DE1961914C1

DE1961914C1 - Abfrage-Antwort-System fuer Sekundaerradargeraete mit Freund-Feind-Identifizierung

Info

Publication number: DE1961914C1
Application number: DE1961914A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8154 Schaftlach Wagner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-12-10
Filing date: 1969-12-10
Publication date: 1984-05-24
Also published as: GB1605008A; US4322729A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abfrage-Antwort-System für Sekuridärradargeräte mit Freund-Feind-Identifizierung, bei dem zwischen einem Abfragegerät und einem Antwortgerät die Verwendung eines bestimmten Codes vereinbart ist und die vereinbarte Co- ίί dierung enthaltende Antwortsignale in besonderer Weise für die Auswertung kenntlich gemächt sind.

Für die zivile Flugsicherung ist es bekannt (»Interavia« 19, 1964, Heft 5, Seiten 714-716), daß zwischen dem Flugleiter und einem Piloten vereinbart werden kann, daß ein bestimmter Code von einem bestimmten Flugzeug verwendet wird. Würde man diese Maßnahme auf das Gebiet der Freund-Feind-Identifizierung analog anwenden, so würde zwischen dem Abfragegerät und

' dem Antwortgerät die Verwendung eines bestimmten Codes vereinbart, der z. B. während der genannten Dauer eines Einsatzes gelten würde. Dies hätte zur Folge, daß von einer gegnerischen Beöbachtungsstation dieser Code abgehört und zu Täuschungs- oder Nachahmungszwecken wieder ausgesandt werden kann, ohne daß das Abfragegerät richtige und falsche AntWortsignale voneinander unterscheiden könnte.

Es ist bekannt (FR-PS 14 07 415), zur Verwirklichung gezielter Abfragen (und damit einer geringeren Zahl von Antwortsignalen) eine Adressierung der Abfragesignale in der Art vorzunehmen, daß nur Flugzeuge inner- ä halb einer bestimmten.: Höhenschicht angesprochen " werden, während die übrigen in anderen Höhenschichten sich befindenden Flugzeuge nicht antworten. Wenn nun bei einer derartigen Abfrage eine Antwort eingeht, so wird unterstellt, daß sie von einem Flugzeug aus der jeweiligen Höhenschicht kommt. Dies bedeutet, daß für einen Gegner ohne weiteres die Möglichkeit besteht, nachgeahmte Antwortsignale zu irgendeiner Zeit auszusenden und dadurch ein Flugzeug in einer bestimmten

Höhenschicht vorzutäuschen. ■

Bei verschlüsselter Freund-Feind-Kennung auf der Basis von Sekundärradar soll verhindert werden, daß sich ein feindliches Objekt als freundliches ausgeben kann. Durch taktgesteuerten Codewechsel und andere Sicherheitsmaßnahmen hat ein Feind keine Gelegenheit, mit ausreichender Wahrscheinlichkeit richtige Codes zeitrichtig selbst zu erzeugen. Zur Simulation einer Freundkennung ist er darauf angewiesen, die Antworten von Freunden ständig abzuhören, um stets die im Augenblick gültige Kennung zu besitzen. Besteht für ein feindliches Objekt die Möglichkeit, abgehörte und kurzzeitig gespeicherte Antworten auf Abfrage hin auszusenden, solange diese noch gültig sind, so kann ein »ech-

ter« Freund insbesondere dann nicht von einem »nachgeahmten« Freund unterschieden werden, wenn das gegnerische Objekt von der jeweiligen Abfrage später erreicht wird, als ein in der Umgebung befindliches freundliches Objekt, das auf eben diese Abfragen bereits vorher antwortet und damit die Wiederholung der gültigen Antwort zur sicheren Täuschung auszunutzen gestattet. Um trotzdem eine Unterscheidung »echter« und »nachgeahmter« Freunde zu erzielen und um andere unerwünschte Störmöglichkeiten auszuschließen, müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden.

Die Erfindung löst das Problem der sicheren Unterscheidung echter und nachgeahmter Antworten dadurch, daß zum Schutz gegen Nachahmungsstörungen dem Antwortsignal Zusatzinformationen hinzugefügt werden, deren jeweils gültiger Inhalt sowohl im Abfrage- als auch im Antwortgerät unabhängig vom jeweiligen Abfrage-Antwort-System aus Navigationsdaten des Antwortgerätes oder aus einem vom Abfragesystem getrennten Kanal bekannt ist, und daß nur Antwortsignale als von Freund-Antwortgeräten kommend identifiziert werden, deren Zusatzinformationen diesen vorgenannten ganz speziellen und praktisch nur für das jeweilige Antwortgerät gültigen, individuellen, im Abfragegerät bereits bekannten Inhalt haben.

Da dem Gegner nicht bekannt ist, welche der möglichen Arten von Zusatzinformationen überhaupt benutzt werden, bzw. (im Abhörfall) was die Zusatzinformation überhaupt bedeutet, ist die Nachahmung von Antworten schon dadurch stark erschwert Sollte der Gegner auf die Idee verfallen, irgendeine »Zusatzinformation« zur Nachahmung zu benutzen, so erkennt das Abfragegerät sofort, daß für diese »Zusatzinformation« keine mit dem jeweiligen Antwortgerät zu korrelierende Information aus einem anderen, vom Sekundärradar unabhängigen Übertragungsweg vorliegt. Damit kann auch diese Antwort als Nachahmungsstörung erkannt werden. Da sich die Navigationsdaten oder die Daten anderer Übertragungskanäle laufend ändern, verlieren die Zusatzinformationen auch sehr schnell ihre Gültigkeit, und Nachahmungen sind auch an der Verwendung überholter Zusatzinformationen sofort zu erkennen.

Eine andere Lösung des genannten Problems besteht darin, daß bereits bei der Aussendung des Abfragesignals diesem Zusatzinformationen hinzugefügt sind, die in an sich bekannter Weise in dieser Form nur einen auf ein bestimmtes Antwortgerät sich beziehenden Inhalt haben, der sowohl im Abfrage- als auch im Antwortgerät unabhängig vom jeweiligen Abfrage-Antwort-System aus Navigationsdaten des Antwortgerätes oder aus einem vom Abfragesystem getrennten Kanal bekannt ist, daß in an sich bekannter Weise nur dasjenige Antwortgerät ein Signal abgibt, welches die Zusatzinformationen als für sich zutreffend erkennt, und daß nur dann die ebenfalls mit Zusatzinformationen versehenen Antwortsignale als Antworten von einem Freund-Antwortgerät gewertet werden, wenn diese Zusatzinformationen den für das jeweilige Ziel charakteristischen, im Abfragegerät bereits bekannten, individuellen Inhalt haben. Diese Maßnahme ist darüber hinaus sehr geeignet, dem Gegner die Möglichkeit zu nehmen, mit abgehörten und als gültig erkannten Abfragen aus allen Freunden Antworten »herauszulocken«. Der Gegner verliert damit die Gelegenheit, die Antwortgeräte zur umfassenden »Feindkennung« auszunutzen, da selbst auf eine abgehörte und daraufhin sehr schnell wieder ausgesandte Abfrage höchstens das eine Objekt mit den in der kurzzeitig gültigen Abfrage enthaltenen Zusatzdaten antwortet.

Als unabhängige Zusätzinformationen kommen sowohl Navigationsdaten, wie z.B. Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit und Ortskoordinaten, als auch auf getrennten, gesicherten Wegen erhaltene Informationen in Frage (integrierte Systeme, Daten- und Sprachkanalübertragung). Im Rahmen einer Sprach- oder Datenkanalübertragung können Zusatzinformationen eingefügt werden, von denen der Gegner nicht erkennen kann, daß sie überhaupt mit dem Abfrage-Antwort-System in Verbindung stehen. Diese Kanäle werden deshalb nicht abgehört bzw. mit Sekundärradar in Verbindung gebracht. Darüber hinaus können die speziell benutzten Informationsteile nicht erkannt werden.
Es kann zweckmäßig sein, systemmäßig festzulegen, daß bestimmte Zusatzinformationen erst nach einer bestimmten Zeit Gültigkeit erhalten sollen, so daß diese Zusatzinformationen für den Gegner noch schwerer erfaßbarer werden. Die zusätzliche Information soll für jedes Objekt möglichst individuellen Charakter annehmen. Die Wahrscheinlichkeit, daß mehrere Objekte die gleiche Zusatzinformation besitzen, ist dann gering. Es ist günstig, wenn möglichst viele der zur Verfügung stehenden Daten herangezogen werden, weil ja die Wahrscheinlichkeit gering ist, daß zwei Objekte gleichzeitig z. B. gleiche Geschwindigkeit und gleiche Flugrichtung und gleiche Flughöhe aufweisen. Navigationsdaten können an Bord des befragten Objektes mit verschiedenen Hilfsmitteln bestimmt werden (z. B. Bordradar, Doppler-Sensören). Die abfragenden Stationen können sich die Daten zweckmäßig mit Hilfe gesonderter Primär-Radar-Messungen oder über gesonderte Datenkanäle verschaffen.

Wenn die Abfragestation feststellt, daß die für ein Objekt aus eigenen Messungen erhaltenen Daten mit denen übereinstimmen, die aus der empfangenen Kennung entnommen werden, dann gilt es als sicher, daß das befragte Objekt ein Freund ist.

Wichtig ist, daß ein Feind keine Gelegenheit erhält, die eigentliche, von der taktgesteuerten Codierung bestimmte Kennung vom zusätzlichen Individualcode zu trennen; er könnte sonst bei Kenntnis des Systems abgehörte Antworten so ändern, daß der individuelle Zusatz z. B. seinen echten Nayigationsdaten entspricht. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, gleichzeitig eine größere Menge von Antworten vorzubereiten.. Durch die Zusatzinformation wird dann eine bestimmte Antwort aus der eben gültigen ausgewählt. Man kann auch so vorgehen, daß zu einem Zeitpunkt nur ein bestimmter Code gilt, der in einem von der Zusatzinformation beeinflußten »Mischer« nicht umkehrbar eindeutig abgewandelt wird.

Eine Umkehrung dieses Systems entsteht, wenn die abfragenden Stationen gemessene Primärradar-Daten in die Abfragecodierung einbeziehen. Es antworten dann nur die Transponder von Objekten, deren ständig selbst ermittelte Navigationsdaten (z. B. Geschwindigkeit und Richtung) ausreichend genau mit den in der Abfrage enthaltenen Werten übereinstimmen. Dieses »umgekehrte« Verfahren bietet die Möglichkeit, bei mehreren Objekten, die sich alle in derselben Richtung — bezogen auf die abfragende Antenne — befinden, nur bestimmte Objekte zur Antwort aufzufordern, wodurch eine »Defruiter«-Wirkung erzielt und die »Feindkennung« zugunsten des Gegners vermieden wird.

Damit die unvermeidlichen Meßfehler bei Ermittlung der Zusatzdaten und die zwangsläufig sich ergebenden Digitalisierungsfehler nicht schaden, muß für den Da-

tenvergleich ein relativ breiter Toleranzbereich (Annahme-Tor) eingeführt werden. Da die Ermittlung der
individuellen Zusatzinformation mit Meßfehlern behaftet sein kann, muß das »Annahme-Tor« so »breit« gemacht werden, daß kalkulierbare Normabweichungen
im freundlichen System noch kein Feindsignal erzeugen.
Das Verfahren kann vor allem bei der Flugzeug- oder
Schiffskennung mit Vorteil angewandt werden.

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Claims

Patentansprüche:

1. Abfrage-Antwort-System für Sekundärradargeräte mit Freund-Feind-Identifizierung, bei dem zwischen einem Abfragegerät und einem Antwortgerät die Verwendung eines bestimmten Codes vereinbart ist und die vereinbarte Codierung enthaltende Antwortsignale in besonderer Weise für die Auswertung kenntlich gemacht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz gegen Nachahmungsstörungen dem Antwortsignal Zusatzinformationen hinzugefügt werden, deren jeweils gültiger Inhalt sowohl im Abfrage- als auch im Antwortgerät unabhängig vom jeweiligen Abfrage-Antwort-System aus Navigationsdaten des Antwortgerätes oder aus einem vom Abfragesystem getrennten Kanal bekannt ist, und daß nur Antwortsignale als von Freund-Antwortgeräten kommend identifiziert werden, deren Zusatzinformationen diesen vorgenannten ganz speziellen und praktisch nur für das jeweilige Antwortgerät gültigen, individuellen, im Abfragegerät bereits bekannten Inhalt haben.

2. Abfrage-Antwort-System für Sekundärradargeräte mit Freund-Feind-Identifizierung, bei dem zwischen einem Abfragegerät und einem Antwortgerät die Verwendung eines bestimmten Codes vereinbart ist und die vereinbarte Codierung enthaltende Antwortsignale in besonderer Weise für die Auswertung kenntlich gemacht sind, dadurch gekennzeichnet, daß bereits bei der Aussendung des Abfragesignals diesem Zusatzinformationen hinzugefügt sind, die in an sich bekannter Weise in dieser Form nur einen auf ein bestimmtes Antwortgerät sich beziehenden Inhalt haben, der sowohl im Abfrage- als auch im Antwortgerät unabhängig vom jeweiligen Abfrage-Antwort-System aus Navigationsdaten des Antwortgerätes oder aus einem vom Abfragesystem getrennten Kanal bekannt ist, daß in an sich bekannter Weise nur dasjenige Antwortgerät ein Signal abgibt, welches die Zusatzinformationen als für sich zutreffend erkennt, und daß nur dann die ebenfalls mit Zusatzinformationen versehenen Antwortsignale als Antworten von einem Freund-Antwortgerät gewertet werden, wenn diese Zusatzinformationen den für das jeweilige Ziel charakteristischen, im Abfragegerät bereits bekannten, individuellen Inhalt haben.

3. Abfrage-Antwort-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst viele Navigationsdaten, vorzugsweise Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Höhe, des Antwortgerätes als Zusatzinformationen hinzugefügt sind.

4. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen über einen Datenoder Sprachkanal dem Antwortgerät oder dem Abfragegerät zugeführt sind.

5. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch· gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen entsprechend einer festgelegten Vereinbarung erst eine bestimmte Zeit nach ihrem Auftreten Gültigkeit erhalten und in die Antwort bzw. Abfrage übernommen werden.

6. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abfragegerät die Zusatzinformationen durch ein Primärradargerät gewonnen sind.

7. Abfrage-Antwort-System nach einem der vor-

hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformationen mit etwa gleicher Genauigkeit sowohl im Abfrage- als auch im Antwortgerät zur Verfügung stehen.

8. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den auftretenden Toleranzbereichen für richtige Antworten ein Annahme-Tor vorgesehen ist.

9. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Antwortgerät eine größere Menge von Antworten vorbereitet ist, aus denen in Abhängigkeit von den Zusatzinförmationen eine bestimmte ausgewählt ist.