DE2556625C3 - - Google Patents

Description

20

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs J. Eine derartige Anordnung ist Stand der Technik und entsp.->cht den Air Traffic Control Transponder ARINC Characteristics No 532 D.

Die Arbeitsweise einer solchen Anordnung wird nachfolgend kurz in Erinnerung gebracht

Ein Sender der sich am Boden befindet, wenn es sich um ein Sekundärradar handelt, fragt über einen Richtstrahl ein mit einer Antwortbake ausgerüstetes Luftfahrzeug ab. Die Abfragesignale legen eine im Englischen als »mode« bezeichnete Betriebsart fest, auf der das Luftfahrzeug antworten soll. Die Betriebsarten sind genormt und werden mit 1, 2,3 bzw. A, B, C oder D nach internationaler Übereinkunft für den zivilen Luftverkehr bezeichnet.

Die abgefragte Antwortbake sendet, sofern sie sich auf derselben Betriebsart befindet, wie sie durch die Abfrage angegeben wird, an die Bodenstation in Form eines Rundstrahldiagramms eine Binärnachricht, die einen das Luftfahrzeug und/oder seine Mission anzeigenden Code darstellt. Der durch die Flugaufgabe oder die Flugzustände ausgelöste bzw. entsprechend diesen zusammengesetzte Code ist bodenseitig bekannt. Bei Empfang der von dem Luftfahrzeug kommenden Nachricht identifiziert die Bodenstation nach Erkennung des somit durch die Flugaufgabe oder die Flugzuständc festgelegten Codes das Luftfahrzeug als »Freund« und kennt seine Missionsaufgabe und das was im Augenblick der Abfrage geschieht. Offensichtlich können mehrere Abfrage-Antwort-Zyklen durchgeführt werden, während das Luftfahrzeug den Abfragestrahl, der durch die Antenne des Sekundärradars gesendet wird, passiert. Bekanntlich besteht die Antwort aus einem Impulszug aus 14 Impulsen, dessen erster und dessen letzter Rahmenimpulse genannt werden. Das Sekundärradar wird sowohl militärisch als auch zivil genutzt, wobei sich im militärischen Bereich ein Sicherheitsproblem insofern ergibt, als vermieden werden soll, daß sich ein mit einer Antwortbake versehenes feindliches Luftfahrzeug der von einem eigenen Luftfahrzeug übertragenen Nachrichten bemächtigen und den verwendeten Antwortcode entschlüsseln kann.

Des weiteren ist das gegenwärtig verwendete System leicht störbar, sslir einfach zu täuschen und kann nicht auf eine doppelte Abfrage, die von zwei verschiedenen Radaranlagen kommt, antworten; ebensowenig kann es auf ein unvollständiges Abfragesignal antworten. Darüber hinaus kann es nur einen einzigen Flugparameter, nämlich seine Höhe (Betriebsart C) abertragen.

Aus der US-PS 37 13148 ist zwar bereits ein Transponder mit einem Speicher, einer Adressierschaltung für diesen und einem Stellungsdetektor zur Indexierung der in dem Speicher enthaltenen Daten in Abhängigkeit von einer zeitlich veränderlichen Adresse bekannt; irgendwelche Maßnahmen gegen Entschlüsselung, Störung oder Täuschung durch einen Gegner sind jedoch nicht vorgesehen.

Weiterhin sind aber auch Anordnungen mit zeitabhängig verschiedenen Abfragecodes bekannt, die zeitlich nacheinander von einem Abfragegerät ausgesandt und von einem oder mehreren Antwortgeräten, denen das zeitabhängige Programm der Abfragegeräte bekannt ist, unter Verwendung ebenfalls zeitabhängiger, mit den Abfragecodes nach einer vorgegebenen Verknüpfung verbundener Antwortcodes beantwortet werden (DE-AS 20 05 448). Insbesondere mit Unterstützung eines Rechners ist jedoch d-Vt Bildungsgesetz der sich zeitlich ändernden Abfragecodss und die Art der Verknüpfung der Antwortcodes mit ersteren ermittelbar, so daß eine ausreichende Störungs- und Täuschungssicherheit nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die gegen Entschlüsselung, Störung und Täuschung noch besser geschützt ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs I angegebenen Merkmaie gelöst

Grundgedanke der Erfindung ist dabei, im Gegensatz zum Stand der Technik nicht die Antwortcodes zu ändern, sondern die Reihenfolge der Bits in dem Antwortcode.

In der Zeichnung ist eine Anordnung nach der Erfindung an Hand beispielsweise gewählter Ausführungsformen und erläuternder Diagramme schsrnatisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschema der Abfrage durch ein Sekundärradar,

Fig.2a und 2b die von einem mit der Antwortbake ausgerüsteten Objekt empfangenen Abfragesignale,

Fig.3 ein Blockschaltbild einer bekannten Antwortbake,

Fig.4 ein Abfragesignal, das zwei Impulszüge umfaßt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Anordnung, die die Reihenfolge der Bits in einem Antwort-Wort ändert,

F i g. 6 ein Abfragesignal mit vier Impulsen,

F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Anordnung, die einen zeitlichen Code einführt und eine Vervollkommnung der durch die Anordnung nach Fig. 5 herbeigeführten Änderung darstellt,

F i g. 8 ein überlappendes Abfragesignd.

Fig. I zeigt das Prinzip der Abfrage eines Luftfahrzeuges durch ein Sekundärradar mit einem »Kontrollimpuls«, der den Zweck hat, die Abgabe einer Antwort durch ein Luftfahrzeug zu verhindern, das durch einen Nebenzipfel der Antenne abgefragt wird. Mit 1 ist die Bodenstation bezeichnet, die mit Hilfe eines Richtdiagrammes 2 abfragt, in dem bei 3 das. Abfragesignal, bestehend aus zwei durch ein Zeitintervall ΔΤ getrennten Impulsen P1 und P 3, eingezeichnet ist. Bei 4 in der Nebenkeule 5 ist ein Impuls P2, der Kontrollimpuls, eingezeichnet, der mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem Impuls P1 gesendet wird.

F i g. 2 zeigt den von dem Luftfahrzeug A V. das sich in der Hauptkeule 1 befindet und demzufolge antworten kann und soll, empfangenen Impulszug, während F i g. 2b den Impulszug wiedergibt, den das Luftfahrzeug flVempfängt. das sich beispielsweise in der Nebenkcule 5 der Antenne befindet oder zumindest von einer Nebenkeule abgefragt wird und demzufolge nicht antworten soll, da die Amplitude des Impulses P2 größer als diejenige der Impulse P i und P3 ist.

Gegenwärtig ist die Reihenfolge der Übertragung der Bits des numerischen Antwort-Wortes bodenseitig festgelegt und in der Antwortbake durch eine fcsiverdrahtetc Logik fixiert, was die zuvor genannten Nachteile erklärt, die mit der Erfindung vermieden uerden sollen.

In f i g. 3 ist das Blockschaltbild einer üblichen Antwortbake wiedergegeben, die mit den Änderungen und Vervollständigungen nach der Erfindung versehen werden soll.

Die Antwortbake umfaßt einen Fmpfänger 7. der die Abfrage vom Hoden empfängt und mit einem Betriebsarten oder »Modendetektor« 8 verbunden ist. der die Abfrage-Betriebsart bestimmt. Dieser Detektor ist mit einer Korrelationsschaltung 9 verbunden, die über ihre Eingabeeinheit 10 und 101 die vom Piloten eingegebene Betriebsart erhält. Wenn diese Betriebsart mit der vom Boden empfangenen übereinstimmt, ist die Schaltung 15 durchlässig und läßt das zu übertragende numerische Wort passieren, wobei dieses Wort ausgehend von dem von der Mingabe 10 und 102 kommenden Antwortcode gebildet wird. Dieser Code der im Prinzip eine Zahl mit vier Ziffern ist. wobei jede Ziffer in drei Bits codiert ist. wird einem Multiplexer zugeführt, der über eine Bitadressensteuerschaltung 14 von einem Speicher 12 gesteuert wird. Dieser Speicher 12 bestimmt die Reihenfolge, in der die Bits des Antwort-Wortes übertragen werden. Der Multiplexer Il überträgt nun in serieller Form das Wort an den Sender 16 über die zuvor durchlässig geschaltete Schaltung 15. Der Empfänger 7 ist außerdem mit einer Schallung 13 zur Unterdrückung der Nebenkeulen \erbunden. deren Ausgang mit der Torschaltung 15

C Cl'

\ Ct UUIlUClI η I. Ill UIC^Ci .3Cl ld! IUII£ Cl IUIg t

der verschiedenen bei der Abfrage gesendeten Impulse um festzustellen, ob die Abfrage über die Hauptkeule der Sekundärradarantenne erfolgt ist oder nicht.

F i g. 3 zeigt im Blockschaltbild die Schaltungsanordnung, die dazu dient, die Reihenfolge der Bits in dem übertragenen numerischen Wort bei jeder Abfrage veränderlich zu machen, womit das Antwort-Wort abgewandelt w erden soll, dessen Code über die Eingabe 10 der Antwortbake eingegeben und/oder angezeigt wird.

Die Reihenfolge der Bits in dem Wort wird nun nach der Erfindung durch eine Folge von Gruppen einer bestimmten Anzahl von z. B. zwölf Adressen zu beispielsweise vier Bits festgelegt, um den gegenwärtig üblichen Verhältnissen zu entsprechen, die in einem Hilfsspeicher 20 gespeichert sind. Man erhält demzufolge 12! Möglichkeiten der Anordnung der Bits in dem Wort. Einige dieser Kombinationen sind jedoch nicht brauchbar, und zwar wegen einer Redundanz in der Form der Nachrichten zufolge des Umstandes, daß die logischen Werte 1 und 0 innerhalb des Wortes ihrer Zahl nach durch den über die Eingabe 10 eingegebenen Code festgelegt sind. Es stehen daher nicht mehr als 924 unterschiedliche Adressengruppen zur Verfügung. Der Hilfsspeicher 20. der die Adressengruppen enthält.

besitzt wahlfreien Zugriff, was nicht nur ermöglicht. Folgen unterschiedlicher Adressen zu schreiben, sondern auch seinen Inhalt leicht und automatisch zu löschen, wenn man dies wünscht oder wenn sich dies als notwendig erweist. Das Einschreiben oder Belegen des Speichers 20 geschieht ausgehend von einem Speicherträger belieger Art. Die Gewinnung und das Schreiben der Folge von Gruppen von 12 Adressen im vorliegenden Fall erfolgt mittels eines Rechners. Der dem Hilfsspeicher 20 an Bord des Luftfahrzeuges entsprechende, bodenseitige Speicher wird ebenso wie der Hilfsspeicher in bestimmten Zeitabständen durch übereinstimmende Speicherträger belegt oder cingclesen. leder Hilfsspeicher 20 wird durch eine zeitlich veränderliche Adresse indcxicrt, wobei der Index des bodenscitigen Speichers in seine Stellung vor der Abfrage durch einen Zufallsprozeß gebracht wird, während der Index des I lilfsspeichcrs 20. der sich im Ruhezustand zunächst auf der Adresse 0 befindet, in eine derjenigen des bodenseiligcn Speichers entsprechende Position durch die von tier Bodenstation gesendeten Signale gebracht wird. Diese Signale werden von dem Empfänger 17 an fiord des Luftfahrzeuges einem Stcllungsdctektor 18 zugeführt, der die Stellung des Index im Zusammenwirken mit Taktimpulsen H ermittelt. Die Indexstellung wird in dem Indcxstellungsspeichcr 19 gespeichert. Die die Stellung des Index bestimmenden, vom Boden kommenden Signale begleiten das Abfragesignal, das zwei durch ein Zeitintervall Δ Tgctrcnnte Impulse umfaßt (Fig. 4). Ein zweites Signal, das ebenso wie das soeben beschriebene aufgebaut ist. wird vom Boden eine Zeit At später gesendet. Dieses Zeitintervall Δι. das im .Stellungsdetektor 18 ermittelt wird, legt die Adresse fest, auf die der Index in der Antwortbake eingestellt werden soll. Der Indexstellungsspeicher 19 steuert eine Adressierschaltung 21 für den Hilfsspeicher 20. mit welchem die Adressierschaltung über einen Schalter 22 verbunden ist. der statt dessen auch eine Verbindung zu einer Festadressenschaltung 23 herstellen kann, wobei diese Festadressen den Rahmenimpulsen der Antwort und der Wortmitte, die nach dem gegenwärtigen

Γ "ti „_:_i. , _ _;„L

<L r

Wortfolgeschaltung 24. gesteuert von Taktimpulsen H,

-r. steuert den Schalter 22, über den die Adressen, seien sie nun variabel oder fest, an den Hilfsspeicher 20 übermittelt werden, dessen Auslesen die Wortfolgeschaltung 24 freigibt. Die in dem Hilfsspeicher 20 gewählte Adressengruppe wird nun adressenweise

Vi ausgelesen um die Bitverteilung in dem Wort zu bilden, wobei die einzelnen Bits dem Multiplexer 11 über einen Schalter 25 zugeführt werden, der es gestattet, trotz allem im Bedarfsfall auch noch mit dem Speicher 12 (Fig. 3) zu arbeiten. Dieser letztere Schalter 25 wird

η von dem Betriebsartkorrelator 9 gesteuert.

Eine solche Anordnung arbeitet wie folgt: Die Antwortbake hat die Stellung, also den Speicherplatz des Index in dem Hilfsspeicher durch Ermittlung des Zeitintervalls Δ' zwischen den zwei Impulszügen der

bo Abfrage festgelegt Der Antwortcode 102, eingegeben über die dem Piloten des abgefragten Flugzeuges zugängliche Eingabe 10 (Fig.3) wird dem Paralleleingang des Multiplexers 11 zugeführt Gesteuert durch die Wortfolgeschaltung 24 wird jede in dem Hilfsspeicher 20 gespeicherte Adresse einer Gruppe dem Adresseneingang 14 des Multiplexers Il zugeführt. Jeder Taktimpuls H setzt das der Adresse entsprechende Bit in das Wort ein. Die Nachricht mit dem gemäß dem

vorgesehenen Gesetz, geänderten Wort ist auf diese Weise zusammengesetzt und wird seriell an den Sender 16 übertragen.

Die Änderung der Reihenfolge der Bits in dem Antwort-Wort erfolgt im beschriebenen Beispiel mittels ■■> 924 Gruppen von zwölf Adressen zu vier Bits und ergibt eine beträchtliche Anzahl von Übertragungsmöglichkeiten Nach einer bestimmten Mithörzeit wäre man jedoch ivi der Lage, alle Antworten zu kopieren und besäße darüber hinaus alle gespeicherten Kombinatio- κι nen. und zwar mit Hilfe eines Rechners. Demnach ist die Möglichkeit, den Code der Antworten geheimzuhalten, zeitlich begrenzt, vor allem wenn derjenige, der an der Kenntnis des Codes interessiert ist, über leistungsfähige Abhorch- und Analysicrmittel verfügt. ι '>

Man kann nun die Aufrechtcrhaltung der Geheimhaltung vcrvollkommen, indem man die Möglichkeiten für Abänderungen noch vervieliacht, mit der Absicht, die F.ntSch!üSSc!un^i>Srpi'.^l.c!, Ober <J'e ein Dritter verfügen könnte, gewissermaßen in die Sättigung zu bringen, also vor allem ihre Verarbeitungskapazität zu überschreiten.

Hierzu wird so vorgegangen, daß der in den Antworten zu übertragende Code vor der vollständigen Analyse der Gruppen des Hilfsspeichers 20 geändert wird. 2'>

Zu diesem Zweck fügt man zu den Änderungen der Stellung der Bits in dem Wort, wie sie bis hierher beschrieben wurden, eine weitere Abwandlung hinzu, die den Code sich zeitlich automatisch und systematisch ändern läßt. Der Code kann beispielsweise nach to bestir mten Zeitabschnitten, die in der Größenordnung einer Minute liegen, geändert werden. Diese Änderungsgesetzmäßigkeit des Codes kann in die Antwortbake beim Wechsel des Hilfsspeichers eingefügt werden. Die Einfügung dieser zeitlichen Änderung π verhindert von vornherein, daß e>n Dritter eine einem bereits gehörten Code entsprechende Antwort erneut aussendet. Es könnte jedoch möglich sein, auf lange Sicht diese Antworten zu entschlüsseln. Um diese Eventualität zu verhindern, wird die durch die soeben definierte, zeitliche Codierung herbeigeführte Abwandlung ergänzt durch eine zusätzliche Abwandlung der Abtragesignale, die dazu fünrt, daß die Antwortbake aut eine bodenseitige Abfrage mehrere Antworten sendet. Jede dieser Antworten entspricht einer anderen a~> Adresse des Hilfsspeichers. Demzufolge sind die von der Antwortbake übertragenen N Codes nicht nur unterschiedlich verschlüsselt, sondern einige sind wahr oder richtig (n). während andere falsch sind. Wenn die Zahl η richtiger Codes kleiner als die Differenz N—n ist, so ist in die Gesetzmäßigkeit divergent und das von einem Dritten etwa zu erstellende Dechiffrierungsprogramm wird ebenfalls divergieren, und zwar um so eher, je mehr Antworten er zu berücksichtigen haben wird.

Um die Zahl möglicher Fälle zu vervielfachen, kann man auch ein Verfahren vorsehen, das die Zahl der Bits »1« in einer Nachricht ändert. Die Beschränkung auf 924 Möglichkeiten, die zuvor genannt wurde, entfällt somit. Wenn etwa der Index des Hilfsspeichers auf eine ungerade Adresse zu liegen kommt, kann das zu μ übertragende Wort teilweise invertiert werden, so daß alle Binärwerte »1« zu Binärwerten »0« werden und umgekehrt. Dieses Gesetz kann selbstverständlich gleichzeitig mit dem Inhalt des Hilfsspeichers geändert werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann wie folgt verwirklicht werden:

Bei der Abfrage sendet die Bodenstation beispielssveise vier Impulse, die drei Zeitintervalle At I, At 2 und zlί 3 festlegen, was die Verwendung einer neuen Betriebsart (D) auslöst, die bisher noch nicht verwendet wurde. Jedem dieser Intervalle (F i g. 6) ist eine Stellung des Index in dem Hilfsspeicher der Bodenstation zugeordnet. Aus diesen drei Stellungen können drei weitere Stellungen unter Anwendung einer bestimmten mathematischen Gesetzmäßigkeit gewonnen werden, wenn dies wünschenswert erscheint.

Die Antwortbake umfaßt einen Stellungsdetektor, die diese drei Zeitintervalle feststellt, die der Bake die entsprechenden Stellungen des Index in ihrem Hilfsspci eher angeben. Diese drei Informationen liefern durch Anwendung derselben mathematischen Gesetzm.i'Sigkeil wie in der Bodenstation drei weitere Informationen. Die Antwortbake verfügt somit über mindestens sechs Gruppen von Antworten, mit denen sie sechs Codes übertragen wird.

Unter diesen sechs Codes sind zwei wahr, die dem Zeitcode entsprechen, und vier sind falsch. Darüber hinaus ist die Stellung der wahren Codes unter den falschen zufällig verteilt. Somit hat in diesem praktischen Beispiel die von dem Luftfahrzeug übertragene Antwort einen Zyklus von N = 6 Antwort-Worten, die sechs Codes darstellen, deren Bits unterschiedlich angeordnet sind. Unter diesen sechs Codes sind zwei übereinstimmend, werden jedoch nicht in der gleichen Form übertragen und ihre Stellungen in dem Zyklus der Antworten sind zufallsverteilt. In der Bodenstation wird jedoch jedes empfangene Wort mit Hilfe der seiner Verschlüsselung entsprechenden Adresse entschlüsselt. Sobald zwei decodierte Antworten übereinstimmen und dem Zeitcode konform sind, kann das antwortende Luftfahrzeug als ein eigenes Luftfahrzeug betrachtet werden. Eine einfache Rechnung gestattet die Möglichkeiten der Nachahmung von Antworten durch einen Dritten und deren Entschlüsselung mittels Rechner abzuschätzen.

Die Anwendung von Änderungen in der Reihenfolge der Übertragung der Bits der Antwort des zeitweiligen Codes und der Multiplikation der Intervalle zwischen den Abfrageimpulsen führt zu mehr also 10⁷ Möglichkeiten tür Antwortcodes, was tür einen Dritten die Zeit tür die Nachahmung aller dieser Antworten beträchtlich steigert, eine Zeit, die in der Größenordnung von mehreren Tagen sein kann.

Das erwähnte divergierende Gesetz macht die Möglichkeiten einer Dechiffrierung zunichte, da die wahren Codes von den falschen Codes nicht unterschieden werden können.

Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild der Gesamtheit der ScI altungen, die an der Durchführung der erläuterten Abwandlungen beteiligt sind. Das Blockschaltbild der Fi g. 5 bildet einen Teil dieser Fi g. 7; die betreffenden Schaltungen bzw. Schaltungsblöcke tragen in beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen. Der mit dem Empfänger der F i g. 3 verbundene Eingang 17 erhält die Abfrageimpulse, die in diesem Fall aus einer Folge von vier Abfrageimpulsen, nämlich PX, P2, PZ und PlO, P30 bestehen, wobei der zweite Impulszug keinen Kontrollimpuls enthält (Fig.6). Dieser Eingang 17 ist mit dem Stellungsdetektor 18 verbunden, der die Intervalle zlrl,/lf2,df3 zwischen den Impulsen durch Vergleich der Amplituden dieser Impulse feststellt. Diese Intervalle werden im Indexstellungsspeicher 19 gespeichert Gleichzeitig ist die Analyseschaltung 34 mit dem Eingang 17 verbunden und analysiert die Abfragesignale und bestimmt ihre Konformität, nach-

dem sie den Kontrollimpuls Pl Festgestellt hat, gemeinsam mit der Nebenkeulen-Unterdrückungsschaltung 13 der F i g. 3. Die mit der Analyseschaltung 34 verbundene Schaltung 35 bestimmt ausgehend von den festgestellten Abfrageimpulsen, d. h. von den drei Intervallen Al\, zli2, At3, die drei Indexsiellungen angeben, drei v/eitere Indexstellungen nach dem gerade vorgesehenen mathematischen Gesetz. Diese drei Indexstellungen werden in einem weiteren Speicher 33 zusammen mit den in dem Indexspeicher 19 gespeicherten Stellungen ebenfalls gespeichert. Somit enthält der weitere Speicher 33 sechs Indexstellungen, die sechs Gruppen von Adressen bezeichnen, die in folgender Weise an den Hilfsspeicher übertragen werden. Ein Zwischenspeicher 32 ist mit dem weiteren Speicher 33 verbunden, um die zuvor beschriebenen Schaltungen freizumachen, d. h. verfügbar zu machen für die Einspeicheriing einer neuen Abfrage. Der Zwischenspeicher 32 ist außerdem über einen Adressendecoder 3G rr.ii der Adressierschaltung 2! für den Hüisspeicher 20 verbunden, die bereits in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben wurde. Die Arbeitsweise dieser Schaltung sowie der Schaltungen 22, 23 und 24 braucht demgemäß nicht nochmals erläutert zu werden.

Gleichlaufend löst ein Taktgeber an Bord des Luftfahrzeuges, dessen Impulse bei 26 ankommen, die Änderung aus, die durch den sogenannten zeitweiligen Code oder Zeitcode, der in dem zweiten Speicher 27 gespeichert ist, welcher mit einem dritten Speicher 28 verbunden ist. angebracht hat. Parallel zu diesem dritten Speicher 28 liegt ein Zufallscodegenerator 29. Die Schaltungen 28 und 29 sind beide mit einer Mischschaltung 30 verbunden, die demzufolge die zwei wahren oder richtigen Codes unter den sechs betrachteten Codes speichert. Diese Codes werden anschließend in einem Pufferspeicher 31 gespeichert. Dieser Pufferspeicher 31 ist über einen weiteren Schalter 37 mit einem Codeumsetzer 38 verbunden, der die Zahl der Bits mit dem Wert 1 umwandelt. Der Adressendecoder 36 steuert diesen weiteren Schaller 37 um den Codeumsetzer 38 im richtigen Moment wirksam werden zu lassen, also beispielsweise dann, wenn die decodierte Adresse unopranp kt Im jt venteilisren Fall, wenn diese Änderung nicht eintritt, ist der Pufferspeicher 31 direkt mit dem Paralleleingang des Multiplexers 11 über einen vierten Schalter 40 verbunden, von dem ein Anschluß mit dem Ausgang des Codeumsetzers 38 verbunden ist.

Eine Zyklusfolgeschaltung 39, die von der Analyseschaltung 34 gesteuert wird, bestimmt die Übertragung der sechs Gruppen von Adressen an den Hilfsspeicher 20, der in der beschriebenen Weise mit dem Multiplexer 11 verbunden ist.

Wie an Hand der F i g. 6 gezeigt wurde, besteht das Abfragesignal aus vier Impulsen. Von der Antwortbake aus gesehen, kann man ein solches Abfragesignal mit einem Signal vergleichen, das eine Antwortbake empfängt, die von zwei Abfragesignalen unterschiedlichen Ursprungs erreicht wird, also von Abfragesignalen, die beispielsweise von zwei verschiedenen Bodenstationen stammen.

F i g. 8a gibt das Abfragesignal einer ersten Station A wieder, das zwischen den Impulsen die Zeitintervalle /1A, /2A und /3A festlegt F i g. 8b gibt das Abfragesignal einer zweiten Station B wieder, das die Intervalle /IB, /2B, /3B festlegt Fig. 8c zeigt das von der Antwortbake empfangene, zusammengesetzte Signal.

Dieses bei 17 (F i g. 7) empfangene zusammengesetzte Signal wird durch die Analyseschaltung 34 analysiert, die zwei Kontrollimpulse P2, P20 feststellt. Die Analyseschaltung schließt hieraus auf einen Abfragezustand, der als »überabfrage« bezeichnet werden könnte. Unter denselben Bedingungen, wie sie bereits beschrie-

> ben wurden, wird die Antwortbake eine bestimmte Anzahl von Antworten übertragen, jedoch mit dem Unterschied, daß der durch die Schaltungen 35 und 19 festgelegte Antwortzyklus nicht mehr sechs Worte, sondern im Fall des Beispiels der Fig. 8 28 Worte

κι beträgt. Die Bodenstation wird also alle ihre Decodierungen entsprechend den N Adressen auf jedes empfangene Wort anwenden müssen, um seine Richtigkeit oder Gültigkeit zu bestimmen, also letztlich festzustellen, ob die Antwortbake eine eigene ist.

r. Was die Signalverarbeitung anbelangt, legen die zwischen den Impulsen festgestellten verschiedenen Intervalle sieben Adressen fest, die sieben Stellungen des Index des Hilfsspeichers 20 entsprechen. Das Bildungsgesetz in der Schaltung 35, das es ermöglicnt,

im n\ Adressen in /?2 .Adressen umzuwandeln, wird nun iiuf diese sieben Adressen angewendet. Man kann zeigen, daß mit η als der Zahl der von der Bake empfangenen Adressen, also im vorliegenden Beispiel 7, die

Antwortbake — -^—Adressen erzeugt, hier also 21

Adressen. Unter allen diesen von der Bake erzeugten Adressen haben einige einen Aufbau wie /IA, /IA + /2A, /IA + /2A + /3A, /IB, /2B, /3B. ZiB + /2B usw... entsprechend den von jeder der

m Abfragestationen erwarteten Adressen. Es ergibt sich hieraus, daß die Verteilung der richtigen und der falschen Codes mit einer gewissen Logik erfolgen und sich nur auf besondere Adressen stützen soll, was zu der Notwendigkeit führt, eine Entscheidungsschaltiing in die

Γι Analyse der empfangenen Nachricht einzufügen.

Die Bodenstation erhält somit einer. Zyklus von Worten, die sie systematisch mit allen ihren Adressen decodieren muß. Durch Vergleich der Ergebnisse der verschiedenen Decodierungen kann die Bodenstation

κι Gewißheit über das Vorhandensein eines eigenen Luftfahrzeuges erlangen, d. h. eines Luftfahrzeuges, dessen Antworten berücksichtigt werden können, wenn zwei übereinstimmende und konforme Codes gefunden werden.

■n Außerdem ergibt sich, daß das Vorhergesagte auch auf den Fall anwendbar ist, wo die .Abfragenachricht unvollständig ist und beispielsweise nur die Festlegung von zwei Stellungen des Index an Stelle von drei Stellungen gestattet. Die Analyseschaltung 34 für die

-.ο Abfragesignale wird dann eine von vornherein vorgesehene Erweiterung der Indexadressen auslösen. Zwei empfangene Adressen gestatten gemäß dem beibehaltenen Zerlegungsbeispiel drei Antworten. Unter diesen drei Antworten ist eine einzige wahr. Die Antwortbake wird über ihre Schaltung 35 drei weitere Adressen durch Anwendung des Erweiterungs- oder Ausdehnungsgesetzes, das natürlich auch der Bodenstation bekannt ist. erzeugen. Unter diesen drei Adressen wird ein weiterer wahrer Code gesendet Die Feststation, die die

bo Antworten systematisch decodiert, wird eine einzige Antwort Finden, die mit dem zeitlichen Code in Übereinstimmung steht. Sie wird eine weitere Decodierung durch Anwendung des Erweiterungsgesetzes durchführen und durch eine neue Decodierung des zweiten wahren zeitlichen Code finden, der die Gegenwart eines eigenen Luftfahrzeuges bestätigt.

Es wurde demnach gezeigt, in welchem Maße es möglich ist, im Rahmen eines Erkennungs- oder

Il

identifizierungssystems für mit einer automatischen Antwortbake ausgerüstete Objekte das System /u schützen, um zu vermeiden, daß es durch Dritte getäusch· werden kann, und wie es außerdem möglich ist, die von einer durch zwei verschiedene Abfragestationen abgefragte Antwortbake erhaltenen Antworten

auszuwerten, wobei die Antwortbake iiirerseits zuvor das aus zwei überlappenden Abfragesignalen zusammengesetzte Mischsignal ausgewertet hat. Außerdem wurde beschrieben, wie ein solches System auf eine unvollständige Abfrage reagieren kann.

Hierzu 5 IShitt /cichnuimiMi

Claims (12)

Patentansprüche;

1. Anordnung zur Identifizierung von mit einer Antwortbake ausgerüsteten Objekten, wobei eine ι Feststation ein Abfragesignal, bestehend aus mindestens zwei durch ein bestimmtes Zeitintervall getrennten Impulsen und einem Kontrollimpuls, aussendet und die dieses Abfragesignal empfangende Antwortbake mit einem Binärwort in Form eines Kodes antwortet, der aus einer bestimmten Anzahl von an bestimmten Adressen zwischen zwei Rahmenimpulsen stehenden Impulsen besteht und vom Serienausgang eines Multiplexers mit Paralleleingang geliefert wird, mit einer Bitadressensteuer- υ schaltung, die von einem Speicher gesteuert wird, in dem die Reihenfolge der Bits des die Antwort bildenden Binärwortes gespeichert ist, mit einem Hilfsspeicher, der von einer zeitlich veränder.'ichen Adresse indexierte Daten enthält, mit einem Stelliingsdsriektor für den Index und mit einer Adressierschaltung für den Hilfsspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsspeicher (20), in welchem eine bestimmte Anzahl von Adressengruppen enthalten ist, mit dem Stellungsdetektor (18) für die im Abfragesignal enthaltene Indexadresse über die Adressierschaltung (21) verbunden ist und die mit dem Multiplexer (11) verbundene Bitadressensteuerschaltung (14) steuert und daß die Bake eine Wortfolgeschaltung (24), m gesteuert durch Taktimpulse (H) verbunden mit der Adressierschaltung (21), enthält, welche Wortfolgeschaltung (24) die ^dresse/iweise Auslesung der Adressen der im Hiifsspeichcr (20) gewählten Gruppe über einen Schalter (Z.) steuert, wobei diese ü Adressen in dem über den Multiplexer (11) übertragenen, binären Antwort-Wort für jede Abfrage die Stellung der das Binärwort bildenden Impulse durch Steuerung der Bitadressensteuerschaltung (14) steuern.

2. Antwort nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststation einen Hilfsspeicher entsprechend demjenigen (20) der Antwortbake, jedoch mit wahlfreier oder zufallsverteilter Indexierung umfaßt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragesignal aus zwei Impulszügen (P\, Pj und P10, Pm) zu je zwei Impulsen besteht, zwischen denen ein Zeitintervall df liegt, das der es durch den Stellungsdetektor (18) feststellen- ,0 den Antwortbake die Stellung des Index des HilfsSpeichers (20) und damit die für die laufende Antwort heranzuziehende Adressengruppe vorgibt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Wortfolgeschaltung (24) ■» gesteuerte Schalter (22) mit dem Hilfsspeicher (20) die Adressierschaltung (21) oder eine Festadressenschaltung (23) verbindet, die die Adressen der Rahmenimpulse und der Wortmitte liefert.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- to zeichnet, daß die Antwortbake einen zweiten Speicher (27) enthält, dessen Auslesen durch die Taktimpulse (H) gesteuert wird und in der das Gesetz der zeitlichen Änderung des Antwortcodes gespeichert ist, und daß ein weiterer Speicher (28) b^r> dieses Änderungsgesetz kurzzeitig speichert und ein Zufallscodegenerator (29) vorgesehen ist sowie eine Mischschaltung (30), die die aus dem weiteren Speicher (28) und dem Codegenerstor (29) kommenden Daten mischt und über einen Pufferspeicher (31), gesteuert von einer Folgeschaltung (39), Zyklen zu N Worten liefert und ein weiterer Schalter (37) den Ausgang des Pufferspeichers (31) an die Paralleleingänge des Multiplexers (11) legt

6. Anordnung nach Anspruch I oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststation ein Abfragesignal, bestehend aus vier Impulsen, sendeu die drei Zeitintervalle At \, AtZ₁ At3 festlegen, von denen jedes einer Stellung des Index in dem Hilfsspeicher der Feststation und damit auch in demjenigen der Antwortbake entspricht.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortbake außerdem eine Analyseschaltung (34) für das empfangene Abfragesignal, die darin die Zeitintervalle feststellt, und eine Schaltung (35) umfaßt, die ausgehend von den von der Analyseschaltung (34) erhaltenen Daten eine bestimmte, zusätzliche Zahl von Stellungen des Index des Hijfsspeichers (20) festlegt, und daß ein vierter Speicher (33) ausgehend von der Schaltung (35) und einer Schaltung (19), die die direkt bestimmten Stellungen des Index gespeichert hat, die Gesamtzahl N der Indexstellungen, die in den von der Antwortbake zu übertragenden Antworten zu berücksichtigen sind, speichert und den Hilfsspeicher (20) über die Adressierschaltung (21) steuert.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortbake ferner einen Zwischenspeicher (32) enthält, der die N Stellungen des Index speichert, sowie eine Zyklusfolgeschaltung (39) mit N Worten, die das Auslesen des Zwischenspeichers (32) steuert, wobei die Antwort auf die Abfrage ein Zyklus von /V-Worte-Antworten ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zwischenspeicher (32) und der Adressierschaltung (21) eine Adressendecodierschaltung (36) liegt, die den weiteren Schalter

(37) steuert, der für bestimmte Adressen den Ausgang des Zwischenspeichers (32), in dem die N Codes gespeichert sind, mit einem Codeumsetzer

(38) verbindet, dessen Ausgang mit den Paralleleingängen des Multiplexers (11) verbunden ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortbake als Antwort auf ein mindestens drei Zeitintervalle enthaltendes Abfragesignal eine Gesamtantwon, bestehend aus einem Zyklus von N-Worte-Antworten sendet, die Λ/ Codes darstellen, deren Bits von einem Antwort-Wort zum folgenden unterschiedlich geordnet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß unter den N übertragenen Codes zwei oder mehr übereinstimmen, jedoch in einer jedesmal anderen Form übertragen und in dem Zyklus von N Antworten zufällig verteilt sind.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall des Empfangs von zwei Abfragesignalen zweier verschiedener Feststationen in Form eines zusammengesetzten Signals, das eine bestimmte Anzahl von Intervallen zwischen den Impulsen festlegt, entsprechend Stellungen des Index in dem Hilfsspeicher (20), die Analyseschaltung (34) die zwei Kontrollimpulse feststellt, die anzeigen, daß eine Abfrage durch zwei verschiedene Feststationen vorliegt, und daß die Schaltung (35) aus den von der Analyseschaltung (34)

gelieferten Daten eine bestimmte Anzahl von Antworten in einem Zyklus gleich festlegt, worin η die Zahl der Intervalle ist, und eine Entscheidungsschaltung in der Antwortbake vorgesehen ist, um in der Gesamtheit der übertragenen Antwortcodes die Verteilung der richtigen und der falschen, durch besondere Adressen bezeichneten Codes festzulegen.

13, Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 12, in dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseschaltung (34) bei unvollständiger Abfrage eine vorher festgelegte Erweiterung der Indexadressen auslöst und daß die von der Analyseschaltung (34) gesteuerte Schaltung (35) drei weitere Adressen i> nach einer der Bodenstation bekannten Gesetzmäßigkeit erzeugt