CN111466247A - 一种催化弹控制系统及发射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种催化弹控制系统及发射方法，该控制系统包括催化弹管理平台、催化弹发射控制器，及催化弹；催化弹内置存储有识别码的点火控制模块，所述点火控制模块用于将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，以控制催化弹发射；催化弹发射控制器用于获取催化弹的识别码，并加密上传至催化弹管理平台；同时从催化弹管理平台获取发射密码，并加密下发至催化弹；催化弹管理平台用于根据催化弹的识别码查询对应的发射密码并发送至催化弹发射控制器。本发明能够有效提高地面人工影响天气作业的安全性，以及人工影响天气所使用的催化弹及其发射装置的安全性，简化了其生产、运输、存储和领用管理。

Description

一种催化弹控制系统及发射方法

技术领域

本发明涉及人工影响天气作业技术，具体涉及一种催化弹控制系统及发射方法。

背景技术

目前，人工影响天气的主要手段是地面利用高炮和火箭发射器发射催化弹进行催化，空中利用有人驾驶飞机实施碘化银焰条燃烧播撒等方式进行人工影响天气作业。

利用高炮或火箭发射器发射催化炮弹的方式存在安全问题，对弹药的有效管理问题一直困扰使用部门。由于现有用于人工影响天气的高炮炮弹和火箭弹都是爆炸物，发射方式非常简单，只要有炮弹或火箭弹以及相应的高炮或火箭发射架就能发射，因此其生产、运输、存储、领用过程必须严格管理，手续繁琐，即使这样还是容易出现责任事故。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种催化弹控制系统及发射方法，以提高地面人工影响天气作业的安全性，以及人工影响天气所使用的催化弹及其发射装置的安全性，简化了其生产、运输、存储和领用管理。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种催化弹控制系统，包括催化弹管理平台、催化弹发射控制器，及催化弹；

所述催化弹内置存储有识别码和发射密码的点火控制模块，所述点火控制模块用于将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，以控制催化弹发射；

所述催化弹发射控制器用于获取点火控制模块的识别码，并加密上传至催化弹管理平台；同时从催化弹管理平台获取发射密码，并加密下发至催化弹；

所述催化弹管理平台用于根据点火控制模块的识别码查询对应的发射密码并加密发送至催化弹发射控制器。

进一步地，所述点火控制模块中存储的识别码包括点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码以及发射密码，所述点火控制模块的唯一编码和弹壳唯一编码分别包括对应的厂家编码、生产日期、生产批次、产品编码和CRC校验字段。

进一步地，所述催化弹发射控制器还用于获取控制器位置信息及发射人员身份信息，并加密上传至催化弹管理平台。

进一步地，所述催化弹管理平台还包括根据控制器位置信息是否在允许范围内以及发射人员身份信息是否合法授权判定是否下发发射密码至催化弹发射控制器，具体包括：

所述催化弹管理平台判断控制器位置是否属于允许发射区域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

所述催化弹管理平台判断催化弹发射控制器申请发射的时间段是否属于允许发射空域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

所述催化弹管理平台判断发射人员身份是否具备发射资格；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码。

进一步地，所述点火控制模块将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码比对一致时，再比对催化弹发射控制器产生特定直流高压点火波形是否符合要求，若符合则控制点火单元接通催化点火电路进行点火发射催化弹，否则不能点火发射催化弹；

所述点火控制模块将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码比对不一致时，控制点火电路断开，且无论催化弹发射控制器产生的特定直流高压点火波形是否符合要求均不能通过催化点火单元进行点火发射催化弹；

所述特定直流高压点火波形由脉宽为T1毫秒和T2毫秒的直流高压波形构成。

进一步地，所述催化弹发射控制器在发射完成后，将点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码和发射密码加密上传至催化弹管理平台进行销毁。

进一步地，所述点火控制模块包括微处理器，分别与所述微处理器连接的双向通信单元、存储单元、比对单元、点火单元、加解密单元、催化弹检测单元，电源管理单元及分别与电源管理单元、加解密单元和点火单元连接的安全电路单元；所述安全电路单元分别连接催化弹壳体和电源输入端。

进一步地，所述催化弹发射控制器包括微控制器，分别与所述微控制器连接的电源调理单元、网络通信单元、开关及整流桥单元、载波通信收发单元、生物特征采集单元、北斗定位单元、加解密单元、以太网接口单元；所述电源调理单元连接直流电源；所述开关及整流桥单元连接高压直流点火电源；所述开关及整流桥单元和载波通信收发单元经过限流保护单元与多个催化弹组成的网络连接。

基于上述催化弹控制系统，本发明还提出了一种催化弹发射方法，包括以下步骤：

S1、利用催化弹发射控制器获取点火控制模块存储的识别码，将获取的信息加密上传至催化弹管理平台；

S2、利用催化弹管理平台根据点火控制模块的识别码查询对应的发射密码并发送至催化弹发射控制器；

S3、利用催化弹发射控制器获取催化弹管理平台发送的发射密码，并加密下发至催化弹；

S4、利用催化弹内的点火控制模块根据存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，控制催化弹发射。

进一步地，所述发射方法还包括：

利用催化弹发射控制器获取控制器位置信息及发射人员身份信息，并加密上传至催化弹管理平台；

利用催化弹管理平台根据控制器位置信息是否在允许范围内以及发射人员身份信息是否合法授权判定是否下发发射密码至催化弹发射控制器，具体包括：

利用催化弹管理平台判断控制器位置是否属于允许发射区域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

利用催化弹管理平台判断催化弹发射控制器申请发射的时间段是否属于允许发射空域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

利用催化弹管理平台判断发射人员身份是否具备发射资格；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码。

本发明具有以下有益效果：

本发明在催化弹本地设置点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码及发射密码，同时利用催化弹管理平台根据点火控制模块的唯一编码和弹壳唯一编码查询对应的发射密码，通过将催化弹本地生成的发射密码与催化弹管理平台下发的发射密码进行比对，比对一致时再测量特定直流高压点火波形是否符合要求，能够有效提高地面人工影响天气作业的安全性，以及人工影响天气所使用的催化弹及其发射装置的安全性，简化了其生产、运输、存储和领用管理。

附图说明

图1为本发明的催化弹控制系统结构示意图；

图2为本发明中点火控制模块结构示意图；

图3为本发明中催化弹发射控制器结构示意图；

图4为本发明的催化弹发射方法流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，本发明实施例提供了一种催化弹控制系统，包括催化弹管理平台、催化弹发射控制器，及催化弹；

所述催化弹内置存储有识别码和发射密码的点火控制模块，所述点火控制模块用于将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，以控制催化弹发射；

所述催化弹发射控制器用于获取点火控制模块的识别码，并加密上传至催化弹管理平台；同时从催化弹管理平台获取发射密码，并加密下发至催化弹；

所述催化弹管理平台用于根据点火控制模块的识别码查询对应的发射密码并加密发送至催化弹发射控制器。

上述催化弹发射控制器与多个催化弹内置的点火控制模块之间通过有线连接，使用低于36V以下的安全电压如9V供电，并采用双极性差分编码实现双向加密可靠通信。

上述催化弹管理平台与催化弹发射控制器之间通过有线或无线方式通信，催化弹发射控制器与催化弹内置的点火控制模块之间通过有线连接，通信数据利用通信加密解密算法进行加密，通信加密解密算法可以由相关参与方约定或标准制定机构确定。

在本发明的一个可选实施例中，催化弹内的点火控制模块中存储的识别码包括点火控制模块的唯一编码和弹壳唯一编码，点火控制模块中还存储有发射密码，其中点火控制模块的唯一编码和弹壳唯一编码分别包括对应的厂家编码、生产日期、生产批次、产品编码和CRC校验字段。厂家编码可用8比特表示，其可表示256个厂家，生产日期及批次可用16比特表示年月日，8比特表示批次，4个字节表示产品编码，2个字节表示CRC字段。

点火控制模块的唯一编码和催化弹弹壳的唯一编码通过催化弹发射控制器和点火控制模块之间的通信协议获取。作为优选的实施方案，通信内容可采用AES算法或哈希算法加解密。

在本发明的一个可选实施例中，催化弹发射控制器还用于获取发射控制器位置信息及发射人员身份信息，并加密上传至催化弹管理平台。控制器位置信息具体为控制器的经纬度信息，由内置的北斗定位单元获取；发射人员身份信息具体为发射人员的生物特征，通过生物特征获取单元，如摄像头或指纹获取人脸特征、指纹或掌纹传感器获取指纹或掌纹。

在催化弹发射控制器上传发射控制器位置信息及发射人员身份信息后，利用催化弹管理平台根据控制器位置信息是否在允许范围内以及发射人员身份信息是否合法授权判定是否下发发射密码至催化弹发射控制器，具体包括：

由催化弹管理平台判断发射控制器位置是否属于允许发射区域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

由催化弹管理平台判断催化弹发射控制器申请发射的时间段是否属于允许发射空域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

由催化弹管理平台判断发射人员身份是否具备发射资格；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码。

本发明利用催化弹管理平台对催化弹发射控制器位置信息及发射人员身份信息进行验证，能够有效确保发射作业的安全性。

在本发明的一个可选实施例中，催化弹内点火控制模块的点火单元只有在从催化弹管理平台下发的发射密码与本地生成的发射密码比对一致后，再比对特定直流高压点火波形是否符合要求，才能决定是否点火发射催化弹。

点火控制模块将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码比对一致时，再比对催化弹发射控制器产生特定直流高压点火波形是否符合要求，若符合则控制点火单元接通催化点火电路进行点火发射催化弹，否则不能点火发射催化弹；

点火控制模块将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码比对不一致时，控制点火电路断开，且无论催化弹发射控制器产生的特定直流高压点火波形是否符合要求均不能通过催化点火单元进行点火发射催化弹。

上述特定直流高压点火波形由脉宽为T1毫秒和T2毫秒的直流高压波形构成，T1不等于T2，且该波形无法由人工合成产生。

本发明通过将催化弹存储的发射密码与催化弹管理平台下发的发射密码进行比对，进一步强化了发射作业的安全性。即使上述环节发生非法盗抢事件，犯罪分子非法获得了催化弹及其发射装置，未经授权也无法发射催化弹。

在本发明的一个可选实施例中，催化弹发射控制器在发射完成后，将点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码和发射密码加密上传至催化弹管理平台进行销毁，从而提高催化弹发射作业的安全性。

在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，点火控制模块包括微处理器，分别与所述微处理器连接的双向通信单元、存储单元、比对单元、点火单元、加解密单元、催化弹检测单元，电源管理单元及分别与电源管理单元、加解密单元和点火单元连接的安全电路单元；所述安全电路单元分别连接催化弹壳体和电源输入端。

本发明的微处理器采用中央处理器（CPU）或微控制器（MCU）或专用芯片，用于对点火控制模块中各个单元进行控制并比对发射密码；双向通信单元用于与催化弹发射控制器进行双向通信；存储单元用于存储点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码和发射密码；比对单元用于测量特定直流高压点火波形的脉宽T1和T2，判断其是否符合设定的脉宽参数要求；点火单元用于产生点火电流，实现对催化弹的点火发射；加解密单元用于加密与解密点火控制模块与发射控制器之间的通信信息；催化弹检测单元用于检测催化弹中的发热元件是否正常；安全电路单元主要是防止通过外加高电压大电流实现对点火模块中微处理器的冲击从而误动作导致点火；电源管理单元主要是从线路获得电源并向点火控制模块中各电路供电。

如图3所示，催化弹发射控制器安装在催化弹发射架上，其具体包括微控制器，分别与所述微控制器连接的电源调理单元、网络通信单元、开关及整流桥单元、载波通信收发单元、生物特征采集单元、北斗定位单元、加解密单元、以太网接口单元；所述电源调理单元连接直流电源；所述开关及整流桥单元连接高压直流点火电源；所述开关及整流桥单元和载波通信收发单元经过限流保护单元与多个催化弹组成的网络连接。

本发明的微控制器采用中央处理器（CPU）或微控制器（MCU）或专用芯片，用于对催化弹发射控制器中各个单元信号进行处理；网络通信单元用于通过4G/5G或卫星网络与催化弹管理平台进行数据通信；以太网接口单元用于通过以太网与催化弹管理平台进行通信；开关及整流桥单元用于产生催化弹点火所需的特定直流高压点火波形；加解密单元用于对与催化弹管理平台和点火控制器之间通信的信息进行加密或解密；电源调理单元用于产生发射控制器各电路单元所需的电压和电流；载波通信收发单元用于与催化弹内置的点火控制器进行双向通信；北斗定位单元用于获取控制器位置信息，具体为控制器的经纬度信息；生物特征采集单元用于获取发射人员身份信息，具体为发射人员的生物特征，如摄像头获取人脸特征、指纹或掌纹传感器获取指纹或掌纹。

基于上述实施例提供的催化弹控制系统，本发明还提供了一种催化弹发射方法，如图4所示，包括以下步骤：

S1、利用催化弹发射控制器获取点火控制模块存储的识别码，将获取的信息加密上传至催化弹管理平台；

S2、利用催化弹管理平台根据点火控制模块的识别码查询对应的发射密码并发送至催化弹发射控制器；

S3、利用催化弹发射控制器获取催化弹管理平台发送的发射密码，并加密下发至催化弹；

S4、利用催化弹内的点火控制模块根据存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，控制催化弹发射。

本发明的发射方法还包括：

利用催化弹发射控制器获取控制器位置信息及发射人员身份信息，并加密上传至催化弹管理平台；

利用催化弹管理平台根据控制器位置信息是否在允许范围内以及发射人员身份信息是否合法授权判定是否下发发射密码至催化弹发射控制器，具体包括：

利用催化弹管理平台判断控制器位置是否属于允许发射区域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

利用催化弹管理平台判断催化弹发射控制器申请发射的时间段是否属于允许发射空域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

利用催化弹管理平台判断发射人员身份是否具备发射资格；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种催化弹控制系统，其特征在于，包括催化弹管理平台、催化弹发射控制器，及催化弹；

所述催化弹内置存储有识别码和发射密码的点火控制模块，所述点火控制模块用于将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，以控制催化弹发射；

所述催化弹发射控制器用于获取点火控制模块的识别码，并加密上传至催化弹管理平台；同时从催化弹管理平台获取发射密码，并加密下发至催化弹；

所述催化弹管理平台用于根据点火控制模块的识别码查询对应的发射密码并加密发送至催化弹发射控制器。

2.根据权利要求1所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述点火控制模块中存储的识别码包括点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码以及发射密码，所述点火控制模块的唯一编码和弹壳唯一编码分别包括对应的厂家编码、生产日期、生产批次、产品编码和CRC校验字段。

3.根据权利要求2所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述催化弹发射控制器还用于获取控制器位置信息及发射人员身份信息，并加密上传至催化弹管理平台。

4.根据权利要求3所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述催化弹管理平台还包括根据控制器位置信息是否在允许范围内以及发射人员身份信息是否合法授权判定是否下发发射密码至催化弹发射控制器，具体包括：

所述催化弹管理平台判断控制器位置是否属于允许发射区域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

所述催化弹管理平台判断催化弹发射控制器申请发射的时间段是否属于允许发射空域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

所述催化弹管理平台判断发射人员身份是否具备发射资格；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码。

5.根据权利要求4所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述点火控制模块将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码比对一致时，再比对催化弹发射控制器产生特定直流高压点火波形是否符合要求，若符合则控制点火单元接通催化点火电路进行点火发射催化弹，否则不能点火发射催化弹；

所述点火控制模块将存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码比对不一致时，控制点火电路断开，且无论催化弹发射控制器产生的特定直流高压点火波形是否符合要求均不能通过催化点火单元进行点火发射催化弹；

所述特定直流高压点火波形由脉宽为T1毫秒和T2毫秒的直流高压波形构成。

6.根据权利要求5所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述催化弹发射控制器在发射完成后，将点火控制模块的唯一编码、弹壳唯一编码和发射密码加密上传至催化弹管理平台进行销毁。

7.根据权利要求6所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述点火控制模块包括微处理器，分别与所述微处理器连接的双向通信单元、存储单元、比对单元、点火单元、加解密单元、催化弹检测单元，电源管理单元及分别与电源管理单元、加解密单元和点火单元连接的安全电路单元；所述安全电路单元分别连接催化弹壳体和电源输入端。

8.根据权利要求7所述的催化弹控制系统，其特征在于，所述催化弹发射控制器包括微控制器，分别与所述微控制器连接的电源调理单元、网络通信单元、开关及整流桥单元、载波通信收发单元、生物特征采集单元、北斗定位单元、加解密单元、以太网接口单元；所述电源调理单元连接直流电源；所述开关及整流桥单元连接高压直流点火电源；所述开关及整流桥单元和载波通信收发单元经过限流保护单元与多个催化弹组成的网络连接。

9.一种应用权利要求1至8任一所述催化弹控制系统的催化弹发射方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用催化弹发射控制器获取点火控制模块存储的识别码，将获取的信息加密上传至催化弹管理平台；

S2、利用催化弹管理平台根据点火控制模块的识别码查询对应的发射密码并发送至催化弹发射控制器；

S3、利用催化弹发射控制器获取催化弹管理平台发送的发射密码，并加密下发至催化弹；

S4、利用催化弹内的点火控制模块根据存储的发射密码与催化弹发射控制器下发的发射密码进行比对，控制催化弹发射。

10.根据权利要求9所述的催化弹发射方法，其特征在于，所述发射方法还包括：

利用催化弹发射控制器获取控制器位置信息及发射人员身份信息，并加密上传至催化弹管理平台；

利用催化弹管理平台根据控制器位置信息是否在允许范围内以及发射人员身份信息是否合法授权判定是否下发发射密码至催化弹发射控制器，具体包括：

利用催化弹管理平台判断控制器位置是否属于允许发射区域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

利用催化弹管理平台判断催化弹发射控制器申请发射的时间段是否属于允许发射空域；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码；

利用催化弹管理平台判断发射人员身份是否具备发射资格；若是，则发送发射密码至催化弹发射控制器；否则拒绝发送发射密码。

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