EP2280503A2 - Method for wireless transmission of information composed of data packets - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Übermittlung von aus Datenpaketen gebildeten Informationen von einer in einem Flugkörper vorgesehenen ersten Sende-/Empfangseinrichtung an eine in einer Leitstelle vorgesehene zweite Sende-/Empfangseinrichtung.The invention relates to a method for the wireless transmission of information formed from data packets from a provided in a missile first transceiver to a provided in a control center second transceiver.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Übermittlung von Bilddaten von einem Flugkörper an eine Leitstelle. Bei der Leitstelle kann es sich beispielsweise um einen Hubschrauber handeln, von dem aus der Flugkörper gestartet worden ist.In particular, the invention relates to the transmission of image data from a missile to a control center. The control center can be, for example, a helicopter from which the missile has been launched.
Es sind Störsender oder sogenannte "Jammer" bekannt, mit denen eine drahtlose Übermittlung von Informationen von der ersten an die zweite Sende-/Empfangseinrichtung gestört werden kann. Um eine gegen Störsender möglichst unempfindliche Übermittlung von Informationen zu ermöglichen, sind unterschiedliche Verfahren bekannt. Beispielsweise kann das zur Übermittlung verwendete Frequenzband ständig geändert werden. Mit modernen digitalen Funkpeilern ist es allerdings möglich, gleichzeitig eine Vielzahl von Frequenzbändern zu überwachen und damit einen Jammer anzusteuern.There are known jammers or so-called "jammers" with which a wireless transmission of information from the first to the second transceiver can be disturbed. In order to make possible a transmission of information which is as insensitive as possible to jammers, different methods are known. For example, the frequency band used for transmission can be constantly changed. With modern digital radio bearings, however, it is possible to simultaneously monitor a variety of frequency bands and thus to drive a jammer.
Ein weiteres Verfahren zur Erschwerung der Störung einer drahtlosen Übertragung von Informationen besteht darin, die Informationen nach dem sogenannten "Spreizbandübertragungsverfahren" zu kodieren und damit im "Rauschen" zu verstecken. - Inzwischen sind allerdings Algorithmen entwickelt worden, mit denen auch eine derartig kodierte Übermittlung von Informationen aufklär- und störbar ist.Another method for complicating the disturbance of a wireless transmission of information is to encode the information according to the so-called "spread-band transmission method" and thus to hide in the "noise". - Meanwhile, however, algorithms have been developed with which such encoded transmission of information can be clarified and disturbed.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur drahtlosen Übermittlung von aus Datenpaketen gebildeten Informationen angegeben werden, welches möglichst unempfindlich gegen einen Angriff mittels eines Störsenders bzw. Jammers ist.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a method for the wireless transmission of information formed from data packets is to be specified, which is as insensitive as possible to an attack by means of a jamming transmitter or jammer.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of
Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zur drahtlosen Übermittlung von aus Datenpaketen gebildeten Informationen von einer in einem Flugkörper vorgesehenen ersten Sende-/Empfangseinrichtung an eine in einer Leitstelle vorgesehene zweite Sende-/Empfangseinrichtung mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
- a) Bereitstellen eines Algorithmus zur Berechnung einer Zeitfensterinformation für Zeitfenster zur Übermittlung der Datenpakete, wobei die Zeitfenster einen unregelmäßigen Abstand voneinander aufweisen,
- b) Erzeugen der Zeitfensterinformation unter Verwendung des Algorithmus bei der Leitstelle und Übergabe der erzeugten Zeitfensterinformation an die erste Sende-/Empfangseinrichtung und
- c) Start des Flugkörpers und Übermittlung von Datenpaketen lediglich innerhalb der durch die Zeitfensterinformation definierten Zeitfenster von der ersten an die zweite Sende-/Empfangseinrichtung.
- a) providing an algorithm for calculating a time window information for time windows for transmitting the data packets, wherein the time windows are at an irregular distance from each other,
- b) generating the time window information using the algorithm at the control center and transferring the generated time window information to the first transceiver and
- c) start of the missile and transmission of data packets only within the time window defined by the time window information from the first to the second transceiver.
In Abkehr vom Stand der Technik wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Informationen nicht kontinuierlich, sondern "gepulst" bzw. in Zeitfenstern zu übermitteln. Die zur Übermittlung der Datenpakete vorgesehenen Zeitfenster werden mit einem Algorithmus so berechnet, dass deren Abfolge unregelmäßig bzw. pseudozufällig ist. Algorithmen zur Erzeugung pseudozufälliger Zahlenfolgen sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. Solche Algorithmen können beispielsweise eine Modulofunktion, eine ZZG-Funktion oder dgl. umfassen. Aus den erzeugten Pseudozufallszahlen bzw. Zufallszahlen kann ein zeitlicher Abstand zweier aufeinanderfolgender Zeitfenster berechnet werden. Wegen der mit dem Algorithmus erzeugten pseudozufälligen Abfolge der Zeitfenster ist es für einen Jammer unmöglich, das Auftreten des nächstfolgenden Zeitfensters vorherzubestimmen und zu stören. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine störungsunempfindliche Übermittlung von aus Datenpaketen gebildeten Informationen von der ersten Sende-/Empfangseinrichtung an die zweite Sende-/Empfangseinrichtung.In departure from the prior art, the invention proposes not to transmit the information continuously but "pulsed" or in time windows. The time windows intended for the transmission of the data packets are calculated with an algorithm such that their sequence is irregular or pseudorandom. Algorithms for generating pseudo-random number sequences are well known in the art. Such algorithms may include, for example, a modulo function, a ZZG function, or the like. From the generated pseudorandom numbers or random numbers, a time interval of two consecutive time windows can be calculated. Because of the pseudo-random sequence of timeslots generated by the algorithm, it is impossible for a jammer to predict and disturb the occurrence of the next succeeding time window. The inventive method allows interference-insensitive transmission of information formed from data packets from the first transmitting / receiving device to the second transmitting / receiving device.
Eine "Information" kann im Sinne der vorliegenden Erfindung aus einer Mehrzahl von "Datenpaketen" bestehen. Die eine "Information" bildenden "Datenpakete" können in mehreren aufeinanderfolgenden Zeitfenstern übermittelt werden.For the purposes of the present invention, an "information" can consist of a plurality of "data packets". The "data packets" forming an "information" can be transmitted in several successive time windows.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Berechnung der Zeitfensterinformation auf der Grundlage eines Parameters, welcher aus einer Menge unterschiedlicher Parameter entnommen wird. Damit können auf einfache Weise unterschiedliche Pseudozufallszahlenabfolgen erzeugt werden. D. h. mit jeder Verwendung des Algorithmus wird eine andere pseudozufällige Abfolge von Zeitfenstern definiert. Das macht eine Aufklärung der so erzeugten Kodierung, beispielsweise durch eine Erfassung und Aufzeichnung der Abfolge der Zeitfenster, unmöglich.According to an advantageous embodiment of the invention, the calculation of the time window information takes place on the basis of a parameter which is taken from a set of different parameters. In this way, different pseudorandom number sequences can be generated in a simple manner. Ie. Each time the algorithm is used, another pseudorandom sequence of timeslots is defined. This makes it impossible to elucidate the coding thus generated, for example by recording and recording the sequence of the time windows.
Vorteilhafterweise wird als Parameter eine mit einer Startzeit des Flugkörpers korrelierte Uhrzeit und/oder ein damit korreliertes Datum verwendet. Ein solcher Parameter lässt sich in der Praxis nicht aufklären. Selbst bei Kenntnis des verwendeten Algorithmus ist es ohne Kenntnis des verwendeten Parameters praktisch unmöglich, die damit berechnete Zeitfensterinformation aufzuklären.Advantageously, the parameter used is a time correlated with a start time of the missile and / or a datum correlated therewith. Such a parameter can not be clarified in practice. Even with knowledge of the algorithm used, it is virtually impossible to clarify the time window information thus calculated without knowing the parameter used.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mit dem Algorithmus zumindest einem Teil der Zeitfenster ein unterschiedliches Frequenzband zugeordnet. Zu diesem Zweck kann der Algorithmus beispielsweise einen weiteren Algorithmus umfassen, mit dem weitere Pseudozufallszahlen erzeugt werden, die wiederum für die Benutzung eines bestimmten Frequenzbands spezifisch sind. Infolgedessen treten die Zeitfenster nicht nur mit einem zufällig gewählten Zeitabstand auf. Es ist darüber hinaus auch noch möglich, dass sie einem Frequenzband zugeordnet werden, welches zufällig aus einer Vielzahl von Frequenzbändern ausgewählt wird. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, das Verfahren besonders unanfällig gegen die Wirkung eines Störsenders zu machen.According to a further advantageous embodiment of the invention, at least a part of the time window is assigned a different frequency band with the algorithm. For this purpose, the algorithm may for example comprise a further algorithm with which further pseudo-random numbers are generated, which in turn are specific to the use of a particular frequency band. As a result, the time windows do not occur only at a random interval. In addition, it is also possible that they are assigned to a frequency band which is randomly selected from a plurality of frequency bands. This measure also helps to make the method particularly insusceptible to the effect of a jammer.
Nach einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Übertragung der Datenpakete im Spreizbandübertragungsverfahren. Vorteilhafterweise wird das Spreizbandübertragungsverfahren wahlweise lediglich bei Erfassung eines Störsenders verwendet. Die Erfassung des Störsenders kann mit einer nach dem Stand der Technik bekannten Erfassungsvorrichtung, beispielsweise von der Leitstelle aus, erfolgen. Sobald ein Störsender erfasst worden ist, kann von der Leitstelle von dem normalen Übertragungsverfahren auf das Spreizbandübertragungsverfahren umgeschaltet werden. Beim normalen Übertragungsverfahren steht vorteilhafterweise die gesamte Bandbreite des verwendeten Frequenzbands zur Übermittlung von Nutzdaten, beispielsweise Bilddaten, zur Verfügung. Dabei kann pro Zeiteinheit eine große Menge an Nutzdaten übermittelt werden. Beim Spreizbandübertragungsverfahren ist dagegen wegen der erforderlichen Kodierung der Anteil an pro Zeiteinheit übertragenen Nutzdaten niedriger.According to a further embodiment, the transmission of the data packets takes place in the spread-band transmission method. Advantageously, the Spreizbandübertragungsverfahren is optionally only upon detection of a Jammer used. The detection of the jamming transmitter can take place with a detection device known from the prior art, for example from the control center. Once a jammer has been detected, the control center can switch from the normal transmission method to the spread spectrum transmission method. In the normal transmission method is advantageously the entire bandwidth of the frequency band used for the transmission of user data, such as image data available. In this case, a large amount of user data can be transmitted per unit of time. In the case of the spread spectrum transmission method, on the other hand, because of the required coding, the proportion of user data transmitted per unit time is lower.
Insbesondere die wahlweise Umschaltung von einem normalen Übertragungsverfahren auf ein Spreizbandübertragungsverfahren trägt weiter zur Erhöhung der Störresistenz des Verfahrens bei.In particular, the optional switching from a normal transmission method to a spread spectrum transmission method further contributes to the increase of the interference resistance of the method.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden in die von der ersten an die zweite Sende-/Empfangseinrichtung übermittelten Informationen aktuelle erste Ortskoordinaten des Flugkörpers eingefügt. Das ermöglicht eine präzise Überwachung der Flugbahn des Flugkörpers. Zu diesem Zweck können in die Informationen zusätzlich Daten über eine Flughöhe des Flugkörpers eingefügt werden.According to a further advantageous embodiment, current first location coordinates of the missile are inserted into the information transmitted from the first to the second transceiver. This allows precise monitoring of the trajectory of the missile. For this purpose, additional data about a flying height of the missile can be inserted into the information.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus den ersten Ortskoordinaten und aus bei der Leitstelle vorliegenden zweiten Ortskoordinaten ein Abstand zum Flugkörper ermittelt, und in Abhängigkeit des ermittelten Abstands wird eine Sendeleistung auf einen zur Übertragung von Datenpaketen von der zweiten zur ersten Sende-/Empfangsstation notwendigen Minimalwert eingestellt. D. h. die Sendeleistung der zweiten Sende-/Empfangsstation wird an den Abstand zur ersten Sende-/Empfangsstation angepasst, wobei die Sendeleistung möglichst gering gehalten wird. Auch diese Maßnahme erschwert die Aufklärung einer Funkverbindung zwischen der ersten und der zweiten Sende-/Empfangsstation mittels eines Störsenders.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, a distance to the missile is determined from the first location coordinates and present at the control center second location coordinates, and depending on the determined distance is a transmission power to one for the transmission of data packets from the second to the first transceiver station necessary minimum value set. Ie. the transmission power of the second transmitting / receiving station is adapted to the distance to the first transmitting / receiving station, wherein the transmission power is kept as low as possible. This measure also makes it difficult to elucidate a radio link between the first and the second transceiver station by means of a jamming transmitter.
Die ersten und/oder zweiten Ortskoordinaten können mittels Astronavigation, geländereferenzierter Navigation oder unter Verwendung von SAR-Bildern oder GPS-Daten ermittelt werden. Insbesondere die Verwendung von GPS-Daten ermöglicht eine einfache und schnelle Bestimmung der Ortskoordinaten.The first and / or second location coordinates can be determined by means of astronavigation, terrain-referenced navigation or using SAR images or GPS data. In particular, the use of GPS data allows easy and fast determination of the location coordinates.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur uni-, sondern auch bidirektional durchgeführt werden. Zu diesem Zweck können zum drahtlosen Austausch von Informationen zwischen der ersten und der zweiten Sende-/Empfangseinrichtung mittels des Algorithmus eine erste Zeitfensterinformation zur Übertragung von Datenpaketen von der ersten an die zweite Sende-/Empfangsstation und eine von den ersten Zeitfensterinformation verschiedene zweite Zeitfensterinformation zur Übertragung von Datenpaketen von der zweiten an die erste Sende-/Empfangseinrichtung erzeugt werden. Indem die mit der ersten und der zweiten Zeitfensterinformation definierten Zeitfenster voneinander verschieden sind, wird sichergestellt, dass diese sich nicht überlappen.The method according to the invention can be carried out not only unidirectionally, but also bidirectionally. For this purpose, for wireless exchange of information between the first and the second transceiver means of the algorithm, first time slot information for transmitting data packets from the first to the second transceiver station and second time slot information different from the first time slot information for transmission of data packets are generated from the second to the first transceiver. Since the time windows defined by the first and second timeslot information are different from each other, it is ensured that they do not overlap.
Die Erzeugung der ersten und zweiten Zeitfenster erfolgt zweckmäßigerweise auf der Grundlage einer gemeinsamen Zeitbasis. Zu diesem Zweck können die erste und die zweite Sende-/Empfangseinrichtung einen hochgenauen quarzstabilisierten Zähler enthalten, der mit Übergabe der errechneten Zeitfensterinformation zeitgleich gestartet wird. Das ermöglicht eine hochgenaue Erzeugung der jeweiligen Zeitfenster.The generation of the first and second time windows is expediently carried out on the basis of a common time base. For this purpose, the first and the second transmitting / receiving device may include a high-precision quartz-stabilized counter, which is started at the same time with the transfer of the calculated time window information. This allows a highly accurate generation of the respective time window.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit des Verfahrens kann die Übergabe der mit dem Algorithmus erzeugten Zeitfensterinformation an die erste und/oder zweite Sende-/Empfangseinrichtung über eine Kabelverbindung erfolgen. Eine solche Verbindung ist besonders abhörsicher.To further increase the security of the method, the transfer of the time window information generated by the algorithm to the first and / or second transmitting / receiving device can take place via a cable connection. Such a connection is particularly secure against eavesdropping.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch die Übergabe einer erzeugten Zeitfensterinformation,
- Fig. 2
- schematisch einen Informationsaustausch zwischen einem Flugkörper und einem Hubschrauber und
- Fig. 3
- schematisch erzeugte erste und zweite Zeitfenster.
- Fig. 1
- schematically the transfer of a generated time window information,
- Fig. 2
- schematically an exchange of information between a missile and a helicopter and
- Fig. 3
- schematically generated first and second time windows.
Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine Einrichtung zur Erzeugung einer Zeitfensterinformation bezeichnet. Es kann sich dabei um einen Computer handeln, welcher mit einem Programm zur Erzeugung der Zeitfensterinformation versehen ist. Die Einrichtung zur Erzeugung der Zeitfensterinformation 3 ist über Kabel 4 mit den ersten Sende-/Empfangseinrichtungen 1a, 1 b sowie der zweiten Sende-/Empfangseinrichtung 2 verbunden.The
Sofern ein Flugkörper F1, F2 von der Leitstelle L aus gestartet werden soll, wird mit dem in der Einrichtung zur Erzeugung von Zeitfensterinformationen 3 vorgesehenen Programm eine erste 11a und eine zweite Zeitfensterinformation I2 erzeugt. Zu diesem Zweck werden mit einem Algorithmus pseudozufällige Zahlenfolgen erzeugt. Auf der Grundlage der erzeugten pseudozufälligen Zahlenfolgen werden beispielsweise abwechselnd der Beginn eines ersten und eines zweiten Zeitfensters festgelegt. Dabei können die Zeitfenster jeweils eine konstante Dauer aufweisen.If a missile F1, F2 is to be started from the control center L, a first 11a and a second time window information I2 are generated with the program provided in the means for generating
Zur Erzeugung der Pseudozufallszahlenfolgen kann ein Parameter verwendet werden, welcher sich laufend ändert. Zweckmäßigerweise können dazu die Uhrzeit und das Datum der jeweiligen Verwendung des Algorithmus zur Erzeugung der Pseudozufallszahlenfolge verwendet werden.To generate the pseudo-random number sequences, a parameter can be used which changes constantly. Conveniently, the time and the date of the respective use of the algorithm for generating the pseudo-random number sequence can be used for this purpose.
- 1a,1a,
- 1b erste Sende-/Empfangseinrichtung1b first transmitting / receiving device
- 22
- zweite Sende-/Empfangseinrichtungsecond transmitting / receiving device
- 33
- Einrichtung zur Erzeugung von ZeitfensterinformationenDevice for generating time window information
- 44
- Kabelverbindungcable connection
- AA
- Abstanddistance
- DD
- Bilddatenimage data
- F1, F2F1, F2
- Flugkörpermissile
- I1aI 1a
- erste Zeitfensterinformationfirst time window information
- I2I2
- zweite Zeitfensterinformationsecond time window information
- K1K1
- erste Ortskoordinatenfirst location coordinates
- K2K2
- zweite Ortskoordinatensecond location coordinates
- LL
- Leitstellecontrol center
Claims (12)
wobei die Berechnung der Zeitfensterinformation (I1a, 12) auf der Grundlage eines Parameters erfolgt, welcher aus einer Menge unterschiedlicher Parameter entnommen wird.Method according to claim 1,
wherein the calculation of the time window information (I1a, 12) is based on a parameter taken from a set of different parameters.
wobei als Parameter eine mit einer Startzeit des Flugkörpers (F1, F2) korrelierte Uhrzeit und/oder ein damit korreliertes Datum verwendet wird.Method according to claim 2,
wherein as a parameter with a start time of the missile (F1, F2) correlated time and / or a correlated date is used.
wobei mit dem Algorithmus zumindest einem Teil der Zeitfenster ein unterschiedliches Frequenzband zugeordnet wird.Method according to one of the preceding claims,
wherein the algorithm allocates at least a portion of the time slots to a different frequency band.
wobei die Übertragung der Datenpakete im Spreizbandübertragungsverfahren erfolgt.Method according to one of the preceding claims,
wherein the transmission of the data packets takes place in the spread spectrum transmission method.
wobei das Spreizbandübertragungsverfahren wahlweise lediglich bei Erfassung eines Störsenders verwendet wird.Method according to claim 5,
optionally, the spread spectrum transmission method is used only upon detection of a jammer.
wobei in die von der ersten (1a, 1b) an die zweite Sende-/Empfangseinrichtung (2) übermittelten Informationen aktuelle erste Ortskoordinaten (K1) des Flugkörpers (F1, F2) eingefügt werden.Method according to one of the preceding claims,
wherein in the from the first (1a, 1b) to the second transmitting / receiving device (2) transmitted information current first location coordinates (K1) of the missile (F1, F2) are inserted.
wobei aus den ersten Ortskoordinaten (K1) und aus bei der Leitstelle (L) vorliegenden zweiten Ortskoordinaten (K2) ein Abstand (A) zum Flugkörper (F1, F2) ermittelt und in Abhängigkeit des ermittelten Abstands (A) eine Sendeleistung auf einen zur Übertragung von Datenpaketen von der zweiten (2) zur ersten Sende-/Empfangsstation (1a, 1b) notwendigen Minimalwert eingestellt wird.Method according to claim 7,
wherein from the first location coordinates (K1) and at the control center (L) present second location coordinates (K2) determines a distance (A) to the missile (F1, F2) and depending on the determined distance (A) a transmission power to one for transmission of data packets from the second (2) to the first transceiver station (1a, 1b) necessary minimum value is set.
wobei die ersten (K1) und/oder zweiten Ortskoordinaten (K2) mittels Astronavigation, Intertialnavigation, geländereferenzierter Navigation oder unter Verwendung von SAR-Bildern oder GPS-Daten ermittelt werden.Method according to claim 7 or 8,
wherein the first (K1) and / or second location coordinates (K2) are determined by means of astronavigation, intertial navigation, terrain-referenced navigation or using SAR images or GPS data.
wobei zum drahtlosen Austausch von Informationen zwischen der ersten (1a, 1b) und der zweiten Sende-/Empfangseinrichtung (2) mittels des Algorithmus eine erste Zeitfensterinformation (I1a) zur Übertragung von Datenpaketen von der ersten (1a, 1b) an die zweite Sende-/Empfangseinrichtung (2) und eine von der ersten Zeitfensterinformation (I1a) verschiedene zweite Zeitfensterinformation (12) zur Übertragung von Datenpaketen von der zweiten (2) an die erste Sende-/Empfangseinrichtung (1a, 1b) erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims,
wherein for the wireless exchange of information between the first (1a, 1b) and the second transceiver (2) by means of the algorithm a first time window information (I1a) for the transmission of data packets from the first (1a, 1b) to the second transmission / Receiving means (2) and a second time slot information different from the first time slot information (I1a) (12) for the transmission of data packets from the second (2) to the first transceiver (1a, 1b) are generated.
wobei die Erzeugung der ersten (I1a) und zweiten Zeitfensterinformation (12) auf der Grundlage einer gemeinsamen Zeitbasis erfolgt.Method according to one of the preceding claims,
wherein the generation of the first (I1a) and second timeslot information (12) is based on a common time base.
wobei die Übergabe der mit dem Algorithmus erzeugten Zeitfensterinformation (I1a, 12) an die erste (1a, 1b) und/oder die zweite Sende-/Empfangseinrichtung (2) über eine Kabelverbindung (4) erfolgt.Method according to one of the preceding claims,
wherein the transfer of the time window information (I1a, 12) generated by the algorithm to the first (1a, 1b) and / or the second transceiver device (2) takes place via a cable connection (4).
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