Συστήματα Αναγνώρισης Αεροσκαφών (IFF/SSR): Μη-συνεργατική Αναγνώριση και Προβλέψεις για το Μέλλον
Στο Μέρος Α’, Μέρος Β’ και Μέρος Γ’ παρουσιάστηκαν οι Αρχές λειτουργίας, οι τεχνολογίες, καθώς και οι στρατιωτικές και πολιτικές εφαρμογές των συστημάτων IFF/SSR. Στην περίπτωση που ιπτάμενα μέσα είτε δεν φέρουν Transponder είτε τον έχουν απενεργοποιημένο ή κωδικοποιημένο (Mode-5), είναι δυνατή η αναγνώριση του ιπτάμενου στόχου (αεροσκάφος, ελικόπτερο, drone κλπ.) μόνο από το πρωτεύον Radar (PSR) χωρίς την χρήση IFF/SSR; Οι τεχνικές αναγνώρισης που εξετάστηκαν μέσω των συστημάτων SSR/IFF προϋποθέτουν την συνεργασία του αναγνωριζόμενου αεροσκάφους το οποίο απαντάει μέσω του Transponder στις ερωτήσεις αναγνώρισης είτε σε Στρατιωτικό Mode IFF είτε σε Πολιτικό Mode (π.χ. Mode-S), γι’ αυτό τον λόγο οι συγκεκριμένες μέθοδοι αναγνώρισης ονομάζονται «Συνεργατικές» (Cooperative). Είναι όμως εύλογη η απορία αν μπορεί με κάποια τεχνική μέθοδο να αναγνωριστεί ένα αεροσκάφος-στόχος το οποίο δεν φέρει Transponder, δηλ. χωρίς την συνεργασία του. Όντως, υπάρχει έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση και οι μέθοδοι που αναπτύσσονται ονομάζονται «Μη Συνεργατικές» και συγκεκριμένα NCTR: Non-Cooperative Target Recognition. Προφανώς, χωρίς την συνεργασία του στόχου η αναγνώριση εξαιρετικά πιο περίπλοκη κατά αντιστοιχία με το παράδειγμα της αναγνώρισης στο έδαφος αν αντί της χρήσης συνθήματος/παρασυνθήματος προσπαθούμε να αναγνωρίσουμε κάποιον από τη στολή και την εξάρτηση/οπλισμό του, κάτι ιδιαίτερα δυσχερές αν η απόσταση είναι μεγάλη και οι συνθήκες όχι ιδανικές. Οι τεχνικές NCTR βασίζονται στην ανάλυση του ασθενούς σήματος της λήψης από Πρωτεύοντα Radar (PSR) μέσω ειδικών αλγορίθμων. Η πλειοψηφία των σύγχρονων συστημάτων Radar μπορεί να δώσει μία εκτίμηση για το μέγεθος του αεροσκάφους-στόχου βάσει της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος και της απόστασης. Πάντως, αυτή η πληροφορία δεν είναι πάντα αξιόπιστη καθώς πολλά σύγχρονα στρατιωτικά αεροσκάφη εφαρμόζουν τεχνικές μείωσης της ραδιοτομής τους (RCS) με αποτέλεσμα να φαίνονται στο Radar μικρότερα από ότι είναι στην πραγματικότητα. Επίσης, μπορεί να γίνει εκτίμηση του αν το αεροσκάφος είναι αεριωθούμενο ή ελικοφόρο από την ανάλυση της συχνότητας Doppler του επιστρεφόμενου σήματος, ενώ από την ταχύτητα και το ύψος της πτήσης μπορούν να γίνουν εκτιμήσεις για τον αν πρόκειται για αεροσκάφος σταθερών πτερύγων , ελικόπτερο ή UAV. Τι είναι η τεχνική ISAR και πως μπορεί να βοηθήσει στην Μη-Συνεργατική αναγνώριση των ιπτάμενων στόχων; Η τεχνική ISAR: Inverse Synthetic Aperture Radar είναι μία από τις μεθόδους NCTR που χρησιμοποιείται από ακίνητα (κατά κανόνα στο έδαφος) Πρωτεύοντα Radar για την αναγνώριση κινούμενων ιπτάμενων στόχων. Βασίζεται σε συνθετικές μεθόδους απεικόνισης του σχήματος του ιπτάμενου οχήματος οι οποίες συνδυάζουν τις λήψεις του στόχου από το Radar από πολλές διαφορετικές γωνίες. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται αρκετός χρόνος παρακολούθησης (Tracking) του στόχου ώστε να συγκεντρωθεί ο απαιτούμενος αριθμός λήψεων. Η τεχνική αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στην αναγνώριση διαστημικών οχημάτων σε χαμηλή τροχιά καθώς λόγω της υψηλής ταχύτητας κίνησης απαιτούνται λίγα μόνο λεπτά λήψεως. Προφανώς, όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα λειτουργίας του Radar τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση της απεικόνισης και κατά συνέπεια η πιστότητα της αναγνώρισης (Εικόνα 1). Γίνεται κατανοητό ότι οι μέθοδοι NCTR μέσω ISAR ή άλλων αλγορίθμων έχουν προς το παρόν μόνο ερευνητικό ενδιαφέρον και περιορισμένες επιχειρησιακές εφαρμογές τόσο στον στρατιωτικό όσο και στον πολιτικό τομέα για την αναγνώριση αεροσκαφών και ιπταμένων αντικειμένων γενικότερα. Εκτιμάται ότι στο μέλλον με την εφαρμογή μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης (AI) στην ανάλυση σημάτων Radar πιθανόν η πιστότητα της αναγνώρισης να φτάσει σε βαθμό που να έχει επιχειρησιακές εφαρμογές. Ποιο εκτιμάται ότι είναι το άμεσο μέλλον αλλά και το απώτερο μέλλον των συστημάτων αναγνώρισης αεροσκαφών για Στρατιωτική και Πολιτική χρήση; Στο άμεσο μέλλον οι Στρατιωτικοί χρήστες (τουλ. στο NATO) θα συνεχίσουν να εφαρμόζουν το IFF Mode-5 κατά το πρότυπο Mark XIIA εξελίσσοντάς το με προσθήκες που θα βελτιώσουν τα χαρακτηριστικά ασφάλειάς του καθώς και τον όγκο/τύπο των ανταλλασσόμενων πληροφοριών (π.χ. απόθεμα όπλων, καυσίμου κλπ.). Αντίστοιχα, οι Αρχές Πολιτικής Αεροπορίας θα συνεχίζουν να εξελίσσουν το MSSR Mode-S επίσης αυξάνοντας την ποσότητα των ανταλλασσόμενων Πληροφοριών, όπως π.χ. την αυτόματη αποστολή στο έδαφος στοιχείων από το Σχέδιο Πτήσεως που έχει εισαχθεί στον αυτόματο πιλότο, πάντοτε με γνώμονα την βελτιστοποίηση της Ασφάλειας των Πτήσεων. Όσον αφορά το ADS-B, στην παρούσα του υλοποίηση δεν φαίνεται να έχει την προοπτική να αντικαταστήσει το Mode-S MSSR παρά το γεγονός ότι παρέχει τις ίδιες πληροφορίες με πολύ χαμηλότερο κόστος υλοποίησης. Ο βασικότερος λόγος είναι η χαμηλή ασφάλεια που παρέχει (περίπτωση Spoofing) και η εξάρτησή του από το GPS των αεροσκαφών για τον προσδιορισμό της θέσης, η οποία επίσης μπορεί να πέσει εύκολα θύμα παρεμβολής ή Spoofing από κακόβουλες ενέργειες. Όμως, λόγω του χαμηλού κόστους των τεχνικών μέσων εκτιμάται ότι το παγκόσμιο δίκτυο δεκτών ADS-B θα επεκταθεί ως συμπληρωματικό μέσο του MSSR Mode-S, του οποίου άλλωστε αποτελεί υπο-παραλλαγή. Όσον αφορά το απώτερο μέλλον, π.χ. μετά από δύο δεκαετίες και στο εξής, εκτιμάται ότι το σύνολο των Στρατιωτικών και Πολιτικών αεροσκαφών θα διαθέτουν συνεχή πρόσβαση σε παγκόσμιο ευρυζωνικό δορυφορικό δίκτυο επικοινωνιών. Τα δίκτυα αυτά ήδη βρίσκονται υπό ανάπτυξη μέσω της τοποθέτησης εκατοντάδων ή ακόμη και χιλιάδων μικρο-δορυφόρων σε χαμηλής τροχιά. Η αδιάλειπτη και ασφαλής πρόσβαση των ιπτάμενων μέσων σε αυτά τα δίκτυα προφανώς θα εξασφαλίζει και τον συνεχή εντοπισμό και αναγνώρισή τους τόσο από τα Στρατιωτικά δίκτυα Αεράμυνας όσο και από τα Πολιτικά Δίκτυα Ελέγχου Εναερίου Κυκλοφορίας. Τέλος, εκτιμάται ότι ακόμη και όταν η πρόσβαση στα δορυφορικά δίκτυα επικοινωνιών καταστήσει μη αναγκαία την πολυδάπανη διατήρηση Σταθμών IFF/SSR για την αναγνώριση των αεροσκαφών, πιθανότατα η χρήση των IFF/SSR θα παραμείνει για λόγους ασφαλείας και στο απώτερο μέλλον. Ο λόγος είναι ότι όλα τα δορυφορικά συστήματα είναι ευπαθή σε δυσλειτουργίες λόγω κοσμικών φαινομένων, όπως οι ηλιακές εκλάμψεις (solar flares), ενώ ακόμη και τα πιο ασφαλή δίκτυα επικοινωνιών μπορεί να πέσουν θύματα επιτήδειων Hackers. Άλλωστε, για αντίστοιχους λόγους ασφάλειας τα «παλαιού» συστήματα ραδιοναυτιλίας VOR, DME, TACAN παραμένουν και σήμερα σε υπηρεσία παρά το υψηλό κόστος λειτουργίας τους ενώ παρέχουν πληροφορίες αεροναυτιλίας με πολύ χαμηλότερη ακρίβεια από το GPS.
Συστήματα Αναγνώρισης Αεροσκαφών (IFF/SSR): Πολιτικές Εφαρμογές και Συμβολή στην Ασφάλεια των Πτήσεων
Στo Μέρος Α’ και Μέρος Β’ παρουσιάστηκαν οι αρχές λειτουργίας, οι τεχνολογίες, καθώς και οι στρατιωτικές εφαρμογές των συστημάτων IFF/SSR. Έχει το IFF μη-στρατιωτικές εφαρμογές; Η δυνατότητα της αναγνώρισης των αεροσκαφών δεν θα εξυπηρετούσε και τον έλεγχο εναερίου κυκλοφορίας από τις Αρχές Πολιτικής Αεροπορίας; Όντως, παρά τις στρατιωτικές τους καταβολές ήδη από τη δεκαετία του ’50 οι Αρχές Πολιτικής Αεροπορίας διέγνωσαν ότι οι συσκευές IFF θα μπορούσαν να αποτελέσουν πολύτιμο βοήθημα για τον έλεγχο της εναερίου κυκλοφορίας και έσπευσαν να τις υιοθετήσουν υποχρεώνοντας όλα τα πολιτικά αεροσκάφη να εξοπλιστούν με συσκευές Transponders. Προφανώς, στην Πολιτική χρήση δεν χρησιμοποιείται η ορολογία IFF: Identification Friend or Foe, καθώς στην Πολιτική Αεροπορία δεν υπάρχουν εχθροί, αλλά απλά την ορολογία Δευτερεύον Radar Επιτήρησης (SSR – Secondary Surveillance Radar). Στην πολιτική χρήση χρησιμοποιήθηκαν μόνο δύο από τα αρχικά Modes του στρατιωτικού προτύπου IFF Mark X: το Mode 3/A και το Mode C. O τετραψήφιος κωδικός Mode 3/A χρησιμοποιήθηκε για την αναγνώριση των πτήσεων, ενώ το Mode C έδινε το βαρομετρικό ύψος της πτήσης (Flight Level) όπως ακριβώς και στην στρατιωτική χρήση. Όμως, ήδη από την δεκαετία του ’90 οι Αρχές Πολιτικής Αεροπορίας διαπίστωσαν ότι σε περιοχές με πολύ υψηλή κυκλοφορία αεροσκαφών (όπως π.χ. στην Κεντρική Ευρώπη και σε ορισμένες περιοχές της Ανατολικής και Δυτικής ακτής των ΗΠΑ, οι 4096 διαθέσιμοι διακριτοί κωδικοί του Mode 3/A δεν επαρκούσαν για το πλήθος των αεροσκαφών εν πτήση και επιπλέον η συχνότητα 1090 MHz στην οποία απαντούσαν όλοι οι Transponders των πολιτικών αεροσκαφών έφτανε σε κορεσμό λόγω των πολλαπλών ταυτόχρονων απαντήσεων. Για τον σκοπό αυτό ο Παγκόσμιος Οργανισμός Πολιτικής Αεροπορίας (ICAO) εισήγαγε ένα νέο Mode ειδικά για πολιτική χρήση: Το Mode-S. Το συγκεκριμένο Mode είναι πολυλειτουργικό και επιτρέπει την επιλεκτική ανταλλαγή πληθώρας πληροφοριών μεταξύ του Interrogator και του Transponder συγκεκριμένου αεροσκάφους. Σημειώνεται ότι για την Πολιτική Αεροπορία το SSR με Mode-S αποτελεί το κύριο τεχνικό μέσο ελέγχου/ρύθμισης της εναερίου κυκλοφορίας για την εξασφάλιση της ασφάλειας των πτήσεων, ενώ το κλασικό Πρωτεύον Radar περνάει σε δεύτερη μοίρα ως βοηθητικό μέσο, ακριβώς το αντίθετο με ότι συμβαίνει στην στρατιωτική χρήση. Για τον σκοπό αυτό οι προδιαγραφές του ICAO για την απαιτούμενη ακρίβεια εντοπισμού για τα SSR είναι πολύ αυστηρότερες σε σχέση με αυτές των στρατιωτικών IFF/SSR. Για τον λόγο αυτό, τα πολιτικά SSR δύνανται να χρησιμοποιούνται και αυτόνομα (χωρίς συνεγκατεσημένα Πρωτεύοντα Radar) για τον έλεγχο της εναερίου κυκλοφορίας. Επίσης, για τον ίδιο λόγο οι κεραίες των πολιτικών SSR είναι αποκλειστικά τύπου LVA μεγάλου μήκους (8m) ώστε να μπορεί να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη ακρίβεια και διακριτική ικανότητα. Επιπλέον, οι κεραίες και οι Interrogator των πολιτικών SSR υποστηρίζουν την Μονοπαλμική λειτουργία (Monopulse), η οποία αυξάνει περαιτέρω την ακρίβεια και την διακριτική ικανότητα των Πολιτικών SSR, τα οποία γι’ αυτό τον λόγο συχνά αποκαλούνται MSSR: Monopulse Secondary Surveillance Radar (Εικόνα 1). Τι είναι οι Κώδικες Εκτάκτου Ανάγκης (EMERGENCY) του SSR; Υπάρχουν τρείς συγκεκριμένοι κώδικες του Mode 3/A του SSR, οι οποίοι δεν χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση πτήσεων, δηλ. δεν καθορίζονται προς χρήση σε κανένα αεροσκάφος. Οι κώδικες αυτοί του Mode 3/A εισάγονται στην κονσόλα ελέγχου του Transponder με πρωτοβουλία του Κυβερνήτη για να ενημερώσουν το σύστημα εναερίου κυκλοφορίας ότι το συγκεκριμένο αεροσκάφος αντιμετωπίζει επικίνδυνη κατάσταση (EMERGENCY). Οι κώδικες αυτοί είναι: 7500: Αεροπειρατεία σε εξέλιξη 7600: Βλάβη του συστήματος επικοινωνιών (COMMS FAILURE) 7700: Κατάσταση εκτάκτου ανάγκης. Συνήθως ενεργοποιείται μετά την ανακοίνωση: MAYDAY, MAYDAY, MAYDAY! Μόλις ο Interrogator αποκωδικοποιήσει κάποιον από τους κωδικούς EMERGENCY συνεγείρει τους ελεγκτές εναερίου κυκλοφορίας με ηχητικό σήμα, ενώ το σύμβολο του συγκεκριμένου αεροσκάφους αρχίζει να αναβοσβήνει στην οθόνη για να τραβήξει την προσοχή τους, καθώς απαιτούνται άμεσες ενέργειες για την διαχείριση του συμβάντος. Σημειώνεται ότι οι κωδικοί 7600 και 7700 δύνανται να χρησιμοποιηθούν και από τους χειριστές στρατιωτικών αεροσκαφών στην περίπτωση που αντιμετωπίσουν αντίστοιχη κατάσταση EMERGENCY. Υπάρχει η δυνατότητα τα πολιτικά αεροσκάφη να αναγνωρίζουν το ένα το άλλο με σκοπό την ασφάλεια των πτήσεων – αποφυγή συγκρούσεων; Το πρότυπο Mode-S προβλέπει ότι τα Transponders των πολιτικών αεροσκαφών δύνανται να επικοινωνούν μεταξύ τους ώστε να υπολογίζουν αυτόματα την μεταξύ τους απόσταση. Η λειτουργία αυτή έχει σαν σκοπό την αποφυγή εναέριων συγκρούσεων και ονομάζεται TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System). Αν οι Transponders δύο αεροσκαφών διαπιστώσουν ότι η μεταξύ τους απόσταση μειώνεται ραγδαία τότε προβαίνουν σε φωνητικές εντολές προς τους χειριστές ώστε να αποφευχθεί η σύγκρουση, π.χ. o Transponder του ενός αεροσκάφους δίνει την οδηγία: CLIMB, CLIMB! ενώ ο έτερος DESCENT, DESCENT! Οι εντολές TCAS εκδίδονται αν επίκειται σύγκρουση εντός 30 δευτερολέπτων στην περίπτωση που τα δύο αεροσκάφη διατηρήσουν την ισχύουσα πορεία και ύψος. Τι είναι το ADS–B και ποια η σχέση του με το Mode–S του SSR; To ADS-B (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast) είναι άλλη μία λειτουργία του προτύπου Mode-S, κατά την οποία οι Transponder των Πολιτικών αεροσκαφών εκπέμπουν περιοδικά (π.χ. κάθε ένα sec) τα στοιχεία της πτήσεως (π.χ. την θέση του αεροσκάφους από το GPS) στην συχνότητα 1090 MHz χωρίς όμως να δεχτούν σχετική ερώτηση από κάποιο επίγειο ΜSSR Interrogator . Αυτή η λειτουργία διευκολύνει τον έλεγχο της εναερίου κυκλοφορίας καθώς για τον υπολογισμό της θέσης του αεροσκάφους και την λήψη των στοιχείων της πτήσεως δεν απαιτείται πλέον η ογκώδης (και υψηλού κόστους) κεραία MSSR (ΒΛ Εικόνα 1), αλλά ένας απλός δέκτης χαμηλού κόστους (εκατοντάδων ή λίγων χιλιάδων ευρώ) με μία απλή πανκατευθυντική κεραία (Εικόνα 2). Όμως, το ADS-B δεν μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως το κλασικό MSSR Mode-S καθώς αντιμετωπίζει προβλήματα αξιοπιστίας που το περιορίζουν σε βοηθητικό ρόλο. Με σκοπό την αποσυμφόρηση της συχνότητας των 1090 MHz, η Αρχή Πολιτικής Αεροπορίας των ΗΠΑ (FAA: Federal Aviation Administration) , έχει παραχωρήσει επιπλέον την συχνότητα των 978 MHz για την εκπομπή των στοιχείων πτήσεως από ελαφρά αεροσκάφη (General Aviation) και ελικόπτερα που πετάνε σε ύψη κάτω από τα 18.000 πόδια. Η υπηρεσία αυτή ονομάζεται UAT: Universal Access Transceiver, και όπως αναφέρθηκε ισχύει μόνο στις ΗΠΑ. Τι είναι τα συστήματα MLAT και SMR που χρησιμοποιούνται σε κάποια αεροδρόμια; Στα αεροδρόμια με πολύ υψηλή κίνηση αεροσκαφών, η Ασφάλεια των Πτήσεων απαιτεί την αυστηρή παρακολούθηση της κίνησης τους στο έδαφος στους χώρους του αεροδρομίου καθώς και στο γύρω χώρο (απόσταση ~ 10
Συστήματα Αναγνώρισης Αεροσκαφών (IFF/SSR): Ειδικές Στρατιωτικές Εφαρμογές, Ελληνική και Διεθνής Πραγματικότητα
Στο Μέρος Α’ παρουσιάστηκαν οι Αρχές λειτουργίας, η τεχνολογική εξέλιξη και οι βασικές στρατιωτικές εφαρμογές των συστημάτων IFF/SSR. Το σύστημα IFF χρησιμοποιείται μόνο για την αναγνώριση στρατιωτικών αεροσκαφών ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την αναγνώριση άλλων στρατιωτικών μέσων; IFF Interrogator διαθέτουν όλα τα συστήματα Radar έρευνας ή οπλικών συστημάτων είτε αυτά είναι επίγεια, είτε σε πολεμικά πλοία είτε σε αεροσκάφη (AWACS, ERIEYE κλπ.). Όσον αφορά τις αναγνωριζόμενες πλατφόρμες, IFF Transponder διαθέτουν όλα τα αεροσκάφη (σταθερών πτερύγων αλλά και ελικόπτερα), τα περισσότερα UAVs από μένα μέγεθος και πάνω, καθώς και τα πολεμικά πλοία (Εικόνα 1). Χρησιμοποιούν τα μαχητικά αεροσκάφη συστήματα IFF ώστε να αναγνωρίζουν το ένα το άλλο κατά την εναέρια μάχη; Εκτός από τα ιπτάμενα Radar τύπου AWACS, ERIEYE κλπ., τα οποία προφανώς χρησιμοποιούν IFF Interrogators για να αναγνωρίζουν και να ταυτοποιούν τα αεροσκάφη που εντοπίζουν, είναι δυνατόν και για τα μαχητικά αεροσκάφη να χρησιμοποιήσουν IFF Interrogators για την αναγνώριση των αεροσκαφών που εντοπίζουν με το Radar τους πριν χρησιμοποιήσουν βλήματα μακρού πλήγματος τύπου BLOS (Beyond Line Of Sight). Όμως, ο περιορισμένος χώρος που υπάρχει στο στενό ρύγχος των μαχητικών αεροσκαφών υψηλών επιδόσεων σε πολλές περιπτώσεις δεν επιτρέπει την τοποθέτηση κεραιών για IFF Interrogator πέραν του ήδη υπάρχοντος Radar (Εικόνα 2). Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι χειριστές είναι υποχρεωμένοι να βασίζονται στις οδηγίες εμπλοκής που λαμβάνουν από τους Ελεγκτές Αεράμυνας από το έδαφος είτε στις πληροφορίες που λαμβάνουν αυτόματα μέσω τακτικών ζεύξεων (π.χ. Link-16) για όσα μαχητικά αεροσκάφη διαθέτουν το απαιτούμενο εξοπλισμό. Απέκτησαν τα Radar των ελληνικών ΕΔ και όλα τα αεροσκάφη συστήματα IFF με «ασφαλή» αναγνώριση; Τα Radar των ελληνικών ΕΔ, ήδη από την δεκαετία του ’60 απέκτησαν συστήματα αναγνώρισης IFF Interrogator, ενώ όλα τα αεροσκάφη έφεραν από τότε αντίστοιχους Transponders. Όμως, οι ελληνικές ΕΔ δεν υιοθετήσαν το Mode-4 για « ασφαλή» αναγνώριση και περιορίστηκαν στα αρχικά Mode 1,2,3/Α,C (Πρότυπο Mark Χ), τα οποία όμως όπως είδαμε παραπάνω δεν παρείχαν καμία ασφάλεια σε περιόδους πολεμικών επιχειρήσεων. Την δεκαετία του ’80 με πρωτοβουλία της ΠΑ, το Κέντρο Έρευνας της ΠΑ (ΚΕΤΑ) ανέπτυξε τροποποίηση για τις συσκευές IFF Mark X, η οποία παρείχε επιπλέον «Εθνικά» Mode με σκοπό την «Ασφαλή» αναγνώριση των φίλιων αεροσκαφών των ελληνικών ΕΔ από τα επίγεια και ναυτικά Radar. Η τροποποίηση εφαρμόστηκε σε μεγάλο αριθμό μέσων και των τριών κλάδων των ΕΔ και παρέμεινε σε υπηρεσία μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2000 οπότε και καταργήθηκε. Ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του ’90, οι ΕΔ άρχισαν να εξετάζουν το ενδεχόμενο υιοθέτησης των τυποποιημένων Νατοϊκών Mode «Ασφαλούς» αναγνώρισης ώστε να εξασφαλιστεί η δια λειτουργικότητα με τις συμμαχικές δυνάμεις. Από τις αρχές τις δεκαετίας του 2000 συγκροτήθηκαν διαδοχικά επιτροπές που εξέτασαν τις διαθέσιμες τεχνικές λύσεις χωρίς όμως ποτέ να ληφθεί απόφαση καθολικής υιοθέτησης του Mode-4 ((Mark XII) αρχικά και Mode-5 (Mark XIIA) αργότερα λόγω των υφιστάμενων εξοπλιστικών προτεραιοτήτων, καθώς το εκτιμώμενο κόστος του προγράμματος κρίθηκε πολύ υψηλό. Το ιδιαίτερα υψηλό κόστος οφειλόταν στις ανάγκες αναβάθμισης ή προμήθειας μεγάλου αριθμού IFF Interrogators (> 100) για τα επίγεια/ναυτικά Radar, μεγάλου αριθμού IFF Transponders για τα αεροσκάφη των τριών κλάδων των ΕΔ (~500), αντίστοιχου αριθμού κρυπτοσυσκευών, εργασιών ενσωμάτωσης (System Integration), καθώς και πολυδάπανων διαδικασιών πιστοποίησης κατά AIMS πριν την έναρξη επιχειρησιακής λειτουργίας. Διαθέτουν τελικά σήμερα τα IFF των ΕΔ συστήματα ασφαλούς αναγνώρισης; Τελικά, μετά το 2020 άρχισε η σταδιακή ενσωμάτωση του Mode-5 στα Transponders των πτητικών μέσων στα πλαίσια του εκσυγχρονισμού τους (Πρόγραμμα F-16V Viper) , ενώ τα νέα μαχητικά αεροσκάφη (Rafale) έρχονται ήδη με Transponder IFF Mode-5. Τέλος, πρόσφατα (2024), η ΠΑ ανέθεσε στον Νατοϊκό Οργανισμό NSPA Πρόγραμμα αναβάθμισης σε Mode-5 ικανού αριθμού Radar του ΣΑΕ (Σύστημα Αεροπορικού Ελέγχου) ώστε να εξασφαλιστεί η «ασφαλής» αναγνώριση των συμμαχικών αεροσκαφών στον ελληνικό εναέριο χώρο στο πλαίσιο συμμαχικών υποχρεώσεων, ενώ παράλληλα τα πολυλειτουργικά (Multifunction) Radar των νέων Μονάδων του στόλου (φρεγάτες FDI) θα διαθέτουν εξ’ αρχής IFF Transponder Mode-5. Όλα τα νέα μέσα που προμηθεύονται στο εξής οι ελληνικές ΕΔ προβλέπεται να ενσωματώνουν δυνατότητα ασφαλούς αναγνώρισης μέσω Mode-5, πιστοποιημένη σύμφωνα με τις διαδικασίες του US DoD AIMS. Οι δυνάμεις αεράμυνας του «Ανατολικού Block» χρησιμοποιούσαν και αυτές συστήματα αναγνώρισης στα Radar τους; Το Σοβιετικό δόγμα αεροπορικών επιχειρήσεων προέβλεπε και αυτό την χρήση συστημάτων αναγνώρισης σε συνδυασμό με τα Radar και τα πυραυλικά συστήματα με λειτουργίες αντίστοιχες με τα IFF δυτικού τύπου. Όμως, οι συχνότητες λειτουργίας, η κωδικοποίηση των κυμματομορφών ερώτησης και απάντησης, τα Mode λειτουργίας και οι πληροφορίες που ανταλλάσσονταν ήταν εντελώς διαφορετικές και φυσικά ασύμβατες. Και τα Σοβιετικά IFF σταδιακά εξελίχτηκαν και περιέλαβαν κρυπτοκώδικες οι οποίοι εξασφάλιζαν την ασφαλή αναγνώριση αντίστοιχα με τα «δυτικά» Mode 4 & 5. Όταν κατά την δεκαετία του ’90 αποκτήθηκαν από τις δυτικές χώρες πρώην Σοβιετικά συστήματα (κυρίως πυραυλικά) , π.χ. Γερμανική βοήθεια ή απευθείας αγορές από τη Ρωσία, τα συστήματα Radar τους έφεραν την μη κρυπτογραφημένη έκδοση των Σοβιετικών IFF Interrogators, οι οποίοι όπως είναι φυσικό δεν μπορούσαν να επικοινωνήσουν με τα δυτικού τύπου IFF Transponders που έφεραν τα «δυτικά» αεροσκάφη. Για αυτό τον σκοπό έγινε προσπάθεια ενσωμάτωσης σε αυτά δυτικού τύπου IFF Interrogators, η οποία μόνο εύκολη δεν ήταν λόγω της διαφορετικής συχνότητας λειτουργίας στην οποία ήταν συντονισμένες οι κεραίες και των διαφορετικών σημάτων συγχρονισμού Radar – IFF. Το αποτέλεσμα ήταν ότι σε πολλές περιπτώσεις η ολοκλήρωση/ενσωμάτωση των « δυτικού» τύπου IFF Interrogators υπήρξε ημιτελής με αποτέλεσμα την ημιαυτόματη αναγνώριση στόχων με παρέμβαση του χειριστή Radar. Γενικά, η διαδικασία αναγνώρισης στόχου-άμεσης βολής από αυτά τα συστήματα δεν μπόρεσε να φτάσει στο σημείο αυτοματοποίησης και άμεσης αντίδρασης που είχαν όντας σε Σοβιετική υπηρεσία. Οι Ένοπλες Δυνάμεις άλλων χωρών (εκτός ΝΑΤΟ και Ρωσίας) χρησιμοποιούν συστήματα IFF με «Ασφαλή» Αναγνώριση; Οι αρχές λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά τόσο του IFF Mark XII (Mode-4) όσο και του Mark XIIA (Mode-5) δεν είναι διαβαθμισμένα. Αυτό που είναι διαβαθμισμένο είναι η μέθοδος κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται. Αυτό σημαίνει ότι τρίτες χώρες μπορούν να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν συστήματα που έχουν τα χαρακτηριστικά ασφαλείας του Mode-5 αλλά χρησιμοποιώντας δικούς τους τους αλγορίθμους κωδικοποίησης που δύναται ενίοτε να είναι ακόμη πιο ασφαλείς. Αυτήν τη επιλογή φαίνεται ότι έχουν ακολουθήσει χώρες που αφενός διαθέτουν την τεχνολογική υποδομή να υποστηρίξουν ένα τέτοιο εγχείρημα και αφετέρου
Συστήματα Αναγνώρισης Αεροσκαφών (IFF/SSR): Αρχή Λειτουργίας και Στρατιωτικές Εφαρμογές
Μία ανάλυση της τεχνολογίας και των εφαρμογών της που θα παρουσιαστεί σε τέσσερα μέρη. Μέρος Α’: Αρχή λειτουργίας και στρατιωτικές εφαρμογές Τί είναι τα συστήματα αναγνώρισης (IFF/SSR); Τα συστήματα IFF (Identification Friend or Foe) είναι ηλεκτρονικά συστήματα τα οποία συνοδεύουν σχεδόν όλα τα στρατιωτικά Radar και έχουν σαν σκοπό να αναγνωρίζουν την ταυτότητα των εναερίων στόχων που εντοπίζονται. Γι’ αυτό τον λόγο, τα IFF συχνά αποκαλούνται και ως Δευτερεύοντα Radar Επιτήρησης (Secondary Surveillance Radar- SSR) σε αντιδιαστολή με τα κύρια Radar που αποκαλούνται Πρωτεύοντα Radar Επιτήρησης (Primary Surveillance Radar – PSR). Συνήθως, τα PSR και IFF/SSR βρίσκονται συν-εγκατεστημένα, με την κεραία του IFF/SSR να τοποθετείται πάνω ή πίσω από την κεραία του PSR (Εικόνα 1). Γιατί τα Πρωτεύοντα Radar (PSR) χρειάζονται τα IFF/SSR; Το «κλασικό» (Πρωτεύων-PSR) Radar ανιχνεύει τα αεροσκάφη μέσω της εκπομπής ηλεκτρομαγνητικών παλμών οι οποίοι ανακλώνται πάνω στην άτρακτο των αεροσκαφών-στόχων και επιστρέφουν στον δέκτη τους για ανάλυση και εντοπισμό. Στην οθόνη του χειριστή του Radar όλα τα αεροσκάφη που εντοπίζονται εμφανίζονται με το ίδιο σύμβολο. Όμως, για τις ανάγκες των αεροπορικών επιχειρήσεων, π.χ. αναχαίτησης ή εμπλοκής με συστήματα αεράμυνας είναι αναγκαίο να αναγνωριστεί εάν το αεροσκάφος-στόχος που απεικονίζεται στην οθόνη είναι φίλιο ή εχθρικό. Ιδιαίτερα σε εναέριους χώρους περιορισμένου μεγέθους, όπως το Αιγαίο, στην περίπτωση γενικευμένων αεροπορικών επιχειρήσεων με πολλούς σχηματισμούς αεροσκαφών ταυτόχρονα στον αέρα και από τις δύο πλευρές είναι σχεδόν αδύνατο για τον Ελεγκτή Αεράμυνας να αποφανθεί με σιγουριά ποιο αεροσκάφος είναι φίλιο και πιο εχθρικό ώστε να δώσει τις κατάλληλες οδηγίες στους χειριστές. Επομένως, τα συστήματα IFF αποτελούν απαραίτητο συμπλήρωμα των Radar καθώς επιτρέπουν στον Ελεγκτή Αεράμυνας να ταυτοποιεί κάθε αεροπλάνο-στόχο που εντοπίζει το Radar απεικονίζοντας στην οθόνη του ένα κωδικό αναγνώρισης δίπλα στο σύμβολο κάθε στόχου. Πως λειτουργεί το IFF/SSR; Η λειτουργεία του IFF βασίζεται στην «επικοινωνία» δύο επιμέρους συστημάτων: Του IFFInterrogator που βρίσκεται στη γη συν-εγκατεστημένο με το επίγειο (ή ναυτικό) Radar και του IFFTransponder το οποίο βρίσκεται στον αέρα και φέρεται από τα στρατιωτικά αεροσκάφη. Το Interrogator εκπέμπει από το έδαφος μία κωδικοποιημένη παλμοσειρά η οποία περιέχει το αίτημα του σταθμού εδάφους (ερώτηση-Interrogation) για συγκεκριμένες πληροφορίες αναγνώρισης, ενώ το Transponder του αεροσκάφους απαντάει στην ερώτηση αυτόματα (χωρίς παρέμβαση του χειριστή) αποστέλλοντας κωδικοποιημένα τις αιτούμενες πληροφορίες (reply- απάντηση). Το Interrogator του σταθμού Radar εδάφους (ή ναυτικού Radar) λαμβάνοντας την απάντηση του Transponder υπολογίζει την απόσταση του αεροσκάφους μετρώντας τον χρόνο που μεσολαβεί από την αποστολή της παλμοσειράς της ερώτησης μέχρι την λήψη της παλμοσειράς της απάντησης, καθώς και την διόπτευσή του λαμβάνοντας υπόψη τον προσανατολισμό της περιστρεφόμενη κεραία του την στιγμή που έλαβε την απάντηση. Επίσης, αποκωδικοποιώντας το περιεχόμενο της απάντησης, το IFF Interrogator αποκτάει πρόσβαση και στις επιπλέον πληροφορίεςαναγνώρισης που αφορούν το αεροσκάφος τις οποίες αιτήθηκε μέσω της παλμοσειράς της ερώτησης. Η παλμοσειρά της ερώτησης αποστέλλεται από τον Interrogator πάντοτε στην συχνότητα 1030 MHz ενώ η απάντηση του Transponder στην συχνότητα 1090 MHz (Εικόνα 2). Ποιες πληροφορίες-στοιχεία αναγνώρισης του αεροσκάφους αποστέλλονται μέσω του IFF/SSR; Οι πληροφορίες αναγνώρισης που ζητάει ο Interrogator από το έδαφος και αποστέλλει ο Transponder μέσω κωδικοποιημένων παλμοσειρών ονομάζονται ρυθμοί (Modes) του IFF: Η πληροφορία του ύψους που παρέχεται από το αεροσκάφος προς τον σταθμό εδάφους είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς, όπως είδαμε παραπάνω, ο Interrogator μπορεί ήδη να προσδιορίσει την διόπτευση και απόσταση του αεροσκάφους στόχου, οπότε με την προσθήκη της πληροφορίας του ύψους ολοκληρώνεται ο ακριβής εντοπισμός του αεροσκάφους στο χώρο ( Διόπτευση – Απόσταση – Ύψος). Η λειτουργία αυτή του IFF ήταν ιδιαίτερα απαραίτητη στα (Πρωτεύοντα) Radar παλαιότερης τεχνολογίας τα οποία δεν είχαν την δυνατότητα υπολογισμού του ύψους των στόχων (3D Operation) με αποτέλεσμα να βασίζονται στα συν-εγκατεστημένα συστήματα IFF για την πληροφορία του ύψους των εντοπιζόμενων αεροσκαφών. Πότε ξεκίνησαν να χρησιμοποιούνται τα συστήματα IFF; Η επιχειρησιακή αναγκαιότητα για την αναγνώριση των στόχων που εντόπιζαν τα Radar είναι τόσο παλιά όσο και τα ίδια τα Radar. Ήδη από την αρχή επιχειρησιακής χρήσης των Radar για σκοπούς αεράμυνας την δεκαετία του ’30 άρχισαν οι πρώτες προσπάθειες για την κατασκευή συσκευών αναγνώρισης οι οποίες βασίζονταν στην αρχή λειτουργίας ερώτησης-απάντησης μεταξύ Interrogator (στο έδαφος) και Transponder στο αεροσκάφος. Οι πειραματισμοί συνεχίστηκαν με μεγαλύτερη ένταση κατά τη διάρκεια του Β’ΠΠ, ενώ το πρότυπο κωδικοποίησης που περιλαμβάνει τα Mode 1,2,3/A και C παγιώθηκε στα τέλη της δεκαετίας του ’40 στις δυτικές δυνάμεις με το ξεκίνημα του «Ψυχρού» πολέμου με την κωδική ονομασία IFF Mark X (Εικόνα 4). Η εξέλιξη του προτύπου κωδικοποίησης συνεχίστηκε τις επόμενες δεκαετίες με την εισαγωγή των Mode «Ασφαλούς» αναγνώρισης με τα πρότυπα IFF Mark XII και Mark XIIA, όπως θα δούμε στη συνέχεια. Τι πλεονεκτήματα προσφέρει η συσκευή IFF στο Radar πέραν των πληροφοριών αναγνώρισης; Σε σχέση με το (Πρωτεύον-PSR) Radar η συσκευή SSR/IFF είναι πολύ απλούστερη και φθηνότερη στην προμήθεια και υποστήριξη. Έχει το μέγεθος ενός μικρού κιβωτίου και η ο πομπός της παρά το γεγονός ότι έχει ισχύ εκπομπής εκατοντάδες φορές μικρότερη από αυτόν του Radar, επιτρέπει στο IFF να επιτυγχάνει την ίδια ή και μεγαλύτερη εμβέλεια με αυτό (Εικόνα 5). Ο λόγος είναι απλός: Αρκεί η ισχύς του σήματος της ερώτησης από τον πομπό του IFF Interrogator απλά να φτάσει να ενεργοποιήσει τον Transponder του αεροσκάφους αντί να πρέπει να έχει επιπλέον αρκετή ισχύ ώστε να ανακλαστεί στην άτρακτο και να επιστρέψει πίσω στο Radar. (Εικόνα 6). Επίσης, η επεξεργαστική ισχύς που απαιτείται από το IFF είναι πολύ μικρότερη/απλούστερη από αυτή του (Πρωτεύοντος) Radar: Ενώ ο δέκτης του Radar πρέπει να ανιχνεύσει εξαιρετικά ασθενή σήματα/ανακλάσεις και να διαχωρίσει μέσω περίπλοκων τεχνικών επεξεργασίας σήματος αυτά που αντιστοιχούν σε πραγματικά αεροσκάφη από αυτά που αντιστοιχούν σε στοιχεία του περιβάλλοντος (κτίρια , οχήματα, βουνά, καιρικά φαινόμενα κλπ.), αντιθέτως όποιο σήμα/απάντηση λαμβάνει ο Interrogator του IFF, αυτό προέρχεται εξ’ ορισμού από κάποιο αεροσκάφος που φέρει IFF Transponder. Επομένως, η αεροπορική εικόνα που παρέχει το IFF έχει εξαιρετική πιστότητα σε σύγκριση με αυτή του (Πρωτεύοντος) Radar. Αφού το σύστημα IFF/SSR παρέχει την ακριβή θέση των αεροσκαφών (καθώς και επιπλέον πληροφορίες), μπορεί άραγε να χρησιμοποιηθεί αυτόνομα για τον έλεγχο του εναερίου χώρου χωρίς να συνοδεύεται από συν-εγκατεστημένο (Πρωτεύον) Radar (PSR); Όντως ένα
