DE3721121C1

DE3721121C1 - Remote mine operating method

Info

Publication number: DE3721121C1
Application number: DE3721121A
Authority: DE
Inventors: Klaus Engel; Udo Simon
Original assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1987-02-28
Filing date: 1987-06-26
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2007-03-01
Also published as: GB8815971D0; FR2731792A1; GB2299850A; GB2299850B; FR2731792B1

Abstract

The method is used for priming, detonating or making safe of the mine from a remote operating station (19) via coded commands transmitted between the latter and the mine (30) and coded quitting signals transmitted between the mine and the operating station.The command bit pattern and the quitting signal bit pattern are each combined with masking bit patterns from a masking bit memory via Exclusive-OR gates (18, 20; 44, 46) at both the transmission and reception ends for coding and decoding the commands and quitting signals.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fernbetätigung von Minen nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for remote operation of mines according to the generic term of Claim 1 and a device for Performing this procedure.

Im älteren Patent 37 06 562 wurde bereits ein gattungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, bei dem in einer Programmier phase über einen abhör- und störsicheren Kanal von einer Bedienstation aus mit einer Mine bzw. einer Gruppe von Minen bestimmte Befehls- und Quittungsbitmuster vereinbart werden. In einer nachfolgenden Befehlsphase werden die Minen über einen abhörbaren Funkkanal geschärft bzw. gesichert, wobei jedoch nur zuvor in der Programmierphase vereinbarte Befehle und Quittungen akzeptiert werden. Durch Überlagerung von in einem Pseudo-Zufallsgenerator erzeugten Bitmustern zu den Befehls- und Quittungsbitmustern kann eine entsprechende Chiffrierung bzw. Dechiffrierung vorgenommen werden.In the earlier patent 37 06 562 was already a generic Proposed method in which in a programming phase over a bug-proof and interference-proof channel from one Operating station with a mine or a group of Mine certain command and acknowledge bit patterns to be agreed. In a subsequent command phase the mines are over an audible radio channel sharpened or secured, but only beforehand in the Programming phase agreed commands and acknowledgments be accepted. By overlaying in one Pseudo-random generator generated bit patterns to the Command and acknowledgment bit patterns can have a corresponding one Encryption or decryption can be performed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das ältere Verfahren zu vereinfachen und sowohl die Befehls übertragung als auch die Quittungsrückmeldung mit einer Überwachungsmöglichkeit zu versehen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind den Unter ansprüchen entnehmbar.The object of the present invention is the older Simplify procedures and both the command transmission as well as the receipt confirmation with a Provide monitoring options. The solution to this Task succeeds according to the characteristic features of the Claim 1. Further advantageous embodiments of the method according to the invention and a device to carry out this procedure are the sub claims can be removed.

Anhand der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie das Verfahren selbst erläutert.Based on the single figure of the accompanying drawing in the following a device for performing the inventive method and the method itself explained.

Die Vorrichtung zeigt hierbei die Ausgestaltung eines Handgerätes 10 als Bedienstation und einer Minenstation 30, die durch eine einzelne Mine oder eine Gruppe von gleich zu betätigenden Minen vorgegeben sein kann.The device shows the configuration of a hand-held device 10 as an operating station and a mine station 30 , which can be predetermined by a single mine or a group of mines to be operated in the same way.

Das Handgerät 10 besitzt einen Befehlsspeicher 12, in dem bestimmte Befehle durch entsprechende Bitmuster abgespeichert sind. Ferner weist das Handgerät 10 einen Quittungsspeicher 24 auf, in dem bestimmte Quittungen durch entsprechende Bitmuster abgespeichert sind. Schließlich weist das Handgerät 10 einen Maskenspeicher 14 auf, der in Speicherzeilen a_l bis a_n mit zufällig erzeugten Bitmustern geladen ist. Ein Fenster 16 dient der Auslesung jeweils einer Zeile a₁ des Maskenspeichers 14 und wird in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung schrittweise über den Maskenspeicher 14 bewegt. Ein Exklusiv-ODER-Gatter 18 verknüpft beim Senden eines Befehles das im Befehls speicher 12 gespeicherte Befehlsbitmuster mit dem Maskenbitmuster des Maskenspeichers 14 unter dem Fenster 16. Ebenso verknüpft ein Exklusiv-ODER-Gatter 20 beim Empfang einer Quittung das Quittungsbitmuster mit dem Maskenbitmuster des Maskenspeichers 14 unter dem Fenster 16. Das dechiffrierte Quittungsbitmuster wird in einem Vergleicher 22 mit den in dem Quittungsspeicher 24 gespeicherten Quittungsbitmustern verglichen.The handheld device 10 has a command memory 12 in which certain commands are stored by corresponding bit patterns. Furthermore, the handheld device 10 has an acknowledgment memory 24 , in which certain acknowledgments are stored by means of corresponding bit patterns. Finally, the handheld device 10 has a mask memory 14 , which is loaded in memory lines a _l to a _n with randomly generated bit patterns. A window 16 is used to read out one line a 1 of the mask memory 14 and is moved step by step over the mask memory 14 in the direction indicated by the arrow. When sending a command, an exclusive OR gate 18 links the command bit pattern stored in the command memory 12 with the mask bit pattern of the mask memory 14 under the window 16 . Likewise, when an acknowledgment is received, an exclusive-OR gate 20 links the acknowledgment bit pattern with the mask bit pattern of the mask memory 14 under the window 16 . The decrypted acknowledgment bit pattern is compared in a comparator 22 with the acknowledgment bit patterns stored in the acknowledgment memory 24 .

Die einer Minenstation 30 zugeordneten Befehlsbitmuster, Quittungsbitmuster und Maskenbitmuster werden auf einer Zufallsbasis in dem Handgerät 10 erzeugt und zu der Minenstation 30 über einen abhörsicheren Kanal übertragen, so daß sie in dem Handgerät 10 und der Minenstation 30 identisch vorhanden sind. Das Laden dieser Bitmuster geschieht in einer Programmierphase, die einer Befehlsphase vorausgeht, wobei in der Befehlsphase sodann ein abhörbarer Funkkanal verwendet werden kann.The command bit patterns, acknowledgment bit patterns and mask bit patterns associated with a mine station 30 are generated on a random basis in the handheld device 10 and transmitted to the mine station 30 via a tap-proof channel, so that they are identical in the handheld device 10 and the mine station 30 . These bit patterns are loaded in a programming phase which precedes a command phase, in which case an interceptable radio channel can then be used in the command phase.

Die Minenstation 30 besitzt übereinstimmend mit dem Handgerät 10 einen Quittungsspeicher 32, einen Maskenspeicher 34 und einen Befehlsspeicher 50 sowie zwei Exklusiv-ODER-Gatter 44 und 46 und einen Vergleicher 48. Der Vergleicher 48 dient hierbei allerdings dem Vergleich des dechiffrierten Befehls mit dem in dem Befehlsspeicher 50 abgespeicherten Befehl. Abweichend von dem Handgerät 10 besitzt die Minenstation 30 zur Abtastung des Masken speichers 34 ein Doppelfenster 40 bestehend aus einem Hauptfenster 36 und einem Nebenfenster 38. Ein Schalter 42 gestattet es wahlweise das Maskenbitmuster unter dem Haupt- oder Nebenfenster 36 bzw. 38 für eine Exklusiv- ODER-Verknüpfung (EOR) heranzuziehen.The mine station 30 has, in accordance with the handheld device 10, an acknowledgment memory 32 , a mask memory 34 and a command memory 50 as well as two exclusive-OR gates 44 and 46 and a comparator 48 . The comparator 48 is used here, however, to compare the decrypted command with the command stored in the command memory 50 . In a departure from the hand-held device 10 , the mine station 30 has a double window 40 for scanning the mask memory 34 consisting of a main window 36 and a secondary window 38 . A switch 42 optionally allows the mask bit pattern under the main or secondary window 36 or 38 to be used for an exclusive OR operation (EOR).

Im Prinzip genügt es drei Befehle und zwei Quittungen zu vereinbaren, nämlich die Befehle für "Sichern", "Schärfen" und "Zustand?" sowie die Quittungen "sicher" und "scharf", wobei sich die Bitmuster alle Befehle und Quittungen untereinander in möglichst vielen Bitstellen unterscheiden und die Befehle und Quittungen ebenfalls hinsichtlich ihrer Bitmuster unterschiedlich sein müssen. Es sei ferner darauf verwiesen, daß für jede Mine bzw. Gruppe von Minen unterschiedliche Befehle und Quittungen vereinbart werden, so daß eine individuelle Beeinflussung und Quittierung möglich ist.In principle, three commands and two receipts are sufficient agree, namely the commands for "save", "Sharpen" and "Condition?" as well as the "safe" receipts and "armed", where the bit patterns are all commands and Acknowledgments among themselves in as many bit positions as possible distinguish and the commands and receipts as well must be different in their bit patterns. It should also be noted that for each mine or Group of mines different commands and receipts be agreed so that an individual influence and acknowledgment is possible.

Die Chiffrierung und Dechiffrierung sei im folgenden anhand einer Befehlsübertragung erläutert. Beispielsweise soll die Mine durch den Befehl "Schärfen" geschärft werden. Gemäß der einzigen Figur wird in diesem Fall das Bitmuster 001010 mit dem Maskenbitmuster 110110 in dem Handgerät 10 einer EOR-Verknüpfung unterzogen, was zu dem chiffrierten gesendeten Schärfbefehl 111100 führt. Dieser Befehl wird über eine Funkstrecke übertragen, um in der Minenstation 30 empfangen und dechiffriert zu werden. Dort wird er zur Dechiffrierung mit dem unter dem Haupt fenster 36 liegenden gleichen Maskenbitmuster 110110 erneut einer EOR-Verknüpfung unterzogen, was zu dem dechiffrierten Befehlsbitmuster 001010 führt. Durch Vergleich in dem Vergleicher 48 mit dem abgespeicherten Befehlsvorrat kann die Richtigkeit und Gültigkeit des empfangenen Befehls festgestellt werden und eine entsprechende Quittung "scharf" ausgelöst und in gleicher Weise chiffriert rückgesendet werden.The encryption and decryption are explained below using a command transmission. For example, the mine should be sharpened using the "Sharpen" command. In this case, according to the single figure, the bit pattern 001010 with the mask bit pattern 110110 is subjected to an EOR operation in the handheld device 10 , which leads to the encrypted transmitted sharpening command 111100. This command is transmitted over a radio link to be received and decrypted in mine station 30 . There it is again subjected to an EOR operation for decryption with the same mask bit pattern 110110 lying under the main window 36 , which leads to the decrypted command bit pattern 001010. By comparing the comparator 48 with the stored command set, the correctness and validity of the received command can be ascertained and a corresponding acknowledgment can be "armed" and returned in the same way, encrypted.

Die Codierung der Befehle und Quittungen mit sechs Bit stellt nur ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel dar. Die Wahrscheinlichkeit, daß bei zufällig erzeugtem Inhalt der Speicher ein Befehl mit einer falschen Maske erkennbar wird, wird geringer, wenn man eine größere Befehls-, Quittungs- und Maskenbreite wählt. Wählt man beispielsweise eine Codierungsbreite von 48 Bit, so erhält man eine theoretische Fehlerwahrscheinlichkeit vonThe coding of commands and acknowledgments with six bits represents only a simplified embodiment Probability that with randomly generated content the Store a command recognizable with an incorrect mask becomes smaller if you have a larger command, Choose receipt and mask width. You choose for example a coding width of 48 bits you get a theoretical error probability of

1/2⁴⁸ ≈ 3,6 · 10^-15.1 / 2⁴⁸ ≈ 3.6 · 10 ^-15 .

Die Funktion der in der Figur dargestellten Vorrichtung und somit das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden anhand von drei Fallbeispielen erläutert:The function of the device shown in the figure and thus the method according to the invention is as follows explained using three case studies:

Case 1: No interference on the forward or return channel

Ein Befehl aus dem Befehlsvorrat des Befehlsspeichers 12 wird mit der Zeile a₁ unter dem Fenster 16 des Maskenspeichers 14 über das Gatter 18 verknüpft und über den Übertragungskanal der Minenstation 30 übermittelt. In der Minenstation 30 wird der eintreffende Befehl über das Gatter 46 mit dem durch das Hauptfenster 36 in der Zeile a₁ ausgelesenen Maskenbitmuster verknüpft, wodurch in der bereits gezeigten Weise das Befehlsbitmuster wieder erhalten wird. Der Vergleicher 48 vergleicht dieses Befehlsbitmuster mit dem Befehlsvorrat in dem Befehls speicher 50 und bei Übereinstimmung wird das entsprechende Quittungsbitmuster über das Gatter 44 mit dem Maskenbitmuster in der Zeile a₁ unter dem Haupt fenster 36 des Maskenspeichers 34 verknüpft. Das auf diese Weise chiffrierte Quittungssignal wird über den Rückkanal zum Handgerät 10 zurückgesendet. Die Minenstation 30 schaltet das Doppelfenster 40 fort, so daß das Hauptfenster 36 über der Zeile a_1+l und das Nebenfenster 38 über der Zeile a_i steht. Beim Eintreffen der gültigen Quittung im Handgerät 10 wird dort das Fenster 16 ebenfalls von der Zeile a_i auf die Zeile a_1+l weitergeschaltet. Danach kann ein weiterer Befehl gegeben werden. Der Vorgang wiederholt sich dann entsprechend mit den Maskenbitmustern in den Zeilen a_1+l, a_i+2 usw.A command from the command set of the command memory 12 is linked with the line a 1 under the window 16 of the mask memory 14 via the gate 18 and transmitted via the transmission channel of the mine station 30 . In the mine station 30 , the incoming command is linked via the gate 46 with the mask bit pattern read out through the main window 36 in line a 1, whereby the command bit pattern is obtained again in the manner already shown. The comparator 48 compares this command bit pattern with the command set in the command memory 50 and, if there is a match, the corresponding acknowledgment bit pattern is linked via the gate 44 with the mask bit pattern in line a 1 under the main window 36 of the mask memory 34 . The acknowledgment signal encrypted in this way is sent back to the handheld device 10 via the return channel. The mine station 30 continues the double window 40 so that the main window 36 is above the line a _{1 + 1} and the secondary window 38 is above the line a _i . When the valid receipt arrives in the hand-held device 10 , the window 16 is also switched there from the line a _i to the line a _{1 + l} . Then another command can be given. The process is then repeated accordingly with the mask bit patterns in lines a _{1 + l} , a _{i + 2} etc.

Case 2: Disturbances in the downlink

Dieser Fall ist relativ einfach, da ein nicht eintreffender Befehl bzw. ein fehlerhaft eintreffender Befehl in der Minenstation 30 nichts bewirkt. Infolgedessen bleibt auch eine Quittung aus. Verein barungsgemäß schaltet das Handgerät 10 wegen der fehlenden Quittung das den Maskenspeicher 14 abtastende Fenster 16 nicht fort, und die Minenstation 30 schaltet das Doppelfenster 40 ebenfalls nicht fort, solange kein gültiger Befehl erkannt wird. Auf diese Weise bleibt der Synchronismus zwischen Handgerät 10 und Minenstation 30 erhalten.This case is relatively simple since an instruction that does not arrive or an instruction that arrives incorrectly does nothing in the mine station 30 . As a result, there is no receipt. According to the agreement, the handheld device 10 does not switch on the window 16 scanning the mask memory 14 because of the missing receipt, and the mine station 30 also does not switch on the double window 40 as long as no valid command is recognized. In this way, the synchronism between handheld device 10 and mine station 30 is maintained.

Case 3: disturbances in the return channel

Ein mit einem Maskenbitmuster in der Zeile a₁ des Maskenspeichers 14 in dem Handgerät 10 verknüpfter Befehl wird in der Minenstation 30 empfangen und bewirkt dort, wie im Fall 1 beschrieben, die Quittierung und das Fortschalten des Doppelfensters 40 im Maskenspeicher 34. Das Maskenbitmuster a_i erscheint dann im Nebenfenster 38, während das Hauptfenster 36 das in der Zeile a_1+l stehende Maskenbitmuster beinhaltet. Auf Grund der angenommenen Störung im Rückkanal erhält das Handgerät 10 keine gültige Quittung, so daß ein Fortschalten des Fensters 16 im Maskenspeicher 14 des Handgerätes 10 nicht stattfindet. Wird nun von dem Handgerät 10 ein weiterer Befehl ausgegeben, so wird er weiterhin mit dem Bitmuster in der Zeile a_i verknüpft. Die Minenstation 30 ist dann aber in der Lage festzustellen, daß sie nur dann einen sinnvollen Befehl erkennen kann, wenn sie ihn mit dem Inhalt des Nebenfensters 38 verknüpft, weil das Haupt fenster 36 schon über der Zeile a_1+l steht. Die Minen station 30 reagiert mit der Ausführung des Befehls und mit der Rückmeldung des Status in Form der Quittung. Sie schaltet aber ihr Doppelfenster 40 nicht fort. Wenn das Handgerät 10 nunmehr die Quittung empfangen kann, so wird auch dort das Fenster 16 in dem Maskenspeicher 14 weiter geschaltet. Beim nächsten Befehl wird die Minenstation 30 das Befehlsbitmuster wieder mit der Maske aus dem Hauptfenster 36 wiedergewinnen, was dann zur Fort schaltung des Doppelfensters 40 führt. Das Doppelfenster 40 in der Minenstation 30 wird demnach nur dann fort geschaltet, wenn das Befehlsbitmuster mit der Maske aus dem Hauptfenster 36 wiedergewinnbar ist.A command associated with a mask bit pattern in line a 1 of the mask memory 14 in the hand-held device 10 is received in the mine station 30 and, as described in case 1 , there causes the acknowledgment and the switching of the double window 40 in the mask memory 34 . The mask bit pattern a _i then appears in the secondary window 38 , while the main window 36 contains the mask bit pattern in line a _{1 + l} . Due to the assumed fault in the return channel, the handheld device 10 does not receive a valid acknowledgment, so that the window 16 in the mask memory 14 of the handheld device 10 does not advance. If a further command is now issued by the hand-held device 10 , it is still linked to the bit pattern in the line a _i . The mine station 30 is then able to determine that it can only recognize a sensible command if it links it to the content of the side window 38 because the main window 36 is already above the line a _{1 + l} . The mine station 30 reacts with the execution of the command and with the feedback of the status in the form of the receipt. However, it does not switch on its double window 40 . If the handheld device 10 can now receive the acknowledgment, the window 16 in the mask memory 14 is also switched on there. With the next command, the mine station 30 will regain the command bit pattern with the mask from the main window 36 , which then leads to the continuation of the double window 40 . The double window 40 in the mine station 30 is therefore only switched on if the command bit pattern with the mask can be retrieved from the main window 36 .

Es liegt auf der Hand, daß alle in der dargestellten Figur vorhandenen Speicher sowie die Exklusiv-ODER-Gatter und der Vergleicher vorzugsweise durch einen Mikro computer realisiert werden, der auch die vorstehend erwähnten Entscheidungen für die Fortschaltung der Fenster treffen kann.It is obvious that all are shown in the Figure existing memory as well as the exclusive OR gate and the comparator preferably by a micro computer can be realized, which also the above mentioned decisions for the continuation of the Window can hit.

Claims

1. A method for remote operation (securing, arming, etc.) of mines by wireless remote control from an operator station, whereby in a programming phase agreed command and acknowledgment bit patterns are used , according to patent 37 06 562, characterized by a logical combination of the commands and acknowledgment bit patterns with stored mask bit patterns during transmission and reception for encrypting and decrypting the command and acknowledgment bit patterns.

2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that in the operator station and the mine uses the same mask bit patterns will.

3. The method according to claim 1, characterized by synchronous sampling of the mask bits template.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, because characterized in that the logical linkage through an exclusive OR ver knotting is given.

5. The method according to claim 4, characterized ge indicates that the Exclusive OR link when sending and receiving a command or acknowledgment bit pattern with each the same mask bit pattern is made.

6. The method according to claim 5, characterized ge indicates that the time synchronous Advancement of the mask bit pattern in the operator station is only carried out if after Sending a command bit pattern a valid one Acknowledgment bit pattern is received.

7. The method according to claim 5, characterized ge indicates that the time synchronous Advancing the mask bit pattern in the mine only then made when a valid command bit pattern is received, the representation of which differs from the representation of the previously received command bit pattern differs.

8. The method according to claim 7, characterized ge features two side by side lying mask bit patterns are used in the mine, that when a valid command bit pattern is received in the adjacent mask bit patterns be stepped forward that when receiving a invalid acknowledgment bit pattern in the operator station the shift of the mask bit pattern in this is omitted so that when sending the next In the command bit pattern, the logical link is transmitted done with the same mask bit pattern and that at Reception, in the mine the reset mask bit pattern of the adjacent mask bit patterns for the logical link is used.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, there characterized in that the Load the command, acknowledgment and mask bit patterns done on a random basis.

10. The device for performing the method according to one of claims 1 to 9, characterized by in each case a command memory ( 12 , 50 ) and receipt memory ( 24 , 32 ) and a mask memory ( 14 , 34 ) in the operating station ( 10 ) and in the mine ( 30 ), time-synchronously moving windows ( 16 , 40 ), for reading out one line (a _i ) each of the mask memories ( 14 , 34 ) and logical logic elements ( 18 , 20 ; 44 , 46 ) for encrypting or decrypting the transmitted or received command bit pattern or acknowledgment bit pattern.

11. The device according to claim 10, characterized by comparators ( 22 , 48 ) in the operating station ( 10 ) and the mine ( 30 ) for comparing the received decrypted command bit pattern with command bit patterns in the command memory ( 50 ) of the mine ( 30 ) or for comparing the received decrypted acknowledgment bit pattern with acknowledgment bit patterns in the acknowledgment memory ( 24 ) of the operating station ( 10 ).

12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the window ( 40 ) in the mine ( 30 ) consists of a double window of the mask memory ( 34 ) extending double window, the main window ( 36 ) with the window of the operating station ( 10 ) is advanced synchronously and its secondary window ( 38 ) is set back by one line.