敵我識別系統

1995年,美國研製成功“戰場戰鬥識別系統”(BCIS)。 英國的毫米波敵我識別系統主要包括幾種類型:一種是裝備到坦克、戰車等地面平台上的車載式戰鬥識別(VCID)系統。 2005年,英國將完成這種彈載毫米波目標識別系統的地面測試。

敵我識別系統

敵我識別(IdentificationFriendorFoe,IFF)是指對戰場上目標的敵我屬性識別。毫米波技術首次引入敵我識別是在1991年海灣戰爭之後。當時,西方國家大都使用工作在L波段(即詢問頻率1030兆赫,應答頻率1090兆赫)的傳統雷達敵我識別器。這種敵我識別器存在著諸多缺陷:如難以穿透戰場上的風雨、沙暴、硝煙;在戰場態勢快速變化的環境下,難以區分犬牙交錯、相互逼近的陸戰場目標(如坦克等);特別是在夜間,難以應付各種車輛混雜在一起的場面。因此不難理解,為什麼在海灣戰爭中,美、英聯軍的地對地、空對地誤傷分別占了誤傷總數的61%和36%之多,成為當時一個最嚴重的問題。

相比之下,毫米波(33~40吉赫)的波束窄、角度解析度高,穿透戰場煙霧能力強,被敵方探測、截獲的機率很低,隱蔽性較好,因此適用於在目標密集的陸戰場環境中,完成對近程機動作戰目標(坦克、裝甲車、單兵等)的識別。

2003年伊拉克戰爭後,毫米波敵我識別系統成為歐美強國的重點發展項目之一。英、法、美等國採用統一的北約標準(STANAG4579),將毫米波敵我識別系統作為“聯合戰鬥識別先期概念技術演示”(CCIDACTD)的測試和評估重點,並打算將其套用擴展到無人機、攻擊直升機、反坦克制導武器等平台上。

美國毫米識別技術的先行者

美國是最早採用毫米波敵我識別技術的國家之一。海灣戰爭後,美陸軍向國內工業界發出了“戰場敵我識別器”招標書,從48個投標單位中選擇了毫米波、雷射,GPS在內的5個方案進行原理樣機研製,並最終選定了毫米波戰場敵我識別方案。1995年,美國研製成功“戰場戰鬥識別系統”(BCIS)。與此同時,其他西方國家也各自研製了本國的毫米波敵我識別系統,如法國的“戰場敵我識別”(BIFF)系統、英國的“毫米波目標識別隱蔽發射源”(M-TICE)系統等。

美陸軍原計畫先採購1169套BCIS系統,少量裝備數位化第4步兵師,然後再陸續裝備到所有陸軍部隊。但由於毫米波設備價格昂貴,43762套裝備要花費18億美元,因此2002年5月,在耗資1.7億美元後,五角大樓取消了BCIS項目。儘管如此,美國仍然把毫米波技術作為陸戰場敵我識別的依託,將其後續研製工作納入“未來作戰系統”(FCS)計畫。

2000年,美國與英、法、德4國同時啟動新一代戰場目標識別裝置(BTID)的研製計畫,各國分別開發設備,但都以毫米波為主要技術體制,且遵循統一的北約標準,以保證在未來聯合作戰中能夠互聯、互通。

美國的BTID系統使用由商用產品改進的低成本詢問、應答天線,詢問機與應答機分置以便簡化安裝。該系統重13千克,由三部分組成:詢問機分系統;應答機分系統,應答天線為遙控式全向天線;通信電子組件,如處理波形的可程式電路板、通信保密裝置,以及RS-232、RS-422、MIL-STD-1533B匯流排接口等。系統的數據交換模式與數字數據鏈模式支持“21世紀旅及旅以下部隊作戰指揮系統/藍軍跟蹤系統”(FBCB2/BFT)。在數據交換模式下,系統可以把車輛位置、狀態與其他戰術數據嵌入在詢問與應答的數字數據信號中,實現有效的戰術數據交換。在數字數據鏈模式下,系統可利用友軍車輛上的全向應答機天線,建立一個加密、動態的網路,以提供對小型作戰單位的位置與運動狀態的實時跟蹤信息。這些信息可單獨顯示給車輛操作員,也可通過“辛嘎斯”單通道地-空無線電系統(SINCGARS)、增強型位置報告系統(EPLRS)、聯合戰術無線電系統(JTRS)或其他外部通訊設施,形成最新的綜合戰場態勢信息傳送到指揮部。

2005年2月,在FCS計畫下,美陸軍再次對BTID方案進行了更新。美陸軍與雷聲網路中心繫統公司簽訂契約,生產60套採用北約STANAG4579標準的毫米波戰鬥識別系統樣機。這種新型樣機包括集成式和獨立式兩種配置。集成式是將敵我識別功能與通信、雷達綜合到一起,構成一體化的“多功能射頻系統”(MFRF)。獨立式是指新型的“機載和地面電子應答機”(AirandSurfaceElectronicResponder,ANSER)方案,它基於目前正在為FCS開發的車載識別系統,但進行了簡化,使批量生產的成本價格低於10000美元。該系統的基本配置是一個由收發信機、一體化全向應答天線以及通信電子接口設備組成的應答機。在主戰平台上,將增加一個成本約在1.2~1.5萬美元的小型化詢問機天線子系統。除了識別功能,ANSER還能夠為主平台提供符合北約標準的數據鏈通信能力。據悉,ANSER樣機要到2009年才能生產出來。

此外,美海軍陸戰隊的戰車和直升機也打算裝備毫米波敵我識別系統,稱為“車/機載式協同目標識別系統”(MountedCooperativeTargetIdentifi-cationSystem,MCTIS)。該系統滿足美國海軍陸戰隊作戰發展指揮部對於車載協同目標識別的作戰需求,能在1秒內識別5千米距離內的友軍與敵軍目標,識別機率在99%以上。

美海軍陸戰隊對該系統的總需求量為11060套,其中1949套為一體化詢問機/應答機系統,打算裝備在AAAV運兵車、M1A1坦克和某些LAV戰車上,計畫在2010年具備初始作戰能力。MCTIS的價格約為2.5萬美元(一體化配置)和1.5萬美元(僅應答機)。

英國技術更精緻、考慮更周到

英國曾在“挑戰者Ⅱ”戰車上對毫米波目標識別系統的詢問機進行過測試,發現採用詢問天線獨立鏇轉方式比與主炮塔同軸鏇轉方式更快速。因此,英國系統的工作方式與其他國家不太相同。它的詢問天線不是固定的,可以左右各轉動45°、上下各轉動15°;同時,戰車車長與射擊手可以各自獨立詢問目標,二者相結合,使詢問範圍可達到180°。在作戰環境中,這種方式使射手不需要轉動槍炮指向目標就可進行詢問,因此可以維持較快的交戰目標詢問速率、增強總體作戰效能。此外,英國系統還採用定向應答方式,降低了系統受攻擊的脆弱性,而且耗散的射頻功率也更低。總的來說,英國的毫米波識別系統比美、法的系統考慮得更加周到。

英國的毫米波敵我識別系統主要包括幾種類型:一種是裝備到坦克、戰車等地面平台上的車載式戰鬥識別(VCID)系統。該系統不僅可通過有效識別敵我目標,降低友軍之間的誤傷;還可提供獨立、完整、安全的網路能力,支持小部隊的藍軍跟蹤系統(FBCB2BFT),為作戰人員提供更好的戰場態勢感知能力,提高總體作戰效能。

另一種是打算整合到“標槍”攜帶型反坦克飛彈系統中的戰場目標識別(BTID)系統。這種小型化系統的詢問機與攝像設備並排裝在一起,圖像信息由手提電腦螢幕顯示,操作者則根據螢幕上顯示的數據來引導詢問機鏇轉對準目標。2005年,英國將完成這種彈載毫米波目標識別系統的地面測試。同時,英國還打算將上述小型化戰場目標識別系統套用到無人機或“阿帕奇”攻擊直升機上。該系統在快速掃描模式下,理論掃瞄距離達38千米。英國軍方希望,它能夠與“阿帕奇”直升機的“長弓”雷達搭配使用。

英國從1998年開始開發BTID系統,在英國國防採購署的經費支持下,進行系統高階架構的風險削減研究。從1999年開始,主要是檢測系統的技術特性,包括鏇轉性、模組性,以及商用組件的使用效果,並進行了一些分系統的演示驗證試驗。主契約商泰利斯公司還研究了BTID系統的多種用途,包括測距、通信和智慧型化能力,但需要數據鏈支持。從2000年開始系統級演示驗證,在“挑戰者Ⅱ”戰車上的測試結果表明,戰車組員在詢問機與主炮同軸狀況下可識別18個目標(包括3個友軍目標),識別時間為4.5秒;如果採用獨立鏇轉模式識別,僅需1秒。2001年在德國演習時,英國系統在兩車相隔3.5千米時,無任何識別錯誤,高度、方位與測距精度極佳,即使在近戰中也可清楚識別敵我。2001年~2002年夏,研究成功與美國戰鬥識別系統協同工作、互通信息,同時轉向批量生產。英國BTID系統最早的服役時間目前確定在2007年。

英國還打算將戰場目標識別系統的詢問機與目標指示吊艙相結合,在此基礎上發展機載目標識別和指示(ASTRID)系統,用來解決噴氣式戰機在空對地作戰時的戰鬥識別問題。該系統具有超視距動目標和固定目標識別能力。支持雷射制導或GPS定位的武器系統,將取代英國現役的熱成像和機載雷射目標指示(TIALD)吊艙,裝備到GR4“狂風”飛機上。

此外,英國考慮將毫米波技術套用到單兵識別系統中。但單兵識別系統對交戰時的識別時限要求很高,時延必須儘可能小,而且能夠由射手直接決定射擊與否。

法國敵我識別兼顧數據鏈功能

早在1991海灣戰爭後,法國軍備局就選定了毫米波戰場識別方案,稱為戰場敵我識別系統(BIFF)。當時主要由湯姆遜-CSF公司(後被併入泰利斯公司)負責研製,1994年對首個概念演示系統成功進行了外場測試,1995年完成了工程樣機的研製,確定了BIFF的主要性能指標。2000年,法國與美、英等國達成協定,統一使用北約STANAG4579標準,改稱為戰鬥識別系統(DIC),由法國泰利斯通信公司負責研製,主要裝備地面裝甲戰車與主戰坦克。同時,法國還考慮將毫米波敵我識別系統裝備到直升機,執行低空支援作戰任務,並進行了可行性分析。

DIC系統使用TSE6010詢問機,工作頻段為36~38吉赫,有兩種配置。一種是詢問/應答一體化配置,由詢問機、處理器、應答機、遙控等單元組成。模組化設計方式使得安裝靈活,能根據用戶需求採用不同接口,如RS-232、MIL-STD-1553B匯流排接口等。這種一體化配置主要是裝備攻擊平台,如主戰坦克、裝甲戰車、反坦克飛彈發射裝置、攻擊直升機等,偵察車也打算採用這種配置。另一種配置是只採用應答機,主要裝備裝甲運兵車、運輸車、救護車和通用直升機等平台。泰利斯公司估算,戰鬥群對一體化設備的需求量約為獨立應答機的一半。

除了敵我識別功能,TSE6010還可提供符合北約標準的態勢感知數據鏈(SADL)能力。該系統可採用定向數據交換和全向數據鏈兩種工作模式。定向數據交換模式用於捕獲6千米以遠目標的數據,包括平台位置、戰場管理系統的類型和時間品質因數;而全向數據鏈模式是一種播報模式,用於在作戰排內部以及排與排之間進行主動數據交換。這樣,1千米範圍內的本方與友方平台就可以通過數據鏈網路方式交換戰術態勢數據。

2004年,TSE6010在歐洲進行了測試。測試結果表明,該設備在暴雨等惡劣環境下能有效發揮戰場敵我識別功能,在直升機上與美國戰鬥識別系統的互操作演示距離超過了8千米。另外,根據與法國軍備局簽訂的契約,泰利斯公司要在2004~2006年交付1000套設備(主要是系統樣機和少量先期產品),用以驗證法國與盟國識別系統間的互操作性;截至2010年總共交付4500套設備。

其他國家可能直接採購成熟裝備

德國在其“敵我目標識別計畫”(ZEFF)中,針對不同的作戰任務,考慮了不同的技術方案:一是採用毫米波技術實現對陸戰場友方平台(包括直升機)的識別,毫米波技術將採用北約統一標準,以實現未來聯合與協同作戰;二是採用由雷射詢問機和射頻應答機組成的徒步士兵/陸地勇士戰鬥識別系統實現對單兵的識別,雷射/射頻的標準正在制定中。不過德國並未全力開展工作,而是在觀望美、英、法三國的發展動向,不排除以後直接從合作國家採購成熟裝備來滿足需求的可能性。為了便於將英、美等國的戰場目標識別系統整合到本國平台上,德國軍方已委託ESG後勤公司進行市場分析。

2003年11月,德國陸軍增加了對這ZEFF項目的投資,至2004年仍處於系統定義階段。目前正在加緊進行系統硬體和軟體方面的工作,為2005年即將進行的聯合演示做準備。採購則要到2006年以後。

義大利是最新加入發展毫米波戰場目標識別系統的國家,但並不打算自行研製。2005年,該國與雷聲公司簽訂了契約,訂購了10套為美軍生產的車載毫米波應答機設備以及2套詢問機/應答機一體化設備,以參加聯合演示計畫的互通性測試。

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