DE3216487C1

DE3216487C1 - Object e.g. aircraft identifying equipment - recognises friend by additional code e.g. speech pattern of pilot inserted in answer code from transponder

Info

Publication number: DE3216487C1
Application number: DE19823216487
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl-Ing Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1992-10-29
Anticipated expiration: 2002-05-01

Abstract

The arrangement identifies an object, e.g. an aircraft, equipped with an answering unit (or transponder). A ground station (3) sends out a call signal consisting of at least two separated pulses and the answering unit receiving this call signal replies with a binary word consisting of a definite number of pulses between two frame pulses. The answering code of the transponder contains, beside the binary code word another coded part which is formed according to the speech pattern of a certain person, e.g. the pilot. USE/ADVANTAGE - For military use. Improvement in security, preventing intended deceptions and decoys.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Identifizierung von mit einem Antwortgerät (Transponder) ausgerüsteten Objekten, wobei eine Abfragestation ein Abfragesignal, bestehend aus mindestens zwei getrennten Impulsen, aussendet und das dieses Abfragesignal empfangende Antwortgerät (Transponder) mit einem Binärwort antwortet, das aus einer bestimmten Anzahl von zwischen zwei Rahmenimpulsen bestehenden Impulsen besteht.The invention relates to an arrangement for identification from with a transponder equipped objects, with a query station a Interrogation signal consisting of at least two separate Pulses, and sends out that query signal receiving transponder with a binary word that answers from a certain number of pulses between two frame pulses consists.

Die abzufragenden Objekte sind insbesondere Luftfahrzeuge, die durch Primärradargeräte geortet und unter Verwendung von Sekundärradargeräten abgefragt werden können, wenn die Objekte mit Antwortgeräten (Transpondern) ausgerüstet sind. Das Sekundärradar besteht aus einem Abfragegerät, das gewöhnlich als Bodenstation ausgebildet ist und einem Antwortgerät (Transponder), das sich am Objekt (Luftfahrzeug) befindet. Ein Sender der Abfragestation fragt über eine Richtantenne die mit einem Antwortgerät ausgerüsteten Objekte ab. Die Abfragesignale legen eine als "Mode" bezeichnete Betriebsart fest, in der das Objekt antworten soll. Das abgefragte Antwortgerät sendet, sofern es in derselben Betriebsart arbeitet, wie sie durch die Abfrage vorgegeben wird, an die Bodenstation über eine Rund strahlantenne eine Binärnachricht, die einen das Objekt kennzeichnenden Code darstellt. Bei Luftfahrzeugen ist der durch die Flugzustände ausgelöste und dementsprechend zusammengesetzte Code in der Bodenstation des Sekundärradars bekannt. Bei Empfang der von einem Objekt (Luftfahrzeug) kommenden Nachricht identifiziert die Bodenstation nach Erkennung des Codes des Objekts als "Freund". Während das Objekt den Abfragestrahl, der durch die Antenne des Sekundärradars gesendet wird, passiert, können mehrere Abfrage-Antwort-Zyklen durchgeführt werden. Die Antwort besteht nach internationaler Übereinkunft aus einem Impulszug aus vierzehn Impulsen, dessen erster und dessen letzter Rahmenimpuls genannt werden. Das Sekundärradar wird sowohl militärisch als auch zivil genutzt, wobei sich in dem militärischen Bereich ein Sicherheitsproblem von wesentlicher Bedeutung ergibt. Es muß nämlich vermieden werden, daß sich ein mit einem Antwortgerät versehenes feindliches Objekt (Luftfahrzeug) die von einem eigenen Objekt über tragenen Nachricht zunutze macht und den verwendeten Antwortcode entschlüsselt.The objects to be interrogated are in particular aircraft, which are located by primary radars and under Use of secondary radars are queried can, if the objects with transponders are equipped. The secondary radar exists from an interrogator, usually as a ground station is formed and a transponder, which is located on the object (aircraft). A station of the interrogation station asks about a directional antenna the objects equipped with a responder from. The interrogation signals define one called "Mode" Mode in which the object should respond. The polled responder transmits, if it is in the same Operating mode works as determined by the query is given to the ground station via a round beam antenna is a binary message representing an object represents distinctive code. For aircraft is the one triggered by the flight conditions and accordingly compound code in the ground station of the Secondary radars known. Upon receipt of an object (Aircraft) coming message identified the ground station after recognizing the code of the object as a friend". While the object is the interrogation beam, the is sent through the antenna of the secondary radar happens can perform multiple query-response cycles become. The answer is international Agreement of a pulse train of fourteen impulses, its first and last frame pulse called become. The secondary radar will be both military as also used civil, being in the military Area a security issue is essential results. It must be avoided that an enemy object provided with a responder (Aircraft) from a separate object over makes use of the message and uses it Answer code decrypted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Identifizierung abgefragter Objekte, insbesondere im militärischen Bereich, sicher zu machen und beabsichtigte Täuschung weitgehend zu verhindern.The invention is based on the object of identification queried objects, especially in the military Area to make sure and intended To prevent deception largely.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Antwortcode, mit dem das Antwortgerät (Transponder) eine Abfrage beantwortet, außer aus dem Binärcodewort aus einem weiteren Codeteil besteht, der nach einem Sprechmuster einer bestimmten Person (Pilot) gebildet ist.According to the invention, this object is achieved in an arrangement of the type mentioned solved in that the answer code used by the transponder a query answered except from the binary codeword consists of another code part, which after a Speech pattern of a specific person (pilot) formed is.

Die Erfindung macht sich hierbei den Umstand zunutze, daß jeder Mensch eine unverwechselbare Sprache hat, die eine weitgehend eindeutige Identifikation des Sprechers anhand weniger Worte möglich macht. Für die Freund-Feind-Identifizierung ergibt sich dadurch der Vorteil, daß die abfragende Bodenstation zwei unabhängige Codeworte zur Auswertung zur Verfügung hat, wodurch sich die Sicherheit der Identifizierung erhöht.The invention takes advantage of this fact, that every human being has a unique language, a largely unambiguous identification of the Speakers possible with a few words. For the Friend-enemy identification results from this Advantage that the polling ground station has two independent Codewords for evaluation has available the security of identification increases.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Sprechmuster aus mehreren Worten mit vorgegebener Reihenfolge bestehen, von denen jeweils nur ein Wort Teil eines Antwortcodes ist und wobei jedem Wort eine eigene bestimmte Information zugeordnet ist. Das bzw. die Codewort(e) kann (können) vor Beginn eines Flugauftrages vom Piloten oder von einem anderen Mitglied der Besatzung auf einen ein- oder mehrteiligen Speicher gesprochen werden und steht in dieser Form im Transponder bei einer Abfrage und in der abfragenden Bodenstation zu Vergleichszwecken zur Verfügung. Durch eine eigene IFF-Abfrage wird im Transponder zusätzlich zum maschinellen Codewort wenigstens ein weiteres Codewort zur Sprechererkennung ausgelöst. Untersuchungen haben ergeben, daß bei geeigneter Ausbildung der Einrichtungen zur Sprechererkennung die Gefahr der Nachahmung eines Sprechers gering ist. Eine Unsicherheit durch Verwendung von Tonkonserven berechtigter Personen kann durch Verwendung von textabhängigen Verfahren weitgehend ausgestaltet werden.According to an advantageous embodiment of the invention can the speech pattern of several words with predetermined Order consist of each of which only a word is part of a response code and each one Word is assigned its own specific information. The codeword (s) can (can) before the beginning a flight order from the pilot or another Member of the crew on a one or more parts Memory are spoken and stands in this form in the Transponder at a query and in the interrogator Ground station available for comparison purposes. By an own IFF query is added in the transponder for machine codeword at least one further codeword triggered for speaker recognition. investigations have shown that with appropriate training of facilities for speaker recognition the danger of imitation a speaker is low. An uncertainty through the use of canned music by authorized persons can by using text-dependent methods be largely designed.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert.The invention and further details of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines Identifizierungssystems zur Freund-Feind-Erkennung für Flugobjekte, FIG. 1 is a basic diagram of an identification system for identification friend or foe for flying objects,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Anordnung zur Sprechererkennung in der abfragenden Station. Fig. 2 is a block diagram of the speaker recognition arrangement in the polling station.

In Fig. 1 ist im unteren Teil der Figur die abfragende Station (Bodenstation) mit einem Sekundärradar-Sender-Empfänger 1 und einer zugehörigen Antennenanordnung 2 eine an den Ausgang des Sekundärradar-Gerätes angeordnete Sprechererkennungs-Einrichtung 3 und mit einer Anzeigeeinrichtung 6 wiedergegeben. Im oberen Teil dieser Figur ist die abgefragte Stelle (Transponder) z. B. eines fliegenden Objektes mit einem Sender-Empfänger und zugehöriger Antenne 12 und einem an den Sender-Empfänger angeschlossenen Sprachverarbeitungs-Rechner 13 mit einer Anzeigeeinrichtung 14 dargestellt.In Fig. 1, in the lower part of the figure, the interrogating station (ground station) with a secondary radar transceiver 1 and an associated antenna array 2 is arranged at the output of the secondary radar device speaker recognition device 3 and reproduced with a display device 6 . In the upper part of this figure, the queried place (transponder) z. B. a flying object with a transmitter-receiver and associated antenna 12 and a connected to the transceiver language processing computer 13 is shown with a display device 14 .

Auf die Abfrage des Sekundärradars 1 antwortet der Transponder 11 des abgefragten Objekts mit einem Binärwort, das aus einer bestimmten Anzahl von zwischen zwei Rahmenimpulsen angeordneten Pulsen besteht. Ein derartiges Verfahren der Freund-Feind-Identifizierung ist bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben zu werden. Gemäß der Erfindung soll die Identifizierung von abgefragten Objekten dadurch verbessert werden, daß der aus einem Binärcodewort bestehenden Antwort des Transponders ein weiteres Teilcodewort angehängt wird. Dieses Teilcodewort enthält ein personenspezifisches Merkmal, das aus einem Sprechmuster des Piloten oder einer anderen an Bord des abzufragenden Objekts befindlichen Person. Das Sprechmuster, das in einem Speicher in der abgefragten Station mitgeführt wird, wird in einem Sprachverarbeitungsrechner 13 in ein Teilcodewort umgesetzt, das gleichzeitig mit dem Binärcodewort ausgesetzt wird. Die Auswertung des Teilcodewortes in der Bodenstation erfolgt in der Sprechererkennungseinrichtung 3, die eine Vorverarbeitung 4 und einen Sprachverarbeitungsrechner 5 enthält. Das Ergebnis der Signalanalyse in der Sprechererkennungseinrichtung 3 führt schließlich zu einer Ja-Nein-Entscheidung, die in der Anzeigeeinrichtung 6 wiedergegeben wird. Das der verbesserten Identifizierung dienende Sprechmuster wird gegebenenfalls vor jedem Speicher, dem Transponder sowie der abfragenden Bodenstation zu Vergleichszwecken zur Verfügung. Die Aussendung des in ein Teilcodewort umgesetzten Sprechmusters erfolgt im Transponder automatisch bei jeder Abfrage der Bodenstation. Es kann vorteilhaft sein, das Sprechmuster in mehrere Teile zu zerlegen und diese einzeln abzuspeichern, wobei jedem Teil des Sprechmusters bzw. dem entsprechenden Teilcodewort eine eigene Bedeutung zugeordnet ist, z. B.On the query of the secondary radar 1 , the transponder 11 of the queried object responds with a binary word consisting of a certain number of pulses arranged between two frame pulses. Such a method of friend-foe identification is known and need not be further described here. According to the invention, the identification of queried objects should be improved by appending a further partial codeword to the response of the transponder consisting of a binary codeword. This partial codeword contains a person-specific feature consisting of a speech pattern of the pilot or another person on board the object to be interrogated. The speech pattern carried in a memory in the polled station is translated in a speech processing computer 13 into a subcode word which is simultaneously exposed to the binary codeword. The evaluation of the partial codeword in the ground station takes place in the speaker recognition device 3 , which contains a preprocessing 4 and a speech processing computer 5 . The result of the signal analysis in the speaker recognition device 3 finally leads to a yes-no decision, which is reproduced in the display device 6 . The speech pattern used for the improved identification is optionally available before each memory, the transponder and the interrogating ground station for comparison purposes. The transmission of the speech pattern converted into a partial codeword takes place automatically in the transponder whenever the ground station is polled. It may be advantageous to disassemble the speech pattern into several parts and store them individually, each part of the speech pattern or the corresponding subcodeword is assigned its own meaning, z. B.

erstes Teilcodewortfirst part codeword = Flugauftrag verläuft planmäßig= Flight order is proceeding according to plan zweites Codewortsecond codeword = Flugauftrag erfolgreich durchgeführt= Flight order successfully completed weiteres Codewortanother codeword = Das Flugzeug befindet sich in der Hand von Luftpiraten= The plane is in the hands of pirates

usw. Der Pilot kann in diesem Falle je nach Lage eines der gespeicherten Codeworte aktivieren, d. h. in den Senderteil des Transponders laden. Die empfangene Bodenstation erhält dadurch frühzeitig zusätzliche Informationen über Flugaufträge. Für das Sprechmuster muß eine Bit-Anzahl gewählt werden, die sicherstellt, daß ein Sprecher aus einer Vielzahl anderer Sprecher sicher erkannt wird und daß die Akzeptanz der anderen Sprecher hinreichend klein bleibt.etc. The pilot may in this case depending on the location of a activate the stored codewords, d. H. in the Load transmitter part of the transponder. The received ground station receives additional information early on about flight orders. For the speech pattern a number of bits must be selected which ensures that that a speaker from a variety of other speakers is certainly recognized and that the acceptance of others Speaker remains sufficiently small.

Der Sprechererkennungseinrichtung 3 in der Bodenstation fällt die Aufgabe zu, nach Empfang einer Antwort mit dem zusätzlichen Teilcodewort die erforderlichen Maßnahmen zur Sprecherkennung durchzuführen (Fig. 2). Da das Teilcodewort (Sprechmuster) eine digitale Form aufweist, erfolgt zunächst eine Umwandlung in ein analoges Sprachsignal, das in bekannter Weise einer Spektralanalyse 43 unterzogen wird. Vorher ist eine wirksame Redundanzreduktion 41 erforderlich. Diese Aufgabe können z. B. mit Hilfe der Filterbandtechnik oder der Kurzzeitspektralanalyse durchgeführt werden. Vor der Spektralanalyse 43 kann noch eine Merkmalsextraktion 42 durchgeführt werden, mittels der sprechtypische Anteile des Signals herausgefiltert werden. Die für die Sprecherkennung irrelevante Information wird dabei beseitigt. Der Vorverarbeitung schließt sich über einen Analog/Digital-Wandler 44 die Weiterverarbeitung in digitaler Form an.The speaker recognition device 3 in the ground station has the task, after receiving a response with the additional partial code word, of carrying out the required measures for speech recognition ( FIG. 2). Since the partial codeword (speech pattern) has a digital form, a conversion into an analogue speech signal is initially carried out, which is subjected to a spectral analysis 43 in a known manner. Before, an effective redundancy reduction 41 is required. This task can z. B. using the filter band technique or the short-term spectral analysis. Before the spectral analysis 43 , a feature extraction 42 can still be carried out by means of which the speech-typical components of the signal are filtered out. The irrelevant for the speech recognition information is eliminated. The preprocessing is followed by an analog / digital converter 44, the further processing in digital form.

Ziel der Weiterverarbeitung ist eine möglichst eindeutige Sprechererkennung unter Verwendung eines Sprachverarbeitungsrechners 5. Um über die Sprechererkennung zu einer Ja/Nein-Entscheidung (Freund-Feind-Identifizierung) zu kommen, können verschiedene bekannte Verfahren angewendet werden. Bei einer textunabhängigen Sprechererkennung erfolgt eine statistische Analyse des Signals, die den Sprachinhalt gänzlich unberücksichtigt. Nach einem anderen bekannten Verfahren kann eine textabhängige Sprechererkennung durchgeführt werden, indem die Zeitverläufe ausgewählter Parameter des aktuellen Sprachsignals mit gespeicherten Zeit verläufen verglichen werden.The goal of the further processing is the most unambiguous speaker recognition using a voice processing computer 5 . In order to come to a yes / no decision (friend-enemy identification) via the speaker recognition, various known methods can be used. In the case of text-independent speaker recognition, a statistical analysis of the signal takes place, which completely disregards the speech content. According to another known method, a text-dependent speaker recognition can be performed by comparing the time courses of selected parameters of the current speech signal with stored time courses.

Claims

An arrangement for identifying an object equipped with a transponder, wherein a ground station transmits an interrogation signal consisting of at least two separate pulses, and the transponder receiving this interrogation signal responds with a binary word consisting of a certain number of times between consists of two frame pulses existing pulses, characterized in that the answer code, with which the answering device (transponder) answers a query except the binary code word consists of another code part, which is formed according to a speech pattern of a specific person (pilot).

2. Arrangement according to claim 1, characterized that the speech pattern out consists of several words with a given order, of which only one word is part of the partial code of the Answer is and with each word a certain information assigned.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the speech pattern stored in a one or more parts memory is.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the polled body (pilot) by selecting a certain word of the speech pattern and thus one certain memory or memory part for that Speech pattern can trigger different answers.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second formed as a function of the speech pattern Codeword part in the polling station (ground station) with stored speech patterns of all in use own people is compared.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the formation of the partial codeword from the speech pattern in the polled station and the decryption the partial codeword identifying the speaker in the polling station by using voice Processing computers takes place.