Identificação de Combate na Guerra Aérea

O fratricídio é um problema antigo que nunca vai acabar mas pode ser minimizado. Existe um compromisso entre a necessidade de atacar um inimigo perigoso e evitar atacar tropas amigas. A necessidade real é minimizar as próprias baixas enquanto atinge objetivos militares, e o mínimo de baixas não é o mesmo que mínimo de fratricídio.

A identificação de combate (CID) não é resultado de um sistema único, mas de vários sistemas atuando ao mesmo tempo ou em múltiplas camadas como o IFF, datalink, centros de comando, sistemas de vigilância e sistemas de identificação não cooperativos.

A identificação de combate evoluiu de procedimentos, posicionamento e identificação visual para o uso de insígnias, luzes, painéis, meios acústicos e ESM. Foi seguido dos sistemas de pergunta e resposta (Q e A). Os sistemas mais avançados são os de indicação de posição, ESM, modos de RADAR (JEM, HRR, ISAR) e óticos.

Os equipamentos mais sofisticados e caros geralmente equipam os principais meios de ataque (interceptadores de longo alcance), ou meios de vigilância (AWACS, AEGIS,  Patriot). Meios provisórios são uma alternativa barata.



Combate Aéreo a Longa Distância


A capacidade de identificar alvos com precisão, de preferência a grande distância, aumenta em muito a eficiência das operações ofensivas e defensivas. Ela também pode diminuir a possibilidade de atacar forças amigas ou alvos civis por engano.

A Identificação de Combate é o processo de obter caracterização precisa de objetos detectado no campo de batalha para obter aplicação ótima de armas. Os objetos são identificados como amigos, inimigos ou neutros.


A redução do fratricídio precisa de melhorias na identificação. Existem várias técnicas para identificação, com vantagens e desvantagens, além dos tradicionais sistemas IFF.

A tecnologia de mísseis que permite o combate aéreo a longa distância (BVR) existe desde da década de 50, mas suas vantagens táticas tem sido subtilizadas por motivos políticas e operacionais: não convém disparar seus mísseis se não souber ser o alvo é realmente inimigo. O motivo é evitar fogo amigo, fratricídio ou "blue-on-blue", situação considerada inaceitável. No Vietnã os caças estavam equipados com mísseis de longo alcance, mas para evitar
fratricídio não ouve combates a longa distância e nem engajamentos noturnos.

A identificação positiva de alvos, ou dizer com certeza o que é o contato, vem sendo a prioridade para a USAF nas últimas quatro décadas. O primeiro esforço foi o programa APX-81 Combat Tree. Era um sistema  projetado para rastrear o IFF SRO-2 dos MiGs norte vietnamitas e repetia estes códigos para fazer SRO-2 "gritar" ativamente.

O Combat Tree permitia identificar o ´blip` no radar como hostil e permitiu o disparo a longa distância após a autorização da aeronave de alerta antecipado (EC-121). Uma consequência do Combat Tree foram as técnicas de criptografia do IFF.

O APX-81 foi usado com algum sucesso pelos caças F-4D Phantom II do 555th TFS nos combates aéreos da operação Linebacker I e II no Vietnã do Norte em 1972. Apesar do sucesso a USAF continuou procurando algo que mostrasse ao piloto contra que tipo de aeronave ele está disparando a longa distância.

O sensor TISEO (Target Identification System Electro-Optical) era uma câmera de TV na raiz da asa esquerda do F-4 que auxiliava a identificação a longa distância. O TISEO era apontado pelo radar e o piloto podia ver as formas do que estava aparecendo na tela do radar. Teoricamente permitia o disparo de mísseis AIM-7E-2 Sparrow III.

As regras de engajamento (ROE) determinam as condições em que um alvo detectado possa ser atacado. Elas variam de uma situação para outra, devido as limitações políticas, mas o principio básico é que o alvo deve ser declarado como inimigo por vários canais independentes.

Na Guerra contra os Árabes, alguns pilotos tiveram autorização de disparar contra alvos além do alcance visual por controladores em terra. Mas havia uma promessa entre os pilotos de só dispararem com identificação visual. O resultado foi a identificação de alguns alvos como amigo que teriam virado fratricídio.

Isto explica por que o F-15 teve a grande maioria das vitórias na Tempestade do Deserto. O F-15 tinha um interrogador IFF moderno e modos de radar de identificação de alvos não cooperativos ou NCTR (Noncooperative Target Recognition ), ou seja, aqueles que não informam que são amigos. Esta tecnologia também garantiu que a maioria dos alvos fosse destruído além do alcance visual com mísseis AIM-7 Sparrow.

O modo NCTR usavam processos JEM (Jet-Engine Modulation) para detectar características do retorno do radar associada com a rotação das pás do compressor, porém é limitada em alcance e ângulos de aspectos.

As táticas da US Navy para identificação estavam atrasadas em relação a USAF e inibiu participação nas missões ar-ar. Sem um IFF e modos NCTR a US Navy não pode engaja alvos além do alcance visual onde as regras de engajamento exigiam duas indicações como hostil, geralmente a falta de resposta ao interrogador IFF interno, uma identificação positiva e um acordo de uma terceira parte como o AWACS. O AWACS gerenciava a batalha para acompanhando as aeronaves amigas e confirmando se não havia aeronaves amigas próximas ao contato.

O F/A-18 estava testando um modo um modo NCTR similar do F-15 e não tinha o interrogador IFF e o F-14 tinha o interrogador IFF, mas o seu radar não tinha modos NCTR. A consequência é que eles não puderam atacar alvos a longa distância e sem a autorização de um AWACS.

O F-16 só levava um respondedor IFF devido ao papel ar-solo. Depois da Guerra do Golfo passou a ser um caça multifunção e teve necessidade de interrogador (Hazeltine APX-113). Um F-16 Block 50 não foi o primeiro caça a disparar contra um MiG-29 no conflito de Kosovo por ainda não estar equipado com o IFF. O caça foi derrubado por um F-15C.

O modo JEM teve início no programa Musketeer da década de 70 onde foi conseguido contar o número de pás da turbina frontal (fan) durante o vôo usando um radar. É a mesma técnica que os submarinos usam para identificar alvos em potencial, obtendo uma contagem de pás. O conceito foi logo taxado de "black" (secreto), o que significa que não existe e foi renomeado de Noncooperative Target Recognition (NCTR).

A necessidade de computação da técnica JEM era alta tanto de hardware e software. Uma parte era catalogar e criar um banco de dados para ser levado  pelo caça e identificar alvos. Os processadores necessários simplesmente não existiam na época quando o programa foi definido. Teve de esperar até a década de 80 para ser testado e integrado no programa de modernização do F-15 como parte  da melhorias de meia vida - (MSIP - Multi-Stage Improvement Program) a partir de 1984.

O centro desta modernização era o radar AN/APG-63 que foi modernizado para o padrão AN/APG-70. O MSIP daria ao APG-63 a capacidade de usar os modos JEM e outras técnicas NCTR.

O F-15 passou a ter capacidade de disparar o míssil AIM-120 AMRAAM no modo 'dispare-e-esqueça' e contra alvos múltiplos (quatro de uma vez). Também foi adicionado modos de busca enquanto varre (TWS) e abertura sintética (SAR)

O MSIP também adicionaria técnicas baixa de probabilidade de detecção (LPI - Low Probability of Intercept), para detectar sem ser detectado ao emitir energia suficiente para manter contato com o alvo e evitar alertar os sistemas de ESM ou RWR do inimigo. O objetivo era trabalhar no processamento de sinais para ficar mais sensível.

As técnicas NCTR foram adicionadas em outros caças como o F-14, F-16, F/A-18, Tornado F.3 e Mirage 2000-5F.

Os F-15 modernizados foram despachados para o Golfo em 1990-91. Os alvos iraquianos que decolavam eram detectados pelo E-3 que despachava os F-15C para interceptar com modos LPI. O F-15 manobrava para "ver" a entrada do motor ou saída do motor com o modo JEM e disparava o AIM-7 Sparrow além do alcance visual. O sistema era tão bom que identificava por modelo e subvariante e não houve nenhum episódio de fratricídio na guerra aérea.

Os F-15 realizou 2.200 saídas na Guerra do Golfo voando 7.700 horas. Conseguiu um total de 33 vitórias sendo 24 a longa distância contra inimigos que nunca foram avistados. Foram disparados 71 mísseis AIM-7M Sparrow III com índice de acerto de 32%. Mais dois MiG-23 foram danificados e um Il-76 derrubado com canhão e AIM-7. Um F/A-18 derrubou um MiG-21 com um AIM-7 pensando que estava disparando um Sidewinder. Outro F-14 danificou outro caça. Um F-15E destruiu um helicóptero que acabava de decolar com uma bomba guiada a laser e foi considerado uma vitória.

A maioria dos engajamentos era traseiro e com alvos voando relativamente em linha reta. O AIM-7M ainda tinha alcance BVR neste angulo de aspecto. O Sparrow teve um desempenho pobre no Vietnã e se tornou um ótimo míssil na Guerra do Golfo. Foram evitados disparos frontais com o Sidewinder.

Nove vitórias foram com o AIM-9 Sidewinder com disparo de 19 mísseis (incluindo dois Mirage F-1 por caças F-15 Sauditas) e índice de acerto de 47%. Também foram derrubados mais dois Su-22 Fitter três semanas após o cessar fogo. Um MiG-29 foi considerado vitória ao atingir o solo durante o combate (manouvre kill).

O canhão Vulcan nunca foi disparado. Durante o conflito do Golfo só houve um dogfight entre um par de F-15 e dois MiG-29. Os outros foram derrubados entre 5 e 15 milhas.

Um par de A-10 que procuravam alvos em terra detectaram dois helicópteros iraquianos voando baixo, onde eram até mais fácil de serem detectados devido a poeira levantada ou sombra. Foram derrubados com o canhão Avenger de 30mm. Os pilotos de F-15 reclamaram que eram serviço deles e os pilotos de A-10 sugeriram fazer cobertura de caça a grande altitude para os F-15 atacarem alvos no solo.

O MSIP II do F-15 ainda estava sendo introduzido durante o conflito e o AIM-120 AMRAAM não estava pronto. Mesmo assim foram despachados para o Golfo e voaram mais de 1200 vezes nos últimos dias da guerra (captive flight), mas sem oportunidade de disparo.

O AMRAAM teve a primeira chance de derrubar um caça em 28 de fevereiro de 1994, quando quatro J-21 Orao iugoslavos foram interceptados por caças F-16 da OTAN (USAF). Dois foram derrubados AMRAAM a curta distância e dentro do alcance visual  e outros dois com o AIM-9 Sidewinder.

Entre março e maio de 1999, durante o conflito de Kosovo, o AMRAAM obteve as primeiras vitórias a longa distância com seis MiG-29B iugoslavos sendo derrubados pelo AIM-120B, sendo quatro por F-15C e dois por F-16.

Após quatro décadas de promessas de desempenho dos mísseis ar-ar de longo alcance finalmente conseguiram sucesso. Os primeiros mísseis tinham pouca manobrabilidade e eram otimizados para alvos grandes a grande altitude como os bombardeiro intercontinentais que ameaçam os EUA e URSS. As oportunidades de disparo foram contra caças, como na Guerra do Vietnã, onde as regras de engajamento exigiam identificação visual, os sistemas IFF eram inadequados e o índice de acerto era baixo contra inimigos ágeis voando baixo e fazendo manobras evasivas agressivas.

Antes da Guerra do Golfo só ouve quatro vitórias BVR, sendo dois por Israel e duas no Vietnã
(sem considerar outros conflitos como Irã-Iraque e Índia-Paquistão). Um deles foi um MiG-21 identificado pelo Combate Tree  Os israelenses dispararam a longa distância mais por insistência dos americanos para testar suas armas.

No dia 29 (ou 26) de junho de 1981, um F-15 israelense do 133 esquadrão realizou um combate a longa distância com um MiG-25P/PD sírio do Primeiro Esquadrão. As duas aeronaves disparam mísseis a longa distancia (AIM-7F e R-40R). Os dois lados disseram que acertaram, ou pelo menos o F-15 recebeu danos pesados. O MiG-25 tem um perfil de vôo característico que permite identificação positiva pelo comportamento do alvo.

Israel também usa táticas de voar baixo, lançar nuvens de chaff, ligar as contramedidas eletrônicas e depois subir atrás dos MiGs sírios. Os Iranianos também voavam baixo pois os caças iraquianos não eram bom para engajar alvos voando baixo.

Na Guerra Irã-Iraque, os iranianos sempre tentam iniciar o engajamento a longa distância (mais de 25km) com o Phoenix disparado do F-14. Os Mirage F.1EQ, MiG-23ML e MiG-25P iraquianos sempre tentam ficar a longa distancia e sempre disparam seus mísseis com guiamento semi-ativa na maior distância possível.


O substituto do F-15 será o caça furtivo F-22. O F-22 foi otimizado para vencer seus adversários a longa distância. A tática é detectar os alvos a longa distância através de aeronaves AWACS e RC-135 Rivet Joint (identificação passiva com ESM) e passar os dados por datalink. O F-22 se aproxima para fazer identificação e foge em velocidade supersônica após disparar o AMRAAM sem ser detectado pelo inimigo. O alcance de identificação limita o alcance de disparo dos mísseis e é por isto que a USAF não está interessada em um míssil de maior alcance como o Meteor.

Sem a capacidade BVR o F-22 perde 90% de sua capacidade. A curta distância ele perde a furtividade no alcance visual. A identificação a longa distância se tornou vital pois o combate aproximado está ficando cada vez mais perigoso. Até um F-5 ou MiG-21 com armas de última geração podem vencer um F-22 no combate aproximado. A chave é evitar o combate aproximado.

Como as regras de engajamento as vezes podem exigir a identificação visual, o que é esperado em 10% dos engajamentos ou outras situações inesperadas, o F-22 também será equipado com o AIM-9X apontado pelo capacete (JHMCS) e terá vetoramento de empuxo (TVC) para supermanobrabilidade.

História da Identificação de Aeronaves

O problema de fratricídio existe desde a introdução da aeronave em combate na Primeira Guerra Mundial. A conduta inicial foi a aplicação de insígnias nacionais na fuselagem e asas das aeronaves. As grandes marcas na aeronave era mais importante para reconhecimento pelas próprias defesas que a camuflagem para se esconder do inimigo. Alguns pilotos tinham aeronaves com pinturas "berrantes" por este motivo como o "Barão Vermelho".

Durante a Segunda Guerra Mundial as técnicas mudaram com o uso do radar e controle terrestre e melhor treinamento.

As mudanças iniciaram entre as guerras quando foram estudados sistemas para identificação como o apitos e sirenes em nevoeiros. O Comando de Bombardeio britânico estudou o uso de luzes para identificar aeronaves retornando para base e ainda é um meio usado atualmente.

O radar levou ao desenvolvimento do problema de identificação moderno. O radar permitiu a detecção de aeronaves e navios a longa distância, a noite, através de nuvens.

As limitações das técnicas de identificação passivas levaram a pesquisas para os meios de respostas de radar ativo, chamados transponders. O primeiro transponder operava na frequência de radar, de modo que o transponder detectava um pulso de radar e transmitira seu próprio pulso na mesma frequencia. O radar detectaria este pulso, interpretaria como um forte retorno de radar, e o alvo apareceria nitidamente na tela de radar.

Os primeiros sistemas eram chamados 'Pip Squeak' que usava rádios e refletores para identificação a longa distancia. O que teve mais sucesso foi um transmissor transponder chamado IFF. Os militares chama de 'Parrot', e quando transmite de 'squawks' (grunhido). O controle aéreo passou a ser centralizado e dar identificação para a aeronave.

Os primeiros IFF tentavam mudar o retorno do radar amigo de alguma forma. O eco de radar refletido de uma aeronave tinha um pulso característico. O tamanho aparente, ou "radar cross-section", de um objeto determina a intensidade das ondas de rádio refletidas.

O RCS depende do tamanho físico, forma e orientação do objeto, mas também da característica do objeto. Por exemplo, uma vara condutiva com metade do tamanho de uma onda de rádio irá ressonar com a onda de rádio, criando uma reflexão forte e própria. Se esta reflexão ressonante puder ser ligada e desligada, o retorno de radar pode variar de forma  a permitir seu uso para fins de identificação.

Em 1937, os britânicos montaram antenas na fuselagem de algumas aeronaves. Uma chave no centro da antena era ligada e desligada em padrão regular. Mudando o local da chave, mudava o comprimento da antena e o grau de ressonância e o RCS. O operador de radar poderia medir e perceber o "tamanho" do alvo mudando e caracteriza-lo como amigo. Testes em aeronaves individuais tiveram sucesso. Testes em grupos de aeronaves não funcionou por falta de sincronização. Uma aeronave poderia estar ligando enquanto outra estaria fechando a chave.

Em 1939, a US Navy montou acima de um contratorpedeiro um conjunto de varas de meio comprimento de onda do radar de referência em uma torre. Um motor girava a torre e as varas ao redor dela. A rotação mudava a orientação das varas, e assim o grau de ressonância com um radar distante e também o eco de radar. O eco do radar oscilava de forma obvia que o identificava como amigo. Esta técnica simples tinha a mesma limitação do sistema anterior pois um inimigo podia copiar facilmente.

Os primeiros transponders eram o Mark I e Mark II desenvolvidos pelos britânicos e sistemas similares foram desenvolvidos pela US Navy. Estes sistemas varriam todas as frequências de radar em uso por forças amigas e retransmitiam o pulso na frequência apropriada assim que o radar era detectado. Nos inicio do uso dos radares, esta técnica era possível pois apenas dois ou três frequências de rada eram comuns, mas com o aumento do número de frequências disponíveis, este método se tornou frágil pois o transponder não podia cobrir todas as frequências.

Um transponder (transmissor e respondedor) IFF pode ser considerado um datalink mais simples onde o equipamento identifica sem tripulante atuar.

Em 1941, a proliferação de frequências de radares exigiu que o sistema IFF fosse para uma frequências única, independente da frequência do radar. Então, o radar poderia operar em qualquer f frequências e adicionando um sinal, parte do chamado radar secundário, que iria interrogar o alvo. O Mark III foi este sistema, enviando e recebendo sinais na banda 157-187 MHz.

O Mark III foi padrão dos americanos, britânicos e canadenses durante a Segunda Guerra Mundial. O Mark IV, desenvolvido pela US Navy, foi o primeiro IFF que usava frequências diferentes para interrogação e resposta - 470 MHz e 493,5 MHz respectivamente, mas teve uso limitado.

O Mark V teve o desenvolvimento iniciado em 1942 pela US Navy e operava em na banda 1,03 GHz para interrogação e 1,09 GHz para respostas. Estas frequências ainda são usadas atualmente. O próximo refinamento apareceu no Mark X com 12 canais de interrogação e resposta. Ele permitia que a aeronave se identifica-se como amiga, mas não permitia diferentes respostas por várias aeronaves amigas.

Esta capacidade é conhecida como SIF (Selective Identification Feature), permitindo diferentes respostas por transponders diferentes. Esta capacidade, e a resposta e interrogação encripitada apareceu com com o Mark XII. O Mark XII sem criptografia é usada pela aviação civil como Mark X-SIF.

Sistemas IFF

Os sistemas de interrogação e resposta cooperativos tem sido o sistema de identificação principal para as aeronaves de combate desde a Segunda Guerra Mundial.

Sistemas como o IFF, que dependem de repetidores transponders para interrogação remota são inadequados. Eles tem baixa disponibilidade, são vulneráveis a interferência eletrônica e só podem identificar positivamente aeronaves amigas.

 O IFF interroga enviando códigos de pulso radar com sinal de tempo em direção do contato. O receptor responde com outro sinal em outro canal, com pulso cronometrado. Ele dá a direção e distância do alvo mostradas no monitor do radar. O IFF é um sistema de identificação cooperativo. O IFF apenas identifica com transponder funcionando e não recebe resposta de inimigo ou amigo com problema no equipamento.

Este problema aconteceu recentemente. No dia 14 abril 1993, dois UH-60 da ONU (missão Provide Confort) voando no norte do Iraque foram confundidos com helicópteros Hind iraquianos. Um par de F-15 patrulhando a zona de exclusão no norte do Iraque (Northern Watch) foram chamados pelo AWACS para interceptar os dois contatos. Os helicópteros não respondiam ao IFF Mode 1 (mas os caças receberam uma resposta no Mode 4 militar) e foram identificados como helicópteros Mi-24 Hind. Os códigos do Modo 1 usados pelos helicópteros foram programados para vôo na Turquia e não no Iraque.

Os helicópteros voavam em linha reta e sem realizar manobras evasivas ou mostrar atitude hostil. Cada piloto fez uma passada a menos de 500 metros do alvo e a pouco mais de 800km/h. Não tentaram comunicação por voz e nem pediram confirmação do vôo para o AWACS (os helicópteros tinham controlador acompanhando no E-3). Mesmo no alcance visual um deles disparou um AMRAAM (7,4km) e o outro um Sidewinder.

Os 26 tripulantes foram mortos e criou um problema diplomático pois eram militares e diplomatas americanos, britânicos, franceses, curdos e turcos. Um problema semelhante ocorreu um ano antes com um helicóptero da ONU no sul do Iraque mas não ouve disparo de armas e o helicóptero foi corretamente identificado.

Também existe o risco do trafego aéreo civil na área como ocorreu no Golfo Pérsico com o episódio da derrubada do Airbus da Iran Air (voo 655) que ia do Irã para o Dubai pelo cruzador americano USS Vincennes em 3 de julho de 1988.

O cruzador estava perseguindo lanchas rápidas iranianas que estavam assediando os cargueiros transitando no Golfo Pérsico. Durante a batalha uma aeronave decolou do aeroporto de Bandar Abbas no Irã em direção ao navio. Esta base também é usada por aeronaves militares do Irã. Após receber uma resposta do IFF no modo 3 (aeronave comercial), foi verificada a lista de vôos comerciais rapidamente e não foi vista a rota do vôo 655.

Suspeitavam de um F-4 ou F-14 iraniano, mas o retorno do radar mostrava uma aeronave grande e não o de um caça. Também poderia ser um P-3 coordenando um ataque. Foi tentado contato por rádio, sem resposta. Havia caças F-14 a 5 minutos de vôo na entrada do Golfo Pérsico. Foi recebido uma resposta de IFF no modo 2 (aeronave militar), mas que não era do contato. Depois do incidente com o USS Stark, havia ordens para iluminar qualquer alvo a 30 milhas do navio. A 20 milhas iria disparar. A aeronaves estava muito alta para um perfil de ataque e subindo. Quando chegou a 10 milhas foi atingido por um míssil SM-2 Standard. Todos os 290 tripulantes e passageiros morreram.


A antena interrogadora fica geralmente em antenas de radar podendo ser apontada facilmente para o alvo. A foto mostra a antena do radar de busca do FILA com os dipolos do IFF.

A descrição do dos sistemas IFF Mark XII e o Mark XV ( ja cancelado) dão informações sobre estes sistemas e considerações gerais sobre os problemas dos IFF.  


Mark XII


Os "Mark" anteriores se referem a hardware específicos, o Mk XII e o Mk XV se referem a um formato ou protocolo para envio e recebimento de informações. Ela inclui frequência relacionada, comprimento do pulso de rádio, o tempo entre elas e o significado de pulsos diferentes e assim por diante.

O IFF atual é o Mk XII desenvolvido a 50 anos atrás com funções adicionadas. É formado por quatro componentes: interrogador, transponder, decodificador e antenas. É o sistema básico usado pela aviação civil em radares de controle de trafico secundário (SSR).

O Mk XII  envia sinais de interrogação centenas vezes por segundo, enquanto roda junto com o radar, e todos que estão no feixe, dentro do alcance (até 445km) visada, respondem. As respostas são limitadas.

Alguns hardwares podem incorporar o protocolo, mas qualquer interrogador e transponder pode usar este formato e é um meio Mark XII. Por exemplo, o UPX-23 e UPX-27 são interrogadores Mark XII enquanto o APX-72 é um transponder Mark XII aéreo.

O AN/APX-100(V) da Raytheon é o transponder Mark XII mais usado e está equipado com módulos de criptografia. O AN/APX-114 da Raytheon é o IFF Mark XII mais atual. É mais leve e compacto que seus antecessores e está em uso nos Tornado F.3 da RAF.

O Mark XII envia mensagens na banda "L", na frequência de 1,03 GHz. A pergunta é um par de pulsos de rádio. O tempo entre eles pode variar e o transponder poderá interpretar a pergunta de modo diferente dependendo da separação dos pulsos.

O Mark X, antecessor do Mark XII, usava três separações de pulsos diferentes, cada um determinado como um "modo". Uma separação de pulso de 3 microsegundos é "Modo 1 ", 5 microsegundos é "Modo 2" e 8 microsegundos é "Mode 3". Estes modos ainda são usados.

A resposta do Mark X contém pelo menos um par de "framing" de 1.09 GHz separados em 20,3 microsegundos. Estes pulsos indicam quando a resposta começa e termina. Entre os intervalo da resposta existe seis espaços de tempo de 2,9 microsegundos, cada um podendo ter ou não um pulso de rádio.
 
Um pulso em um espaço representa um "1" e a falta de pulso significa um "zero", permitindo a transmissão de dados numéricos. As melhorias do Selective Identification Feature (SIF), e o Mark XII inclui um aumento para 12 espaços entre os pulsos para permitir 4096 respostas possíveis. Um transponder poderá dar uma resposta distinta que identifica se é amigo ou não e como ela é, do mesmo modo que o sistema de controle de tráfego aéreo civil.


Antena do IFF Mark XII a frente do canopi de um F-16. O sistema de IFF cooperativo interrogador/transpoder/beacon Mark XII tem alcance de 100-200 milhas. O custo chega a quase meio milhão de dólares, mas varia de equipamento com o simples PPX-3 do míssil Singer. O Mark XII usa um pulso simples de tecnologia ainda da década de 40. O interrogador IFF e o transponder não trabalham sozinhos. Se o transponder enviar uma pergunta em todas as direções e receber uma resposta, o interrogador IFF apenas saberá que existe pelo menos uma aeronave amiga lá fora. Para perguntar a uma aeronave em particular, a antena interrogadora é montada em antenas de radares para serem apontadas em determinadas direções. Quando uma alvo é detectado no radar, o interrogador IFF pode enviar uma pergunta na mesma direção do feixe do radar perguntando para que a aeronave se identifique. A informação da resposta pode ser mostrada diretamente na tela do radar.

O transponder pode ser mais simples que o interrogador. Quando ele recebe uma pergunta, a resposta necessária não precisa ser direcionada para o radar questionando. Uma antena omnidirecional é adequada e o radar interrogador pode determinar qual aeronave esta respondendo pela direção do radar.

Devido a diferença de complexidade, os interrogadores são mais caros que os transponders. Isto afeta o número de usuários. A maioria das aeronaves só tem o transponder. Navios e aeronaves como o E-2 usar interrogadores mais sofisticados e caros, mas muitos interceptadores não tem o interrogador. Modos diferentes são usados por civis e militares. O radar de um NAe pode mostrar todas as aeronaves ao redor, mas podem ser centenas com o caso do Mediterrâneo.

Os protocolos do Mk XII são chamados modos (Mode em inglês):

- Mode 1- Disponível na década de 40. É um interrogador militar usado pelas aeronaves AWACS, radares em terra e aeronaves amigas. Tem 64 códigos de resposta.

- Mode 2 e 4 - Códigos especiais de identificação usados por aeronaves táticas em tempo de guerra e nunca em tempo de paz. O Mode 2 tem 4096 códigos escolhidos antes de decolar.

- Mode 3 e C - Padrão civil de controle de tráfego aéreo usados para transmitir códigos de chamada e altitude. Mode 3 é o Mode A civil também com 4096 códigos, sendo usado em tempo de paz. O Mode 3/A muda durante o vôo ao mudar o controle em terra. Existe códigos especiais para emergência ou mostrar aeronave sem controle do tráfego aéreo.

O Mode C mostra altitude barometrica e é útil para militar também em um quadro geral (RAP -Recognized Air Picture). Custa mais caro colocar um transponder civil em aeronave militar também para voar junto com civil para segurança.

Os Modos 1, 2, e 3 são mudados periodicamente mas podem ser facilmente monitorados. O Mode 4 foi desenvolvido com encripitpção para evitar este problema.


Contramedidas IFF

O Mk XII tem varias limitações. O inimigo pode enviar falsas interrogações e receber tantas respostas e sobrecarregar o sistema. O inimigo também pode rastrear as aeronaves amigas sem usar seu próprio radar tornando imune a contramedidas e mísseis anti-radiação. Também pode monitorar aeronaves com sistemas comerciais disponíveis ao monitorar retornos do IFF. Sendo passivo será difícil de conter.

Já na Segunda Guerra Mundial os alemães podiam repetir as perguntas dos IFF britânicos. O IFF ´Perfectos´ dos caçadores noturnos da RAF davam indicação de distancia e direção precisa para o inimigo.

Se o inimigo tem o transponder para responder uma resposta, uma aeronave amiga irá revelar sua posição e identidade. Para evitar esta fraqueza, uma pergunta criptografada foi desenvolvida por um programa que se iniciou em 1954.

Existem três métodos para o inimigo vencer um sistema IFF: aproveitamento, engano e negação. O inimigo se aproveita de um IFF ao conseguir informações a seu respeito. Se um inimigo grava perguntas de um IFF e a retransmite, ele pode ligar os transponder Mark XII e ter as aeronaves amigas se identificando e revelando a posição.
 
Mesmo que a gravação de perguntas seja impossível, um inimigo pode adivinhar a resposta, esperando achar por acaso uma combinação válida. Com milhares de respostas possíveis isso pode ser improvável, mas meios eletrônicos modernos podem transmitir muitas respostas por segundo.
 
O Mark XV (cancelado) deveria ter a capacidade de mudar o código rapidamente. O Mark XII muda o código lentamente. Em 1960 a US Navy testou um sistema chamado TACIT (Time Authenti-cated Cryptographic Interrogator/Transponder). Ele permitia a mudança rápida do código automaticamente assim como as respostas. Os códigos eram mudados tão rápidos que  se tornava obsoleto rapidamente e não poderia ser retransmitido pelo inimigo. O Mark XV deveria ter a capacidade do TACIT.

O Mark XII tem a  pergunta-resposta criptografada chamada Mode 4. A pergunta "Mode 4" inicia com quatro pulsos sincronizadores seguida de mais de 32 pulsos que contém a informação criptografada dizendo ao transponde receptor que a pergunta é válida e amiga. Perguntas inválidas são simplesmente ignorada pelo transponder. A resposta ao Mode 4 é um conjunto de três pulsos. A replica pode se iniciar após qualquer um dos 16 possíveis atrasos. Mudando o atraso a resposta pode transportar informações limitadas.

 A capacidade do inimigo de se apresentar como amigo para o IFF é chamado de enganação. Assim como o inimigo pode tentar explorar o Mark XII gravando ou adivinhando as respostas, um inimigo pode tentar enganar o Mark XII ao gravar ou adivinhar as respostas.

O Mark XV evitaria este meio com um grande número de respostas. Outro meio é o espalhamento de espectro para evitar interceptação do pulso. O receptor iria comprimir o pulso espalhado num pulso distinto. O inimigo teria dificuldade de separar o sinal do ruído de fundo.

Além disso, a resistência do sinal de resposta foi ajustado para a distância do interrogador, com uma resposta da mesma potência que a necessária é para tornar mais difícil a interceptação e restransmissão da resposta válida.

Um inimigo pode ser capaz de negar o uso do sistema IFF. Por exemplo, interferindo no sinal de rádio é um modo. Quase todo rádio pode ser interferido se o inimigo estiver interessado em investir os recursos adequados e colocar os interferidores no lugar certo.

Os rádios e radares militares são feitos para que a interferência seja difícil, mas a interferência não é impossível e os investimentos para isso dependem de:
- Do ambiente de combate presumido
- Do julgamento sobre o valor de trabalhar em um ambiente interferido
- Comparando com outros modos de resolver de interferência (atacar os interferidores inimigos)

Os usuários militar do Mark XII o consideram fácil de interferir. Esta fraqueza deveria ser remediada no Mark XV. Os pulsos da resposta e pergunta deveriam ser maiores que o Mk XII. Pulsos maiores significam que o potencial para aumento total de energia do pulso deve ser espalhado sobre todo o comprimento do pulso, o que torna a leitura do pulso na presença de interferência mais confiável. O espalhamento de espectro eletrônico que contribui nas segurança de comunicações também faz a interferência mais difícil. A estrutura do pulso devem permitir a detecção de erros de transmissão para que, se ocorrer interferência, o operador saiba que a informação recebida esta danificada e deve ser retransmitida.
 
A interferência é uma ameaça potencial, mas a forma indireta de negação é a mais importante: se o operador não tem confiança no sistema, ele o desligara. Vários pilotos experientes reportaram que, durante a guerra do Vietnã, eles desligaram seu Mark XII assim que entravam no espaço aéreo inimigo. Outros disseram que o fizeram próximos a forças inimigas no Mar Mediterrâneo. A razão era a mesma: medo que perguntas do inimigo ou que amigos interrogam e revelem a presença da aeronave.

Contra ameaças soviéticas mais sofisticadas, era esperado que os pilotos desligassem seus IFF assim que cruzassem as linhas inimigas. Se o operador acredita que um IFF o coloque em perigo, ele não será usado em todo seu potencial, se for usado.

O botão On/off é um meio de negação. Uma melhoria do Mk XV seria minimizar o problema de ligação inadvertida do transponder por amigos que precisa de coordenação cuidadosa entre os usuários.
 
O Mark XII deveria ser substituído na década de 80 pelo Mark XV da Raytheon/Allied Signal. Apesar das melhorias prometidas, o Mk XV foi cancelado em 1990, devido a complexidade técnica e custos crescentes. O fim Guerra Fria acabou com ambiente especifico, de alta intensidade e muita interferência eletrônica.

As necessidades de contra-contramedidas diminuíram de necessidade como espalhamento espectro, anti-interferência, correção de erro e detecção de detalhes. A interoperabilidade estava em primeiro lugar após a Guerra Fria.

O Mk XV teria novo computador criptográfico, o KI-15, que decifra códigos rapidamente e muda chaves também rapidamente. Cerca de 40 mil Mk XII foram produzidos e 25 mil estão em uso. Estimava-se que seriam necessários 17 mil Mk XV.

O NIS - NATO Identification Sistem - foi prioridade para a OTAN na década de 80. Seria um sistema que teria capacidade de identificação positiva de contatos que não respondia usando sistemas cooperativos e não cooperativos.

Entre os sistemas cooperativos estavam o datalink JTIDS ou link 16. O JTIDS é um sistema de comunicação, navegação e identificação integrado (CNI) onde os participantes enviam mensagem criptografada curtas em varias frequências para varias redes. Todos na rede são amigos e sua posição e sempre conhecida. É um sistema caro e grande e nem todos poderiam usar.

O IFF Mark XV seria a peça central do NIS. O Mk XV devia ter sido um banda frequência diferente do IFF/SIF e com proteção eletrônica contra interferência e escuta. Todos os países da OTAN precisariam usar o sistema e levaria tempo. O sistema civil ainda continuaria sendo usado para voar em espaço aéreo civil. A frequêcia também tem limites legais para uso e o custo tornou-se proibitivo e foi abandonado.

O Modo S foi introduzido no Mk XII para dar código para cada aeronave e mais custos para aeronaves

O SIFF (Sucessor IFF) ou Mode 5 foi projetado para dar identificação cooperativa e segura e já foi testado. O Mk XIIA terá o SIFF quando disponível. O objetivo do Mark XIIA é melhorar a margem de comunicação com alto nível de segurança para identificação, segurança e criptografia, com algoritmo melhorado para resposta rápida e potencial de crescimento.

O Modo 5 usa técnicas de criptografia, codificação e modulação para resolver os problemas de segurança do Mark XII. Também passa posição de GPS e outros dados.  Foi iniciado em 1995 como resposta ao programa Combat Identification Mission de 1992.

Os alemães proporão o uso da banda S que cobre 2-4 GHz. A vantagem é que são menos usadas e mais difícil de interferir com interferidores potentes. Outra consequência é a diminuição do alcance com o aumento da frequência. A banda S também seria melhor na Europa e não para os EUA que operam em todo mundo. Uma combinação dos Modos 7 e 8 com espalhamento de espectro também foi abandonado.


Coordenação com o Trafego Civil
 
O Modo S é usado para operar em áreas de trafego aéreo intenso e também foi acoplado no IFF militar. Até aeronaves leves se quiserem operar em regiões de grande trafego terão que usá-lo, a não ser que vire área militar.

O Modo S pode dar informações ao inimigo, mas não é problema durante uma guerra. O modo S pode ser desligado e os militares podem tomar comando do trafego aéreo. O Modo X do Mark X identifica uma aeronave pelo número de vôo do dia. O Modo S identifica pelo prefixo ou código de chamada.

O inimigo pode construir um banco de dados destes prefixos o que não é tolerado pelos militares. Isto pode revelar os vôos e rotas das aeronaves e a frequência em que vão para a manutenção. Os militares podem usar um conjunto de prefixos e e mudar de forma randômica. Os controladores civis podem saber que é uma aeronave militar, mas não o tipo. Um sistema que define aeronave civil também define qual é militar pois pode até não responder para um radar de tráfego aéreo e será presumida que é militar. É o preço da proteção do trafego civil.
 
 No caso de um conflito as aeronaves militares pode ter que usar o controle de trafego civil tendo que usar o modos civil como o Modo S e anti-colisão como o ACAS que tem código de chamada único para cada aeronave. Além de alertar a presença, dará indicação do tipo, ordem de batalha formada e intenções.


Sistema de Identificação Geral


Nenhum sistema IFF é perfeito, e os pilotos e tripulantes de navios ou aeronaves podem hesitar em disparar apenas com a ausência de uma resposta IFF anunciando que o alvo é inimigo. Também nenhum sistema não-cooperativo é perfeito.

Em testes e exercícios indicam que com a tecnologia atual uma percentagem pequena dos alvos identificados como hostil é , na verdade, amiga. Estes erros podem ser aceitáveis numa luta por sobrevivência como era o caso de um conflito entre a OTAN e o Pacto de Varsóvia.

Nos conflitos atuais onde os EUA engajam nações fracas e a maioria das aeronaves no ar sendo amigas, estes erros podem resultar em taxas de fratricídio maior que as perdas pelo inimigo.
 
Sistemas IFF cooperativos e não-cooperativos trabalham em conjunto para tornar fácil e mais preciso o trabalho que seria feito individualmente. Por exemplo, assumindo que um sistema pergunta-resposta seja 90% seguro, 10% dos alvos seriam hostís com taxas de perdas inaceitáveis. Se um sistema não-cooperativo for 90% preciso, então os 10% seriam identificados com amigos em 90% das vezes e o erro final seria de 1% de erros assumindo que os dois sistemas sejam independentes.

Estes números são apenas ilustrativos, pois 1% de erro pode não ser aceitável de pendendo da situação tática e política.


Técnicas NCTR

Os meios de reconhecimento e identificação de combate (CID - Combat Identification) podem ser cooperativos como o IFF, procedimentos e datalink e não cooperativos como o radar e assinatura acústica, infravermelha (IR) e ótica (EO).

Os meios relacionados com a identificação de combate são bem variados como o radar, radar biestático, modulação de sinal de radar, radares de alta resolução, sistemas de apoio de guerra eletrônica (ESM, MAGE, RWR etc) para estudar modulação de radar e comunicações, assinatura acústica, infravermelha e ótica, datalink, planejamento de vôo/missão, inteligência humana (HUMINT), procedimentos de controle de espaço aéreo, origem do contato, perfil de vôo, comportamento do alvo, rota e associação com outra plataforma (algumas aeronaves voam em certos padrões e formações). Todas as informações são fundidas de modo a dar uma identificação correta.

O objetivo é destruir alvos inimigos e evitar destruição de alvos amigos, neutros e não combatente. O militar tem que matar ou morrer e não agir rápido e decisivamente pode dar vantagem ao inimigo. O sistema deve declarar o alvo por tipo e com confiança para obter os requisitos citados.  A identificação de combate feita de forma rápida e confiável a longa distancia é um desafio e função critica para os sistemas de Comando e Controle e sistemas de armas.

O IFF é o sistema de identificação cooperativo tradicional, mas apenas identifica alvos amigos e todas as plataformas tem que estar equipadas e com o sistema funcionando para ser eficiente. As técnicas não cooperativas são capazes de identificar inimigos também.

A identificação não cooperativa de aeronaves varia do reconhecimento visual simples até a detecção, analise e classificação baseada em diferenças de emissões passivas e ativas do alvo.

O reconhecimento (ou identificação) de alvos não cooperativos (NCTR - NCTI), que não depende de processos de interrogação/resposta, tem várias vantagens. Sistemas NCTI  fazem identificação com sensoriamento remoto sem coordenação com alvo sendo sensoriado.

Os processos de NCTR inclui dados referentes ao número de alvos; classificação (aeronave, UAV, míssil cruise etc); reconhecimento (F-16 ou Gripen); e identificação que é mais importante no nível operacional que técnico e depende do ambiente tático.

Os sistemas não-cooperativos podem discriminar amigos de inimigos com bases nas suas mudanças sutis. Se estes equipamentos não forem capazes de identificar todos os alvos, os sistemas cooperativos tipo pergunta e resposta podem concentrar os esforços em alvos ambíguos. Por exemplo, apenas os alvos que não respondam a um sistema IFF devem ser examinados por uma técnica não cooperativa.

O sistemas NCTR recebem entradas de dados de um ou mais sensores, e os manipula através de meios de fusão de dados e algoritmos de reconhecimento de alvo em processadores de alta velocidade. Os sensores operando em qualquer parte do espectro eletromagnético podem dar informações úteis.

Como exemplos temos os FLIR de 3a geração, radares de abertura sintética (SAR), radares laser ( LADARS) e sistemas de apoio a guerra eletrônica (MAGE). Estes sensores podem estar operando sozinhos ou em conjunto.
 
O fim da Guerra Fria mudou a equação do IFF não cooperativo para a OTAN. Nos conflitos futuros onde a OTAN terá superioridade aérea total, a identificação positiva de inimigos, e alvos não cooperativos, será importante. Além disso, qualquer aeronave não identificada pega aleatoriamente poderá ser amiga nestas condições, e uma falha na resposta ao IFF não será justificativa para o disparo de um míssil ar-ar de longo alcance.

Também existira a possibilidade de aliados e inimigos estarem usando o mesmo equipamento como aconteceu na Guerra do Golfo como no caso dos Mirage F1 iraquianos e do Qatar.

Uma medida única não será suficiente para identificar inimigos, um quadro composto de vários canais ou de várias fontes de informações será necessário e será parte das regras de  engajamento.

A identificação de alvos (ou contatos) é importante para melhorar a consciência espacial, avaliar ameaça, diminuir fratricídio, reduzir o tempo de resposta (principalmente para interceptação), otimizar a resposta  e gerenciamento de armas(permite o uso de mísseis de longo alcance) e otimiza a vigilância e gerenciamento da batalha.

Técnicas NCTR de Radar

As técnicas NCTR de radar incluem  radares de abertura sintética invertida (Inverse Synthetic-Aperture Radar - ISAR),  High-Range-Resolution Profiling ( HRRP) e modulação de turbina (Jet-Engine Modulation - JEM).

A analise cuidadosa do retorno do radar revela muito mais sobre o alvo do que distancia e direção. Logo após o desenvolvimento do radar, os operadores notaram que a hélice da aeronave modulava a frequência do retorno do radar de modo característico.

O equivalente moderno é chamado Jet Engine Modulation (JEM). A entrada de ar do motor reflete sinais de radar muito eficientemente. Ondas de radar que penetram a entrada de ar são refletidas pelas paletas do compressor. O movimento das paletas causam mudanças Doppler na frequência das ondas refletidas. Estas mudanças podem ser detectadas, e caracterizadas por modelo de motor e então a aeronave que a usa.

A JEM é muito dependente da geometria de aspecto entre o radar e o alvo. Esta dependência restringe a aplicação num engajamento dinâmico.

Outra limitação do JEM é clara: a técnica identifica o motor e não a aeronave. O número de motores é bem menor que o de aeronaves. O F-16 usa a turbina GE F-110 ou a P&W F-100. A F-100 também é usada pelo F-15. A GE F-110 é usada pelo F-14 e B-1B.

Os caças também usam turbinas bem diferentes em relação as aeronaves de transportes que tem um by-pass ratio (BPR) maior. Porém, o Boeing 757 usa a P&W F-117 que também é usada pelo C-17.

O HERM (Helicopter  Rotor Modulation) é o equivalente do JEM para identificação de helicópteros.

A técnica JEM iniciou em 1984, com testes e operação entre 88-92. Em 1992 foram iniciadas estudos com técnicas de radar imagem.

Ondas de rádio ou radar são apenas uma forma de radiação eletromagnética, como a luz, e tem a mesma velocidade, cerca de 300 metros em um microsegundo. Um radar típico envia pulsos, ou ondas de rádio, que duram microsegundos. Isto significa que o pulso de radar tem vários metros de comprimento.

A resolução de um objetos muito menor que o comprimento de pulso do radar é difícil de obter. Os radares são bons para detectar mas não para detalhar objetos pequenos como aeronaves. Um alvo aparece apenas como um borrão na tela do radar. Porém, se o radar tiver um pulso bem compacto, para determinar detalhes da superfície da aeronave, ela poderá ser identificada.

Os radares de alta resolução, ou HRR (High Resolution Radar), estão em pesquisa e desenvolvimento. O desafio dos HRR são grandes. Primeiro o pulso deve ter nanosegundos. Outro problema são os desafios operacionais. Cada alvo tem um padrão de eco diferente dependendo do aspecto que esta sendo visto. Uma visão lateral é bem diferente de uma frontal e o catalogo de dados deve considerar todos os ângulos possíveis. As armas e tanques extras penduradas também alteram a assinatura.

Radares de alto desempenho podem ajudar no desenvolvimento de algoritmos para modos NCTR e ser a base para equipamentos operacionais. A predição de assinatura radar e descrição de geometria são requerimentos para algoritmos de identificação. Estes radares trabalham desde a banda UHF até Ku. Usam  programas CAD para comparar com a imagem radar. O processador reconhece formas e retorno da imagem radar da aeronave, de vários ângulos e aspectos

 
Espectro de frequência de um F-16 (acima) e um F/A-18 (abaixo). É preciso saber a direção e aspecto do alvo para saber qualquer assinatura comparar ou para se posicionar para conseguir o aspecto desejado. O NCTI é prioridade máxima para USAF e os radares HRR poderão ser o sensor primário pois a classificação é excelente.

Modos de radar NCTR são secretas mas certamente envolvem medidas de distâncias precisas. Se a orientação do alvo é conhecida, a distribuição da assinatura em uma pequena porção de forma pode formar um perfil de distância que é característica de certo tipo de aeronave.

A resolução de distancia é a capacidade de determinar pontos do alvo separados em distancia do radar. Funciona iluminando o alvo com energia de banda larga e processando a energia de retorno. Após processada, a assinatura do alvo é formada com a energia refletida em função do alcance.

O problema com o HRR é que a assinatura muda com a orientação do alvo. A assinatura pode ser obtida de aeronaves reais ou sinteticamente com modelos em escala.



Modo de resolução de distância com um HRR.



Na técnica de medida de distancia, se for conhecida a orientação do alvo, a distribuição da assinatura em pequenos distancias é característica de cada aeronave.


Uso de radares de ondas milimétricas (MMW) na frequência de 94GHz  foi usado para testar técnicas NCRT (ISAR e JEM) pelo USMC. Os radares de onda milimétrica podem ser  usados para classificação, guiamento e controle de armas de auto-defesa de navios contra alvos voando a altitude muito baia, tem grande capacidade de contra-contramedidas eletrônicas e boa discriminação de alvos para defesas contra mísseis balísticos.

Porém, os radares MMW tem grande atenuação de propagação em alta umidade e chuva em relação a outros radares de frequência menor, mas tem melhor penetração em nuvens, nevoeiro e fumaça que a luz visível e fontes infravermelha.


Imagem radar de um DeHavilland Dash 8 a 9,3km de distancia com resolução de 0,3 metros tirada de um radar Norden APG-76 modificado operando na banda Ku. A aeronave sobrevoava a fabrica durante o teste.


Imagem ISAR de um DC-9.


Assinatura HRR e SAR de uma aeronave.

Enquanto na JEM a característica da turbina  é independente do aspecto do alvo e o banco de dados é simples, os radares HRR são sensíveis ao aspecto do alvo e cargas externas. O resultado é uma demanda por banda larga e um banco de dados complexo.

Os modos de radar NCTR tem limitações. Num episódio durante uma patrulha na zona de exclusão no sul do Iraque, o AWACS autorizou dois F/A-18C a dispararem contra um alvo que desceu o paralelo 32 na zona de exclusão aérea no sul do Iraque. Os pilotos optaram por fazer identificação visual e era uma aeronave comercial do Sudão. A cauda em T do Boeing 727 escondeu os motores e não reconhece com modos JEM. O AWACS pensou ser um par de caças próximo. O C-5 Galaxy também pode ser confundido com 3 caças baseado na reflexão da cauda e duas asas, cada um registrado com alvo separado.

Vários radares de caças atuais já estão equipados com técnicas NCTR. O ECR-90 Captor do Eurofighter trabalha na banda I/J e usa técnicas "target adaptive waveforms" junto com o IRST Pirate para identificação visual.

O APG-77 do F-22 forma feixes de radar bem finos para gerar uma imagem de alta resolução do alvo com processos ISAR. O modo ISAR usa mudança Doppler do alvo causada pela mudança de posição do alvo para criar um imagem tridimensional. O alvo dá a mudança Doppler e não a aeronave iluminando o alvo. A imagem de radar é comparada com a armazenada no banco de dados da aeronaves. A precisão é estimada em 98% para identificação. O F-22 nem será equipado com um IRST devido a precisão do sistema.

Nos teste do APS-137(V)5 dos P-3 Noruegueses foi possível identificar navios com imagem ISAR a 100 milhas e também alvos em terra. As foto de radar a 100km e 8 mil pés tirada da base russa de Severomorsk, permitia ver navios individuais no porto claramente. O NAe Kusnetosv ancorado mostrava aeronaves no convôo. Também era possível identificava aeronaves estacionadas em aeroporto a 22 milhas e 23 mil pés. Os modos ISAR não serve para vigilância, mas é ideal para checar uma área especifica de interesse para apoiar operações.


Contramedidas NCTR

Da mesma forma que existem técnicas cooperativas de identificação usados por aeronaves amigas, as aeronaves podem aumentar a capacidade de métodos não cooperativos de discriminar alvos amigos. São idéias conceituais como aumentadores de radar para ajudar HRR, ou induzir vibrações em radares Doppler.

O inimigo pode fazer o contrário para atrapalhar as medidas de identificação não cooperativas. As contramedidas contra as técnicas NCTR já existe na forma de material absorvente de ondas de radar (RAM). Disperso aleatoriamente na aeronave ele pode atrapalhar a assinatura e visualização do alvo por um radar inimigo. O algoritmo usado para discriminar aeronaves não ira olhar detalhes mas extrair dados de características próprias. Porém o inimigo pode saber qual característica é usada e tentar suprimi-la.

A cobertura da entrada de ar com material RAM também evita que os reflexos retornem ao radar. O RAM é capaz de absorver 99% da energia. Com 1/100 retornando é possível diminuir em 40dB com duas reflexões dentro do duto. Com isso o duto fica invisível ao radar evitando retorno do motor para uso de técnicas JEM.

Se material RAM não permite transformar aeronaves convencionais em aeronaves furtivas, ou invisíveis ao radar, evitando detecção, o RAM pode ajudar a evitar o reconhecimento e identificação da aeronave.

A própria furtividade já é uma contramedida contra modos NCTR pois a aeronave nem é detectada. As técnicas NCTR e a furtividade são dois lados da mesma moeda. Qualquer medida que faça uma plataforma mais furtiva em termos de assinatura radar, visual, térmica, eletrônica ou acústica a torna menos susceptível ao NCTR. Por outro lado, qualquer falha nesta defesa poderá ser explorada.

Os respondedores IFF negam a furtividade de caças como o F-117 e F-22. A RAF usava vôo a baixa altitude na rota de ingresso do alvo e com silencio de radio. A mudança de cenário após o fim da Guerra Fria passou para táticas de grandes formações a media altitude. Se precisar usar o IFF as aeronaves irão dar a posição para o inimigo sem usar seus radares e rádios. Com a ameaça de mísseis anti-radiação o inimigo irá gostar.

Durante o conflito de Kosovo, os caças J-22 Orao e G-4 Super Galeb realizaram ataques contra KLA em Kosovo debaixo do nariz dos aliados. Voavam em  total silencio de radio e muito baixo rápido, só subiam quando tinha que localizar o alvo. Seus RWR só eram iluminados quando estavam nos picos dos morros. Realizaram 31 missões incluindo próximo as áreas sobre ataque aéreo da OTAN. Nenhum foi interceptado. Os helicópteros também realizaram 174 vôos e os de carga  19 saídas.

As contramedidas eletrônicas também são úteis pois os modos NCTR são muito susceptíveis durante processo.

Identificação Visual

O uso de sensores de imagens para identificação a longa distância existe há várias décadas no ocidente na forma do TISEO do F-4D e do TCS do F-14. Estes sensores são apontados por radar e só podem ser usados de dia e com boa visibilidade. Os sensores atuais usam cameras de TV CCD com maior definição e alcance. Os sensores infravermelhos de imagem estão melhorando a definição poderão assumir esta função e podem ser usados a noite e para vigilância.

 
Imagem do sensor de busca do míssil AIM-9X. O alvo pode ser claramente identificado como um F/A-18. Se os sensores internos não declaram positivamente o alvo, os sensores dos mísseis poderão assumir a tarefa ao reconhecer o alvo após o disparo ou dar redundância na identificação. Os mísseis anti-carro Hellfire Longbow e Brimstone tem um radar de alta definição que permite praticamente ver o alvo.



Desde a Primeira Guerra Mundial é feito treinamento para identificação visual de aeronaves. Esta tarefa sempre foi desafiadora.

 
Imagem do TCS durante um combate contra um MiG-23 Líbio no Golfo de Sidra. No dia 4 de janeiro de 1989, dois F-14A do esquadrão VF-32 atacaram dois MiG-23MF Líbios do Esquadrão 1040 ou 1041. O engajamento foi iniciado com o disparo de um AIM-7F/M a longa distância. O míssil errou e o engajamento passou a ser a curta distância. O TCS é um sistema de aumento visual que permite identificar um caça pelo tipo a cerca de 24km. Os pilotos percebera que o LANTIR do Bombcat tem definição melhor e maior alcance. Agora praticamente todo caça americano tem um sistema com capacidade semelhante, LANTIRN, ATFLIR, Litening, Sniper XR e automaticamente um IRST se puder apontar o sensor com o radar.



Imagem do sensor IR do OSF do Rafale. A imagem sugere que sejam um Mirage 2000 e outro Rafale. O IRST é instalado a esquerda e um TV/telemetro laser (chamado Combat Identification Unit - CIU) a direita. O CIU pode acompanhar alvos e mostrá-lo no HUD do piloto.


Aeronaves diferentes podem ter perfil similar e serem mais difíceis de identificar em alguns aspectos. O Su-27 Flanker se parece com o F-14 visto frontalmente e tem o canopi e LERX parecidos com o F-16. Também lembra o F/A-18 e F-15 em vários aspectos como cauda dupla e entrada de motor dupla, canopi, enflechamento das asas etc.


Este piloto não está brincando de sniper. Os testes ACEVAM mostraram a necessidade de identificação visual (VID) de longo alcance para disparar os mísseis Sparrow antes do F-15 entrar no alcance das armas inimigas. O F-15 não receberia o sistema de TV de longo alcance TISEO na raiz da asa esquerda para limitar o peso e custos. Em 1976 o Major Jim Postagate observou que o HUD mostrava a linha de visada da aeronave com um símbolo "W" e teve a idéia de colocar uma luneta no lado do HUD para VID de longo alcance. Os pilotos alinhariam no meio do W com uma luneta de 4x12. Se a aeronave inimiga estava no designador de alvos (TD) então alinhava o TD com o W e a luneta estaria alinhada e poderia dar uma olhada. Postagate convenceu a testarem e foi chamado de Eagle Eye. A luneta foi montada no HUD com sucesso parcial devido a problemas de harmonização e vibração. Alguns pilotos citam 1-2 sucessos em 10 tentativas, mas já valia a pena. Outro problema era ter que inclinar para olhar podendo mover o manche. Com uma velocidade de aproximação 1.800 km/h as oportunidades eram raras, mas se conseguiam VID um F-5 podia ser identificado a 8 km com as características dos lançadores nas asas contra 2,5km do olho humano. Assim já dava capacidade "first look, first shoot". Os pilotos passaram a usar a luneta Bushnell 9x em todos os Esquadrões de F-15. Era comum ver pilotos alinhando a luneta com W em características do fundo. Era montado antes no HUD antes de decolar. A Eagle Eye foi usada no Golfo 1991 e antes no ACEVAL.
 
Os sensores de imagens são ruins para vigilância e são geralmente apontados por outros meios de vigilância de área. Uma exceção pode ser o radar laser (LIDAR), mas mesmo assim tem alcance curto, não funcionando a mais de 10km, apesar de obter uma imagem de alta resolução do alvo.

A vibrometria laser, usando interferômetros óticos de precisão para medir a mudança Doppler da luz refletida do alvo é outra área de NCTR ativa.

O LADAR Enhanced Recognition And Sensing  Ladar (ERASER) gera imagem de alta resolução de alvo. O piloto identifica alvo ou o sistema faz reconhecimento automático. O alcance desejado é de 15-20 até 25km a altitude de 1,5-6 km.

O programa da USAF Multi Discriminant Transceiver (MDT) irá usar técnicas de identificação ar-ar e ar-superfície para identificação a longa distância. O objetivo é reduz numero de saídas e de armas disparadas para a tarefa, busca em grande área, evitar  fratricídio, realizar identificação de combate confiavel de alvos quando parcialmente obscurecidos e melhorar a sobrevivência.

As tenicas usadas são bem variadas como ´time-based ranging´, ´active two-dimensional imaging´, ´vibration sensing´, ´polarized scattering´, e ´multi-wavelength laser radar´. Serão usados em aeronaves como o AC-130, UAVs de reconhecimento e casulos de navegação e ataque como o LANTIR


Métodos Passivos Interceptação de Emissores

Uma técnica simples, além da identificação visual, é a interceptação passiva de transmissões de radar e radio. Cada transmissor de radar e radio tem características próprias de frequência, modulação e frequência de repetição e pulso ( PFR ).

Os sistemas de identificação de emissão, como o RWR, ESM, MAGE, ELINT e COMINT, tem a limitação de serem efetivos apenas contra alvos emissores. Estes sistemas mostram alguns dados de altura e distancia, e classifica por tipo, por exemplo, a emissão do radar NO-193 Slot Back indica que é um MiG-29.

O problema é quando um emissor é usado por várias plataformas. A contramedida é fundir os dados com outras informações para auxiliar a identificação.

Algumas aeronaves transmitem com frequência e outras raramente. Uma aeronave AEW emite o tempo todo enquanto os caças apenas após serem chamados para uma interceptação. Também é possível induzir uma aeronave a transmitir sinais, como enviar comunicações falsas que precisam de resposta ou aparecer ameaçador para força-lo a ligar o radar ou se comunicar com o centro de comando.

A escuta de sinais passivos também é ideal para identificação a longa distância. O ESM do E-3 AWACS tem alcance de 400km. O IFF de um caça sem apoio de AWACS varre área grande e com ajuda varre área pequena (indicando ataque iminente). A aeronave em busca também muda de direção com frequência para para aumentar a área de varredura.

O ESM ALR-94 do F-22 é um dos meios furtivos para identificação de alvos. Ele trabalha em conjunto com outras aeronaves de reconhecimento eletrônico como o RC-135 Rivet Joint. Os dois trocam informações pelo datalink que emite muito menos que o radar. O ALR-94 tem capacidade de dar dados de alvos para lançar o AMRAAM. O F-22 tem quatro canais para identificação: IFF, ALR-94, datalink e o radar. São preciso apenas dois para validar o disparo de um míssil a longa distância.

Equipamentos de coleta de sinais de radio frequência (SIGINT)  tem sido a fonte de informações para identificação e alvos ao medir parâmetros como frequência, amplitude, largura de pulso e PRF.

A introdução generalizada de radares Pulso-Doppler e outros com técnicas avançadas como agilidade de frequência e intervalo de repetição de pulsos, largura de pulso variável e transmissão em rajadas, são problemas novos.

Eles estão combinados por um aumento de densidade de pulso de 1-2 milhões ou mais. Os sistemas de guerra eletrônica respondem com a uso de técnicas de Specific Emitter Identification (SEI) para multiplicar a medida de parâmetros clássicos, e processadores que podem reconhecer densidades de pulso muito alta.
 
Como exemplo, temos a identificadores de emissão que usa modos UMOP (Unintentional Modulation On Pulse). Esta técnica analisa a estrutura de frequência fina na frente de um pulso para extrair dados úteis. Os dados são coletados no buffer. Pulsos com características de frequência similar são agrupados. Uma média simples de todos os pulso de cada grupo é calculada, com supressão das distorções do receptor e com uma saída de dados estável. O passo final é comparar cada assinatura média do grupo com o de uma banco de dados, para determinar se os dados são comparáveis.


Som

O USMC está estudando uma proposta de um Acoustic Target Acquisition System (ATAS) para  detecção passiva, classificação e identificação de helicópteros e UAV, com azimute do sistema de armas.

Os dados de requerimentos incluem 70% probabilidade de classificar um helicóptero a 6km e identificar a 5km (com objetivo de atingir 85% a 8km e 7km respectivamente). Capacidade de localizar alvos em 360º de azimute com precisão de 10º (5º desejado) em 90% das ocasiões, ou 30º (50º desejado) de campo de visão em elevação, e capacidade de rastrear 10 alvos simultaneamente, com taxa de alarme falsos de10 em 1h (5/h desejado).

O ATAS equiparia o Avenger (Singer) com seu motor ligado, todos sistemas táticos operando e com presença de ruído de fundo. A capacidade de desempenho reduzida com veículo em movimento é desejável.

Gerenciamento de Batalha

O Gerenciamento de Batalha Aérea inclui coleta de informações sobre onde os recursos de batalha são necessários, determinando prioridades, e destinar recursos para as necessidades. O conhecimento tático ou consciência situacional dado pelo gerenciamento de batalha é parte do combate aéreo e interessa para evitar fratricídio com a coordenação precisa das forças amigas.

O conhecimento da localização e atividade das formas amigas (consciência da situação), é o resultado de planejamento, informações e vigilância.
 
Qualquer esforço que melhora a coordenação também melhora a efetividade e pode ajudar em diminuir o fratricídio. As ATO (Air Task Order), ou ordens fragmentarias, da US Navy e USAF eram difíceis de serem transmitidas entre os serviços de planejamento de ataque na Guerra do Golfo para formar os pacotes de ataque.

Os rádios disponíveis na Guerra do Golfo entre a USAF e a US Navy não eram compatíveis e as ATOs eram tão volumosas que não poderiam ser transmitidas a tempo. Também tinham problemas de nem sempre serem corretamente seguidas. No máximo 50% eram seguidas a risca e em um dia do conflito todas foram desrespeitadas.

As ATOs continham dados como tempo de saída, orbita de reabastecimento, munição, alvo, códigos de IFF, códigos de chamada, pontos de coordenação, tempo sobre o alvo (TOT) e zonas permitidas para vôo e não permitidas (No Fly Zones/Fly Zones).

Em uma ocasião, durante a primeira Guerra do Golfo, um helicóptero com rota não prevista só não foi derrubado pois um oficial de ligação das forças especiais interviu dizendo que era um vôo secreto. As aeronaves apoiando as operações secretas e cujos vôos não participavam das ATO. Em outra ocasião, dois outros helicópteros também fora dos vôos previstos foram detectados. O oficial de ligação das forças especiais foi consultado e negou que eram amigos. Foi pedido para que conferisse a informação e voltou pálido dizendo que eram amigos.

Na Guerra do Golfo não ouve fogo amigo devido ao treinamento, tecnologia, regras de engajamento, mas ocorreram também por sorte. Em uma ocasião uma aeronave voando baixo e rápido seguia em direção a Arábia Saudita. O AWACS deu autorização para um F-15 derrubá-la. O piloto resolveu fazer identificação visual, colocando-se numa posição vantajosa, e identificou como um Tornado IDS saudita fora do plano de vôo. O piloto foi condecorado. Ocorreram outros episódios semelhantes.

Como a falta de sinal de IFF é insuficiente para identificar com hostil em um pacote de ataque, as escoltas ficam impedidas de usar sua capacidade BVR, diminuindo chance de sucesso ou podendo ser derrotado para um inimigo mais ágil no combate aproximado. As regras de engajamento exigentes podem aumentar as perdas para as forças inimigas, mais do que reduz perdas por fogo amigo.

As zonas de engajamento de mísseis foram usados pela primeira vez pela USAF em dezembro de 1972 na operação Linebacker II. Nesta ocasião foram criadas "Kill Box" ao redor das ondas de ataque, chamadas "Gorilla Package". O fratricídio durante estas operações podem ser causadas por falhas de navegação, comunicações, comando, planejamento, pouca disciplina de fogo e mal função de equipamento. Melhorias nestes meios também aumentam a capacidade de combate, incluindo treinamento como a realizada na Red Flag.

Ao atacarem alvos no solo, durante a Primeira Guerra Mundial, as aeronave sempre atuavam longe das tropas amigas e de dia. Se buscava alvos de oportunidade era previamente assumido que só havia alvos inimigos na área.

No nível tático, a vigilância de longo alcance pode rastrear uma aeronave inimiga no momento que decola. Se um caça pode ser visto decolando de uma base inimiga, pouco pode ser questionado se é ou não um inimigo.

Esta capacidade esta parcialmente nas mãos das aeronaves AWACS. As limitações deste sistema é o alcance e o acompanhamento do alvo. Uma vez que ele se aproxima de uma aeronave amiga o radar não pode mais distingui-los como alvos separados ou pode perder o rastreio se voa atrás de montanhas. Então, quando um eco de radar distinto é detectado novamente, o radar não pode mais saber se veio de uma base inimiga.

Durante a Guerra do Golfo, no primeiro dia de guerra aérea, quando o movimento das aeronaves amigas era conhecido antes do vôo, foi permitido o uso de mísseis de longo alcance para os contatos que apareceram a frente das escoltas. Outra oportunidade surgiu quando os caças iraquianos fugiam para o Irã e os mísseis de longo alcance eram o única meio de interceptá-los. Os MiG-25 também tinham um perfil de vôo, de alta velocidade, que facilitava a identificação.

O disparo de mísseis BVR contra bombardeiros nucleares durante um conflito nuclear EUA x URSS era fácil pois tudo que vinha do norte era automaticamente classificado como inimigo. Vôos amigos ou comerciais eram muito poucos e fáceis de gerenciar. Também não eram esquadrilhas de aeronaves e aeronaves que não respondiam ao IFF. As aeronaves que precisavam ser identificados visualmente eram relativamente poucas.

Durante a Guerra das Malvinas e do Kosovo foram criadas zonas de exclusão para evitar o transito de aeronaves civis e facilitar a identificação de alvos.

O AWACS pode transmitir informações, mas o maior benefício se acumula com comunicações em duas vias entre um ponto de coordenação e os combatentes avançados equipados com IFF. Por exemplo, para evitar fratricídio, os mísseis SAM são localizados em áreas defensivas especiais onde as aeronaves amigas não podem voar. Para que mísseis e caças possam operar na mesma área será necessário transmitir identificação de alvos para as baterias (JTIDS terrestre).
 
O último objetivo para identificação e sistemas de comando poderá ser um arranjo de combatentes avançados equipados com IFF de ponto, coletando informações e distribuindo em uma rede para que as informações sejam baseadas um quadro composto de todas as informações disponíveis. Com exceção da coordenação míssil-caça, nenhuma melhoria de comunicações está sendo desenvolvida para evitar fratricídio além dos sistemas de datalink.


Identificação de Combate e Mísseis Superfície-Ar


As dificuldades em encontrar soluções na identificação de aeronaves forçou os mísseis SAM e interceptadores a operarem em zonas de responsabilidade. Tipicamente, os SAMs defendem faixas de espaço aéreo onde o sobrevôo por aeronaves amigas é evitado.

Então, o que entrar nesta zona será automaticamente considerado como hostil. Estas áreas são chamadas Missile Engagement Zones ou MEZ. Os corredores não defendidos nestas zonas permitem que as aeronaves amigas passem de um lado para outro. Como o inimigo pode rastrear as aeronaves amigas, eles podem descobrir a localização dos corredores, e este corredor deve ser movidos frequentemente.

Áreas fora do MEZ são deixadas para os interceptadores. Os SAM não costumam engajar aeronaves nas zonas de engajamento de caças (FEZ - Fighter Engagement Zones).

A introdução de mísseis de longo alcance como o Patriot mudou a utilidade da partilha de responsabilidade entre SAM e caças. O alcance é tão grande que, num teatro de operações como o da Europa, haveria poucas áreas que não seria acessíveis aos caças e mísseis SAM. O alcance do Patriot pode ser restrito artificialmente pelo operador, mas isto elimina suas capacidades e a justificativa dos custos do sistema. Os EUA estão resolvendo este problema com o programa  Joint Air Defense Operations (JADO) para testar o conceito de Joint Engagement Zones, ou JEZs. Alguns testes chegaram a 30% de fratricídio.

O teste de aceitação deste conceito é chamado JADO/JEZ. A US Navy está envolvida e está testando seus sistemas NCTR ativos como o Shipboard Advanced Radar Target Identification System (SARTIS).
 
Os Patriot pertencem ao US Army mas as regras de engajamento são determinadas pela USAF. A USAF quer identificação positiva antes de permitir o disparo de um míssil. Em batalhas de larga escala envolvendo alvos múltiplos, a transferência de informações do escalão superior para os centros de controle de tiro podem saturar os centros de dados, levando a atrasos na transferência de dados de identificação.

Os sistemas de IFF não cooperativos devem considerar os mísseis SAM para que possam usar todos o seu potencial. O Patriot foi usado para interceptar TBMs Scud no Golfo Pérsico. Não houve fratricídio apesar de numerosas violações das áreas de defesa aérea, mas, ele também não teve papel na tarefa de defesa aérea.

Durante a Segunda Guerra do Golfo, em 2003, um F/A-18C Hornet e um Tornado GR4 britânico foram derrubados por mísseis Patriot PAC-3. Eles dividam o pequeno espaço aéreo do Kuwait para defesa aérea, ingresso e retorno dos alvos e era uma área ameaçada por mísseis balísticos iraquianos. Em outra ocasião um F-16CJ disparou um míssil HARM contra uma bateria Patriot que tinha iluminado com seu radar sem perdas no solo. Estes episódios sugerem que ainda existe uma grande falha nos sistemas de identificação americanos.


Qual a vantagem de ter um míssil de longo alcance eficiente e caro como o AIM-120 AMRAAM se for necessário se aproximar do contato para identificação visual? O alcance máximo é diferente de alcance efetivo que está limitado, entre outras coisas, a distancia de identificação, e consequentemente, ao sistema de identificação da aeronave. Todo engajamento ar-ar tem cinco fases distintas: detecção, aproximação, ataque, manobra e desengajamento. Todas são importantes e dependem de táticas. Para vencer o piloto tem que ser mais capaz que o oponente para deslocar sua aeronaves na melhor posição, usar bem seus sensores, saber as vantagens e fraquezas do oponente e de sua aeronave (inclui ele mesmo), voar formações corretas, cooperar com aliados, usar manobras e despistamento adequadamente, distribuir alvos, trancar armas, identificar a ameaça e lançar contramedidas se necessário. Nos últimos anos a surpresa está mostrando ser cada vez mais difícil. Na maioria das vezes os dois lados sabem da presença do inimigo. No mínimo os sistema de detecção passivas com o RWR podem detectar uma emissão e avisar o que é e qual a distância.


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