СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАДИОТЕЛЕГРАММ, УСТРОЙСТВА И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2024 года по МПК H04B7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к способу подготовки программирования электронных приемопередатчиков, находящихся рядом с рельсами железной дороги. Такой приемопередатчик также известен как «радиомаяк» и образует часть системы автоматической поездной защиты. Изобретение также относится к переносному устройству и устройству формирования телеграмм, причем конфигурация обоих устройств в сочетании обеспечивает программирование радиомаяка так называемой телеграммой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно в промышленности, Европейская система управления железнодорожным сообщением предусматривает использование радиомаяка некоторого типа, называемого радиомаяком, соответствующим европейским стандартам (евро-радиомаяком), для передачи телеграмм проходящим поездам. Имеется документ по стандартизации еврорадиомаяков - норматив Subset-026 (от 17 декабря 2015 г.) Спецификации интерфейса формы, монтажа и функционального назначения (СИФМФН (Form Fit Functional Interface Specification, FFFIS) Промышленного союза сигнализации (ПСС (Union Industry of Signaling, UNISIG)), Европейской системы управления железнодорожным сообщением (ЕСУЖС (European Rail Traffic Management System, ERTMS))/Европейской системы управления движением поездов (ЕСУДП (European Train Control System, ETCS)), включенный в это описание посредством ссылки. Стандарт на еврорадиомаяки определяет, как кодировать телеграмму для еврорадиомаяка, что иногда называют стратегией кодирования. Стратегия кодирования создана для удовлетворения требованиям приложений, связанных с высоким уровнем интеграции железных дорог, с учетом различных потенциальных режимов отказа канала передачи в воздушном зазоре между радиомаяком и поездом, а также аппаратуры передачи, находящейся на обочине или на борту поездов.

Стандарт на еврорадиомаяки устанавливает рамки и требования для формата и содержания телеграмм. Стандарт также включает в себя принципы того, как надо вводить телеграмму в радиомаяк, но предоставляет гораздо больше подробностей того, как надо впоследствии передавать эту телеграмму проходящему поезду. В случае создания телеграммы для радиомаяка в некотором устройстве (приборе), который можно подключить непосредственно к радиомаяк, либо индуктивно, либо посредством провода, ввод телеграммы в радиомаяк представляет собой довольно незатейливую операцию в соответствии со стандартизированной процедурой. В частности, любую стратегию кодирования для стадии ввода телеграммы в еврорадиомаяк необходимо согласовывать со стандартом на еврорадиомаяки. Однако создание телеграммы для радиомаяка в устройстве, подлежащем подключению к радиомаяку, с целью ввода в радиомаяк может оказаться непрактичным. Кроме того, целостность содержания и формата телеграммы нужно гарантировать с момента ее создания до момента запоминания ее в радиомаяке.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать практичную и обеспечивающую использование с учетом высокого уровня интеграции телеграмму для радиомаяка с момента ее создания до момента запоминания передачи телеграммы радиомаяку. В связи с этим, общая задача состоит a том, чтобы устранить или смягчить недостатки, присущие известным техническим решениям, при подготовке программирования радиомаяков, в частности, в тех случаях, когда стандарт на еврорадиомаяки указаний не дает.

Ввиду вышеизложенного, в изобретении, вообще говоря, предложен безопасный способ подготовки программирования радиомаяка, в частности, еврорадиомаяка, телеграммой, причем коммуникационная цепочка передачи предусматривает передачу телеграммы между устройством формирования телеграмм и переносным программирующим устройством посредством либо проводной, либо беспроводной связи. Далее, в переносном программирующем устройстве запоминают телеграмму, которую после этого подготавливают к передаче радиомаяку. В контексте запоминания телеграмм, о котором идет речь в изобретении, устройство формирования телеграмм и переносное программирующее устройство согласованы - в той степени, в какой это возможно, - с существующим стандартом, в частности - стандартом на еврорадиомаяки. Изобретение также направлено на разработку устройства формирования телеграмм, переносного программирующего устройства и сопутствующей компьютерной программы, связанной с переносным программирующим устройством.

Общая структура цепочки передачи может быть немудреной. Кроме того, для целостности формата и содержания телеграмм важны конкретная наладка цепочки передачи и осуществления передач в ней. Передача данных телеграммы между устройством формирования телеграмм и переносным программирующим устройством должна обеспечивать безопасность, простую эксплуатацию и эффективность затрат.

В частности, в данном изобретении предложен способ подготовки программирования радиомаяка, находящегося вблизи рельсов сети железнодорожного сообщения, заключающийся в том, что: в устройстве формирования телеграмм, находящемся на некотором расстоянии от радиомаяка, формируют телеграмму в формате необработанных данных для радиомаяка на основе пользовательских или контроллерных вводов в устройство формирования телеграмм, скремблируют телеграмму в формате необработанных данных, тем самым создавая телеграмму в скремблированном формате, и передают телеграмму в скремблированном формате; в переносном программирующем устройстве принимают телеграмму в скремблированном формате через первый порт связи переносного программирующего устройства и подготавливают программирование радиомаяка посредством всех этапов, на которых: дескремблируют телеграмму в скремблированном формате, тем самым создавая телеграмму в промежуточном формате; запоминают телеграмму в промежуточном формате и подготавливают телеграмму в промежуточном формате для передачи радиомаяку через второй порт связи переносного программирующего устройства с помощью стандартизированной стратегии кодирования для радиомаяка, причем скремблирование и дескремблирование предусматривают все этапы, на которых: используют представление псевдослучайных данных; используют алгоритмы исправления ошибок в данных; используют алгоритмы шифрования и дешифрования данных, чтобы обеспечить защищенную передачу телеграмм из устройства формирования телеграмм в переносное программирующее устройство.

Преимущества, обеспечиваемые предлагаемым способом, - это защита от угроз, подобных проскальзыванию битов и вставкам битов, и предотвращение длинных последовательностей идентичных последовательных битов, которые в противном случае оказались бы пагубными для эффективности алгоритмов обнаружения ошибок. Таким образом, обеспечивается стойкость к искажению битов, обуславливаемому, например, отказами отельных компонентов аппаратных средств или помехами во время передачи телеграмм. Полагают, что этот обстоятельный подход обеспечит надлежащий уровень защиты и безопасности, сопровождаемый эффективностью затрат в долгосрочной перспективе. Это дает возможность беспроблемного функционирования, например, посредством беспроводной связи между устройством формирования телеграмм и переносным программирующим устройством. Такой подход выгоден также потому, что, когда содержание или формат телеграммы надежно запомнены в переносном программирующем устройстве, их не надо будет удостоверять перед передачей радиомаяку.

Если это возможно без сколько-нибудь значимых недостатков, признаки или этапы предлагаемого способа можно воплощать в порядке, отличающемся от упомянутого выше.

По выбору, в предлагаемом способе представления псевдослучайных данных достигают путем введения данных телеграмм через a 32-разрядный регистр сдвига с линейной обратной связью.

По выбору, в предлагаемом способе исправления ошибок в данных достигают путем вычислений по алгоритму контроля с использованием циклического избыточного кода, CRC, с использованием регистров сдвига.

По выбору, в предлагаемом способе телеграмма в промежуточном формате отличается от телеграммы в формате необработанных данных.

По выбору, в предлагаемом способе шифрования и дешифрования данных достигают с помощью криптографических алгоритмов, дополнительно характеризуемых ниже.

В изобретении также предложено программирование радиомаяка типа переносного программирующего устройства, содержащего:

первый порт связи, адаптированный к приему телеграммы в скремблированном формате,

блок управления, адаптированный к подготовке программирования посредством управления:

- дескремблером, адаптированным к дескремблированию телеграммы в скремблированном формате и тем самым - к созданию телеграммы в промежуточном формате;

- устройством для запоминания телеграмм, адаптированным к запоминанию телеграммы в промежуточном формате; и

- второй порт связи и средство подготовки передачи, адаптированное к подготовке передаче радиомаяку телеграммы в промежуточном формате через второй порт связи с помощью стандартизированной стратегии кодирования для радиомаяка,

причем скремблирование и дескремблирование предусматривают все этапы, на которых:

- используют представление псевдослучайных данных;

- используют алгоритмы исправления ошибок в данных;

- используют алгоритмы шифрования и дешифрования данных.

Преимущества переносного программирующего устройства соответствуют указанным в связи с предлагаемым способом. Для ясности отметим, что радиомаяк как таковой не составляет часть предлагаемого переносного программирующего устройства, хотя переносное программирующее устройство и адаптировано к взаимодействию с радиомаяком, в частности, еврорадиомаяком.

В изобретении также предложено программирование радиомаяка типа устройства (209) формирования телеграмм с целью работы совместно с переносным программирующим устройством по п.6 или 7 формулы изобретения, причем упомянутое устройство формирования телеграмм содержит:

интерфейс пользовательских или контроллерных вводов, адаптированный к приему пользовательских вводов или контроллерных вводов, для формирования телеграммы в формате необработанных данных для радиомаяка;

скремблер данных, адаптированный к созданию телеграммы в скремблированном формате;

передатчик, адаптированный к передаче телеграммы в скремблированном формате переносному программирующему устройству.

Преимущества устройства формирования телеграмм соответствуют указанным в связи с предлагаемым способом.

В данном изобретении устройство формирования телеграмм можно рассматривать обобщенно как передатчик, а переносное программирующее устройство можно рассматривать обобщенно как приемник.

В изобретении также предложена компьютерная программа для переносного программирующего устройства, причем упомянутая компьютерная программа содержит команды, которые при исполнении программы компьютером в переносном программирующем устройстве заставляют этот компьютер осуществлять способ согласно изобретению постольку, поскольку он связан с операцией в переносном программирующем устройстве.

В изобретении также предложена компьютерная программа для устройства формирования телеграмм, причем упомянутая компьютерная программа содержит команды, которые при исполнении программы компьютером в устройстве формирования телеграмм заставляют этот компьютер осуществлять способ согласно изобретению постольку, поскольку он связан с операцией в устройстве формирования телеграмм.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показана блок-схема последовательности операций способа, соответствующего изобретению.

На фиг.2 показаны устройство формирования телеграмм и переносное программирующее устройство, соответствующие изобретению, а также обозначение еврорадиомаяка, находящегося между рельсами железной дороги.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На чертежах показаны подробности изобретения, которые будут подробнее рассмотрены и пояснены ниже. Все позиции на чертежах представляют собой трехзначные числа, в которых первая цифра - 1 или 2 - обозначает один из чертежей согласно фиг.1 или фиг.2, соответственно, к которому относится некоторая определенная позиция. Любое исключение из этой договоренности будет недвусмысленно подчеркнуто ниже.

На фиг.1 показана блок-схема 100 последовательности операций способа подготовки программирования радиомаяка 208, находящегося вблизи рельсов 215a и 215b на шпалах 214a и 214b сети железнодорожного сообщения, причем способ заключается в том, что: в устройстве 209 формирования телеграмм, находящемся на некотором расстоянии от радиомаяка 208, формируют (101 на блоке-схеме 100 последовательности операций) телеграмму в формате необработанных данных для радиомаяка 208 на основе пользовательских или контроллерных вводов, передаваемых через интерфейс, имеющий дисплей 210a и клавиатуру 210b, в устройство 209 формирования телеграмм, скремблируют 102 телеграмму в формате необработанных данных, тем самым создавая телеграмму в скремблированном формате, и передают 103 телеграмму в скремблированном формате;

в переносном программирующем устройстве принимают 104 телеграмму в скремблированном формате через первый порт связи переносного программирующего устройства и подготавливают программирование радиомаяка посредством всех этапов, на которых:

- дескремблируют 105 телеграмму в скремблированном формате, тем самым создавая телеграмму в промежуточном формате;

- запоминают 106 телеграмму в промежуточном формате; и

- подготавливают 107 телеграмму в промежуточном формате для передачи радиомаяку через второй порт связи переносного программирующего устройства с помощью стандартизированной стратегии кодирования для радиомаяка, причем скремблирование и дескремблирование предусматривают все этапы, на которых:

- используют представление псевдослучайных данных;

- используют алгоритмы исправления ошибок в данных;

- используют алгоритмы шифрования и дешифрования данных, чтобы обеспечить защищенную передачу телеграмм из устройства формирования телеграмм в переносное программирующее устройство.

Предпочтительно осуществлять способ в последовательности, показанной на блоке-схеме 100 последовательности операций. Однако возможна другая последовательность, и поэтому она включена в описание и формулу изобретения при условии, что получающееся программирование окажется, по существу, тем же самым с точки зрения радиомаяка 208. В дополнение к этому, программирование должны быть совместимым с любой стандартизированной процедурой, воплощаемой радиомаяком или еврорадиомаяком.

Скремблирование 102 и дескремблирование 105, соответственно, предусматривают представление псевдослучайных данных, достигаемое путем введения данных телеграмм через a 32-разрядный регистр сдвига с линейной обратной связью. Скремблирование 102 и дескремблирование 105, соответственно, могут предусматривать исправление ошибок в данных, достигаемое путем вычислений по алгоритму контроля с использованием циклического избыточного кода, CRC, с помощью регистров сдвига. Кроме того, скремблирование 102 и дескремблирование 105, соответственно, могут предусматривать шифрование и дешифрование данных, достигаемое с помощью криптографических алгоритмов, которые можно выбрать как, по меньшей мере, один из: алгоритмов с асимметричным ключом, расписанных криптографических алгоритмов, криптоаналитических алгоритмов, криптографических хеш-функций, криптографически защищенных генераторов псевдослучайных чисел, информационно безусловно безопасных алгоритмов, алгоритмов разложения целых чисел на множители, алгоритмов дополнения, тестов на простоту (на принадлежность к классу простых чисел), алгоритмов с симметричным ключом. Чтобы достичь эффективного и безопасного программирования радиомаяка 208, телеграмма в промежуточном формате предпочтительно отличается от телеграммы в формате необработанных данных.

На фиг.2 показано программирование радиомаяка типа переносного программирующего устройства 201, которое имеет первый порт 202 связи, адаптированный к приему телеграммы в скремблированном формате, блок 203 управления, адаптированный к подготовке программирования посредством управления: дескремблером 204, адаптированным к дескремблированию телеграммы в скремблированном формате и тем самым - к созданию телеграммы в промежуточном формате, устройством 205 для запоминания телеграмм, адаптированным к запоминанию телеграммы в промежуточном формате; и второй порт 206 связи и средство 207 подготовки передачи, адаптированное к подготовке передаче радиомаяку 208 телеграммы в промежуточном формате через второй порт связи с помощью стандартизированной стратегии кодирования для радиомаяка 208, причем скремблирование и дескремблирование предусматривают все этапы, на которых: используют представление псевдослучайных данных; используют алгоритмы исправления ошибок в данных; используют алгоритмы шифрования и дешифрования данных. Переносное программирующее устройство 201 адаптировано, в частности, к осуществлению предлагаемого способа, раскрытого здесь, постольку, поскольку он связан с переносным программирующим устройством 201.

Переносное программирующее устройство 201 имеет, по меньшей мере, один компьютер (являющийся частью блока 203 управления), включающий в себя процессор и память, а в связи с этим предусмотрена компьютерная программа для переносного программирующего устройства 201, причем упомянутая компьютерная программа содержит команды, которые при исполнении программы компьютером заставляют этот компьютер осуществлять раскрытый здесь способ постольку, поскольку он связан с переносным программирующим устройством 201. Переносное программирующее устройство также имеет блок 213 пользовательских вводов и отображения, подключенный к блоку 203 управления.

На фиг.2 также показано программирование радиомаяка типа устройства 209 формирования телеграмм с целью работы совместно с переносным программирующим устройством 201, раскрытым здесь, причем упомянутое устройство формирования телеграмм содержит: интерфейс 210a, 210b пользователя или контроллера, адаптированный к приему пользовательских вводов или контроллерных вводов, для формирования телеграммы в формате необработанных данных для радиомаяка; скремблер 211 данных, адаптированный к созданию телеграммы в скремблированном формате; передатчик 212, адаптированный к передаче телеграммы в скремблированном формате переносному программирующему устройству. Устройство 209 формирования телеграмм адаптировано, в частности, к осуществлению предлагаемого способа, раскрытого здесь, постольку, поскольку он связан с устройством 209 формирования телеграмм.

Устройство 209 формирования телеграмм имеет, по меньшей мере, один компьютер, включающий в себя процессор и память, а в связи с этим предусмотрена компьютерная программа для устройства 209 формирования телеграмм, причем упомянутая компьютерная программа содержит команды, которые при исполнении программы компьютером заставляют этот компьютер осуществлять раскрытый здесь способ постольку, поскольку он связан с устройством 209 формирования телеграмм.

Изобретение относится к способам подготовки программирования электронных приемопередатчиков, находящихся рядом с рельсами железной дороги. Технический результат заключается в обеспечении защищенной передачи телеграмм из устройства формирования телеграмм в переносное программирующее устройство. В устройстве формирования телеграмм, находящемся на некотором расстоянии от радиомаяка, формируют телеграмму в формате необработанных данных для радиомаяка на основе пользовательских вводов, скремблируют ее в скремблированный формат и передают. В переносном программирующем устройстве телеграмму принимают. Затем телеграмму дескремблируют в промежуточный формат и запоминают. После этого телеграмму подготавливают для передачи радиомаяку с помощью стандартизированной стратегии кодирования. При скремблировании и дескремблировании используют представление псевдослучайных данных, алгоритмы исправления ошибок в данных и алгоритмы шифрования и дешифрования данных. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подготовки программирования радиомаяка, находящегося вблизи рельсов сети железнодорожного сообщения, заключающийся в том, что:

в устройстве формирования телеграмм, находящемся на некотором расстоянии от радиомаяка, формируют (101) телеграмму в формате необработанных данных для радиомаяка на основе пользовательских или контроллерных вводов в устройство формирования телеграмм, скремблируют (102) телеграмму в формате необработанных данных, тем самым создавая телеграмму в скремблированном формате, и передают (103) телеграмму в скремблированном формате;

в переносном программирующем устройстве принимают (104) телеграмму в скремблированном формате через первый порт связи переносного программирующего устройства и подготавливают программирование радиомаяка посредством всех этапов, на которых:

- дескремблируют (105) телеграмму в скремблированном формате, тем самым создавая телеграмму в промежуточном формате;

- запоминают (106) телеграмму в промежуточном формате; и

- подготавливают (107) телеграмму в промежуточном формате для передачи радиомаяку через второй порт связи переносного программирующего устройства с помощью стандартизированной стратегии кодирования для радиомаяка,

причем скремблирование и дескремблирование предусматривают все этапы, на которых:

- используют представление псевдослучайных данных;

- используют алгоритмы исправления ошибок в данных;

- используют алгоритмы шифрования и дешифрования данных, чтобы обеспечить защищенную передачу телеграмм из устройства формирования телеграмм в переносное программирующее устройство.

2. Способ по п.1, в котором представления псевдослучайных данных достигают путем введения данных телеграмм через a 32-разрядный регистр сдвига с линейной обратной связью.

3. Способ по п.1 или 2, в котором исправления ошибок в данных достигают путем вычислений по алгоритму контроля с использованием циклического избыточного кода, CRC, с помощью регистров сдвига.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором телеграмма в промежуточном формате отличается от телеграммы в формате необработанных данных.

5. Переносное программирующее устройство (201) для программирования радиомаяка, содержащее:

первый порт (202) связи, адаптированный к приему телеграммы в скремблированном формате;

блок (203) управления, адаптированный к подготовке программирования посредством управления:

- дескремблером (204), адаптированным к дескремблированию телеграммы в скремблированном формате и тем самым к созданию телеграммы в промежуточном формате,

- устройством (205) для запоминания телеграмм, адаптированным к запоминанию телеграммы в промежуточном формате; и

- второй порт (206) связи и средство (207) подготовки передачи, адаптированное к подготовке передачи радиомаяку (208) телеграммы в промежуточном формате через второй порт связи с помощью стандартизированной стратегии кодирования для радиомаяка (208),

причем скремблирование и дескремблирование предусматривают все этапы, на которых:

- используют представление псевдослучайных данных;

- используют алгоритмы исправления ошибок в данных;

- используют алгоритмы шифрования и дешифрования данных.

6. Устройство (209) формирования телеграмм для программирования радиомаяка с целью работы совместно с переносным программирующим устройством по п.5, содержащее:

интерфейс (210) пользователя или контроллера, адаптированный к приему пользовательских или контроллерных вводов, для формирования телеграммы в формате необработанных данных для радиомаяка;

скремблер (211) данных, адаптированный к созданию телеграммы в скремблированном формате;

передатчик (212), адаптированный к передаче телеграммы в скремблированном формате переносному программирующему устройству.

7. Компьютерная память, содержащая программу для переносного программирующего устройства (201), причем упомянутая память содержит команды, которые при исполнении программы компьютером заставляют этот компьютер осуществлять способ по любому из пп.1-4, который связан с переносным программирующим устройством (201).

8. Компьютерная память, содержащая программу для устройства (209) формирования телеграмм, причем упомянутая память содержит команды, которые при исполнении программы компьютером заставляют этот компьютер осуществлять способ по любому из пп.1-4, который связан с устройством формирования телеграмм (209).