防空雷達如何區別軍用飛機和民用飛機?


首先要普及一下雷達識別飛機的方法。防空雷達自動識別飛機目標就是以防空雷達為探測器,利用現代信號處理技術,對空中飛機目標回波進行特徵分析,實時或准實時進行辨識。這一過程稱為自動目標識別(Automated Target Recognition,ATR)。ATR設備是基於計算機技術、現代信號處理技術集成的自動識別目標的一種裝置。

也就是說現代雷達通過計算機對信號的處理,不光可以以看出是不是飛機,甚至可以看出是什麼型號的飛機,至少可以看出大小。

而民航飛機飛行的路線相對是固定的,而且民航飛機都必須安裝有應答器,這種應答器在飛行途中是必須開啟的,當有地面向該應答器發出詢問時,該裝置會自動解碼,並將飛機信息,比如或機型、航班號等發往地面。這樣也就表明了自己的民航身份。

當然這個應答器是可以人為關閉的,在關閉之後,且不按照預定路線飛行時,它也會被當成不明飛機,一旦該民航機飛臨軍事禁空或防空識別區,地面也要將其視為侵犯的飛機,這個時候民航飛機就處在被擊落的危險邊緣。

至於軍用飛機,一般都帶有加密編碼的敵我識別器,該儀器工作過程與民航應答器類似,可以方便快速識別敵我信息。

再有就是隱身飛機了,隱身飛機由於需要保持無線電靜默,所以自身的信號都是向天上的衛星發射的,這樣既可以保持通信聯絡,也避免了向地面方向發射電磁信號,導致自身暴露。


圖註:殲-10B無源相控陣機載雷達天線陣面中間的紅色寄生天線,就是敵我識別器天線

單從技術角度來看,防空雷達能夠在一定程度上區分飛機的尺寸大小,比如在屏幕上通過雷達反射信號強度大小區分大型飛機和小型飛機,即一定程度上將民航客機和戰鬥機通過尺寸大小區分開來,但如果是區分民航客機和採用客機平台改裝的電子戰飛機;或者是區分小型民用飛機和戰鬥機,單從純探測技術角度,防空雷達就無能為力了,反映在雷達屏幕上,都是信號強度大小相當的點。

那麼防空雷達如何區分軍用飛機和民用飛機呢?這裡就有一個秘密武器,這就是飛機上安裝的敵我識別器。在民航飛機上也有這種東西,但民航飛機上叫做「問答機」,其實敵我識別器就是軍用版問答機,與問答機在結構原理上完全不同,只是使用的通信信號有區別罷了。

從技術角度來講,敵我識別器和問答機實際上就是一種雷達,在民航領域,也叫二次雷達。在民航飛機上裝有的問答機,在接收二次雷達發射的特定編碼雷達信號後予以回答,這個時候就能確定其身份是民航客機。而在軍用防空雷達上,其實也跟民航領域類似,在防空雷達上一般專門裝有獨立的敵我識別器裝置,它可以發射或者接收飛機上的敵我識別器或問答機發出的信號,不但可以區分軍機和民機,還能區分軍機是本方軍機還是敵方軍機。有了敵我識別器,就能有效防止防空雷達誤識別本方軍機和民航飛機,最終引導防空導彈或高炮誤擊悲劇的發生了。

值得注意的是,敵我識別器在戰鬥機上,以及地面武器上也有安裝,早期戰鬥機的敵我識別器是獨立的裝置,當時有不少的敵我識別器是與機載雷達放在一起的,由於其採用獨立於機載雷達的天線,因此機載雷達上的敵我識別器天線也經常被稱作「寄生天線」,殲-10B的無源相控陣機載雷達上,就仍保留有敵我識別器寄生天線。但現在發展出有源相控陣雷達後,有源相控陣雷達有獨立的T/R天線陣元,因此可以把敵我識別器的功能直接集成進機載雷達,就可以取消獨立的敵我識別器天線了。

敵我識別器作為一種非常重要的機載設備,其識別編碼堪稱高度機密,因為一旦識別編碼被敵人獲取,就可以通過編碼冒充本方飛機進行襲擊,給本方造成重大的損失。而在多國聯合作戰的時候,因為敵我識別器問題發生的誤擊時間也時有發生,在海灣戰爭和伊拉克戰爭期間,美軍就多次誤擊誤炸盟軍(比如英軍),造成了相當大的損失。


謝邀,剛剛上午答了一個如何識別隱身飛機的問題,實際上道理是一樣的。

只不過對於己方的系統都有一個無線電應答器,這個應答器也能起到作用。

在民航飛機上的無線電飛行應答器是按照國際航聯的標準編碼的,每一架飛機都有自己的特定編碼。

軍用飛機上的應答器會複雜一些,叫做敵我識別器,通過發送一組加密的信息,敵我識別器接受後會進行運算回傳一個敵我識別信號,這個信號被發射機接收後再進行運算來結算出信號的正確性然後就知道是不是友方了。

對於軍用雷達系統來說,還有一個識別方式,就是飛行器特徵指紋的識別。

雷達探測原始信號

低高通濾波後的信號

去掉背景雜波的信號

根據RCS指紋識別後的信號

RCS指紋是一架飛機所特有的信息,任何飛機不管隱身不隱身其實都有很明確的RCS指紋,通過雷達的計算機識別RCS指紋信息基本上都可以準確的判斷對方飛機型號。

這樣即便是不開啟應答器,在有一定的基礎數據的前提下這個飛行器依然可以被正確識別出來。一旦有未能識別的信號出現,雷達會進行詢問,並且派戰機前去防空識別區甄別。

戰機進行甄別的過程中,雷達會一直開機監視,然後根據戰機報告繼續完善RCS指紋資料庫。


雷達的工作原理是發射出去信號,遇到飛機後會將信號反射回來,根據反射信號大致估計飛機大小(軍用飛機和客機的大小差異很大),進而判斷出是戰鬥機還是客機。

但是現實生活中往往會有用客機改裝的軍用機,這時雷達上檢測到的就是客機,這也就達到了欺騙雷達的目的,可各國軍方放任出現這種情況呢?所以現在的飛機上都安裝都一個機器,它在民用飛機上被稱為問答機,也就是說,接收到雷達反射出的信號後,它也會發射出一種信號給雷達表明自己的身份。

同樣的軍用飛機上也有這東西,不過被稱為敵我識別器,工作原理與民用問答機略有不同,重點是使用的信號屬於加密的軍方語言。

由此可知,問答機及其編碼語言的重要性,在平時要識別出自家客機與軍用機,戰時還要分辨敵方機與己方機,稍有差錯就是導彈飛向自家飛機或者放任敵軍進入自家領空。


從技術手段來說,雷達通過信號反射的強度是可以辨別出飛機的大小的,一般雷達上亮點越大越亮則表示飛機越大,通過這種方式可以對民用飛機和軍用飛機進行初步的分析。

其次,有一個重要的設備叫做敵我識別器,這個設備在民用飛機上叫做「問答機」,這個問答機在飛機飛行過程中要保持時刻開啟。當地面向飛機發出信號時,這個問答機會分析信號內容,然後將飛機的信息包括機型、航班號、路線等信息發送給地面,來證明自己的身份。

這是雷達分辨民用飛機和軍用飛機的主要方式。這裡還有個特例,就是隱形飛機。由於隱形飛機需要保持無線電靜默,它的信號不是向地上發射的,而是向天上的衛星發射的,再通過衛星傳回地面。由於這類飛機不可以實時應答地面的信號,所以只是定時通過衛星向地面傳回自己的信息,而這種信息也是加密的,只有本方才可以追蹤得到。

這個應答機是可以通過人為手動關閉的,關閉之後,地面就無法與飛機去的聯繫,這時候地面會通過無線電和飛機取得通話,如果這些都無法獲得飛機的信息,很可能這架飛機就要面臨被擊落的風險了,歷史上民航客機被當作偵察機擊落的案件也有先例。而且不同國家的應答機編碼是不同的,一旦應答機編碼無法匹配就會當作敵機處理。在海灣戰爭和伊拉克戰爭期間,美國就因為應答機編碼沒有和盟軍做好溝通,導致誤擊了多架盟軍的飛機。


從二戰英國使用雷達偵查德軍戰鬥機的動向開始,防空雷達就是保護天空安全,發現來襲敵機的重要武器。但是如今的天空上,民用載客班機和軍用戰鬥機共享同一片天空,那麼既然如此,防空雷達如何辨識正在向其飛來的到底是載著乘客的民用飛機,還是不懷好意的敵國戰鬥機呢?只要依靠雷達自己辨識是不可能的,因為目前的雷達技術只能做到分辨目標飛機的雷達反射面積來推斷飛機的大小。而之所以現在的雷達能「明辨是非」,準確區分軍用與民用飛機,其實還是靠這個叫做「自動應答器」的小機器。它讓民航飛機即使闖入戰場中也能準確表明自己的身份,保障客機的安全。

防空雷達並不是萬能的,它只能通過雷達反射波來判斷目標的體型,如果碰上隱形設計的飛機,還有可能將其判斷為超小型的民用飛機。並且,有不少軍用飛機就是使用民用飛機作為平台改裝的,從目視看來仍然保持著客機的外形。所以,現在的客機都加上了自動應答器,以方便防空雷達辨識。

自動應答器更像一種二次雷達,它在檢測到防空雷達發來信號之後就會在返回的雷達波中加入一些特定的信號,雷達便能從這些信號中識別出它民用飛機的身份。在軍事領域,這種自動應答器在經過信號加密之後就叫做敵我識別器,能對正在瞄準自己的友軍導彈或高炮發送不要打我,我是友軍的信號。


對於空中飛行的各種飛行器各國都有嚴格的管制,每架飛機都有自動應答器,在接收到雷達信號後,飛機應答器便會發出代表自身飛行信息的特定信號,這樣就可以讓對方標明己方飛機的身份和相關信息。對於空中飛行的各類航空器來說,每一次飛行都要提前向空管部門報備時間和航程,經過許可後方可起飛;飛機航行期間,空管部門通過應答器了解掌握飛行的航行信息等情況。軍用飛機上一樣安裝有應答器,不過更加複雜,軍機出於作戰的需要,在機身安裝有專門的敵我識別裝置,這樣一是可以迅速向己方作戰部隊標明表明自己的身份,利於掌握戰場情況,同時還可以防止誤襲、誤傷事件的發生。

歷史上,由於很多國家都採取過戰機模仿他國客機進入敵對國家偵查、作戰的案例,所以各國對應答機的管理相當嚴格。但是即便如此,歷史上也發生過多次客機被誤襲、誤傷的事件,嚴重的甚至直接造成第三國客機被擊落。由於溝通聯繫不暢,以及指揮員、飛行員現場決策的錯誤,蘇聯歷史上就發生過錯誤擊落韓國航空公司迷航客機的悲劇。

而以色列空軍也曾經使用多架F-16非常冒險的採取長距離密集編隊的形式,模擬第三國一架客機突入伊拉克領空,成功炸毀了伊拉克的核設施研究基地。可見對於空管部門來說,戰時面對真真假假的民用客機信號,有時還真不是很好確定飛機信息的真偽。


民用叫無線電應答機,國際民航,各國民航統一編碼,每一個航班都有一個唯一代碼,而且飛行計劃必須提前申報,經軍方或管制區域中心(不同空域,航路)批准後,方可執行。同時民航飛行計劃會及時通報相關各雷達情報和空管中心。即一看計劃二看代碼,判斷是否為正常民航航班,非計劃民航飛機需查證,迫降甚至直接擊落。軍用叫敵我識別器,原理與民用一樣,但有密碼,且經常更換。


『在平時是容易區分的,大多民航機飛的是固定航線(航路),飛行高度為一萬米左右,且應答機有編碼自動向管制雷達報告,大型軍機轉場也採用相同的方法,而戰鬥機飛行無固定航線,它以空域,區域飛行為主,飛行高度在同一架次飛行中的變化很大。不同的科目,飛行高度速度狀態也不盡相同。雷達捕捉到目標後會判斷它的飛行企圖。如它直奔禁飛區,限制區,重要目標,軍事目標等,這是軍機的可能性極大。民航飛行的情報是公開的,國際航線飛行,要通報飛經國家航管部門,且聽從指揮服從管制,這些都是為了區別軍機,以防被誤擊。戰時的軍機活動會相當保密,盡一切可能使敵方雷達晚發現,以達成突襲的效果。


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