DE1946247B2 - Nach dem funk-rueckstrahlprinzip arbeitendes abfrage-antwort-system fuer verschiedene abfragecodes - Google Patents
Nach dem funk-rueckstrahlprinzip arbeitendes abfrage-antwort-system fuer verschiedene abfragecodesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abfrage-Antwort-System,
das nach dem Funk-Rückstrahlprinzip unter Verwendung eines Abfragegeräts mit einem Codeprogramm
arbeitet, bei dem verschiedene Abfragecodes gleichzeitig zur Verfugung stehen, von denen
nacheinander in nach einer veränderbaren Vei teilung
ausgesandt werden, sowie mindestens eines Antwortgeräts, das bei Übereins'immung eines ihm vorgegebenen
Codes mit einem ankommenden Code ein Antwortsignal aussendet und bei dem nur in bekannter
Weise codierte Antwortsignale beim Abfragegerät zur Auswertung zugelassen werden.
Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 263 872 bekannt, in den Antwortgeräten eines Sekundärradarsystcms
Zeitnormale vorzusehen, welche verhindern sollen, daß für eine einzige Abfrage mehrere aus etwa
der gleichen Richtung kommende und vun verschiedenen Antwortgeräten stammende Antworten eintreffen,
die sich gegenseitig beeinträchtigen und eine Auswertung der Antworten erschweren bzw. unmöglich
machen.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 271 785 ist es bekannt, die Abfrageweisen einer Abfragestation zu
ändern, wobei die Aufeinanderfolge der Abfrageweisen im Abfragegerät gespeichert wird, um durch
Vergleich mit den eintreffenden Antwortsignalen synchrone und nichtsynchrone Antworten unterscheiden
zu können. Bei der Decodiereinrichtung des Abfragegeräts sind zeitabhängige Änderungen hinsichtlich der
Codes nicht vorgesehen. Die verwendeten Codes für die Antwortsignale werden demnach als fest gegeben
vorausgesetzt und unterliegen keiner zeitlichen Änderung.
Bei der Aussendung von .Vuiragesignalen ist es möglich,
daß diese auch von der gegnerischen Seite aufgenommen werden können und durch Vergleich mit den
von den \ntwortgeräten ausgestrahlten Antwortsignalen die Art und Zusammensetzung des Abfragecodes
ermittelt wird. r>üdurch kann die gegnerische
Seite zu einer Zeit, in welcher ein Antwortgerät von s-inem zugehörigen Abfragegerät nicht abgefragt wird,
durch Aussendung des Abfragesignals Antwortsignale auslösen. Außerdem ist es möglich das gesamte
System dadurch erheblich zu stören, daß von der gegnerischen Seite bei Kenntnis des Abfrage- und
Antwortcodes Antwortsignale erzeugt und ausgestrahlt werden, so daß z. B. ein gegnerisches Flugzeug als
Freund erfaßt wird.
Aus der USA.-Patentschrift 3 368 219 ist es bekannt, bei der Freund-Feind-Identifizierung Transponder zu
verwenden, deren für die Antwortsignal·: benutzter
Code von Zeit zu Zeit aus Sicherheitsgründen geändert ausgesandten Codes versorgt und steuert den De-
werden kann. Dies hat aber zur Folge, daß nach wie codierer 6.
vor über einen gewissen Zeitraum ein bestimmter Die Erzeugung der einzelnen Abfragecodes wird von
gleichbleibender Code für die Antwortsignale benutzt der Uhr 10 aus gesteuert, die z. B. aus einem Taktwird
und somit eine als Störung gedachte Nach- 5 generator und aus einem Frequenzteiler besteht. Die
ahmung möglich bleibt und nicht ohne weiteres bei Uhr 10 kann von außen her in ihrer Genauigkeit
dem Abfragegerät erkannt werden kann. Ein Zu- kontrolliert werden. Die Überlegungen hinsichtlich
sammenspiel zwischen der Codeänderung beim Trans- der zulässigen Toleranzen werden im Zusammenhang
ponder und der Abfragestation ist nicht vorgesehen. mit F i g. 4 angestellt. Von dieser Uhr aus wird der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- io Zähler 11 so gesteuert, daß er nach einer bestimmten
gründe, einen Weg anzugeben, auf dem es möglich ist, Zeit einen Zählschritt durchführt. Es ist zweckmäßig,
die Nachahmung und auch die Störung von eigenen wenn bei jeder Umdrehung üblicher Rundsuchradar-Abfragen
möglichst weitgehend zu verhindern. Gemäß geräte der Code mindestens einmal gewechselt wird,
der Erfindung, welche sich auf ein Abfrage-Antwort- Da üblicherweise die Umdrehungszeit T — 1 bis 10 Se-System
der eingangs genannten Art bezieht, wird dies 15 künden dauert, soll dementsprechend der Zähler 11
dadurch erreicht, daß im Antwortgerät nach dem in dieser Zeit mindestens etwa um einen Zählschritt
gleichen Codeprogramm wie beim Abfragegerät und wehergeschaltet werden. Die Häufigkeit des Wechsels
synchron hierzu fortlaufend eine Veränderung des zur des Abfragecodes ist ein ''ompromiß zwischen dem
Decodierung benutzten Codes vorgenommen wird, technischen Aufwand hinsi^h'lich der Frequenzstabidaß
das Antwortgerät zur Erschwerung von Nach- 20 lität für die Uhr 10 und der Sicherheit gegen Nachahmungs-
oder Störungsmaßnahmen jeweils nur auf ahmer bzw. Störer. Geht man davon aus. daß der
m-p der ausgesandten Abfragecodes anspricht und ein Zähler 11 ein n-stuliger Binärzähler oder ein riickge-Antwortsignal
aussendet, wobei ρ ä 1 und ganzzahlig koppeltes Schieberegister mit /; Stellen ist, an dessen
ist, und Jaß die beim Abfragegerät eingehenden Ant- Ausgängen in systematischer Reihenfolge nacheinwortsignale
auch daraufhin untersucht verden, ob 25 ander alle möglichen Kombinationen aus η Bit erdiese
Antwortsignale auf Grund der benutzten Co- scheinen, so ergeben sich 2" mögliche Ja Nein-Infordierung
von einem Antwortgerät kommen können, mationen an den // Ausgängen. Da der Zähler allein
das hinsichtlich der nicht beantworteten Codes nach infolge seines inneren Aufbaus die verschiedenen
dem im Abfragegerät vorhandenen und bekennten Kombinationsmöglichkeiten nach einem bestimmten
Programm arbeitet. Aus dem speziellen Zusammen- 30 Arbeitsplan liefert, könnte ein gegnerischer Beobspiel
zwischen Abfrage- und Antwortgerät ist es für achter innerhalb einer längeren Beobachtungszeit
einen Störer kaun. mehr möglich, durch nachgeahmte diesen Arbeitsplan feststellen und dann durch Störung
Antwortsignale in das System einzudringen, weil diese oder Nachahmung in das Abfragesystem eingreifen,
nachgeahmten Antwortsignale sofort erkannt und von Zwischen dem Zeitnormal 10 und dem Code-Auswahlder
Auswertung ausgeschlossen werden können. 35 gerät 16 werden deshalb Mittel vorgesehen, die eine
Weitere Einzelheiten sowie Weiterbildungen der im Antwortgerät reproduzierbare, aber von Code zu
Erfindung werden an Hand von Zeichnungen näher Code möglichst unabhängige und das Bildungsgesetz
erläutert, in denen als Ausführungsbeispiel ein Sekun- verschleiernde Impulsverteilung ergeben. Dies kann
därradargerät dargestellt und beschrieben ist. Die z. B. dadurch erreicht werden, daß den η Ausgängen
Erfindung ist aber darüber hinaus auch bei anderen 40 1» Zuordner nachgeschaltet sind, welche z. B. in Form
Abfrage-Antwort-Systemen nach dem Funk-Rück- von Steckern oder einer gedruckten Schaltungsplatte
strahiprinzip, z.B. bei der Abfrage von Relais- die «Eingänge mit den «Ausgängen in einer beliestationen,
Satelliten od. dgl., anwendbar, die eine Ver- bigen festlegbaren, frei wählbaren Reihenfolge verschlüsselung
und einen Schutz gegen fremde Störer binden. Damit lassen sich η verschiedene Zuordnungen
benötigen. 45 realisieren. So ergibt z. B. folgende Verteilung am Es zeigt Ausgang des Zählers 11 (n 10)
F i g. 1 ein Blockschaltbild des Abfragegeräts, 0 110 1110 0 1
F i g. 2a bis 2d einen Impulsplan,
F i g. 1 ein Blockschaltbild des Abfragegeräts, 0 110 1110 0 1
F i g. 2a bis 2d einen Impulsplan,
F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Antwortgeräts, bei Verbindung des dritten Eingangs des Zuordners 12
F i g. 4 ein Frequenz-Zeitdiagramm. 50 mit seinem achten Ausgang und des achten Eingangs
Das Abfragegerät nach F i g. 1 enthält eine an eine mit dem fritten Ausgang folgende Verteilung:
Richtantenne 1 angeschlossene Sende/Empfangs-Wei- 0 10 0 11110 1
ehe 2, deren einer Ausgang zu dem Empfänger 4
ehe 2, deren einer Ausgang zu dem Empfänger 4
führt, dem ein Demodulator 5 nachgeschaltet ist. Die Diese Verteilung am Ausgang des Zuordners 12
empfangenen Antwortsignale gelangen weiterhin zu 55 wird als Code Cl dem Codeauswahlgerät 16 und dem
einem Decodierer 6 und werden anschließend einer Rechner 15 zugeführt. Da alie Zuordner eine andere
Anzeigeeinrichtung 7 zugeführt. Ein Steuersender 9 Verteilung ergeben, entstehen bei n: Zuordnern insgesteht
mit dem Sender 8 und dem Empfänger 4 in Ver- samt m Codes. Die beschriebene Auswahl von Codes
bindung. Die Aufbereitung der für die Abfrage vor- durch Zuordner stellt nur ein der Erläuterung dienengesehenen
Codes erfolgt über eine Uhr 10, einen 6o des einfac'ies Beispiel dar. Normalerweise muß für
Zähler 11 sowie Zuordner 12, 13 und Ϊ4. Die an dem die Verschlüsselung ein größerer Aufwand getrieben
Ausgang dieser Zuordner 12 bis 14 zur Verfügung werden.
stehenden Abfragecodes werden einerseits einem Rech- Die Verteilung der Codes ist in F i g. 2a im Zeitner
15 und andererseits einem Codeauswahlgerät 16 plan dargestellt. Für diese Verteilung ist angenommen,
zugeführt, das mn dem Codierer 17 verbunden ist. 65 daß m = 3 ist, d. h. insgesamt drei Codes dem Code-Der
Rechner 15 wird von den Zuordnern 12 bis 14 auswahlgerät 16 zur Verfügung stehen und auch nur
bzw. von dem Codeauswahlgerät 16 mit Informa- drei Zuordner vorgesehen sind. Die Codes Cl, C2
tionen über die möglichen und die jeweils tatsächlich und C3 sind zeitlich gegeneinander versetzt. Dieser
-.ν-^Λζ ν, -α ~<χ ZiTiZ-Ti ?.zrAys.'"i.±iTZtTi: r-r:\- iTv-e::h-ng zwischen der Uhr 10 des Abfragegeräts
~~iCv J- -.--ζ*-irr-z- czb -·ζ 'J~.iri--:ziz-z-.T .r.z der Uhr 1Oj des Antwortgeräts auftritt. s\mme-
'-^'Λι-Ί'-: '~·ν£ν>^·»*ΐ'-·^~£!Α:-·.- I>.t Z-". -in- :-:>:- zueinander, d.h.. die (zeitliche) Mitte -.on ein-
':^^^'^T~y^^y^r^2^1:^v~>-:. v-r->.-Ci-. tr der entsprechenden Codes C und C* fallen jeweils
'■■.[',"'-"'r.^-.^irijtry-friC zzöbt' als c;e :.~izi7 -TZi- ' z-Si-men 'Z. 3. Cl und Cl*i. Von den z. B. während
ζ~ή T ~r>c"^-ii.-^-r-. -.ori:e-£sr.de" οϊ:ϊγ:ϊ: l.f ?"■ !>:- --' Ze-; ;1 b;>
:2 einlaufenden Abfragendes mit fol-
Cccei Cl. C2 und C3 sind z'i^hz=;::? :r. der Zt:: zer.der Verteilung
ziehen fl und ;3 'dir« Ze;· enupr.r: der ha!-*- C2 c, c2 C2 Cl. C3.
Lrr.drehüntizeit 7i :rr. A'-sv.ahizerä: 16 -.-."£-.cer. ^2 Cl. C3. Cl. C2. C3 il>
Sich dem Zeitpunkt r3 iolr. ad den C:ce Cl ce: :-.
r'.-.r4*- CA r*·'""" ·""" Zeile—'kl r4 i'.:r. a-i den «.c-rren Anfragen mn dem Code C3 nach F ig.-b
C'<L" Cl'.'<i't: C'-de CS av*. v-'khrz'C der Zr.: :1 :.:.:.; bear,: wore: .».erden, weil der Code C3* im
Jnd"/3 solien a Abfräsen «usgeündt werde-. D.e Ar.:- -ngerä: erst -ich der Zeit /2 zur Verfugung
/.,,-.-A-a'-ii >u- ^-^rj zur ~'i>'eriugun£ ziehenden Code; i:eh: ur.c dcjhai'r nur Antworten auf Abfragen mit den
H'iT'ch "da-- Codeauiv.ahi2erä; 16" ;v: οεΊ:ε'~2 -jr.d :; C-'.-de« Cl und C2 gege'-en werden können. Von einem
brilihurr. Ant-Aongerät nl:ht reproduzierbar zu ieir.. A-v-cngeräi na.h F ι g. 5 kämen demnach folgende
So kinn z. B. bei w"^ 3 und a - '.2 foigence Code· Ar,:v.ort>igr.iie
'.Erteilung im Aus'Aahizerä; 16 hergeitei:: v.ercen: .2 fj_ ,;2 2^ j __
C2. Cl. C2. Cl. C2. C3. C2. Cl. C 3. Cl. C2. C3. i-
E;n Aniwcngerät. dessen Uhr 10a gegenüber der
Über den Codierer 17 gelangen diese Abirageci-des Uhr 10 :rn Abfrazegcrät nach F i g. 1 vorgeht, und
zum SenderS und über ate Sende Empfangs-V. e;che 2 zwar ürn 2 Sekunden bei einer Umlaufzeit 7" \oi:
zur Antenne 1. »on wo aus sie abgestrahlt werden. 10 u-tkunden ergibt eine Code\erteilung nach F i g. 2c.
Die -.on den Zuordnern 12 bis 14 ausgehenden und ij Die für die Zei: rl bis ;2 sich ergebenden Antworten
zu einem besummten Zeilpunkt %-jrhandenen Codes für eine Abirage r-ch >l\ buten in diesem Fall fol-Cl
bis Cm gelangen außerdem zu dem Rechner 15. genderma&en:
■Ao sie für einige Ztii gespCiCuCrt ü.nu ipa;-r m.·. ce: f2 ,j f2. ..2. —. t Jt.
Code-.erteilung der eingehenden Antwortsignaie '-er- 2 __ t.^ _ ^2. cy {})
glichen werden. Außerdem gelangt eine Information 30
über die %om Codeauswahlgerät 16 getroffene Auswahl Der Rechner 15 kann hier feststellen, daß zwar die
au- den Codes Cl bis Cm zu dem Rechner 15. die eingehende Antwort nicht die bei exaktem Synchrodort
ebenfalls gespeichert und zur Auswertung der nismus zu erwartende Verteilung hat. daß aber ledigrnneehenden
Antwortsignale mit herangezogen wird. lieh eine Zeiner^chiebung vorliegt und die Antwort-Beim
Antwortgerät nach F i g. 3 sind ebenfalls eine 35 signale \on einem zum eigenen System gehörenden
Antenne la. eine Sende Empfangs-Weiche 2a. ein Antwortgerät kommen und deshalb auch zur Aus-F.nipfänger
4a. Demodulator 5a. Steuergerät 9a sowie wertung freigegeben werden können.
Sender 8a vorgesehen. Außerdem ist dem Sender 8a Für eine um 2 Sekunden nachgehende Uhr eines
ein Modulator 21 sowie ein Codierer 22 vorgeschaltet. Antwortgeräts gegenüber der Uhr 10 nach F i g. 1 ist
der seinerseits mit einem z. B. die Höhe. Fluggeschwjn- 10 die Code\erteilung in F i g. 2d dargestellt. Für eine
digkeit usw. enthaltenden Informationsspeicher 23 Abfragecodeverteiiung nach d) ergibt sich für die
zusammenarbeitet. Ferner ist ein Cryptorechner 24 Zeit /1 bis ?2 folgende Verteilung:
■> orgesehen.
Bei dem Antwortgerät nach F i g. 3 sind ferner d. el. el. el. rl. —.
ebenfalls eine Uhr ΙΟα, ein Zähler Ua sowie m-p Zu- 45 r2. rl. —. rl. r~. —. [4)
ordner 12a und 13a vorgesehen. Der Aufbau und die
4a, 5a, Sa und 9a stimmen mit den entsprechend Die vom Decoder 20 bei Übereinstimmung an den
bezeichneten Teilen der F i g. 1 überein. Ein Unter- 50 Cryptorechner 24 abgegebene Information derart, daß
schied besteht lediglich darin, daß an Stelle von für einen ankommenden Code C ein korrespondie-
m
Zuordnern nur m-p Zuordner vorgesehen sind. render Code C* in einem der Zuordner 12a oder 13t;
wobei ρ =2 1 und ganzrahlig ist. Die Uhr 10a im Ant- vorhanden ist, hat zur Folge, daß in dem Codierer 22
wortgerät und die Uhr 10 im Abfragegerät laufen die im Informationsspeicher 23 vorhandene Informa-
synchron. Außerdem ist der innere Aufbau der Zu- 55 tion dem Antwortsignal angehängt, über den Modu-
ordner 12a und 13a gleich dem der Zuordner 12 Iator21 dem Sender 8a aufmoduliert und über dk
und 13. Dies hat zur F^lge, daß bei jeweils gleichem Sende Empfangs-Weiche 2a und die Antenne la zmv
der Zuordner 12 und 12a bzw. 13 und 13a jeweils die der Antwort im Decoder 6 auf Grund der im Rechnei
gleichen Codes vorliegen. Dem Decoder 20 werden 60 15 gespeichert vorhandenen Informationen über di<
somit bei strengem Synchronismus der Uhr 10 des vorher ausgesandten Code-Verteilungen vorgenommer
Antwortgeräts nach F i g. 3 von den Zuordnern Mc,
Kennung zu übertragen und keine weiten η bord
13a die in Fig. 2b im Zeitplan dargestellten Codes seitigen Informationen anzuhängen. Dies hat zu
sind für eine kürzere Zeit gültig als die Codes C beim mit dem jeweils vorhandenen korrespondierendei
künden. Dabei liegen die Codes C*, wenn keine Zeit- handelten Codes kann in. Abfragegerät eine weiter
fodierte Information, ζ. B. für einen Tag oder einen
gestimmten Einsatz gültige Daten, vorhanden sein. t)iese Informationen werden dann zusammen mit den
♦orher beschriebenen Antwortcodes übertragen.
Zur Erläuterung der Genauigkeitsanforderungen für die Uhr ΙΟ« beim Antwortgerät ist in F i g. 4 ein
biagramm dargestellt, welches für Einsatzdauern von 1 bis zu 24 Stunden die Zeitabweichung Δ i (Sekunden)
in Abhängigkeit von der auf der Abszisse aufgetragenen relativen Frequenzabweichung
AJL
f
f
zeigt. Für eine Einsatrdauer von 24 Stunden ergibl sich bei einer maximal zulässigen Zeitabweichung /1 j
von 1 Sekunde eine relative Frequenzabweichung vor etwa 10~6. Diese Forderung läßt sich ohne allzu große
Schwierigkeiten durch einen Stimmgabel- oder Quarz· generator realisieren. Werden die Genauigkeitsanforderungen
erhöht, so können Quarzgeneratoren mii Thermostaten in Frage kommen. Zu den Zeitfehlerr
infolge der Ungenauigkeit der Uhren müssen noch die ίο laufzeitabhängigen Zeitunterschiede mit berücksichtig
werden. Es ist zweckmäßig, vor einem Einsatz einer Uhrenvergleich zwischen Abfrage- und Antwortgerä
durchzuführen.
Hierzu 2 Blatt Zeichrungen
309 511/2(
Claims (8)
1. Abfrage-Antwort-System, das nach dem Funk-Rückstrahlprinzip
unter Verwendung eines Abfragegerätes mit einem Codeprogramm arbeitet, bei dem verschiedene Abfragecodes gleichzeitig zur
Verfügung stehen, von denen nacheinander m nach
einer veränderbaren Verteilung ausgesandt werden, sowie mindestens eines Antwortgeräts, das bei
Übereinstimmung eines ihm vorgegebenen Codes mit einem ankommenden Code ein Antwortsignal
aussendet, und bei dem nur in bekannter Weise codierte Antwortsignale beim Abfragegerät zur
Auswertung zugelassen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß im Antwortgerät nach dem gleit! en Codeprogramm wie beim Abfragegerät
und synchron hierzu fortlaufend eine Veränderung des zur Decodierung benutzten Codes
vorgenommen wird, daß das Antwortgerät zur Erschwerung von Nachahmungs- oder Störungsmaßnahmen jeweils .iur auf n.-p der ausgesandten
Abfragecodes anspricht und ein Antwortsignal aussendet, wobei ρ 5 1 und ganzzahlig ist, und daß
die beim Abfragegerät eingehenden Antwortsignale auch daraufhin untersucht werden, ob diese
Antwortsignale auf Grund der benutzten Codierung von t.nem Antwortgerät kommen können,
das hinsichtlich dei nichi beantworteten Codes
nach dem im Abfragegerät vorhandenen und bekannten Programm arbeitet.
2. Abfrage-Antwort-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Umdrehungszeit
eines Rundsichtradargeräts von den zur Verfugung stehenden Code mindestens einer
wechselt.
3. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Zeitnormal (10) und dem Code-Auswahlgerät (16) des Abfragegeräts und des Antwortgeräts
Mittel vorgesehen sind, die eine reproduzierbare, aber von Code zu Code möglichst
unabhängige Verteilung ergeben.
4. Abfrage-Antwort-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitnormal (10) '5
einen //-stufigen Binärzähler (11) oder ein rückgekoppeltes «-stufiges Schieberegister steuert, dem
m Zuordner (12,13,14) nachgeschaltet sind, welche
zwischen ihren η Eingängen und ihren η Ausgängen
frei wählbare Verbindungen herstellen.
5. Abfrage-Antwort-System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abfragegerät
aus den in während einer bestimmten Zeit zur Verfugung stehenden Codes ein Auswahlgerät
(16) in statistischer, nicht reproduzierbarer Verteilung die jeweils zu einem Antwortgerät auszusendenden
Codes auswählt.
6. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß im Abfragegerät die ausgesandten Code-Verteilungen gespeichert und mit der Code-Verteilung
der eingehenden Antwortsignale verglichen werden.
7. Abfrage-Antwort-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlendem Synchronismus
die Code-Verteilung der Antwortsignale daraufhin untersucht wird, ob der Fehler auf Ungenauigkeiten des Zeitnormals (10a) beruht
und deshalb trotzdem eine Auswertung der Information der Antwortsignale vorgenommen werden
kann.
8. Abfrage-Antwort-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Codes im Abfragegerät für eine längere Zeit zur Verfugung stehen als die Codes beim
Antwortgerät und daß die Zuordnung einander entsprechender Codes (z. B. Cl und Cl*) so vorg'.
lcmmen ist, daß bei einem Zeitfehler gleich Null üie Codes zeitlich gesehen den gleichen Mittelpunkt
haben.
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