地上のSSRから1,030メガヘルツ(MHz) 帯の電波で送られた質問用信号を機上のATCトランスポンダが受信すると、1,090 MHz帯の応答信号を十数個のパルスで返信する
敵味方識別装置は、電波を発射して対象に返信を要求する、または要求に対して返信する装置である。つまり名称は「敵味方識別」であるが、応答があった時に味方だと確認できるだけで、敵だとの確実な情報を得ることはできない。起源はイギリス空軍による防空レーダー網の建設が始まった1935年まで遡る。
現代の敵味方識別装置は、識別信号を敵に偽装されることを防ぐため、高度に暗号化された方法で識別信号をやりとりするほか、暗号化鍵の漏洩や味方の離反に備え、暗号化鍵を変更してそれまで味方であったものを敵として識別することが可能である。
平時における訓練飛行や要人護衛、救難といった任務においては民間の航空管制用と同じ航空機識別信号を発しており、最高飛行高度と国籍コード、および軍用機であることを示すコードが発信される。軍事行動中はこれら管制用の信号は停波される。戦闘地域周辺を運行中の軍用機が航空機識別信号を発している場合は中立を意味する。
2015年時点でアメリカを中心とする北大西洋条約機構(NATO）加盟国、日本、韓国など旧西側諸国の軍の艦船や航空機は「モード4」機器を搭載している。
「モード4」のIFFは、目視可能距離を超える数百km先の対象を判別できる。
識別信号を電波で送受信した結果はレーダー画面上に味方機なら青、不明機なら赤の三角印などが表示される。
2020年には更に高度なデータ保護機能を持つ「モード5」機器に切り替える計画があるIFFに先鞭をつけたのはイギリス空軍で、第二次世界大戦が始まる前から研究が開始された。初期のIFF マークIはチェーンホームレーダーのレーダー波自体を利用し、レーダー波を受けるとレーダーが受ける信号に介入してレーダースコープ上でブリップを歪ませる方法を模索したが、信号の強弱が手動調整であることからうまくいかなかった。そのため、航空機の無線機から1分あたり14秒間にわたって1kHzの信号を出し、これをHF/DFで測量してプロットする「ピップスキーク」というシステムで一旦、実用化をみた。これは人海戦術による力技であったが、CHの覆域外でも利用できた。IFF マークIの信号強度の調整の問題は、自動利得制御によって解決され、IFF マークIIは1939年10月に最初の1000セットがフェランティ社に発注されたが、一方でイギリス空軍のレーダーの更新や海軍でのレーダーの導入、夜間戦闘機の実用化などによって応答すべきレーダー波の種類は増え、12のサブタイプが作られるに至った。加えてマグネトロンで動作するマイクロ波レーダーが実用化されると、この周波数に対応できなかった。そのため1940年には様々なレーダー波に対応するのではなく、単一の帯域での質問波と応答波で味方を識別する方法が提案され、IFF マークIIIではレーダー側で追加の発信機が必要となるものの、航空機に搭載する装置（トランスポンダ）は大幅に単純化、軽量化された。現代でも使われる二次レーダー（Secondary surveillance radar）という語が生まれたのがこのころである。トランスポンダの応答波は時代が下るとともにより多くの情報を含められるようになり、この技術は1980年代には航法装置の位置情報を伝送することで地上の管制レーダーや管制官に頼ること無く相互の位置を確認する空中衝突防止装置（TCAS）にも応用されている
トランスポンダ（Transponder）はTRANSmitter（送信機）とresPONDER（応答機）からの合成語[1]で、受信した電気信号を中継送信したり、電気信号と光信号を相互に変換したり、受信信号に何らかの応答を返す機器の総称である。
通信分野では中継器、電波応用分野では応答装置、航空交通管制分野では二次レーダーとも呼ばれる。略称トラポンATCトランスポンダ（民間航空用）
DC-9に装備されたトランスポンダ。コード2152を選択している。上部は自動方向探知機（ADF）。
レーダーに連動して、0から7までの4桁の数字で航空機の位置を特定し、航空交通管制が使用するアビオニクスである。アメリカ軍が開発した敵味方識別装置 (IFF) Mark Xの選択的識別機能 (Selective Identification Feature, SIF) のモード3を民間航空が使用するもので、機体の運用中は本システムを常時機能させる。モード1、モード2は軍事用で、秘密保護のために機密とされている。
航空交通管制 (ATC) は、二次監視レーダ (SSR) システムを使用して飛行中の航空機を識別している。このために航空機側に搭載する応答装置（応答機）をATCトランスポンダ（ATC Transponder、ATC XPDR、航空交通管制用自動応答装置) という。
画面中央にある、ダイヤルの4つ並んだ白色パネルがトランスポンダ。VFR飛行時の1200表示。
上部にあるデジタル表示付きの機器はVHF無線機。
スクォーク（SQUAWK）
航空機識別のためにトランスポンダに設定する数値を、ATCコードあるいはスクォークという。12ビットを8進法4桁で表現し、0000 - 7777の4096通りが設定できる。通常は航空管制官が指定して操縦者が装置へ入力する。特別な状況下のコードもあり、いくつかを例示する。
- 1200
- 有視界飛行方式 (VFR) により高度10,000 フィート (ft) 未満[2]を飛行するとき
- 1400
- VFRにより高度10,000 ft以上を飛行するとき
- 2000
- コードの指示を受けていない航空機が、計器飛行方式 (IFR) でレーダー管制空域外からレーダー管制空域へ入る場合、二次レーダーへ返信に用いる。
- 3333
- 整備用
- 4444
- 整備用
- 5555
- 整備用
- 7500
- ハイジャック
- 7600
- 通信機故障（NORDO = NO RADIOとも呼ばれる）
- 7700
- 緊急事態
- 7777
- （欧米）軍用機用コード。スクランブル発進した戦闘機が使用する。
モード
ATCトランスポンダが扱う信号は、A、C、S、他に3種の軍事用、のモードがある。通常トランスポンダはモードA + Cで作動させる。
- モードS
- 増大する交通量に対処するため、監視能力の拡大と通信の自動化を図ったものであり、個別識別レーダー・ビーコン装置と呼ばれている。旧来のATCトランスポンダ方式と互換性があり、ICAOの国際標準方式の新しいシステムである。
- この方式は、モードSトランスポンダを装備している航空機に個別アドレスが与えられており、モードSトランスポンダ質問機が設置してある管制圏または管制区にいる飛行中の航空機に対して、モードSトランスポンダを装備している航空機を捕捉するために全機呼び質問を行い、全ての飛行中のモードSトランスポンダを装備している航空機の個別アドレス符号と高度情報が送られる、これにより航空機の位置・高度と個別アドレスが分かり、これらの情報はコンピューターにファイルされる。その後、モードSトランスポンダ質問機に近い順序から、個別アドレスを使用して個別の航空機に対して個別呼び質問を行い、個別呼びに応答した航空機の位置を確認できる。また、一度個別呼びに応答したモードSトランスポンダは全機呼び質問には再度の応答をしないように応答停止がされるが、モードSトランスポンダ質問機が4回捜索する16秒間に自機に対して質問がされていない場合には、応答停止が解除され、すべての質問に対して応答するようになっている。目的とする航空機のみに個別アドレスを指定して質問ができるため、交通量の多い空域でも目標機を見つけやすいだけでなく、管制側と航空機間とでメッセージやデータ情報交換ができ、音声の通信量が少なくてすむなどの特徴がある。
- 従来、二次監視レーダ (SSR) は航空路および空港に設置され、航空交通管制業務の安全性、効率性に寄与してきたが、今後の航空交通量の増大に伴いレーダターゲットの欠落等が発生することが危惧される。このため、従来のSSRが持つ欠点を克服した新型SSRであるSSRモードSを航空路および主要空港に順次導入することとした。SSRモードSレーダは、航空機の位置情報を正確に監視することが可能であることに加え、信頼性の高いデータ通信機能を有しているため、航空機に搭載された空中衝突防止装置 (TCAS) が回避指示（RA）を出した場合は、その情報をデータ通信で管制側に送り、管制卓レーダー画面上にその航空機のRA情報を表示して航空管制官に知らせる。2003年（平成15年）11月20日から、山田航空路監視レーダで日本における最初のSSRモードSを運用開始し、更に、いわき洋上航空路監視レーダ、三国山航空路監視レーダをSSRモードS化する[3]。
- 交通量の多い主要空港では、モードSアドレスによって地上の航空機を識別するマルチラテレーションシステムが導入されており、地上走行の監視・管制に利用されている。このため、マルチラテレーションシステムが導入されている空港では、地上移動時にもモードS装備機のトランスポンダ作動を義務付けている。
作動
地上のSSRから1,030メガヘルツ(MHz) 帯の電波で送られた質問用信号を機上のATCトランスポンダが受信すると、1,090 MHz帯の応答信号を十数個のパルスで返信する。この信号と一次レーダー映像を組み合わせることにより、管制官はレーダースクリーン上の輝点がどの航空機を表すか、その航空機が高度何ftを飛行しているか、の情報を得る。機上設備では離陸前までスタンバイ (standby, SBY) モードに設定し離陸開始直前に高度情報無しの「ON」または高度情報有りの「ALT」モードに設定することが義務付けられている。二次監視レーダから質問波を受けてリプライの応答波を発信すると黄色のランプが点滅する。
他に特定の航空機を識別する機能として、管制官の要請に応じてアイデントボタンを押下すると20秒間だけ応答パルスにIDパルスが追加され、地上のレーダースコープ上は当該機の輝度を上げて表示する。小型機はスイッチ右脇の黒色のボタンを押すことによりアイデント情報が送信される。
その他
航空機衝突防止装置 (ACAS:Airborne Collision Avoidance System) にはモードSが利用されている[4]。映画『コン・エアー』では、トランスポンダーを別の航空機に取り付けて進路を偽装する。
ＩＦＦ（敵味方識別装置）
次世代トランスポンダ「マーク12A」の装備
国防省は、今後数年以内に陸軍の固定翼機、回転翼機及び一部の無人機への新型IFF（敵味方識別装置）用トランスポンダの装備を開始する。
次世代型のマーク12A型トランスポンダを装備することにより、「モード5」と呼ばれる新しいIFF軍用モードが利用できるようになる。
50年以上も前にNATOが初めて装備したIFFは、マーク10型のインテロゲータ（質問機）及びトランスポンダ（応答機）で構成されていたが、その後すぐに現行のマーク12型（モード4）のシステムに変更され、現在に至っている。
IFFの問題点
IFF（identification friend or foe，敵味方識別装置）という名称は、この装置の実体を正確に表わしてはいない。防空及び航空管制レーダーのIFFインテロゲータが識別できるのは、対象機が友軍であるかどうかのみであり、友軍以外の対象機は不明として処理される。
1994年4月14日、イラク北部で「プロバイド・コンフォート作戦」に参加していた2機のUH-60ブラック・ホーク・ヘリコプター（米陸軍所属）に発生した友軍相撃事故は、米国防総省及びNATO当局のIFFシステムへの関心を大いに高め、米陸軍のIFF能力向上を促すこととなった。
現行のモード4が有する問題点は、次のとおりである。
・ 民間空域におけるモード4の使用がFAA（Federal Aviation Administration，連邦航空局）により認められていない。
・ モード4の暗号技術がNSA（National Security Agency，国家安全保障局）の管理対象から除外されてしまった。
・ 一度にローディングできる暗号キーが2個期間分だけである。
統合参謀本部は、1995年から1998年にかけて、戦闘における彼我識別に関する研究を行い、今後もIFFシステムを整備する必要があるとの結論に至った。防空戦闘における生存性を確保するために必要な迅速性及び信頼性を兼ね備えたシステムは、IFF以外にないのである。
1998年、NATOがモード4からモード5への換装を決定したことを受け、統合参謀本部議長はモード5要求性能書の作成を米海軍に命じた。
1999年に承認されたその要求性能書には、以下の事項が含まれていた。
・ 民間の航空管制との干渉がないこと
・ 質問及び応答の双方に関し、暗号保全に必要な情報がNSAに提供されること
・ 航空機の標定及び識別のため、モード5独自の位置情報及び識別符号を使用すること
・ 航空機が「ステルス」又は「エミッション・コントロール（電波発出制限）」モードで飛行している場合においても、質問に反応すること
米陸軍における装備状況
米陸軍は、既にモード5を導入できる態勢を整えつつある。しかしながら、米国防省及びNATOに所属するすべての機体からモード4が排除されるまでには、少なくとも10から15年間を要すると考えられ、米陸軍は、今後も長期間にわたってモード4とモード5を併用しなければならないものと見積もられる。
米陸軍は、モード4とモード5で同時に質問することが可能なAN/TPX-57を防空及び航空管制システムに組み込むとともに、AN/APX-118、AN/APX-119及びAN/APX-123という3種類のトランスポンダの航空機への装備を進めている。
AN/APX-118は、米陸軍のヘリコプター及びUAS（unmanned aircraft systems，無人航空機）用のトランスポンダである。このトランスポンダは、モード4用の暗号を内蔵するため、KIT-1C型コンピュータが不要である。米陸軍は、現行のAN/APX-118にモード５機能を追加してAN/APX-123と同等の機能を有するように改修するとともに、新造機用のAPX-123を新たに調達している。
APX-119は、米陸軍の固定翼機用に装備されているトランスポンダである。このトランスポンダは、モード5に対応しているものの、内部に組み込まれている暗号モジュールがモード4用のものとなっていた。現在組み込まれているKIV-119暗号モジュールをKIV-77モジュールに交換することにより、モード5が利用できるようになる。
なお、モード5を運用するためには、TS-4530型IFFテスト・セットとAN/PYQ-10C型SKL（ Simple Key Loader，シンプル・キー・ローダー）が必要であるが、これらのモード5対応型テスト・セットの調達については、計画どおりに進行していない。一方、現時点においては、国防長官府により義務付けられている離陸前の全暗号キーのトランスポンダへの入力及び点検を引き続き実施しなければならない。このため、陸軍航空は、TS-4530型IFFテスト・セットが装備されるまでの間、モード5機能を有するトランスポンダの航空機への搭載を見合わせることにしている。
モード5が運用に及ぼす影響
モード5は、モード4とは異なる波形を用いているため、他のモードを同時に使用しても干渉することがない。
モード5は、地球上のどこでもUTC（Coordinated Universal Time，協定世界時）を使用しており、陸軍の航空機用トランスポンダの場合は、航空機に搭載されたGPSシステムから時間情報を得ている。
モード5用トランスポンダには、31時間単位までのTEK（管制暗号キー，Traffic Encryption Key）、31個までのモード4キー及び31個までのモード5キーのローディングが可能である。モード4及びモード5キーは、暗号期間毎に自動的に変更され、操縦士によるA/B期間選択スイッチの切り替えが不要である。
TEKをSKLでインテロゲータ及びトランスポンダにローディングする際には、KEK（Key Encryption Key，キー暗号化キー）及びAEK（Algorithm Encryption Key，アルゴリズム暗号化キー）という2つのキーを併せてローディングしなければならない。
モード5の応答には、SIF（Selective Identification Feature，選択性識別装置）機能に必要な信号が含まれている。その信号は、モード1：航空機識別コード及び国籍コード、モード2：エマージェンシー・コード、I/P（Identification Pulse，識別パルス）コード及びUASコード等の特殊コード、モード3及びC：位置及び高度に関する情報等で構成されている。なお、モード5の位置応答機能は、モード5レベル2機能と称される場合がある。
モード5は、「スキッター機能」を有している。この機能は、暗号で保護されている点を除けば、ADS-B（Automatic Dependency Surveillance- Broadcast，放送型自動位置情報伝送・監視）（訳者注：被監視者（航空機側）が自ら監視情報（識別、位置、速度、経路意図等）を多数の監視者（管制機関側）に一括送信する高度な航空監視システム）と類似した機能である。
また、モード5は、「リーサル・インテロゲーション・モード」を有しており、このモードが機能していれば、例えトランスポンダがスタンバイ状態であっても、陸軍機を味方の防空システムから防護することができる。
さらに、モード5は、近接隊形で飛行している航空機であっても個々に識別コードを割り当て、航空管制及び防空組織が各航空機を完全に識別することを可能にする。
APX-118、APX-119及びAPX-123は、全て従来のＳＩＦ及びモード5機能を有している。スキッター機能が備わったことにより、防空及び航空管制システムの二次レーダー（訳者注：質問信号を発信し、航空機等に搭載されたトランスポンダの応答信号を受信して、必要な情報を知るレーダー）による質問が不要となる可能性がある。
NSAは、モード5については、トランスポンダを取り外す等の何らかの手が加えられるとKEK及びAEKが自動的にゼロイズされること、また、使用されている暗号自体の耐干渉性能が高いことから、一旦インストールしたならば、使用者によるゼロイズを不要とすることに決定している。つまり、モード5用暗号器材は、電子的に施錠された後は、「秘区分なし」として管理することが可能となる。
モード5の有する問題点のうち、主要なものは次のとおりである。
・ 暗号キーを保持するためには、内部バッテリ又は機体からの電源供給が必要である。
・ 暗号キーのうち、「クオドラント暗号化キー」と呼ばれる重要な部分は、補給処整備でなければ、再ローディングできない。
・ 暗号キーのローディングには、現行のKOI-18、KYK-13及びKYK-15が使用できず、「コモン・ティア3」と呼ばれるソフトウエアをインストールしたCYZ-10又はPYQ-10データ転送器材を用いなければならない。
・ APX-118、APX-119及びAPX-123は、FAAが2020年までに義務化を予定している「ADS-B OUT」に対応していない。
結 論
モード5の導入は、情報保障及び機能性能の向上、並びに航空管制との干渉防止という面において、大きな進歩をもたらすものである。米陸軍が実施する予定の試験において、良好な結果が得られれば、その装備化が開始されるであろう。
米国防総省は、2014年度に運用を開始し、2020年度に運用体制を完全に整えることを目指している。
最後に
部隊等で閲覧可能なモード5に関する出版物としては、「Mark XIIA JCONEMP（Joint Concept of Employment，ジョイント・コンセプト・オブ・エンプロイメント）」がある。JCONEMPは、いずれは陸軍教範のような統合出版物になる予定であるが、現時点においては、部内限りの文書であり、部隊等における指揮官等がTTP（tactics, techniques and procedure，戦法、戦技及び手順）を確立するための参考資料として位置づけられている。
また、さらに多くの情報を含んだ技術出版物である「DOD AIMS 04-900」及び「DOD AIMS 03-10000A」が米国国防総省から発刊されている。部隊等がTTPを確立し、将来の教範作成に必要な情報を提供するためには、これらの出版物を入手し、参照することが必要である。
退役陸軍少佐であるピーター・バルトッシュは、アラバマ州フォート・ラッカー内の米陸軍航空センターのコンセプト・アンド・リクアイアメンツ部長に対し、アビオニクスの要求性能を立案・提出した民間製造会社の社員である。
出典：ARMY AVIATION, Army Aviation Association of America 2008年10月
翻訳：影本賢治, アビエーション・アセット
