敵か味方かの識別

敵味方識別（IFF）は、指揮統制用に設計された戦闘識別システムです。これは、質問信号をリッスンし、送信元を識別する応答を送信するトランスポンダーを使用します。IFFシステムは通常、レーダー周波数を使用しますが、他の電磁周波数、無線または赤外線が使用される場合もあります。^[1]これにより、軍用および民間の航空交通管制質問システムは、航空機、車両、または部隊を中立または敵対的ではなく友軍として識別し、質問者からの方位と距離を判定できます。IFFは、軍用機と民間機の両方で使用されます。IFFは、レーダーの登場といくつかの友軍誤射事件をきっかけに、第二次世界大戦中に初めて開発されました。

IFFは友軍の航空機やその他の部隊を確実に識別することしかできません。^{[2] [3] [4] [5]} IFFの質問に対して応答がないか無効な応答が返ってきた場合、その物体は敵であると確実に識別されません。友軍は機器の故障などのさまざまな理由によりIFFに適切に応答しない可能性があり、民間航空機など戦闘に参加していないエリアの当事者にはIFFが装備されていません。

IFFは、戦闘識別（CID）というより広範な軍事行動におけるツールであり、戦闘現場で検出された物体の特性を、作戦上の決定をサポートするのに十分な精度で特定するものである。最も広い特性は、味方、敵、中立、または不明である。CIDは友軍誤射事件を減らすことができるだけでなく、全体的な戦術的意思決定にも貢献する。^[6]

第二次世界大戦中に防空レーダーシステムが配備され成功すると、戦闘員は直ちに味方機と敵機の区別が困難になるという問題に直面することになった。当時、航空機は高速・高高度で飛行していたため、目視による識別は不可能で、目標はレーダー画面上では特徴のない点として表示された。このことが、イギリス上空のバーキングクリークの戦い^{[7] [8] [9]}やドイツ上空のケーペニック要塞への空襲^{[10] [11]などの事件につながった。}

イギリス空軍は、チェーン ホーム レーダー システム(CH)の配備前から、 IFF の問題を検討していました。ロバート ワトソン ワットは、 1935 年と 1936 年に、このようなシステムの特許を申請していました。1938 年までに、バウズィー マナーの研究者は、CH レーダーの主要周波数に共鳴するように調整されたダイポール アンテナで構成される「反射器」の実験を開始しました。CH 送信機からのパルスが航空機に当たると、アンテナは短時間共鳴し、CH 受信機に返されるエネルギーの量が増加します。アンテナは、定期的にショートして信号の生成を防ぐ電動スイッチに接続されていました。これにより、アンテナのオン/オフに応じて、CH セットのリターンが定期的に長くなったり短くなったりしました。実際には、このシステムは信頼性が低すぎて使用できないことがわかりました。リターンは、航空機が CH ステーションに対して移動している方向に大きく依存し、追加の信号がほとんどまたはまったく返されないことが多かったのです。^[12]

このシステムは実際にはほとんど役に立たないだろうと疑われていた。それが事実であることが判明すると、イギリス空軍は計画されていた全く別のシステムを採用した。これは、HF/DF 無線方向探知機を使用した一連の追跡ステーションで構成されていた。航空機無線は、1 kHz のトーンを毎分 14 秒間送信するように改造され、ステーションが航空機の方位を測定するのに十分な時間を与えた。防空システムの各「セクター」には、このようなステーションがいくつか割り当てられ、セクター本部のプロッティング ステーションに測定値を送信し、プロッティング ステーションは三角測量を使用して航空機の位置を判定した。「ピップ スクイーク」として知られるこのシステムは機能したが、手間がかかり、レーダー オペレーターに直接情報を表示しなかった。レーダーと直接連携するシステムが明らかに望ましいものであった。^[13]

最初のアクティブな IFFトランスポンダー(送信機/応答機) は、1939 年に実験的に使用された IFF Mark I でした。これは再生受信機を使用しており、増幅された出力の一部を入力に送り返し、単一周波数 (モールス信号に似ていますが、音声送信とは異なります) である限り、小さな信号でも強力に増幅します。これらは CH レーダー (20～30 MHz) からの信号に同調され、非常に強力に増幅されたため、航空機のアンテナから送信されました。信号は CH 信号の元の反射と同時に受信されたため、結果として CH ディスプレイ上に長い「ブリップ」が表示され、簡単に識別できました。テストでは、ユニットがレーダーを圧倒したり、信号が小さすぎて見えなかったりすることが多いことが判明し、同時に新しい周波数を使用する新しいレーダーが導入されました。

マーク I を量産する代わりに、1940 年初頭に新しいIFF マーク IIが導入されました。マーク II には、モーター スイッチを使用して段階的に切り替えられるさまざまなレーダー バンドに調整された一連の独立したチューナーが内蔵されており、自動ゲイン コントロールによって、送信する信号が多すぎるという問題が解決されました。マーク II は戦争開始時には技術的には完成していましたが、セットが不足していたため大量に入手できず、バトル オブ ブリテンの時点では少数の RAF 航空機のみがこれを搭載していました。ピップ スクイークはこの期間中運用され続けましたが、戦闘が終わると、IFF マーク II がすぐにフル稼働しました。ピップ スクイークは、CH がカバーしない陸上の領域や緊急誘導システムで引き続き使用されました。^[14]

1940 年までに、マーク II の複雑なシステムは限界に達しつつあり、一方で新しいレーダーが絶えず導入されていました。1941 年までに、海軍で一般的に使用されているものやイギリス空軍で使用されているものなど、さまざまなレーダーの組み合わせをカバーするサブモデルがいくつか導入されました。しかし、マイクロ波周波数空洞マグネトロンに基づくレーダーの導入により、このシステムは時代遅れになりました。当時の電子機器では、この帯域で動作する応答機を作る方法がまったくなかったのです。

1940 年、イギリスのエンジニアであるフレディ・ウィリアムズが、すべての IFF 信号に単一の独立した周波数を使用することを提案しましたが、当時は既存のシステムを変更する差し迫った必要性はないように思われました。マグネトロンの導入により、このコンセプトに関する作業が電気通信研究施設でIFF Mark IIIとして開始されました。これは戦争のほとんどの間、 西側連合国の標準となりました。

マーク III トランスポンダーは、受信したレーダー信号に直接応答するのではなく、特定の「インタロゲーター」に応答するように設計されました。これらのインタロゲーターは、どのレーダーとペアになっているかに関係なく、限られた周波数で動作しました。このシステムでは、コード化された「メイデイ」応答を送信する機能など、限られた通信も可能でした。IFF セットは、ウィリアムズの仕様に基づいてマンチェスターのフェランティによって設計および構築されました。同等のセットが米国で製造されましたが、最初は英国のセットのコピーであり、同盟国の航空機が互いのレーダーによるインタロゲーションで識別されるようにしました。^[14]

IFF セットは明らかに高度に機密扱いされていました。そのため、乗組員が脱出したり不時着した場合に備えて、多くの IFF セットに爆発物が仕掛けられていました。ジェリー・プロックは次のように報告しています。

ユニットの電源を入れるスイッチの横には、敵に捕獲されるのを防ぐためのIFF破壊スイッチがありました。多くのパイロットが間違ったスイッチを選択し、IFFユニットを爆発させました。爆発の衝撃音とコックピット内の断熱材が燃える刺激臭にもかかわらず、多くのパイロットはIFFユニットを何度も破壊しました。最終的に、誤って使用されないように、自己破壊スイッチは細いワイヤーで固定されました。" ^[15]

FuG 25aエルストリング（英語：Firstborn、Debut）は、1940年にドイツで開発された。これは、フレイヤ レーダーで使用される 125 MHz の低VHF帯域に同調され、アダプタは、ヴュルツブルクで使用される 550–580 MHz の低UHF帯域で使用された。飛行前に、トランシーバーは、ユニットにダイヤルインされた 10ビットの選択された日付コードでセットアップされた。識別手順を開始するために、地上オペレーターは、レーダーのパルス周波数を 3,750 Hz から 5,000 Hz に切り替えた。航空機の受信機はそれをデコードし、日付コードの送信を開始した。次に、レーダー オペレーターは、指定されたコードでブリップが長くなったり短くなったりするのを確認した。IFF 送信機は、168 MHz で動作し、出力は 400 ワット (PEP) であった。

このシステムには、地上管制官が航空機が正しいコードを持っているかどうかを判断する方法が含まれていましたが、トランスポンダが他のソースからの信号を拒否する方法は含まれていませんでした。英国の軍事科学者は、 Perfectosと呼ばれる独自のIFFトランスミッターを構築することでこれを利用する方法を見つけました。これは、付近のFuG 25aシステムからの応答をトリガーするように設計されていました。FuG 25aが168MHzの周波数で応答すると、その信号は、もともと212MHzで動作していたAI Mk. IVレーダーからのアンテナシステムによって受信されました。異なるアンテナの信号強度を比較することで、ターゲットの方向を判断できます。モスキートに搭載された「Perfectos」により、ドイツによるFuG 25aの使用が大幅に制限されました。

米国海軍研究所は、戦前から独自の IFF システムの開発に取り組んでいた。このシステムでは、Mark III と同様に単一の質問周波数が使用されていたが、別の応答周波数が使用されていた点が異なっていた。異なる周波数で応答することには、いくつかの実用的な利点がある。最も顕著な利点は、ある IFF からの応答が別の航空機の別の IFF をトリガーできないことである。しかし、英国の設計で使用された大幅に簡素化された再生システムとは対照的に、回路の応答側に完全な送信機が必要である。この技術は現在、クロスバンドトランスポンダーとして知られている。

1941 年にティザード作戦中にマーク II が発表されると、それを使用して実験システムをさらに改良することに決定しました。その結果が IFF マーク IV です。これと以前のモデルの主な違いは、600 MHz 前後のより高い周波数で動作し、はるかに小さなアンテナを使用できることです。ただし、これはドイツのヴュルツブルク レーダーで使用される周波数に近いことが判明したため、そのレーダーによってトリガーされ、トランスポンダーの応答がレーダー ディスプレイに表示されてしまうのではないかという懸念がありました。これにより、IFF の動作周波数がすぐに明らかになります。

この結果、米英はさらなる改良モデルであるマーク V (国連ビーコンまたは UNB としても知られる) の開発に取り組みました。このモデルはさらに高い周波数 (約 1 GHz) に移行しましたが、戦争が終わった時点で運用テストは完了していませんでした。1948 年にテストが終了した時点では、大幅に改良されたマーク X のテストが開始されており、マーク V は放棄されました。

Mark X は、1 GHz を超える周波数で動作する純粋に実験的なデバイスとして始まりました。名前は「実験的」を意味し、「10 番」を意味しません。開発が進むにつれて、「選択的識別機能」または SIF と呼ばれるエンコード システムを導入することが決定されました。SIF では、応答信号に最大 12 個のパルスを含めることができ、それぞれ 3 ビットの 4 つの8 進数を表します。質問信号のタイミングに応じて、SIF はいくつかの方法で応答します。モード 1 は航空機の種類またはその任務 (たとえば、貨物機または爆撃機) を示し、モード 2 はテール コードを返しました。

マーク X は 1950 年代初頭に導入され始めました。これは民間航空輸送システムが大きく拡大した時期であり、これらの航空機にもわずかに改良されたマーク X セットを使用することが決定されました。これらのセットには、新しい軍用モード 3 が含まれていました。これは基本的にモード 2 と同じで、4 桁のコードを返しますが、異なる照会パルスを使用して、航空機が照会が軍用レーダーからのものなのか、民間レーダーからのものなのかを識別できるようにしました。民間航空機の場合、この同じシステムはモード A と呼ばれていましたが、同一であるため、一般にモード 3/A と呼ばれています。

このプロセス中に、いくつかの新しいモードも導入されました。民間モード B と D が定義されましたが、使用されることはありませんでした。モード C は、ギルハム コードを使用してエンコードされた 12 ビットの数値で応答し、高度を (その数値) x 100 フィート - 1200 として表しました。レーダー システムは 2 次元で航空機の位置を簡単に特定できますが、高度の測定はより複雑な問題であり、特に 1950 年代には、レーダー システムのコストが大幅に増加しました。この機能を IFF に配置することで、航空機の高度計にデジタイザーを追加するだけのわずかな追加コストで同じ情報を返すことができました。

現代の質問機は通常、モード 3/A で一連のチャレンジを送信し、次にモード C で送信することで、システムが航空機の ID とレーダーからの高度および位置を組み合わせることを可能にします。

現在の IFF システムは Mark XII です。これは Mark X と同じ周波数で動作し、そのすべての軍事モードと民間モードをサポートします。^{[引用が必要]}

IFF 応答は、適切に構成された質問によってトリガーされる可能性があり、それらの信号は単一の周波数の 2 つの短いパルスにすぎないことが長い間問題視されていました。これにより、敵の送信機が応答をトリガーすることができ、三角測量を使用して、敵はトランスポンダーの位置を特定できます。イギリスは、第二次世界大戦中にドイツに対してすでにこの技術を使用しており、ベトナム戦争中にアメリカ空軍がベトナム空軍の航空機に対して使用しました。

Mark XII は、新しい軍用モード 4 が追加された点で Mark X と異なります。これはモード 3/A と同様に機能し、インタロゲーターが信号を送信し、IFF がそれに応答します。ただし、2 つの重要な違いがあります。

1 つは、質問パルスの後に、Mark 3 トランスポンダーから返送されるコードに似た 12 ビット コードが続くことです。エンコードされた番号は日々変化します。航空機のトランスポンダーで番号が受信され、デコードされると、さらに暗号化エンコードが適用されます。その操作の結果が航空機の IFF にダイヤルされた値と一致する場合、トランスポンダーは以前と同様にモード 3 応答で応答します。値が一致しない場合は、応答しません。

これにより、航空機トランスポンダーが誤った質問に応答するという問題は解決されますが、三角測量によって航空機の位置を特定するという問題は完全には解決されません。この問題を解決するために、質問機から送信されたコードに基づいて変化する応答信号に遅延が追加されます。質問パルスを感知しない敵 (レーダー地平線の下にあることが多いため、通常はそうなります) がこれを受信すると、パルスごとに返信信号がランダムにずれます。返信のセット内で航空機の位置を特定することは困難なプロセスです。

1980 年代には、返送信号にエンコードできるデータ量が大幅に増えた新しい民間モード、モード S が追加されました。これは、ナビゲーション システムから航空機の位置をエンコードするために使用されました。これは、交通衝突回避システム(TCAS) の基本部分であり、これにより民間航空機は、地上オペレーターを必要とせずに、エリア内の他の航空機の位置を把握して回避することができます。

モード S の基本概念はその後、モード 5 として軍事化されました。これは、モード S データの 暗号化されたバージョンにすぎません。

第二次世界大戦とソ連軍システム（1946年から1991年）のIFFは、コード化されたレーダー信号（クロスバンドインターロゲーション、またはCBIと呼ばれる）を使用して、レーダーに照らされた航空機のトランスポンダーを自動的にトリガーしました。レーダーベースの航空機識別は、軍事用と民間用の両方で二次監視レーダーとも呼ばれ、一次レーダーが航空機からRFパルスを反射して位置を決定します。RCAに勤務していたジョージ・シャリエは、 1941年にそのようなIFFデバイスの特許を申請しました。オペレーターは、レーダー受信機の自然エコーのイメージを抑制するために、レーダー受信機にいくつかの調整を行う必要があり、そうすることでIFF信号の視覚的な検査が可能になりました。^[16]

1943年までにドナルド・バルチョクは、文中では括弧書きのみでIFFという略語を使ったレーダーシステムの特許を申請しており、この頭字語が一般に受け入れられていたことを示している。^[17] 1945年、エミール・ラビンとエドウィン・ターナーは、トグルスイッチの配列を設定することで、送信レーダー信号とトランスポンダーの応答信号をそれぞれバイナリコードで独立してプログラムできるレーダーIFFシステムの特許を申請した。これにより、IFFコードを日ごと、さらには時間ごとに変えることができた。^{[18] [19]}

アメリカと他のNATO諸国は20世紀後半にマークXIIと呼ばれるシステムを使い始めました。イギリスはそれまでその標準と互換性のあるIFFシステムを実装していませんでしたが、その後、後継IFF（SIFF）として知られる互換性のあるシステムのプログラムを開発しました。^[20]

• モード1: 軍事専用。航空機の種類またはミッションを識別する2桁の8進数（6ビット）の「ミッションコード」を提供します。^[21]
• モード2: 軍事専用。4桁の8進数(12ビット)のユニットコードまたはテール番号を提供します。^[22]
• モード3/A: 軍用/民間用。航空管制官によって割り当てられた航空機の4桁の8進数（12ビット）識別コードを提供します。一般にスクォークコードと呼ばれます。^[21]
• モード4：軍事専用。3パルス応答を提供し、遅延は暗号化されたチャレンジに基づきます。^[21]
• モード5：軍事専用。モードSとADS-B GPS位置情報の暗号化バージョンを提供します。^[21]

モード 4 と 5 はNATO軍が使用するために指定されています。

第一次世界大戦では8隻の潜水艦が友軍の誤射により沈没し、第二次世界大戦では約20隻が同様に沈没した。^[23]それでも、潜水艦を保有する国がそれほど多くなかったため、1990年代以前は米軍は敵か味方かの識別（IFF）をそれほど重要視していなかった。^{[疑わしい–議論する] [24]}

航空機のIFFに類似したIFF方法は、潜水艦の探知が容易になるため、潜水艦には実行不可能とみなされてきた。したがって、友軍の潜水艦に信号を放送させたり、何らかの方法で潜水艦のシグネチャ（音響、磁気変動などに基づく）を高めたりすることは、実行可能とは考えられていない。^[24]代わりに、潜水艦のIFFは、作戦区域を慎重に定義することに基づいて行われる。各友軍潜水艦には哨戒区域が割り当てられ、他の潜水艦が存在すると敵対的であり攻撃を受​​ける可能性があるとみなされる。さらに、これらの割り当てられた区域内では、水上艦艇と航空機は対潜水艦戦（ASW）を控える。その区域に常駐する潜水艦のみが、その区域内の他の潜水艦を標的にすることができる。船舶と航空機は、友軍潜水艦に割り当てられていない区域でもASWに従事することができる。^[24]海軍は、音響シグネチャのデータベースを使用して潜水艦の識別を試みているが、音響データは曖昧な場合があり、いくつかの国が同様のクラスの潜水艦を配備している。^[25]

• 自動ターゲット認識
• ブルーフォーストラッキング
• チャレンジレスポンス認証
• 第二次世界大戦の電子戦装備一覧
• ネルソン・チェッカー、19世紀初頭の識別パターン
• 侵略のストライプ

•  この記事には、連邦規格 1037Cのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日にオリジナルからアーカイブされました。
•  この記事には、米国国防総省の「軍事用語および関連用語辞典」のパブリックドメイン資料が組み込まれています。

ウィキメディア・コモンズには、敵か味方かの識別に関連するメディアがあります。

• 短編映画「STAFF FILM REPORT 66-27A (1966)」は、インターネット アーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
• SSR および IFF システムの概要