IT201900002947A1 - Unita' di interfaccia di comunicazione indossabile funzionante in doppia modalita' operativa, sistema indossabile includente l'unita' di interfaccia, e rete di comunicazione - Google Patents

Unita' di interfaccia di comunicazione indossabile funzionante in doppia modalita' operativa, sistema indossabile includente l'unita' di interfaccia, e rete di comunicazione Download PDF

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IT201900002947A1
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IT
Italy
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interface unit
communication
radio
intercom
wearable
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Application number
IT102019000002947A
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English (en)
Inventor
Alessio Petrucci
Crescentino Ciallella
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Larimart Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“UNITA' DI INTERFACCIA DI COMUNICAZIONE INDOSSABILE FUNZIONANTE IN DOPPIA MODALITA' OPERATIVA, SISTEMA INDOSSABILE INCLUDENTE L'UNITA' DI INTERFACCIA, E RETE DI COMUNICAZIONE”
La presente invenzione è relativa ad una unità di interfaccia indossabile da un operatore e configurata per formare una interfaccia di comunicazione con una radio, sistema indossabile di comunicazione comprendente l’unità di interfaccia e rete di comunicazione formata da una pluralità di sistemi indossabili di comunicazione.
Durante il proprio lavoro, un operatore specializzato (quale ad esempio un soldato in missione, un operatore di polizia, un vigile del fuoco, una guardia giurata, ecc.) necessita di attrezzature efficienti ed affidabili per la comunicazione con altri operatori e/o con un centralino di riferimento per il coordinamento dell’operazione.
Sono noti sistemi di comunicazione che permettono all’operatore trasmissioni vocali di ordini e informazioni.
Tali sistemi di comunicazione permettono all’operatore di interfacciarsi con la sua squadra per coordinare gli sforzi e le azioni, al fine di muoversi in ambiente operativo in modo efficiente.
In un precedente modello di utilità italiano nr. TO2014U000099, a nome della Richiedente, viene divulgato un sistema indossabile di comunicazione che include una radio, cuffie, una apparecchiatura accoppiabile al petto dell’operatore (nel seguito, anche denominata, per semplicità, “pettorale”) e, opzionalmente, un trasmettitore senza fili (“wireless”). In particolare, il pettorale viene usato per instradare i segnali audio fra diversi canali radio resi disponibili dalla radio. Il trasmettitore wireless ha funzionalità equivalenti al pettorale, ma è di dimensioni e peso ridotti e può essere posto in posizioni più facilmente raggiungibili dall’operatore (ad esempio sul corpo di un fucile), permettendo all’operatore di selezionare il canale audio tramite cui comunicare senza dover interrompere la sua azione (ad esempio senza allontanare la mano dal fucile).
Tuttavia, i sistemi indossabili di comunicazione attualmente in commercio non permettono all’operatore di gestire in maniera sicura le comunicazioni, poiché mancano di sistemi di protezione della comunicazione. Inoltre, non sono presenti sistemi indossabili di comunicazione che permettono una comunicazione efficiente fra membri della stessa squadra (in cui solamente tali membri possano partecipare, in modo sicuro, allo scambio di informazioni), e che forniscono al contempo la possibilità di comunicare con altre squadre selezionate (squadre amiche) operanti sullo stesso territorio.
Scopo della presente invenzione è fornire una unità di interfaccia indossabile da un operatore e configurata per formare una interfaccia di comunicazione con una radio, un sistema indossabile di comunicazione comprendente l’unità di interfaccia e una rete di comunicazione formata da una pluralità di sistemi indossabili di comunicazione, con l’obiettivo di espandere le funzionalità di unità di interfaccia di comunicazione indossabili di tipo noto, specificatamente in operazioni strategiche e tattiche.
Secondo la presente invenzione vengono realizzati una unità di interfaccia indossabile da un operatore, un sistema indossabile di comunicazione comprendente l’unità di interfaccia e una rete di comunicazione, come definiti nelle rivendicazioni allegate.
Per una migliore comprensione della presente invenzione ne viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 mostra un pettorale, una radio, cuffie e un trasmettitore wireless, configurati a formare un sistema indossabile di comunicazione in una modalità operativa;
- le figure 2A-2C mostrano rispettive viste del pettorale di figura 1;
- la figura 3 mostra uno schema a stati di funzionamento di un sistema interfonico integrato nel pettorale di figura 1; e
- le figure 4A e 4B mostrano uno schema a blocchi di un sistema di trasmissione e, rispettivamente, di ricezione del sistema interfonico del pettorale di figura 1.
Con riferimento alla figura 1, la presente invenzione è relativa, in modo specifico, ad una unità di interfaccia 20 (nel dettaglio una apparecchiatura accoppiabile al petto di un operatore, o “pettorale”) con funzionalità di comunicazione migliorate ed in grado di operare in autonomia, e ad un sistema indossabile di comunicazione 10 includente l’unità di interfaccia 20.
In figura 1 viene mostrato il sistema indossabile di comunicazione 10 che include una cuffia 30, il pettorale 20, una radio 50 e, opzionalmente, un trasmettitore wireless 40 (anche denominato “Dual Channel Wireless”).
La cuffia 30 (ad esempio di tipo “Peltor”, comprendente auricolari con impedenza di 150Ω oppure 75Ω) è una nota protezione acustica contro rumori dannosi, ed è progettata per essere indossata comodamente sotto un elmetto. Il pettorale 20 è inoltre dotato di connettore audio/PTT (“Push to Talk”) per il collegamento della radio 50 (di tipo H-149 SDR o SRD-HH, anch’essa nota e non descritta nel dettaglio). Il pettorale 20 è anche un sistema di interfaccia di comunicazione tra la cuffia 30 e la radio 50. Secondo un aspetto della presente invenzione, il pettorale 20 è un sistema configurato per essere fissato, tramite una opportuna staffa di aggancio 9, ai vestiti di un operatore che lo indossa in corrispondenza della parte frontale del busto dell’operatore (ovvero di petto). Risulta evidente che il pettorale 20 può anche essere indossato in corrispondenza di ventre o spalle dell’operatore.
Quando azionato, il pettorale 20 permette all’operatore di selezionare quale canale radio egli intende usare per comunicare. Il pettorale 20 permette di selezionare un canale radio Intra-Team-Intercom (anche indicato come canale radio PTT-ITI). Il canale radio PTT-ITI (o “maglia interna”) viene utilizzato dall’operatore per scambiare comunicazioni con altri membri della squadra di cui egli fa parte, e dunque permette comunicazioni riservate ai soli membri di detta squadra operativa.
Il pettorale 20 presenta inoltre un dispositivo wireless integrato, che è configurato per esser collegato, in modalità wireless, al trasmettitore wireless 40 (quest’ultimo di tipo noto e PTT). Questo permette al trasmettitore wireless 40 di operare unitamente al pettorale 20, così da permettere all’operatore di controllare su quale canale radio instradare il segnale radio, per mezzo di opportuni pulsanti del trasmettitore wireless 40 (non mostrati in figura). In questa modalità non è dunque necessario ricorrere al pettorale 20 per selezionare il canale radio. Nel dettaglio, il trasmettitore wireless 40 permette di selezionare una pluralità di canali radio tramite una rispettiva pluralità di pulsanti. Nella presente invenzione, l’operatore è in grado di selezionare due canali radio (detti “maglia 1” e “maglia 2”) attraverso il trasmettitore wireless 40.
Con riferimento alle figure 2A-2C, vengono mostrate diverse viste del pettorale 20.
Il pettorale 20 è composto dai seguenti elementi (mostrati nelle figure 2A-2C, utilizzando i numeri di riferimento indicati qui di seguito per ciascun elemento): 1 Connettore (ad esempio di tipo “ODU”) per la radio 50 2 Tappo Batteria
3 Potenziometro Volume di ascolto in cuffia 30
4 Protezione Jack cuffia 30
5 Pulsante tondo - PTT2 per trasmettere sulla "maglia 2" 6 Pulsanti / LEDs di controllo (includenti un Pulsante Batteria 16, un LED verde 17, un LED giallo 18 e un Pulsante Affiliazione 19)
7 Pulsante quadro - PTT1 per trasmettere sulla "maglia 1" 8 Coperchio
9 Staffa di aggancio
11 Telaio
15 Pulsante ITI – PTT-ITI per trasmettere sulla “maglia interna”
Un ulteriore pulsante PWR – Pulsante per accendere/spegnere il pettorale 20, non illustrato nelle figure - può essere predisposto, in modo di per sé evidente al tecnico del ramo. In una possibile forma di realizzazione, tale pulsante PWR non è presente, ed il pettorale 20 si accende automaticamente collegando ad esso una radio 50 già accesa.
Il pettorale 20 include inoltre una batteria (non mostrata in figura 2 perché posizionata in un opportuno scomparto interno al telaio 11) per l’alimentazione del pettorale 20 stesso. Tale batteria è posta in corrispondenza del tappo batteria 2, assieme ad un connettore USB (ad esempio un connettore micro-USB) per la ricarica della stessa. Secondo un aspetto della presente invenzione, la batteria è ricaricabile, ad esempio di tipo “LiPo” (da 3,7V nominali, con una capacità di 2000mA/h). Per caricare la batteria è sufficiente connettere il connettore micro-USB ad una sorgente di alimentazione, quale presa elettrica o USB-Power-Bank.
Secondo una diversa forma di realizzazione, non illustrata nelle figure, la batteria è di tipo residente e non sostituibile. In questo caso, il tappo batteria 2 non è presente.
Gli elementi mostrati nelle figure 2A-2C, ad eccezione del pulsante PTT-ITI 15, sono noti dal precedente modello di utilità italiano TO2014U000099, e non vengono qui descritti nel dettaglio.
Le caratteristiche operative del pettorale 20 sono invece le seguenti:
• Due pulsanti PTT (PTT1 7 e PTT2 5) che permettono di selezionare due canali radio (maglia 1 e, rispettivamente, maglia 2) della radio 50.
• Un pulsante ITI (PTT-ITI 15) che permette di selezionare il canale radio della maglia interna
• Regolazione del volume in cuffia 30 tramite il potenziometro volume 3.
• Collegamento wireless con il trasmettitore wireless 40. • Jack tipo “Nato” per il collegamento della cuffia 30. • Connettore per collegamento della radio 50.
Risulta dunque evidente che l'operatore può comunicare sia sulla maglia interna, premendo il pulsante PTT-ITI 15 del pettorale 20, che sulla maglia 1 o maglia 2 della radio 50, premendo il pulsante PTT1 7 o, rispettivamente, PTT2 5 del pettorale 20 (alternativamente, premendo i rispettivi pulsanti del trasmettitore wireless 40). La pressione del pulsante PTT1 7 o, rispettivamente, del pulsante PTT2 5 genera l’invio di un rispettivo segnale di comando, da parte del pettorale 20, per comandare la radio 50. Tali segnali di comando sono generati, in modo di per sé noto, da un modulo di connessione radio, che implementa una interfaccia digitale, installato nel pettorale 20 e configurato a tale scopo.
Di conseguenza, membri della stessa squadra operativa possono comunicare tra loro in sicurezza sulla maglia interna per comunicazioni con squadre vicine, oppure utilizzare la maglia 1 o 2 per comunicare con operatori o servizi esterni alla squadra.
La modalità di comunicazione che sfrutta la maglia interna è basata su una modalità di trasmissione dati nota come “half-duplex”. Secondo tale modalità (implementata ad esempio sui comuni dispositivi walkie-talkie), l’operatore (qui, uno dei membri della squadra) che intende comunicare con gli altri membri della squadra preme il pulsante dedicato del dispositivo (PTT-ITI 15) e comunica con la propria squadra. Non è dunque possibile per più membri della stessa squadra comunicare contemporaneamente, poiché il canale radio viene occupato dalla comunicazione dell’operatore e i rimanenti membri della squadra sono in ascolto.
Il pettorale 20 presenta funzionalità aggiuntive che lo distinguono da dispositivi analoghi, fra cui:
- Protezione delle comunicazioni (anche nota come “scrambler digitale”): solo i membri di una squadra possono ricevere in maniera intellegibile le comunicazioni interne alla squadra stessa.
- Prevenzione della trasmissione di un membro, se un altro membro nella squadra ha già impegnato il canale.
- Possibilità da parte di un utente privilegiato (quale un capo squadra) di inviare a tutti i membri della squadra una segnalazione di emergenza per chiedere la liberazione del canale, anche se è già attiva una comunicazione sulla maglia interna.
- Capacità di comunicazione anche in ambiente compartimentato.
Il funzionamento della trasmissione dati operata sulla maglia interna dal pettorale 20 è schematicamente illustrato in figura 3.
Con riferimento alla figura 3, il pettorale 20 si trova generalmente in uno stato di “idle” S1, che rappresenta il pettorale 20 in stato di riposo. In tale stato il pettorale 20 è acceso ma non viene utilizzato per scambiare comunicazioni radio attraverso la maglia interna. Se l’operatore preme il pulsante PTT-ITI 15, il pettorale 20 passa ad uno stato di trasmissione S2, per poi tornare allo stato di idle S1 quando il pulsante PTT-ITI 15 viene rilasciato. Dallo stato di idle S1 è inoltre possibile passare ad uno stato di ricezione S3, in cui il pettorale 20 riceve attraverso la maglia interna una opportuna serie di pacchetti dati (anche noti come pacchetti digitali o “audioframe”), per poi ritornare allo stato di idle S1 quando tale comunicazione termina.
Più nel dettaglio, nello stato di trasmissione S2 viene acquisito un segnale audio proveniente da almeno un microfono accoppiato alla cuffia 30, e tale campione audio viene trasmesso attraverso la maglia interna in forma di pacchetti digitali di opportuna forma, lunghezza e contenuto (vettori dati).
Il passaggio dallo stato di idle S1 allo stato di ricezione S3 ha luogo nel momento in cui il pettorale 20 riceve uno tra detti pacchetti digitali. Per mantenere attivo lo stato di ricezione S3, il pettorale 20 deve continuare a ricevere pacchetti digitali. In particolare, ciascuno di questi pacchetti digitali deve essere ricevuto dal pettorale 20 entro un periodo di tempo predeterminato (“timeout-diricezione”, o “PTT timeout”, pari ad esempio a 100ms) dall’ultimo pacchetto digitale ricevuto, altrimenti il pettorale 20 torna nello stato di idle S1. In altre parole, le fasi di uscita dallo stato di idle S1 e di ingresso nello stato di ricezione S3 sono vincolate alla ricezione di un primo pacchetto dati considerato valido; la permanenza nello stato di ricezione S3 è a sua volta vincolata alla ricezione di successivi pacchetti dati, ciascuno di essi essendo ricevuto entro il summenzionato periodo di tempo predeterminato, scandito da un timer. In una forma di realizzazione, la ricezione di ciascun successivo pacchetto dati causa l’azzeramento del timer. La fine della ricezione corrisponde al raggiungimento, da parte del timer, di un valore di soglia massima predefinito.
La comunicazione associata alla maglia interna del pettorale 20, come mostrato in figura 3, è di tipo halfduplex in una banda radio a 2,4Ghz, ed è gestita da un sistema interfonico 60 integrato nel pettorale 20 (nel dettaglio, in un opportuno scompartimento posizionato all’interno del telaio 11). Il sistema interfonico 60 è indicato in figura 2A da un’area tratteggiata, in quanto interno al telaio 11.
A questo fine, il sistema interfonico 60 comprende una sezione circuitale di trasmissione 60A (figura 4A) e una sezione circuitale di ricezione 60B (figura 4B), utilizzate durante lo stato di trasmissione S2 e, rispettivamente, durante lo stato di ricezione S3.
Il pettorale 20 comprende anche un microprocessore (non mostrato e posto in un opportuno scompartimento all’interno del telaio 11) per il controllo dei diversi componenti del sistema interfonico 60, per l’invio dei segnali di comando verso la radio 50, per la gestione del pettorale 20 e per l’implementazione di funzioni software di seguito descritte.
Con riferimento alla figura 4A, viene mostrata schematicamente la sezione circuitale di trasmissione 60A, che opera sulla maglia interna. Lo scopo di tale sezione circuitale di trasmissione 60A è quello di campionare un segnale audio proveniente dal microfono dell’operatore, generando così campioni audio, di acquisire i campioni audio generati durante il campionamento, e di trasmetterli sulla maglia interna.
In particolare, la sezione circuitale di trasmissione 60A include:
- un filtro 62: si tratta di un filtro di tipo hardware, collegato al microfono della cuffia 30 per ricevere il segnale audio (il parlato dell’operatore che indossa il sistema indossabile di comunicazione 10), e adatto ad amplificare e filtrare analogicamente tale segnale audio, generando dunque in uscita un segnale audio amplificato e filtrato.
- un blocco “voice-detector” 64: collegato al filtro 62 per ricevere in ingresso il segnale audio amplificato e filtrato, il blocco “voice-detector” 64 implementa un algoritmo di riconoscimento del parlato, al fine di produrre in uscita un primo segnale di stato coerente col parlato e utile per l’attivazione dei successivi moduli.
- un blocco “transmit-enable” 66: circuito logico, collegato al blocco “voice-detector” 64 per ricevere da esso il primo segnale di stato come ingresso, che genera in uscita un primo segnale attivo a fronte di un valore predeterminato del primo segnale di stato e dalla contemporanea pressione del pulsante PTT-ITI 15 (rappresentato con un blocco PTT 68, collegato al blocco “transmit-enable” 66).
- un blocco A/D 70: circuito di conversione da analogico a digitale, collegato al filtro 62 e al blocco “transmit-enable” 66 per ricevere da essi in ingresso il segnale audio amplificato e filtrato e, rispettivamente, il primo segnale attivo; è adatto a generare in uscita campioni digitali ottenuti da una discretizzazione del segnale audio amplificato e filtrato.
- un blocco “coding” 72: di tipo software e connesso al blocco A/D 70 per ricevere in ingresso i campioni digitali, è configurato per elaborare tali campioni digitali e per effettuare una relativa operazione di compressione numerica, tramite tecniche di per sé note; i campioni digitali compressi riprodotti in uscita contengono la stessa informazione dei campioni digitali in ingresso, ma occupano uno spazio (in bit) minore.
- un blocco “scramble/crypt” 74: di tipo software, collegato al blocco “coding” 72 per ricevere in ingresso i campioni digitali compressi, è configurato per eseguire un’operazione di mascheramento dell’informazione contenuta nei campioni digitali compressi secondo una chiave di riconoscimento nota al trasmettitore ed al ricevitore (ovvero genera in uscita campioni digitali criptati). In particolare, il dato da criptare viene convertito in un altro dato, avente la stessa lunghezza, utilizzando una conversione mediante tabella: il dato da criptare viene trattato come indice di un campo della tabella, ed il relativo contenuto di tale campo indicizzato viene selezionato come dato da trasmettere. La tabella è nota sia al trasmettitore (per la generazione del dato criptato) che al ricevitore (per la conversione del dato criptato nel dato originale). Risulta evidente che al ricevitore è presente una tabella duale rispetto a quella presente al trasmettitore.
- un blocco “packing/data” 76: di tipo software, collegato al blocco “scramble/crypt” 74 per ricevere in ingresso i campioni digitali criptati, è configurato per accumulare una pluralità di campioni digitali criptati successivi (ad esempio, 16 campioni successivi), e per generare in uscita una tabella (“audio-frame”, rappresentata da un blocco “data” 78 collegato al blocco “packing/data” 76) con l’aggiunta del canale di trasmissione, pronta per essere trasmessa. Il numero del canale di trasmissione viene accodato (come ultimo dato) al pacchetto “audioframe”.
- un blocco “tx-fifo” 80: di tipo software, collegato al blocco “packing/data” 76, è configurato per ricevere in ingresso detta tabella, il cui carico utile (“payload”) include una pluralità di righe di dati (ad esempio, 17 righe), e per incapsulare la tabella all’interno di un vettore dati relativo ad uno standard protocollare di comunicazione prodotto in uscita da tale blocco. In questo esempio specifico, dunque, il 17-esimo dato identifica il canale su cui viene trasmesso.
- un blocco “GFSK-modulator/channel-mode” 82: di tipo software, collegato al blocco “tx-fifo” 80 per ricevere in ingresso vettore dati, è configurato per modulare tale vettore dati, ad esempio mediante una modulazione Gaussian-FSK, per convertire in analogico ogni bit di ciascun vettore dati ricevuto, e successivamente per eseguire una modulazione (ad esempio mediante modulazione FSK) dipendente dal valore di ciascun bit da trasmettere (ovvero, valore alto/basso) e dal canale radio (mostrato con un blocco “channel-mode” 84, collegato al blocco “GFSK-modulator/channel-mode” 82), al fine di generare in uscita un vettore dati elaborato.
- un blocco “tx-filter” 86: circuito collegato al blocco “GFSK-modulator/channel-mode” 82 per ricevere in ingresso il vettore dati elaborato, e configurato per aggiungere una portante radio in funzione del canale radio di trasmissione, e per un conseguente filtraggio in banda del segnale modulato (ad esempio, a 2.4GHz), al fine di generare in uscita un segnale radio.
- un blocco “PA” 88: amplificatore di potenza, collegato al blocco “tx-filter” 86 per ricevere in ingresso il segnale radio, e per amplificarlo prima di trasmetterlo attraverso una antenna di trasmissione 89 ad esso accoppiata.
Con riferimento alla figura 4B, viene invece mostrata schematicamente la sezione circuitale di ricezione 60B. La ricezione avviene per mezzo di un’antenna di ricezione 91, che riceve campioni audio sulla maglia interna. La ricezione e la relativa decodifica dei pacchetti audio viene attivata quando sono verificate due condizioni. La prima condizione è che, durante il normale processo di ricezione e decodifica dei segnali radio captati, viene riconosciuta nella sequenza di pacchetti audio una trama compatibile con lo standard protocollare di comunicazione della maglia interna. La seconda condizione è che il canale dati contenuto all’interno del pacchetto audio letto corrisponda alla maglia interna resa disponibile dal pettorale 20. Se entrambe tali condizioni sono verificate contemporaneamente, il pettorale 20 passa nello stato di ricezione S3 sulla maglia interna, e permane in tale stato finché la ricezione dati non termina.
In particolare, la sezione circuitale di ricezione 60B include:
- un blocco “LNA” 92: amplificatore a basso rumore (“lownoise amplifier”) operabile nella banda del segnale fornito in ingresso dall’antenna 91 (accoppiata al blocco “LNA” 92 e compatibile con la banda del segnale trasmesso e qui, dunque, pari a 2.4GHz) per generare in uscita un segnale amplificato.
- un blocco “rx-filter” 94: filtro di ricezione, collegato al blocco “LNA” 92 per ricevere in ingresso il segnale amplificato, e configurato per filtrarlo nella banda selezionata in base al canale radio scelto, generando in uscita un segnale amplificato filtrato.
- un blocco “GFSK-demodulator/channel-mode” 96: circuito collegato al blocco “rx-filter” 94 per ricevere in ingresso il segnale amplificato filtrato, e configurato per demodularlo e per estrarre singoli bit in base alla demodulazione scelta (ad esempio Gaussian-FSK, compatibile con la modulazione operata dal blocco “GFSK-modulator/channel-mode” 82) e al canale radio configurato (mostrato in figura con un ulteriore blocco “channel-mode” 98, collegato al blocco “GFSK-demodulator/channel-mode” 96 e compatibile con il blocco “channel-mode” 84), generando in uscita un segnale demodulato.
- un blocco “rx-fifo” 100: di tipo software, collegato al blocco “GFSK-demodulator/channel-mode” 96 per ricevere in ingresso il segnale demodulato e per generare in uscita un rispettivo vettore dati, analogamente a quanto eseguito dal blocco “tx-fifo” 80.
- un blocco “validation” 102: di tipo software, collegato al blocco “rx-fifo” 100 per ricevere in ingresso il vettore dati generato da quest’ultimo, e configurato per analizzarlo e per verificarne la corrispondenza allo stesso standard protocollare di comunicazione della maglia interna usato nel blocco “tx-fifo” 80. Nel caso di effettiva corrispondenza, il blocco “validation” 102 genera in uscita un secondo segnale di stato (analogo al primo segnale di stato) e il processo di ricezione continua con l’azione di blocchi successivi, altrimenti il dato ricevuto viene scartato.
- un blocco “receive-enable” 104: collegato al blocco “validation” 102 e al blocco “rx-fifo” 100 per ricevere in ingresso il secondo segnale di stato e, rispettivamente, il vettore dati generato dal blocco “rx-fifo” 100; è configurato per eseguire una analisi dei dati contenuti in tale vettore dati e per verificare che l’informazione sul canale radio inclusa nel vettore dati sia la stessa della maglia interna; in caso positivo, e se il segnale di stato ha un valore stabilito (ad esempio, alto/basso), il processo di ricezione continua con la generazione in uscita di un segnale attivo e con l’azione dei blocchi successivi, altrimenti il dato ricevuto viene scartato.
- un blocco “buffer” 106: di tipo software, collegato al blocco “receive-enable” 104 e al blocco “rx-fifo” 100 per ricevere il secondo segnale attivo e, rispettivamente, il vettore dati; configurato per l’estrazione del carico utile dal vettore dati ricevuto, e per l’inserimento del carico utile in un buffer dati opportunamente dimensionato (uscita del blocco “buffer” 106).
- un blocco di “unpacking” 108: di tipo software, collegato al blocco “buffer” 106 per ricevere in ingresso il buffer dati; configurato per estrarre dal buffer dati dei campioni audio compressi, per decomprimere tali campioni audio compressi generando dei rispettivi campioni decompressi (compatibilmente con la compressione operata dal blocco “packing/data” 76), e per inviare tali campioni decompressi in uscita, in modo seriale a blocchi successivi.
- blocchi di “descramble-decrypt/decoding” 110, 112: di tipo software, collegati al blocco di “unpacking” 108 per ricevere in ingresso i campioni decompressi; configurati per il decriptamento dell’informazione contenuta nei campioni audio decompressi, secondo una chiave di riconoscimento nota anche al trasmettitore (con particolare riferimento al blocco “coding” 72), al fine di generare in uscita un campione audio in formato digitale.
- un blocco “D/A” 114: circuito collegato ai blocchi di “descramble-decrypt/decoding” 110, 112 per ricevere il campione audio in formato digitale, e configurato per convertire tale campione audio in formato digitale in un rispettivo campione analogico (uscita del blocco “D/A” 114).
- un blocco di “filter” 116: circuito collegato al blocco “D/A” 114 per ricevere in ingresso detto campione analogico; configurato per il filtraggio di tale campione analogico (ovvero per l’adeguamento della sua ampiezza alla relativa banda audio per generare un campione analogico filtrato, e per una conseguente trasmissione del medesimo agli auricolari della cuffia 30.
Riassumendo, per quanto riguarda la trasmissione audio operata sulla maglia interna attraverso il pettorale 20, essa avviene attraverso l’invio di pacchetti dati contenenti i campioni audio del segnale audio ricevuto dal microfono. Ciascun pacchetto dati contiene una pluralità di campioni audio (ad esempio 16 campioni audio) e termina con un dato che identifica il canale su cui viene trasmesso (ovvero la maglia interna). Quando la radio si trova nello stato di trasmissione S2 sulla maglia interna, il segnale audio (ovvero il parlato dell’operatore che indossa il sistema indossabile di comunicazione 10) viene prima ricevuto dal microfono e poi digitalizzato e compresso a intervalli di tempo aventi ciascuno un primo valore (ad esempio pari a 125µs), generando dunque un rispettivo campione audio per ciascun intervallo di tempo. Vengono poi generati uno o più pacchetti dati a partire da detti campioni audio digitalizzati e compressi. In particolare, ciascun pacchetto dati include una pluralità di campioni audio (ad esempio 16 campioni audio); viene inoltre aggiunto alla pluralità di campioni audio un ultimo dato relativo al canale di trasmissione (ovvero alla maglia interna), che è dunque identificativo del canale radio da utilizzare per la trasmissione. Tali pacchetti dati vengono poi trasmessi attraverso la maglia interna ad intervalli di tempo aventi ciascuno un secondo valore (ad esempio, vengono trasmessi ogni 2ms). In particolare, il rapporto tra detto secondo valore e detto primo valore è pari al numero di campioni audio che formano ciascun pacchetto digitale. Il processo viene ripetuto finché il pettorale rimane nello stato di trasmissione S2.
Il pettorale 20 è dotato di una pluralità di canali radio di comunicazione non interferenti, denominati “modi” (secondo un aspetto della presente invenzione, sono presenti 16 modi). I modi presentano una separazione in banda di ampiezza pari a 8MHz, e permettono la contemporanea comunicazione di una corrispondente pluralità di squadre operative sullo stesso territorio, in sicurezza e senza interferenze fra loro. Ciascuna squadra utilizza un rispettivo modo, diverso da quello delle altre squadre, e tale rispettivo modo è, per quella squadra, la maglia interna precedentemente descritta.
Gli operatori che indossano ciascuno un rispettivo sistema indossabile di comunicazione 10 formano dunque una rete di comunicazione. Ciascuno di tali operatori è dunque dotato di un rispettivo pettorale 20, che include un rispettivo modulo di connessione radio e un rispettivo sistema interfonico 20. Operativamente, gli operatori sono generalmente suddivisi in una o più squadre operative che operano sullo stesso territorio. I moduli di connessione radio sono configurati per permettere agli operatori di una prima squadra operativa di comunicare con ulteriori squadre operative, oppure con operatori o servizi esterni alla prima squadra operativa; i sistemi interfonici 20 sono configurati invece per permettere agli operatori della prima squadra operativa di comunicare tra loro attraverso la maglia interna, per mezzo di una comunicazione interfonica criptata (o, più generalmente, permettono a ciascun operatore di comunicare solo con i membri della squadra di cui egli fa parte).
All’accensione, il pettorale 20 si posiziona nell’ultimo modo selezionato durante l’utilizzo immediatamente precedente. In questa fase è possibile cambiare modo facendo scorrere la selezione attraverso il pulsante PWR 21 (con funzionalità di incrementare il modo) o il pulsante PTT-ITI 15 (con funzionalità di decrementare il modo).
L’ultimo modo selezionato viene memorizzato istantaneamente e in maniera permanente in una memoria non volatile del pettorale 20 (posizionata in un opportuno scomparto all’interno del telaio 11).
La comunicazione fra diversi pettorali 20 è possibile solo per pettorali 20 sullo stesso modo, ed è di tipo “halfduplex” (ovvero la trasmissione e la ricezione sono mutuamente esclusive). La trasmissione sulla maglia interna avviene attraverso la pressione del pulsante PTT-ITI 15, ed è fruibile solo quando non sono in corso trasmissioni da parte di altri membri della stessa squadra (ovvero solo quando tale modo è libero da trasmissioni). Se un primo membro della squadra preme il pulsante PTT-ITI 15 mentre il modo è già occupato dalla comunicazione di un secondo membro, l’inibizione della trasmissione verrà segnalata con una sequenza di toni di errore.
La ricezione della comunicazione, invece, è sempre possibile, a condizione che il modo selezionato sul ricevitore corrisponda a quello del trasmettitore.
Non vi è limite al numero di ricevitori possibilmente abilitati alla ricezione, a condizione che gli stessi siano posizionati entro il limite della portata radio dei pettorali (anche detta “distanza di portata”, e pari ad esempio a circa 150m nella presente invenzione) e che posseggano la chiave di riconoscimento.
Inoltre, durante la normale operatività radio è sempre possibile conoscere il modo in cui è configurato il dispositivo, premendo brevemente (per circa 1s) e rilasciando il pulsante PWR 21.
Durante la normale operatività radio è sempre possibile cambiare il modo del dispositivo per consentire di parlare anche con altri pettorali registrati su altri modi.
Per cambiare modo durante la normale operatività radio, è sufficiente mantenere premuto uno fra i pulsanti PWR 21 e PTT-ITI 15, e contemporaneamente premere brevemente (per circa 1s) e poi rilasciare l’altro fra i pulsanti PTT-ITI 15 e PWR 21. Tale sequenza produce il passaggio del dispositivo alla modalità di selezione del modo radio, ed è segnalata dall’emissione in cuffia di una serie di toni con frequenza ascendente. Il ritorno alla normale operatività radio avviene automaticamente dopo un intervallo di tempo (pari a circa 2s) di inattività dei pulsanti di incremento/decremento modo. Il modo selezionato in questa fase viene memorizzato permanentemente nella memoria non volatile.
Inoltre, l’azione del blocco “scramble/crypt” 74 e del blocco di “descramble-decrypt” 110 permette di migliorare la sicurezza della trasmissione e, rispettivamente, ricezione dei dati.
Per quanto riguarda le modalità di utilizzo del pettorale 20, vengono qui fatte alcune precisazioni.
Il pettorale 20 si accende tenendo premuto il pulsante PWR 21 per un tempo superiore a 500ms. Lo spegnimento invece avviene tenendo premuto il pulsante PWR 21 per un tempo superiore a 2s.
Quando il pettorale 20 è pronto a trasmettere o ricevere comunicazioni, è segnalato dal lampeggiare (emissione di un breve impulso luminoso) del led di stato 17, ogni due secondi.
In particolare, il LED di stato (secondo un aspetto della presente invenzione, di colore blu) rimane acceso durante la selezione del modo, mentre lampeggia (ad esempio ogni 2s) durante l’operatività del pettorale 20. Inoltre, il LED di carica (secondo un aspetto della presente invenzione, di colore rosso) della batteria, si accende per segnalare la carica della batteria quando l’apparato si connette alla carica USB, e si spegne al termine del processo di carica (ovvero quando la batteria è completamente carica), oppure alla disconnessione del connettore micro-USB.
Il pettorale 20 ha, in una forma di realizzazione esemplificativa, le seguenti caratteristiche tecniche:
- Operazione in banda: banda ISM a 2.4GHz
- Numero di modi non interferenti (squadre): fino a 16 - Modulazione: Gaussiana-FSK
- Potenza di uscita del trasmettitore: 20dBm (100mW) - Sensitività del ricevitore: -94dBm
- Velocità di trasmissione dati in aria: 64Kbps
- Codifica dell’audio: G.711 (u-law)
- Frequenza di campionamento audio: 8Khz
- Banda audio: 4Khz
- Dimensione del pacchetto dati: 2mS
- Corrente assorbita media (in trasmissione): 150mA - Corrente assorbita media (in ricezione): 50mA
- Comunicazione “Scrambled Safe”
- Impedenza degli auricolari: > 74Ω
- Modalità di ingresso al microfono: dinamica
- PTT timeout: 30s
- Autonomia della batteria: turni di servizio di 6-8 ore (ciclo di funzionamento 5% trasmissione, 5% ricezione e 90% stand-by (5-5-90).
- Per quanto riguarda invece le modalità di utilizzo del sistema indossabile di comunicazione 10 (mostrato in figura 1), vengono qui fatte ulteriori precisazioni. Il montaggio del sistema indossabile di comunicazione 10 avviene collegando il connettore della cuffia 30 al pettorale 20, avendo cura di inserire il connettore fino in fondo. Segue il collegamento del connettore del pettorale 20 alla radio 50 (la connessione può avvenire anche con la radio 50 già accesa).
Per parlare sulla maglia 1, l’operatore preme il pulsante PTT1 7 del pettorale 20. La radio 50 conferma la pressione del pulsante PTT1 7 per mezzo di una conferma acustica (nel seguito, "beep") nella cuffia 30. Per parlare sulla maglia 2, l’operatore preme il pulsante PTT2 5 del pettorale 20. La radio 50 conferma la pressione del pulsante PTT2 5 con un "beep" nella cuffia 30. Per parlare sulla maglia interna, l’operatore preme il pulsante PTT-ITI 15 del pettorale 20. La radio 50 conferma la pressione del pulsante PTT-ITI 15 con un "beep" nella cuffia 30.
Per regolare il volume di ascolto negli auricolari della cuffia 30 si utilizza il potenziometro volume 3 del pettorale 20.
Il trasmettitore wireless 40 viene connesso al pettorale 20 dall’operatore tramite collegamento wireless, premendo il pulsante affiliazione 19 per circa 2s.
Se la batteria del pettorale 20 è inserita, per salvaguardare l'autonomia della stessa, si raccomanda di spegnere il trasmettitore wireless 40 del pettorale 20.
Da quanto è stato descritto e illustrato precedentemente, i vantaggi della presente invenzione sono evidenti.
In particolare, la sicurezza della comunicazione viene garantita dall’azione del blocco “scramble/crypt” 74 e del blocco di “descramble-decrypt” 110, contribuendo ad un miglioramento delle condizioni e della sicurezza dei membri di una squadra in ambito operativo.
L’introduzione del pulsante PTT-ITI 15 sul pettorale 20 permette ai membri di una squadra di comunicare fra loro in sicurezza e riservatezza, mentre resta possibile selezionare altri canali radio tramite i pulsanti PTT1 7 e PTT25.
È inoltre possibile creare una prioritarizzazione delle richieste di comunicazione nella squadra, permettendo così l’immediata identificazione da parte dei membri della squadra di una richiesta di comunicazione proveniente da un membro scelto (quale il capo squadra). Questo contribuisce a migliorare la sicurezza e l’efficienza della squadra.
In ultimo, è chiaro che è possibile apportare modifiche e variazioni a quanto è stato descritto e illustrato, senza pertanto scostarsi dall’ambito di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Ad esempio, sebbene la descrizione e le figure si riferiscano sempre alla presenza di due pulsanti PTT17 e PTT2 5, che permettono di selezionare i rispettivi canali radio (maglia 1 e, rispettivamente, maglia 2), il pettorale 20 può comprendere anche uno solo tra i pulsanti PTT1 7 e PTT25; in questo caso, la relativa comunicazione avviene su una singola maglia (maglia 1 o, alternativamente, maglia 2).

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Unità di interfaccia (20) indossabile da un operatore, configurata per formare una interfaccia di comunicazione con una radio (50), comprendente: - un modulo di connessione radio, configurato per generare un segnale di comando atto a comandare detta radio (50) per instaurare una comunicazione in una prima banda radio; e - un modulo interfonico (60) configurato per instaurare una comunicazione radio interfonica di tipo half-duplex in una seconda banda radio non interferente con la prima banda radio, e comprendente primi (72, 74) e secondi (110, 112) mezzi di protezione di detta comunicazione interfonica configurati per criptare/decriptare detta comunicazione interfonica mediante una chiave di protezione.
  2. 2. Unità di interfaccia secondo la rivendicazione 1, in cui il modulo interfonico (60) è configurato per operare in una pluralità di stati, includenti: - uno stato di riposo, o “idle”, (S1), in cui il modulo interfonico (60) non viene utilizzato per detta comunicazione interfonica; - uno stato di trasmissione (S2), in cui il modulo interfonico (60) acquisisce campioni audio provenienti da un microfono operativamente accoppiato, in uso, a detta unità di interfaccia (20), e trasmette detti campioni audio in forma di pacchetti digitali; e - uno stato di ricezione (S3), in cui il modulo interfonico (60) riceve una serie di campioni audio in forma di pacchetti digitali.
  3. 3. Unità di interfaccia secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre: - un primo tasto di comando (7; 5) attivabile per comandare la trasmissione di detto segnale di comando; - un secondo tasto di comando (15) attivabile per comandare il modulo interfonico (60) nello stato di trasmissione (S2).
  4. 4. Unità di interfaccia secondo le rivendicazioni 2 e 3, in cui: l’unità di interfaccia è configurata per passare dallo stato di idle (S1) allo stato di trasmissione (S2) a seguito della pressione del secondo tasto di comando, e tornare allo stato di idle quando detto secondo tasto di comando viene rilasciato; e l’unità di interfaccia è configurata per passare dallo stato di idle (S1) allo stato di ricezione (S3) alla ricezione di un pacchetto digitale fra detti pacchetti digitali, e torna allo stato di idle (S1) quando nessun pacchetto digitale fra detti pacchetti digitali viene ricevuto entro un periodo di tempo calcolato a partire dall’ultimo pacchetto digitale ricevuto.
  5. 5. Unità di interfaccia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2-4, comprendente inoltre un microprocessore operativamente accoppiato al sistema interfonico (60) e all’unità di interfaccia, in cui il sistema interfonico (60) include un circuito di trasmissione (60A) e un circuito di ricezione (60B), in cui il circuito di trasmissione (60A) comprende detti primi mezzi di protezione che a loro volta includono: - un blocco di codifica (“coding”) (72) configurato per elaborare un campione digitale audio proveniente dal microfono, e per eseguire una operazione di compressione di detto campione digitale audio; - un blocco scramble/crypt (74) configurato per mascherare un contenuto informativo del campione digitale audio compresso utilizzando detta chiave di protezione; e in cui il circuito di ricezione comprende detti secondi mezzi di protezione che a loro volta includono blocchi di descramble-decrypt/decoding (110, 112) configurati per decriptare detto contenuto informativo, utilizzando detta chiave di protezione.
  6. 6. Unità di interfaccia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2, 4 o 5, in cui, durante lo stato di trasmissione nella seconda modalità operativa, detta unità di interfaccia è configurata per: - ricevere un segnale audio dal microfono; - digitalizzare e comprimere detto segnale audio ricevuto dal microfono a intervalli di tempo aventi ciascuno un primo valore, generando un rispettivo campione audio per ciascun intervallo di tempo; - generare uno o più pacchetti digitali a partire da detti campioni audio digitalizzati e compressi, ciascuno di tali pacchetti digitali terminando con un dato identificativo di un canale radio da utilizzare durante detto stato di trasmissione (S2); e - trasmettere, durante intervalli di tempo aventi ciascuno un secondo valore, un rispettivo pacchetto digitale, in cui il rapporto tra il secondo valore ed il primo valore è pari al numero di campione audio che formano ciascun pacchetto digitale.
  7. 7. Sistema indossabile di comunicazione (10), indossabile da un operatore e comprendente: - una unità di interfaccia (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6; - una radio (50) configurata per essere collegata alla, e comandata dalla, unità di interfaccia (20); e - una cuffia (30), provvista di un microfono, collegata all’unità di interfaccia (20) tramite un connettore audio per ricevere e riprodurre un segnale audio associato a detta comunicazione interfonica decriptata, e per acquisire il parlato di detto operatore e trasmetterlo all’unità di interfaccia (20).
  8. 8. Rete di comunicazione, comprendente una pluralità di sistemi indossabili di comunicazione (10) secondo la rivendicazione 7, ciascun sistema indossabile di comunicazione (10) essendo indossabile da un rispettivo operatore, in cui: ciascun rispettivo operatore è in possesso della stessa chiave di protezione e forma, insieme con gli altri operatori, una prima squadra operativa; detto modulo di connessione radio è configurato per permettere agli operatori della prima squadra operativa di comunicare con operatori e/o servizi esterni alla prima squadra operativa; e detto sistema interfonico (20) è configurato per permettere agli operatori della prima squadra operativa di comunicare tra loro con una comunicazione interfonica criptata.
  9. 9. Rete di comunicazione secondo la rivendicazione 8, in cui l’unità di interfaccia (20) è configurata per operare su una pluralità di canali radio di comunicazione non interferenti fra loro e che presentano una separazione in banda di ampiezza pari a 8 MHz, permettendo la contemporanea comunicazione di una pluralità di squadre operative sullo stesso territorio, ciascuna squadra operativa utilizzando un rispettivo canale radio diverso dal canale radio utilizzato dalle altre squadre operative di detta pluralità di squadre operative.
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