سامانه IFF چیست ‌؛ از سامانه شناسایی دوست یا دشمن چه می‌دانیم؟

سامانه IFF چیست؟ سامانه شناسایی دوست و دشمن یکی از دقیق‌ترین سامانه‌های راداری است. در این گفتار بیشترین با این فناوری آشنا می‌شویم.

با وقوع حادثه تلخ و دردناک سقوط هواپیمای مسافربری اوکراینی، و روشن شدن علت این حادثه، سوالات زیادی در مخلیه همه ما درباره چرایی این اشتباه و یا چگونگی تشخیص یک هواپیمای مسافربری از هواپیمای جنگی شکل گرفته است. حتی ممکن است برایتان این نگرانی پیش بیاید که هرگاه در هواپیما نشستید باید نگران خطاهای انسانی در تشخیص هواپیما باشید یا نه؟

اصلا آیا سفر هوایی ایمن است؟ حقیقت امر بله ایمن است و جای نگرانی نیست. کار رادارها و سامانه‌­های شناسایی هواپیماها نیز درواقع همین است و اتفاقاتی از قبیل فاجعه مذکور که جهانیان را شوکه کرده است، استثنائاتی مربوط به موقعیت خاص هستند.

در این مقاله قصد داریم شما را با یکی از بهترین و دقیقترین سامانه­‌های راداری به نام اختصاری IFF (مخففی از: Identification Friend or Foe) به معنای «شناسایی دوست یا دشمن» آشنا کنیم. ابتدائا بد نیست مقدماتی را به اختصار در باب موضوع بیان کنیم متکی به تاریخ.

سامانه IFF ؛ سامانه راداری شناسایی دوست و دشمن

بر اساس شواهد تاریخی اولین هواپیماهای جنگی که از اوایل جنگ جهانی اول پدید آمدند، مصنوعات ساده‌­ای بودند، بدنه­‌های چوبی با روکش‌هایی از پارچه. کاربرد اولیه آنها هم در قالب سلاح نبود،‌ بلکه دیده‌­بان­‌هایی بودند برای راهنمایی توپخانه‌­ها در به توپ بستن مواضع دشمن.

اما از اواخر جنگ و خصوصا در اوایل جنگ جهانی دوم، هواپیماهای تمام فلزی و مسلح به سلاح‌­های سنگین و با قابلیت بمباران، به دغدغه بزرگی برای همه طرف­‌های درگیر مبدل شدند. هر کشوری بنا به توان نظامی خود به حدی از این تکنولوژی دست یافته بود، گرچه پیشتازی در این عرصه با آلمان و ایالات­ متحده و تا حدی ژاپن بود. اما هر کشوری تا حدی به این ابزار مسلط شده بود. در این برهه هواپیما نوعی شر لازم بود.

سقوط هواپیمای بوئینگ 737 اوکراینی در فرودگاه امام ؛ تمامی 176 سرنشین جان باختند

مسئله اساسی برای طرف های درگیر در جنگ و فرماندهان نظامی، چگونگی شناسایی حملات هوایی در موعدی زودتر از لحظه برخورد و فراهم کردن امکانی برای آماده‌­سازی جهت مقابله با این حملات بود. در کل چگونگی مقابله با این شر لازم یک سوال اساسی بود. در درجه اول برای حل این مسئله، ذهن کارشناسان نظامی به دنبال راه‌­هایی برای تشخیص هواپیما از فواصل دور متمایل شد.

رادار چیست ؛ تاریخچه و کاربردها

رادار (به فرانسوی و انگلیسی: radar؛ مخففی از Radio Detection And Ranging)، یک دستگاه رادیویی است که برای مشاهده، تشخیص یا آشکارسازی اجسام و نیز اندازه‌گیری برخی ویژگی‌های آن‌ها به کمک موج‌های رادیویی به کار می‌رود. کاربرد اولیه رادار و محل پیدایش و رشد آن در صنایع نظامی و هوانوردی بوده‌است.

در صنایع نظامی، نقش اصلیِ یک سامانه راداری، نظارت بر یک گستره بزرگ و تشخیص جسم‌های متحرک، ردیابی هدف‌ها و استخراج مشخصه‌هایی مانند فاصله، جهت، سرعت، ارتفاع و اندازه هدف است. رادارهای نظامی برای کاربردهای نظارت، ردیابی هدف، هدایت و ناوبری، و دیدن از پشت موانع ساخته می‌شوند. کاربردهای غیرنظامیِ رادار در سیستم‌های تصویربرداری ماهواره‌ای، هدایت کشتی و هواپیما، هواشناسی، کنترل ترافیک و اتومبیل‌های هوشمند است.

سامانه IFF . یک دوربین شناسایی دوست یا دوشمن (IFF)

به بیان دیگر همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد میکنند، بازتابی دارند، دریافت بازتاب این امواج ما را از وجود، اندازه، فاصله و تحرک و جهت حرکتی آنها آگاه میسازد. وقتی امواج منتشر شده از دستگاه رادیویی به مانعی برخورد میکنند، به طرف نقطه انتشار موج بازمیگردند. این امواج برگشتی توسط دستگاه­های خاصی در مبدا تقویت میشوند و بر اساس مدت زمان رفت و برگشت این امواج، فاصله بین جسم و رادار و تحرک یا سکون آن مشخص می‌شود.

هرآنچه از تاریخچه رادار می‌دانیم

اولین اقدامات در حد امکانات روز بود و نشانی از خلاقیت در خود نداشت. استفاده از شبکه‌­های وسیع دیده‌­بان­‌های زمینی و امکاناتی برای انعکاس صدای هواپیماها از فواصل دور، ابزارهای ابتدایی بودند که کارایی لازم را نداشتند.

کلید حل مسئله اما به ظاهر در قوه تخیل بشر نهفته بود. بد نیست بدانید که اختراع رادار هم مانند برخی دیگر از ابدعات فنی و تکنولوژیکی ریشه در یک داستان علمی و تخیلی دارد. داستان از این قرار است که برای نخستین بار در سال 1901 میلادی، نویسنده معروف آمریکایی «هوگو ژرنسبارک» که در میان خود آمریکایی­ها به «ژول ورن آمریکایی» معروف است، طرح مفهومی مربوط به رادار را در یک داستان علمی تخیلی پایه ریزی کرد.

در داستان ژرنسبارک که در سال 1906 میلادی اتفاق می­افتد، یک دانشجوری 23 ساله آلمانی به نام «هولفس پر» موفق به ساخت دستگاهی مشابه رادارهای امروزی می‌شود که می‌تواند امواجی را به سوی موانع فرستاده، بازتاب آنها را دریافت کند.

در دنیای واقعیت اما اولین آزمایش ارسال امواج الکترومغناطیسی به سوی هواپیماهای در حال حرکت، توسط یک دانشمند فرانسوی به نام «پیر داوید» انجام شد. بعدها و در اوایل جنگ جهانی دوم، تکنسین‌های انگلیسی موفق شدند اولین مدل‌های راداری مشابه مدل‌های امروزی را طراحی کرده و به ساخت آنها مبادرت ورزند. اما این مدل‌ها محدودیت­‌های فنی و تکنولوژیکی مربوط به عصر خود را نیز همراه داشت که بیشتر مربوط به برد امواج و دقت شناسایی بود.

flightradar24.com، سایتی دیدنی از ترافیک زنده هوایی

اگر توسعه مرزهای دانش و به تبع آن تکنولوژی را یک فرآیند تکاملی و گام به گام بدانیم‌ گام بعدی در این فرایند رو به پیشرفت توسط یک فرانسوی دیگر برداشته شد. در سال 1930 میلادی «موریس بونت» موفق به ساخت دستگاه به نام «مانتیرون» شد که قابلیت ایجاد امواج کوتاه برد رادیویی را داشت.

بر اساس همین ابداعِ بونت بود که دستگاه های راداری با قابلیت ارسال امواجی در گستره‌­ای چند برابر رادارهای انگلیسی ساخته شد. این دستگاه برای اولین بار در سال 1935 میلادی در کشتی به نام «نرماندی» نصب شد و اتفاقا کشتی را از برخورد با کوه­های یخی عظیمی که در اقیانوس اطلس شناور بودند حفظ کرد. بعد از این ماجرا بود که کاربرد گسترده این دستگاه در زمین و دریا و هوا آغاز شد.

زمانی که رادارها به طور گسترده وارد جبهه متفقین شد،‌ هیتلر فرانسه را تصرف کرده بود و آخرین جبهه مقاومت متفقین در اروپا،‌ انگلستان بود که هنوز به مقاومت سرسختانه خود با وجود بمباران سنگین نیروی هوایی آلمان ادامه می‌داد.

تصویر شماتیکی از یک سامانه IFF ناوی.

انگلستان پایگاه­‌های وسیعی را در سواحل خود به دستگاه­‌های راداری مجهز کرد و به زعم برخی از مورخان جنگ جهانی، همین احداث دستگاه‌های راداری بود که با اختلال در کارکرد هواپیماهای آلمانی، باعث ناکامی نیروی هوایی نازی­‌ها در جنگ جهانی دوم شد. همچنین انگلستان و ایالات متحده از این دستگاه‌­های راداری در جهت شناسایی زیردریایی­‌های نازی­‌ها که به طور گسترده حملاتی را علیه کشتی­‌های نظامی متفقین انجام می‌دادند و قابل دسترسی و انهدام نبودند، بهره کافی و وافی برد.

در همین راستا رادارها نقش تعیین کننده خود را در جنگ به نمایش گذاشتند و کاربرد و اهمیت­شان حتی پس از پایان جنگ نیز در نظر اصحاب قدرت جلوه­گر شد. در همین ایام بود که با پیشرفت روزافزون علم و تکنولوژی، رادارها نیز به مرور تکامل یافتند و توسعه سامانه­های راداری در نظر همه کشورها به امری ضروری بدل گشت. در نتیجه رادارها روز به روز بهبود یافتند و حتی در همین روند کارایی­‌های متفاوت از کارایی نظامی نیز کسب کردند. استفاده از رادارها در هواشناسی، تحقیقات فضایی، ترافیک و غیره از جمله کاربردهایی است که در دوران پس از جنگ اتفاق افتاد.

سامانه IFF چیست و چه کاربردهایی دارد؟

همانطور که پیش­تر اشاره کردیم، موضوع این مقاله درباره سامانه IFF است. یک سامانه نوین راداری که کاربرد اصلی آن هم در مسائل نظامی است.

سامانه شناسایی دوست یا دشمن (Identification Friend or Foe) یا به اختصار سامانه IFF ؛ یک سیستم شناسایی کدگذاری شده رادیویی است که برای تشخیص دوست یا دشمن بودن هدفی که وجود آن توسط امواج الکترومغناطیسی صادره از رادار شناسایی شده است، به کار می‌رود. این سیستم با ارسال کد درخواست شناسایی و پاسخ دریافتی از هدف مورد نظر،‌ دوست یا دشمن بودن آن را تشخیص می‌دهد.

این سامانه‌­ها عمدتا به عنوان زیرسامانه­‌های راداری استفاده می‌شوند و امروزه نقش اساسی را در افزایش کارآیی و بازدهی سامانه­‌های راداری ایفا می‌کنند. به بیان دیگر امروزه هر سامانه راداری مجهز به فناوری IFF یک سر و گردن از بقیه بالاتر است و به بیان بهتر آن سامانه­‌هایی که به این فناوری مجهز نیستند دیگر از مد افتاده‌­اند.

کاربرد اصلی این سامانه در مسائل نظامی و در تشخیص انواع هواپیماها،‌ جت­های جنگی، بالگردها، وسایل نقلیه و افراد است. از این سیستم بیشتر برای کنترل خواگردها به طور عام استفاده می‌شود. سابقه پیدایش IFF نیز به جنگ جهانی دوم بازمی‌گردد. در اوان جنگ بود که ارتش ایالات متحده آمریکا به منظور شناسایی هواپیماهای خودی از هواپیمای دشمن، تصمیم به اختصاص شناسه منحصر به هواپیماهای آمریکایی گرفت.

بعدها و در اواخر قرن بیستم بود که علاوه بر آمریکا، سایر کشورهای عضو پیمان آتلانتیک شمالی یا همان «ناتو»، شروه به استفاده از یک مدل از سامانه IFF استاندارد شده موسوم به Mark XII کردند. البته بریتانیا استثنا بود و از سامانه­ای با این استاندارد استفاده نمیکرد؛ ولی در نهایت سامانه­ای سازگار با این استاندارد ناتو به نام SIFF طراحی کرده و توسعه داد.

این سامانه در حقیقت یک گفتگوی کدگذاری شده و به زبان رمزی بین دستگاه رادیویی و هدف شناسایی شده توسط آن است که از طریق امواج الکترومغناطیسی صورت می‌گیرد. به این صورت که یک ترانسپوندر (دستگاه فرستنده خودکار:Transponder ) که در هواگردها و یا سایر اهداف وجود دارد در قبال پرسش‌های کدگذاری شده فرستنده رادیویی پاسخهایی را ارسال می‌کند. با توجه به نوع جواب و الگوی تعیین شده رمز، به طور خودکار دوست یا دشمن بودن هدف مذکور مشخص می‌شود.

Transponder در واقع یک دستگاه کنترل زمینی است که درون هواپیما قرار دارد و توسط کدهایی که در این دستگاه قابل تنظیم هستند، شناسایی هواپیما و اطلاعات مربوطه توسط مرکز کنترل امکان پذیر می‌شود.

بهترین موشک های قاره پیمای جهان و ایران ؛ مخرب ترین موشک ها را بشناسید!

این سامانه پس از جنگ جهانی دوم گسترش و کاربردهای بیشتری یافت و در صنایع حمل و نقل هوایی و در فرودگاه­ها به طور گسترده به کار گرفته شد. کاربرد اصلی آن برای فرودگاه­‌ها، فراهم آوردن زمینه سهولت در آمد و شد­های هوایی بود.

این فناوری سیگنال صفحه رادار را تقویت کرده و شناسایی را موثرتر می‌کند. همچنین حوزه عمل رادار را گسترش داده و به کنترل کننده­‌های آمد و شد­های هوایی امکان میدهد که بتوانند به شکل موثرتری هواپیماها را در مسیرهای پرترافیک هوایی مدیریت کرده و از تصادم آنها جلوگیری کنند یا حتی هواپیماهای گم شده را پیدا کنند چرا که در این سامانه هواپیماها به طور خودکار، اطلاعات وضعیتی خود از قبیل ارتفاع و سرعت و موقعیت را به طور خودکار به گیرنده ارسال می‌کنند.

استاندارد فرکانس کارکرد سامانه IFF برای درخواست، 1030 مگاهرتز و برای پاسخ 1090 مگاهرتز است. در این سامانه حالت های مختلفی در کاربردهای مختلف و برای نیازهای متفاوت وجود دارد. این حالت‌­های سامانه IFF بنابر سیستمی از درجه بندی به شرح زیر است:

در سامانه IFF حالت­های 1 تا 5 برای کاربرد نظامی هستند و مدلهای A و C و S برای کاربدهای غیرنظامی طراحی شده­‌اند.

حالت شماره 1: که به صورت دو رقم 8 بیتی برای شناسایی ماموریت به کار گرفته میشود حالت شماره 2: که به صورت 4 رقم 8 بیتی برای شناسایی افراد به کار گرفته میشود. حالت 3 (A): که به صورت 4 رقم 8 بیتی و برای شناسایی عمومی به کار گرفته میشود. حالت 4: که به صورت کدگذاری شده و حتی برای تعیین کد کاربرد دارد. حالت 5: که نسخه کدگذاری شده حالت S میباشد و برای کاربرد نظامی استفاده میشود. حالت C: این حالت برای گزارش ارتفاع به کار میرود. حالت S: اطلاعات در این حالت به صورت کدهایی در بسته­های اطلاعاتی و در 2 باند ارسال و دریافت میشوند. بسته به نوع درخواست، فرمت­های مختلفی برای پاسخ­ها وجود دارد.

در توضیح تکمیلی سامانه IFF یا سامانه آی اف اف در این بخش برای اهل فن باید ذکر کرد که پرسش های رادار ناظر ثانویه بر روی فرکانس 1030 مگاهرتز ارسال می شوند. فاصله زمانی مابین پالس­ های مذکور نمایانگر یک پرسش خاص است. در حالت A و B هویت هواپیما مورد سوال است. بسیاری از کشورها برای شناسایی هویت هواپیماها فقط از حالت A استفاده میکنند.

پرسش­های حالت A و یا B ترانسپوندر، به ارسال اطلاعات شناسایی هواپیما از جمله نام و شماره شناسایی که توسط خلبان، قبلا روی دستگاه تنظیم شده است؛ مبادرت میکنند. بسیاری از ترانسپوندرها فقط در حالت A و یا C کار میکنند و به نظر همین دو حالت برای عملکرد صحیح ترانسپوندرها کافی هستند. حالت B عموما فقط در مواقعی به کار گرفته میشود که به علت نقص فنی، خرابی و یا هر معضل دیگری حالت A کار نکند.

در حالت C نیز ارتفاع هواپیما مورد سوال است و هواپیما به طور خودکار اطلاعات مربوط به ارتفاع را به ایستگاه زمینی مخابره میکند. حالت D فعلا کاربردی ندارد.

سامانه شناسایی دوست یا دشمن یا سامانه IFF .

ترانسپوندر هواپیما تنها به پرسش‌­هایی که در امتداد اصلی آنتن فرستنده زمینی ارسال شده باشد، پاسخ می‌دهند. نوع پرسش (حالت A و D) باید با نوع پاسخ که توسط خلبان روی دستگاه کنترل ترانسپوندر تنظیم می‌شود یکسان باشد. برای مثال خلبان باید پاسخ حالت A را روی دستگاه کنترل ترانسپوندر هواپیما انتخاب کند تا ترانسپوندر قادر به پاسخگویی سوالات حالت A در جهت تعیین هویت هواپیما باشد. پاسخ ترانسپوندر توسط زوج پالس­های رادیویی بر روی فرکانس 1090 مگاهرتز ارسال میشوند. این زوج پالس­ها دارای فاصله زمانی چند میکرو ثانیه هستند.

مشخصات موشک های شلیک شده به پایگاه آمریکایی عین الاسد در عراق : فاتح 313

در حقیقت ترانسپوندر لازمه کار با رادارهای SSR میباشد. به نوعی که با تنظیم کردن کدهای چهار رقمی که معمولا از طرف ATC به خلبان داده میشود میتوان از Sector به Sector تغییر مسیر داد. با تنظیم اطلاعات بر روی ترانسپوندر، سه دسته اطلاعات به ATC داده میشود که عبارتند از:

Call Sign Or Fight Number Ground Speed Altitude

به طور کلی ترانسپوندر دارای دو حالت A و C است. اگر از مد A استفاده شود همیشه در کنار گزینه Target دو آیتم Call Sign و Ground Speed مشخص است. اما اگر از مد C استفاده شود علاوه بر دو آیتم مذکور Altitude نیز روی صفحه رادار ظاهر میشود؛ پس باید گفت که حالت C مخصوص ارتفاع است.

متداول­ترین نوع ترانسپوندری که در هواپیماها مورد استفاده قرار میگیرد، مدل 4096 کدی است که تعدادی از این کدها Standard Code هستند. در قوانین مربوط به این سامانه آماده است که با تنظیم کردن این کدها آلارم مربوط برای کنترل کننده به صدا در خواهد آمد و شکل Target روی صفحه تغییر میکند. این کدها عبارتند از:

Emergency 7700 Radio Frailer 7600 Hi Jack 7500

نام دیگر SSR همان Air Traffic Control Beacon System (یا به طور مخفف A.T.C.B.S) میباشد. دریافت کننده ترانسپوندر در قسمت Radio Panel هواپیما قرار دارد و دارای یک Knob است که دارای چند حالت میباشد که حالات آن عبارتند از:

Standby Position: زمانی که ترانسپوندر روی این حالت قرار دارد عملا جوابی به ایستگاه زمینی نمیفرستد. یکی از ویژگی­های این حالت این است که باعث Warm Up شدن دستگاه میشود که معمولا بین 1 الی 2 دقیقه به طول می­انجامد. معمولا در حالت زمین­گیر شدن هواپیما، ترانسپوندر باید روی این حالت باشد. On Position: معمولا قبل از تیک آف یعنی زمانی که هواپیما در ابتدای باند قرار دارد ترانسپوندر باید روی این حالت قرار گیرد تا بتواند نسبت به ایستگاه زمینی آماده پاسخگویی باشد. Ident Position: معمولا از این حالت زمانی استفاده میشود که ATC از خلبان بخواهد. در این حالت ترانسپوندر، جوابی با پالس­­های قوی­تر به ایستگاه زمینی میفرستد و باعث میشود که Target روی Scope نورانی­تر و نمایان­تر گردد که در نهایت به شناسایی راحت­تر آن برای ATC منجر میشود Test Position: قبل از پرواز حتما باید ترانسپوندر چک شود. وقتی ترانسپوندر را روی این حالت قرار دهند، یک مدار در داخل سیستم یک تست خودکار برای دستگاه انجام میدهد. نتیجه کار در صورتی مثبت است که چراغ ترانسپوندر چشمک زن باشد. در غیر اینصورت ترانسپوندر برای پرواز قابل اعتماد نیست.

بیشتر بخوانید:

قدرتمندترین کشورهای جهان از نظر تجهیزات نظامی ؛ با پیشرفته ترین ارتش های دنیا آشنا شوید آشنایی با هواپیمای بی 52 (B52) ؛ قدرتمندترین و بهترین بمب افکن تاریخ حقایقی در مورد موشک فالکون هوی ؛ قدرتمند‌ترین موشک جهان خبرنگار: علی شاهرخ، کارشناس ارشد تاریخ (So_Shahrokh)

منبع: military.ir