatelj - Neprijatelj

IFF Pitanja & Odgovori

Ovdje su neka često postavljana pitanja o povijesti i razvoju IFF sustava

P. Što je to IFF i kako radi?

O. Kod mlaznih zrakoplova i brzih projektila, nema puno vremena za identifikaciju prijateljskih snaga vizuelnim sredstvima. IFF (Identifikacija Prijatelj-neprijatelj, Friend or Foe) je elektronski sustav koji prepoznaje namjene zrakoplova. Sličan sustav se koristi kod kontrole zračnog prometa pri civilnim aerodromima. Jedan od najpoznatijih proizvođača vojnih IFF sustava je tvrtka Litton.

********************

P. Kako danas funkcioniraju IFF sustavi?

O. Moderni IFF je dvokanalni sustav sa jednom frekvencijom (1030 megahertza) koja se koristi za ispitivanje i druga (1090 megahertza) za odgovore. Sustav se dalje dijeli u 4 moda rada, 2 za vojne i civilne zrakoplove i 2 samo za vojnu primjenu.

FAA regulative nalažu da svi zrakopovi, vojni ili civilni, a koji lete na visinama od 10,000 stopa ili više unutar kontroliranog zračnog prostora SAD-a, moraju biti opremljeni sa funkcionalnim IFF transponderskim sustavima sposobnim za automatsko javljanje visine (to je razlog zašto se 2 moda koriste i za vojne i za civilne zrakoplove).

Svaki mod rada daje specifičan tip informacije od strane zrakopova koji je “upitan”. Mod 1, koji ima 64 kodova odgovora, se koristi zavojnu konrolu leta u svrhu određivanja tipa zrakopova ili misije.

Mod 2, također samo za vojnu primjenu, ispituje "repni broj" koji identificira pojedini zrakoplov. Postoji 4096 mogućih kodova odgovora za ovaj mod.

Mode 3/A je standarni mod konrole zračnog prometa. Koristi se internacionalno, u sprezi sa modom automatskog javljanja visine (Mod C), u svrhu davanja pozitivne kontrole nad svim zrakoplovima koji lete pod pravilima instrumentalnog letenja (IFR - instrument flight rules). Takvim zrakoplovima se dodjeljuje jedinstveni Mod 3 /A kod od strane kontrolora leta. GA zrakoplovi koji lete pod pravilima vizuelnog letenja (VFR - visual flight rules) nisu pod konstantnom pozitivnom kontrolom, i takvi zrakoplovi koriste običan Mod 3/A kod od 1200. U svakom slučaju, dodjeljeni broj koda ručno se unosi u transponderski uređaj od strane pilota ili člana posade. Informaciju o visini transponder dobiva pomoću zrakoplovnog računala u podjeljcima od 100 stopa. Kad je “upitan” po Modu C, transponder automatski odgovara sa podacima o visini zrakoplova. Zemaljski “ispitivači” obično preklapaju modove naizmjeničnim slanjem Mod 3/A i Mode C upita, i primajući konstantne odgovore o identifikaciji i visini kontroliranog zrakoplova.

Nakon polijetanja, zrakoplov ubrzo napušta polaznu zonu, te u isto vrijeme pilot dobiva instrukcije preko radio veze za kontaktiranje specifične kontrole leta na određenoj radio frekvenciji. Kontrolor leta daje dodatne letne informacije i također može dodjeliti novi Mod 3/A kod kod slučajeva preklapanja njegove kontrolne zone. Na međukontinentalnom letu, zrakoplov prolazi kroz mnoštvo takvih zona sve dok nije na kraju predan prilaznom kontroloru leta svoje destinacije.

Kod gustih terminalnih zona, gdje puno zrakoplova leti unutar malog područja, pilot može biti zatražen da odašilje svoj I/P "Squawk I/P". Pilot tada pritisne I/P prekidač na transponderu koji se tada otkriva jedinstvenim prikazom i pomaže pri točnom lociranju pozicije zrakoplova. Specifični Mod 3/A kodovi su rezervirani za označavanje hitnog slučaja zrakoplova te kvarove komunikacija.

Sve se svodi na precizno tajmiranje

iffmodes picture Signal koda poslan od strane ispitivačkog sustava sastoji se od 2 impulsa razmaknuta u percizno određenim intervalima. (Treći ipuls koji nema ništa sa kodiranjem upita ustvari se koristi za poništavanje smetnji uplitanja). Kod Moda 1, interval između prvog i zadnjeg impulsa je 3 mikrosekunde; kod Moda 2, to je 5 mikrosekundi; kod Moda 3/A, to je 8 mikrosekundi; i kod Moda C, to je 21 mikrosekunda. Zrakopovni transponder sadrži elektronske sklopove koji odbacuju upite tijekom ovih raznih vremenskih perioda te automatski šalju nazad željeni odgovor.

Transponder odgovori su također u obliku impulsa, a u ovom slučaju, to je 12 informacijskih impulsea jiki su digitalno kodirani kao "jedinice" i "nule". Ukupni broj kombinacija kodova odgovora je 4,096. Kodovi odgovora unose se pomoću četveroznamenkastog mehanizma na transponderskoj kontrolnoj jedinici. Impulsi odgovora generiraju se od strane transpondera i dekodiraju od strane ispitivačkog sustava i prikazuju se na ekranima primarnih radara uz sam odraz zrakoplova koji je “upitan “. Na taj način, kontrolor leta može motriti trag svakog zrakoplova unutar njegove zone i znati njegov identitet, visinu i poziciju u bilo koje vrijeme.

********************

P: Kakva je povijest razvoja IFF-a?

O: Od uvijek je bilo važno znati tko je prijatelj a tko neprijatelj, što se posebno pokazalo za vrijeme vojnih sukoba, gdje su, zastavama, oznakama i uniformama protivnici pokušavali razlikovati svoje vojnike od neprijateljskih. Čak i u mraku, kad su ova sredstva vizuelne identifikacije bila onemogućena, korištenjem lozinki i odziva pokušalo se riješiti isti problem.

Taj je sustav funkcionirao tisućama godina dok god su se sukobi odvijali više manje licem u lice i kad je vizuelna identifikacija bila moguća. Ali prije otprilike 50 godina, na samom početku 2. Svjetskog rata, široka primjena zrakoplova izazvala je dramatične i neumoljive promjene. Prijetnje su se sad mogle približiti sa puno većom brzinom, tako da je vrijeme vizuelne identifikacije smanjeno do te mjere da se ništa ne može učiniti za spriječavanje uništenja. Kada bi borbene snage bile dovedene na svoje suprostavljene položaje, nove borbene zone ubrzo bi postale kaotična smjesa prijateljskih i neprijateljskih snaga sa mnoštvom izoliranih jedinica ostavljenih da djeluju samostalno.

Visualna sredstva su i dalje važna metoda razlikovanja prijatelja od neprijatelja. Neki se sigurno sječaju straih knjiga identificiranja zrakoplova pomoću njihovih silueta pomoću kojih su se mogle utvrditi razlike između npr. Japanskog Mitsubishi Zeroa od Američkog Lockheed P-38 Lightning ili bilo kojeg drugog zrakoplova. Ali zrakoplovi su mogli letjeti i po noći, a njihova brzina učinila je druga sredstva upozoravanja od vitalnog značaja.

Tada su se pojavili najraniji oblici radara, i iako se činilo da nude riješenje za ovaj problem, uskoro je postao očit nedostatak. Radar je mogao detektirati nadolazeći zrakoplov na znatnoj udaljenosti pomoću moćnih radio impulsa energije te detektirati odraze koji su se tada vratili nazad, ali nije mogao reći koji tip zrakoplova otkriven ili kome pripada. Ironično je da tragični događaji koji su se dogodili kod Pearl Harbora mogli izbjeći da je radar imao uz detekciju i mogućnost identifikacije. Radarska postaja SAD-a u Diamond Headu vidjela je nadolazeću armadu, ali je pogrešno zamjenjena za Američke zrakoplove koji dolaze sa kopana.

Počeci elektronske identifikacije

Ranijih dana 2. Svijetskog rata na Evropskim bojišnicama, Britanski piloti bili su zbunjeni čudnim ponašanjem Njemačkih lovačkih zrakoplova. Povremeno i bez nekog očitog razloga, njemački zrakoplovi su se simultano “prevrtali”. Britanci su napokon presreli zemaljske signale koji su uvijek prethodili manevru, i ispostavilo se da je manevar prevrtanja bio u svrhu mjenjanja polarizacije radarskog odraza njemačkih radara. Na taj način su stvarali vrlo istaknut odraz na radarima koji se razlikovao od ostalih tako da su njemački radarski operateri mogli identificirati vlastite prijateljske snage.

Koliko god to sirovo i jednostavno bilo, to je bio prvi pokušaj stvaranja IFF sustava. Utjelovio je osnovnu strukturu svih kooperativnih IFF sustava koji su slijedili: upit odnosno ispitivanje (kodirana radio poruka) i specifičan odgovor (prevrtanje je izazvalo promjenu u reflektiranom radarskom signalu).

Prvi aktivni IFF sustavi

Britanske i Američke snage zajednički su radile na razvoju funkcionalnog identifikacijskog sustava. Taj prvi Njemački manevar, koji j uskoro istisnut iz uporabe, bio je pasivni sustav kod kojeg je povratni signal ipak bio samo odraz radarske energije poslate iz zemaljske postaje.

Prvi aktivni sustav koristili su saveznici a koristio je radio energiju stvorenu na zrakoplovu koja je korištena kao povratni signal. Ovo je osnovna metoda koja se danas koristi kod svih modernih kooperativnih IFF sustava.

Oko 1940. godine aktivni sustav, označen kao Mk I, stavljen je u službu. Koristio je prijemnik koji se nalazio na svakom zrakoplovu a koji je oscilirao i djelovao kao aktivni odašiljač svaki put kada je primio radarski signal. Zbog raznolikosti radarskih frekvencija koje su se koristile, morao je biti mehanički ugođen za određeni radarski pojas da bi mogao biti “okinut” od strane bilo kojeg radara koji ga “osvijetli”. Ta potreba za mehaničkim ugađanjem i ostali faktori ograničavali su njegova svojstva.

Sustav je dalje razvijan dodavanjem odvojenog odašiljača koji je bio podešen na radarsk pojaseve simultano sa prijemnikom i bio je okidan signalima iz prijemnika. To je značajno pojačalo povratni signal i njegov domet. Poznat kao Mk III, također je mogao biti programiran da odgovara u jednom od 6 različitih kodova dajući na taj način određen stupanj identifikacije.

Daljnja poboljšanja

Nakon rata, zbog brzog tehničkog razvitka koji je utjecao na stvaranje zrakoplova novih i boljjih performanci, potreba za efikasnim i pouzdanim IFF sustavima vodila je do duge serije daljnjih poboljšanja koja su nakraju dovela do modernih IFF sustava kakve imamo danas. Povijest Littona započela je kada je tvrtka počela proizvoditi IFF djelove 1951. godine. Nakon toga tvrtka je aktivno započela razvijati i proizvoditi kompletne IFF sustave i opremu za podršku što je tvrtku dovelo u vodeću poziciju.

Moderni IFF sustavi su u osnovi sustavi Pitanja / Odgovora. Ispitivački sustav šalje kodirani radio signal koji ispituje određen broj upita, npr: Tko si ti? Ispitivački sustav je često spregnut sa primarnim radarom, ali također može biti postavljen na brod ili drugi zrakoplov. Ispitivački kod ili upit, primljen je od strane elektronskog sustava koji se zove transponder a koji se nalazi na ciljanom zrakoplovu. Ako transponder primi ispravan elektronički kod od ispitivača, on automatski odašilje traženu identifikaciju nazad prema ispitivačkom radaru. S obzirom da je napravljen kao dodatak primarnom radaru, IFF sustav se zove i sekundarni radar.

********************

P. Po čemu je identifikacija kod civilne kontrole leta različita od vojne?

O. Do 1960-ih godina civilni zračni promet u SAD-u toliko se povećao da su kontrolori leta počeli imati velike probleme. Radarski pokazivači u područjima prometa velike gustoće postali su toliko zagušeni sa primarnim odrazima da je postalo gotovo nemoguće znati koji odraz predstavlja koji zrakoplov. Također primarni radar nije bio ni od kakve koristi pri određivanju visine pojedinih zrakoplova. Stoga je sličan i kompatibilan sustav sa vojnim IFF sustavima odobren i uveden u civilnu kontrolu zračnog prometa. S obzirom da civilna kontrola leta radi samo sa (nadajmo se) prijateljskim zrakoplovima, prikladnije je taj sustav nazvati Air Traffic Control Radar Beacon System (Radarski sustav kontrole zračnog prometa).

********************

P. Kako će se i koji radni modovi IFF-a koristiti u budućnosti za kontrolu leta?

O. Kod današnjih IFF sustava, snop ispitivačkih signala pelazi preko horizonta u sinkronizaciji sa snopom primarnog radara i svi zrakoplovni transponderi koji su dosegnuti tim snopom šalju svoj odgovor bez obzira da li su od interesa kontrolorima ili ne. To vodi prema određenoj količini neželjenih uplita-smetnji unutar sustava.

Trenutni sustavi kontrole zračnog prometa još su uvijek nedostatni i zahtijevaju od pilota i kontrolora leta podosta dvosmjerne komunikacije za razmjenu rutinskih podataka. Kako se povećava gustoća zračnog prometa, situacija postaje sve ozbiljnija.

Da bi se promjenio ovaj trend, FAA je odobrila razvoj novog sustava nazvanog Mod S a koji bi trebao biti implementiran za komercijalne prijevoznike. Sustav se također uvodi u Evropskoj regiji. Sustav koristi standardne IFF frekvencije od 1030 i 1090 megahertza, ali su i upitni i odzivni formati puno složenije kodirani nego što je to kod trenutnog sustava. Preciznije, svakom zrakoplovu biti će dodijeljena stalna Mod S adresa koju neće dijeliti ni sa kime (više od 16 milijuna adresa na raspolaganju). Ulaskom zrakoplova u Mod S kontrolnu zonu, adresa će automatski biti dobivena od strane zemaljske kontrolne postaje i unesena u centralno računalo. Nakon toga, zrakoplov može biti jedinstveno adresiran, što uvelike smanjuje smetnje unutar sustava. Poruka odgovora također sadrži adresu zrakoplova, visinu i ostale odabrane podatke.

Mod S sustav je napravljen da bude kompatibilan sa trenutnim air traffic control beacon sustavom, tako da zrakoplov opremljen sa Modom S može i dalje funkcionirati u ne-Mod S kontroliranom zračnom prostoru. To daje sustavu mogućnost da bude instaliran na evolucijski način. Sustav također sadrži nekoliko na temelju rasta i razvoja unaprijed isplaniranih svojstava koja će voditi prema visoko automatiziranom sustavu kontrole leta, uključujući i zrakoplovnu opremu za izbjegavanje sudara. Na taj način novi sustav će povećati efektivnost letenja i sigurnost.

Za vojnu identifikaciju također se spremala promjena, tako se tijekom sredine 1980-ih, proučavao širok spektar valnih oblika čiji je puni razvoj započeo u SAD-u. Sustav je označen kao Mk XV. U Evropi i NATO članicama također je započeo paralelni program nazvan NIS (NATO Identifikacijski Sustav). Prioritet novog valnoh oblika je bio da osigura NATO međuoperativnost među NATO članicama u svezi identifikacije zrakoplova. Cijena pune implementacije tih sustava spriječila je dalji razvoj te je projekt napušten.

Interes za novi valni oblik koji bi osigurao protok podataka sličan Modu S je još uvijek prioritet. NATO članice nastavljaju sa definiranjem novog valnog oblika nazvanog Mk XIIA koji bi koristio široki spektar tehnika u svrhu poboljšanja performanci kod ometanja i garble-a. Striktan naglasak je bio na cijeni implementacije i međuoperativnosti sa prisutnim Mk X/XII.

********************

P. Što su to sigurni ili kriptirani modovi rada IFF-a?

O. Prvotni razlog za IFF sustavima je bio da se identificiraju prijateljske snage u borbenom okružju. Zbog tog razloga, od velikog je značaja da neprijateljske snage nisu u mogućnosti koristiti sustav da identificiraju sebe kao prijatelja, čak i ako fizičkil IFF oprema padne u njihove ruke. Litton opskrbljuje vojsku sa IFF opremom, uključujući i najnaprednije kriptosustave, koji su zaštićeni od neodobrenog korištenja.

Sigurni mod koristi se eksluzivno za vojne svrhe. Taj mod koristi vrlo dug ispitivački kod koji sadrži početni niz koji govori transponderu da će upravo primiti osiguranu poruku. Upit je sam po sebi šifriran na samom ispitivaču pomoću zasebnog uređaja koji koristi različite matematičke algoritme za šifriranje. Transponder usmjerava takav upit na odvojeni uređaj koji koristi inverzne algoritme za dekodiranje upita. Rezultat, svaki upit govori transponderu da odgovori na određeni način. Ako transponder nemože dešifrirati upit, neće biti ni u mogućnosti da odgovori na pravilan način te tako neće biti identificiran kao prijatelj.

Da bi se spriječilo neodobreno korištenje ili ispitivačke opreme ili transpondera ako padnu u neprijateljske ruke un, periodički se mora ubaciti “ključ kod” u svaki uređaj. Da bi se eliminirala mogućnost nasumičnog pogađanja od strane neprijatelja koji ima odgovarajući “odgovor”, svaka se identifikacija sastoji od brze serije upita od kojih svaki traži različiti odgovor koji mora biti točan da bi se meta smatrala prijateljom. Vrlo visoki stupanj sigurnosti osiguran je za identifikacijski sustav kroz korištenje “ključ kodova” i vrlo moćnih kriptografskih tehnika.