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.