УСТРОЙСТВО ИМИТОЗАЩИТЫ ГРУППЫ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ, ОСНОВАННОЕ НА ЛОГИКЕ XOR
DEVICE FOR SIMULATION OF PROTECTION OF GROUP OF CONTROLLED OBJECTS BASED ON LOGIC XOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технике охранно-пожарной сигнализации, в частности к устройствам имитозащиты контролируемых объектов, и может быть использовано для охраны объектов.
Уровень техники
Известно устройство имитозащиты контролируемых объектов, содержащее блок избирания сигналов, входящий в состав блока передачи, блок избирания сигналов, входящий в состав транслятора, блок управления, входящий в состав блока приема информации, линию связи, причем в блок передачи введен датчик, содержащий согласующее устройство, модулятор, демодулятор, блок преобразования последовательной комбинации в n-разрядную параллельную, блок памяти, блок памяти стартовой последовательности, блок сравнения, генератор второй псевдослучайной последовательности (генератор ПСП-2), блок преобразования n-разрядной параллельной комбинации в последовательную, в транслятор введено устройство обработки информации, содержащее согласующее устройство, модулятор, демодулятор, блок преобразования последовательной комбинации в параллельную, блок памяти стартовой последовательности, генератор ключа, генератор первой псевдослучайной последовательности (генератор ПСП-1), генератор ПСП-2, блок памяти контрольного значения, первое запоминающее устройство, второе запоминающее устройство, блок сравнения, блок преобразования параллельной комбинации в последовательную (см. патент РФ №2310236, кл. G08B 25/04, 2006.01).
Устройство позволяет обеспечить контроль за охраняемым объектом. Однако это устройство не позволяет обеспечить одновременную имитозащиту нескольких контролируемых объектов. Кроме того, при длительном наблюдении за устройством имитозащиты контролируемых объектов, выявив период повторения псевдослучайной последовательности, можно понять закономерность генерирования значений. Следовательно, достаточно перехватывать поступающие на вход контролируемого объекта значения, направленные от блока обработки информации к генератору ПСП-2 объекта, и осуществлять подмену выходных значений, исходя из полученных в результате наблюдения данных.
Существует система сопряжения устройств для имитозащиты контролируемых объектов, которая содержит две ячейки памяти, блок сравнения сигналов, три блока избирания сигналов, три согласующих устройства, модулятор, два демодулятора, блок преобразования параллельной n-разрядной комбинации в последовательную, два блока преобразования последовательной комбинации в n-разрядную параллельную комбинацию (см. патент РФ №2387017, кл. G08B 25/04, 2006.01).
Устройство используется совместно с устройством имитозащиты контролируемых объектов, позволяя при этом организовать систему, состоящую из множества контролируемых объектов.
Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не способно самостоятельно обеспечить имитозащиту группы контролируемых объектов, а только расширяет функциональность устройства имитозащиты контролируемых объектов, решая проблему одновременной имитозащиты группы объектов. Проблема выявления закономерности генерируемых значений остается нерешенной.
При выходе из строя линии связи либо одного из объектов нарушается работа всей системы.
Также существует устройство для имитозащиты группы контролируемых объектов, содержащее блок индикации неисправности, счетчик адреса, блок управления, блок формирования адреса, входящие в состав блока приема информации, блок избирания сигналов, входящий в состав транслятора, блок обработки информации, включающий блок памяти стартовой последовательности, блок преобразования n-разрядной параллельной комбинации в последовательную, модулятор, согласующее устройство, генератор ключа, генератор первой псевдослучайной последовательности (генератор ПСП-1), демодулятор, блок сравнения, блок первого запоминающего устройства, генератор второй псевдослучайной последовательности (генератор ПСП-2), электронный ключ, блок преобразования последовательной комбинации в параллельную, блок второго запоминающего устройства, регистр памяти количества контролируемых объектов, счетчик циклов, линию связи, блок избирания сигналов, входящий в состав блока передачи, датчик, включающий блок памяти стартовой последовательности, блок сравнения, генератор второй псевдослучайной последовательности (генератор ПСП-2), блок преобразования последовательной комбинации в n-разрядную параллельную, блок памяти индивидуального адреса устройства, блок преобразования n-разрядной параллельной комбинации в последовательную, блок проверки адресной части, модулятор, демодулятор, блок памяти, согласующее устройство (см. патент РФ №2417452, кл. G08B 25/00, 2006.01). Устройство позволяет обеспечить одновременную имитозащиту нескольких контролируемых объектов, соединенных последовательно. Вместе с тем из всех представленных выше изобретений данное устройство является наиболее имитостойким.
Однако устройство имитозащиты группы контролируемых объектов не обеспечивает должного уровня имитозащиты, так как при длительном наблюдении за работой устройства злоумышленник может составить статистику «запрос-ответ» и на основе собранной статистики на некоторое время внедриться в систему.
Еще одним недостатком устройства является то, что при выходе из строя линии связи либо одного из датчиков нарушается работа всей системы.
Эти недостатки устранены в устройстве имитозащиты группы контролируемых объектов, позволяющем обеспечить одновременную имитозащиту группы контролируемых объектов с существенным усложнением выявления закономерности генерации псевдослучайных значений в процессе наблюдений за работой устройства и расширить возможности известных устройств для сигнализации о состоянии контролируемых объектов. Данное устройство содержит блок индикации неисправности, счетчик адреса, блок управления, блок формирования адреса, входящие в состав блока приема информации, блок избирания сигналов, входящий в состав транслятора, блок обработки информации, включающий блок памяти стартовой последовательности, блок преобразования n-разрядной параллельной комбинации в последовательную, модулятор, согласующее устройство, генератор ключа, генератор первой псевдослучайной последовательности, регистр сдвига, счетчик сдвига, блок сравнения, блок первого запоминающего устройства, генератор второй псевдослучайной последовательности, демодулятор, электронный ключ, блок преобразования последовательной комбинации в параллельную, блок второго запоминающего устройства, регистр памяти количества контролируемых объектов, счетчик циклов, линию связи, блок избирания сигналов, входящий в состав блока передачи, датчик, включающий блок памяти стартовой последовательности, блок сравнения, генератор второй псевдослучайной последовательности, регистр сдвига, счетчик сдвига, блок преобразования последовательной комбинации в n-разрядную параллельную, блок памяти индивидуального адреса устройства, блок преобразования n-разрядной параллельной комбинации в последовательную, блок проверки адресной части, демодулятор, блок памяти, согласующее устройство, модулятор (см. патент РФ №2447512, кл. G08B 25/00, 2006.01).
Недостатком данного устройства является конструктивная сложность технической реализации, что в конечном счете ведет к уменьшению надежности устройства и увеличению стоимости изготовления. Этот недостаток устранен в следующем изобретении, в котором используется магазин памяти с N стеками, построенными по принципу «первый пришел, первый вышел» (first input first output, FIFO).
Устройство имитозащиты группы контролируемых объектов, подключенных по топологии «звезда», содержит блок контроля, включающий блок управления, блок формирования кодограммы следующего такта, генератор ПСП-1, модулятор, генератор ПСП-2, коммутатор, демодулятор, магазин памяти с N стеками, построенными по принципу FIFO, блок сравнения, блок памяти, линию связи, датчик, включающий в себя блок памяти следующего такта, блок сравнения, демодулятор, блок памяти, согласующее устройство, модулятор, генератор ПСП-2 (см. патент РФ №2455696, кл. G08B 25/00, 2006.01).
Недостатком данного устройства является время обработки числовых последовательностей, приходящих от контролируемых датчиков, так как используется магазин памяти с N стеками, построенными по принципу FIFO, что увеличивало время обработки и исключало одновременную проверку всех датчиков. Данный недостаток устранен в следующем изобретении, которое позволяет одновременно проверять все контролируемые объекты.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства имитозащиты группы контролируемых объектов, позволяющего обеспечить одновременную проверку группы контролируемых объектов, подключенных к блоку контроля по топологии «звезда», с сохранением существенных особенностей предыдущих изобретений в части сложности выявления закономерности генерации псевдослучайных значений в процессе наблюдения за работой устройства, расширение возможности известных устройств для сигнализации о состоянии контролируемых объектов и упрощение технической реализации по сравнению с предыдущими устройствами.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к обеспечению одновременной защиты группы контролируемых объектов, подключаемых независимо друг от друга по топологии «звезда», расширению функциональных возможностей известных устройств о состоянии контролируемых объектов, упрощению технической реализации и улучшению скорости обработки данных по сравнению с предыдущими устройствами.
Технический результат достигается с помощью устройства имитозащиты группы контролируемых объектов, состоящего из блока контроля, содержащего блок управления, блок формирования кодограммы следующего такта, генератор первой псевдослучайной последовательности (генератор 4 ПСП-1), блок модулятора, генератор второй псевдослучайной последовательности (генератор 6 ПСП-2), коммутатор, содержащий коммутирующий блок, подключенный к N линиям связи, N блоков сравнения по числу контролируемых объектов, каждый из которых состоит из запоминающего устройства значения генератора ПСП-2 блока контроля (ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля), блока логических операций XOR (логическая операция «исключающее ИЛИ»), состоящего из n блоков XOR, по числу разрядов в двоичном представлении кодограмм первой и второй псевдослучайных последовательностей, запоминающего устройства значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов (ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 объектов), блока контроля исправности объекта и контролируемого объекта, состоящего из блока памяти следующего такта, блока сравнения, демодулятора, блока памяти, согласующего устройства, модулятора, генератора ПСП-2,
причем первый выход блока управления, входящего в состав блока контроля, подключен к первому входу блока формирования кодограммы следующего такта, второй выход блока управления подключен к первому входу управления коммутирующим блоком, входящим в состав коммутатора, третий выход блока управления подключен к первому входу генератора ПСП-2, четвертый выход подключен к входу генератора ПСП-1,
выход блока формирования кодограммы следующего такта подключен к первому входу модулятора,
первый выход генератора ПСП-1 подключен ко второму входу блока формирования кодограммы следующего такта, второй выход генератора ПСП-1 подключен к первому входу генератора ПСП-2,
выход модулятора подключен ко второму входу коммутирующего блока, входящего в состав коммутатора,
выход генератора ПСП-2 подключен к первому входу ЗУ значения генератора ПСП-2 блока контроля каждого из N блоков сравнения, входящих в состав коммутатора,
первый вход-выход коммутирующего блока, входящего в состав коммутатора, подключен по линии связи к входу-выходу согласующего устройства, входящего в состав первого контролируемого объекта, выход коммутирующего блока подключен к первому входу ЗУ значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов блока сравнения, входящего в состав коммутатора, остальные выходы коммутационного блока подключены к соответствующим блокам сравнения,
N выходов ЗУ значения генератора ПСП-2 блока контроля и N выходов ЗУ значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов, каждого из N блоков сравнения, входящих в состав коммутатора, подключены к N входам блока логических операций XOR каждого из N блоков сравнения, входящих в состав коммутатора,
выход блока логических операций XOR каждого из N блоков сравнения, входящих в состав коммутатора, подключен к входу блока контроля исправности объекта, каждого из N блоков сравнения, входящих в состав коммутатора,
выход блока контроля исправности объекта, каждого из N блоков сравнения, входящих в состав коммутатора, подключен к первому входу блока управления,
вход-выход коммутирующего блока, входящего в состав коммутатора, подключен по линии связи к входу-выходу согласующего устройства, входящего в состав контролируемого объекта, первый выход согласующего устройства подключен к первому входу демодулятора, выход демодулятора подключен к входу блока памяти, выход блока памяти подключен ко второму входу блока сравнения, выход блока памяти следующего такта подключен к первому входу блока сравнения, выход блока сравнения подключен к входу генератора ПСП-2, выход генератора ПСП-2 подключен к входу модулятора, выход модулятора подключен к первому входу согласующего устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена блок-схема устройства имитозащиты группы контролируемых объектов, а на фиг.2 - адресная часть и кодовое слово ПСП.
Устройство имитозащиты группы контролируемых объектов (фиг.1) содержит блок контроля 1, блок управления 2, блок формирования кодограммы следующего такта 3, генератор первой псевдослучайной последовательности 4 (генератор 4 ПСП-1), блок модулятора 5, генератор второй псевдослучайной последовательности 6 (генератор 6 ПСП-2), коммутатор 7, N блоков сравнения по числу контролируемых объектов 8, коммутирующий блок 9, запоминающее устройство значения генератора ПСП-2, блок контроля 10 (ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля), блок логических операций XOR 11 (логическая операция «исключающее ИЛИ»), запоминающее устройство значения генератора ПСП-2 контролируемых датчиков 12 (ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов), блок контроля исправности объекта 13, N линий связи 14, контролируемый объект 15, блок памяти следующего такта 16, блок сравнения 17, демодулятор 18, блок памяти 19, согласующее устройство 20, модулятор 21, генератор 22 ПСП-2.
Осуществление изобретения
Устройство имитозащиты группы контролируемых объектов состоит из блока 1 контроля, содержащего блок 2 управления, блок 3 формирования кодограммы следующего такта, генератор 4 первой псевдослучайной последовательности (генератор 4 ПСП-1), блок 5 модулятора, генератор 6 второй псевдослучайной последовательности (генератор 6 ПСП-2), коммутатор 7, содержащий коммутирующий 9 блок с N линий 14 связи, N блоков 8 сравнения по числу контролируемых объектов, каждый из которых состоит из запоминающего устройства 10 значения генератора ПСП-2, блока контроля (ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля), блока 11 логических операций XOR (логическая операция «исключающее ИЛИ»), состоящего из n блоков XOR, по числу разрядов в двоичном представлении кодограмм первой и второй псевдослучайных последовательностей, запоминающего устройства 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов (ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов), блока 13 контроля исправности объекта и контролируемого объекта 15, состоящего из блока 16 памяти следующего такта, блока 17 сравнения, демодулятора 18, блока 19 памяти, согласующего 20 устройства, модулятора 21, генератора 22 ПСП-2,
причем первый выход блока 2 управления, входящего в состав блока 1 контроля, подключен к первому входу блока 3 формирования кодограммы следующего такта, второй выход блока 2 управления подключен к первому входу управления коммутирующим блоком 9, входящим в состав коммутатора 7, третий выход блока 2 управления подключен к первому входу генератора 6 ПСП-2, четвертый выход подключен к входу генератора 4 ПСП-1,
выход блока 3 формирования кодограммы следующего такта подключен к первому входу модулятора 5,
первый выход генератора 4 ПСП-1 подключен ко второму входу блока 3 формирования кодограммы следующего такта, второй выход генератора 4 ПСП-1 подключен к первому входу генератора 6 ПСП-2,
выход модулятора 5 подключен ко второму входу коммутирующего блока 9, входящего в состав коммутатора 7,
выход генератора 6 ПСП-2 подключен к первому входу ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля каждого из N блоков 8 сравнения, входящих в состав коммутатора 7,
первый вход-выход коммутирующего 9 блока, входящего в состав коммутатора 7, подключен по линии 14 связи к входу-выходу согласующего устройства 20, входящего в состав первого контролируемого объекта 15, выход коммутирующего блока 9 подключен к первому входу ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов блока 8 сравнения, входящего в состав коммутатора 7, остальные выходы коммутационного блока 9 подключены к соответствующим блокам сравнения,
N выходов ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля и N выходов ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов, каждого из N блоков 8 сравнения, входящих в состав коммутатора 7, подключены к N входам блока 11 логических операций XOR каждого из N блоков 8 сравнения, входящих в состав коммутатора 7,
выход блока 11 логических операций XOR каждого из N блоков 8 сравнения, входящих в состав коммутатора 7, подключен к входу блока 13 контроля исправности объекта, каждого из N блоков 8 сравнения, входящих в состав коммутатора 7,
выход блока контроля 13 исправности объекта, каждого из N блоков 8 сравнения, входящих в состав коммутатора 7, подключен к первому входу блока 2 управления,
вход-выход коммутирующего блока 9, входящего в состав коммутатора 7, подключен по линии 14 связи к входу-выходу согласующего устройства 20, входящего в состав контролируемого объекта 15, первый выход согласующего устройства 20 подключен к первому входу демодулятора 18, выход демодулятора 18 подключен к входу блока 19 памяти, выход блока 19 памяти подключен ко второму входу блока 17 сравнения, выход блока 16 памяти следующего такта подключен к первому входу блока 17 сравнения, выход блока 17 сравнения подключен к входу генератора 22 ПСП-2, выход генератора 22 ПСП-2 подключен к входу модулятора 21, выход модулятора 21 подключен к первому входу согласующего устройства 20.
Устройство имитозащиты группы контролируемых объектов работает следующим образом.
Функционирование устройства имитозащиты группы контролируемых объектов осуществляется в широковещательном режиме или режиме индивидуальной проверки контролируемых объектов.
В блоке 3 формирования кодограммы следующего такта формируются 2 типа кодограмм (фиг.2), содержащих следующие команды:
1) команда инициализации:
а) с широковещательным адресом - инициализация генераторов 22 ПСП-2 контролируемых объектов 15 кодовым словом ПСП-1, подготовленным генератором 4 ПСП-1;
б) с индивидуальным адресом проверяемого объекта - содержит кодовое слово ПСП-1, сгенерированное генератором 4 ПСП-1, и предназначена для индивидуальной проверки определенного контролируемого объекта 15;
2) команда опроса объектов с широковещательным адресом - при передаче на контролируемые объекты заставляет ранее проинициализированные генераторы 22 ПСП-2 подготовить очередное кодовое слово ПСП-2 и отправить его блоку 1 контроля.
Контролируемые объекты подсоединяются к центральному устройству по топологии «звезда».
После поступления команды «пуск» на блок 2 управления, входящий в состав блока 1 контроля, из его первого и четвертого выходов одновременно подаются команды на генератор 4 ПСП-1, формирующий кодовое слово последовательности ПСП-1 и передающий его блоку 3 формирования кодограммы следующего такта, и на блок 3 формирования кодограммы следующего такта, генерирующий команду инициализации с широковещательным адресом. Со второго выхода блока 2 управления поступает управляющая команда на коммутирующий блок 9, входящий в состав коммутатора 7. Через модулятор 5 осуществляется передача подготовленной команды, имеющей в своей информационной части кодовое слово последовательности ПСП-1, подлежащее передаче ко всем контролируемым объектам для инициализации генератора 22 ПСП-2. Генераторы 22 ПСП-2 всех контролируемых объектов 15 так же, как и генератор 6 ПСП-2 блока 1 контроля, имеют идентичные алгоритмы генерации псевдослучайной последовательности. В условиях нормальной работы блок 3 формирования кодограммы следующего такта работает в широковещательном режиме, с определенной периодичностью передавая команду опроса объектов ко всем контролируемым объектам. Кодовое слово, подготовленное генератором 4 ПСП-1, инициирует генератор 6 ПСП-2 на генерацию очередного кодового слова последовательности ПСП-2, которое записывается в ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля, находящееся в блоке 8 сравнения. Сформированная в блоке 3 формирования кодограммы следующего такта команда через коммутирующий блок 9, линию 14 связи, согласующее устройство 20, обеспечивающее синхронизацию приема-передачи, и демодулятор 18 поступает на блок 19 памяти, откуда поступает на блок 17 сравнения. На этот же блок поступает хранящееся в блоке 16 памяти следующего такта кодовое слово (например, нулевая n-разрядная двоичная последовательность). В блоке 17 происходит сравнение кодограммы, пришедшей от блока 1 контроля с кодовым словом из блока 16. В случае несовпадения с блока 17 сравнения на генератор 22 ПСП-2 поступает команда «инициализация», по которой генератор 22 ПСП-2 подготавливает новую псевдослучайную последовательность на основе пришедшего от генератора 4 ПСП-1 кодового слова, иначе блок 17 делает вывод о том, что поступила очередная команда опроса объектов. В последнем случае на генератор 22 ПСП-2 с блока 17 сравнения приходит команда «опрос объекта», по которой ранее проинициализированный генератор 22 ПСП-2 генерирует очередное слово псевдослучайной последовательности. С помощью модулятора 21 и согласующего устройства 20 через линию 14 связи кодовое слово возвращается на коммутирующий блок 9 и записывается в ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов, соответствующего порядковому номеру контролируемого объекта блока 8 сравнения. ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока 2 контроля и ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов преобразуют поступающие на их входы последовательные двоичные комбинации в параллельные n-разрядные и каждый разряд с ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля и с ЗУ 12 значения генератора ПСП-2 контролируемых объектов подается на блок 11 логических операций XOR («исключающее ИЛИ»). На выходе блока 11 может появиться либо значение «0» (сравнение верно), либо значение «1» (ошибка сравнения). Результат сравнения подается на блок 13 контроля исправности объекта, который передает блоку 2 управления номер объекта и код результата сравнения. Если от всех контролируемых объектов поступили данные об их нормальной работе, то блок 2 управления дает команду блоку 3 формирования кодограммы очередного опроса объектов и генератору 6 ПСП-2 на генерацию очередного значения. Если один из контролируемых объектов не отвечает или на блок 13 контроля исправности объекта приходит значение «1» (ошибка сравнения), то в таком случае блок 2 управления переводит блок 3 формирования кодограммы следующего такта в индивидуальный режим работы. Индивидуальный режим работы заключается в формировании команды опроса ошибочно ответившего объекта, содержащей адрес этого объекта и кодовое слово, подготовленное генератором 4 ПСП-1, и передаче ее к этому объекту. Кроме того, в индивидуальном режиме работы кодовое слово, подготовленное генератором 4 ПСП-1, подается на генератор 6 ПСП-2, что заставляет его подготовить новую последовательность и передать ее первое значение в ЗУ 10 значения генератора ПСП-2 блока контроля. В случае повторного ошибочного ответа от контролируемого объекта инициируется тревога. После этого блок 2 управления повторяет свои действия, происходящие после прихода на него команды «пуск».
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- повышение уровня имитозащиты охранной сигнализации с обеспечением одновременного контроля за всеми охраняемыми объектами;
- возможность ускорения процесса опроса подключенных объектов и выявления факта подмены объекта.