Пристрій захищеного голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата

Реферат: Пристрій захищеного голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата, принцип дії якого базується на розпізнаванні, аналізі та синтезі голосових команд, містить мікрофон для перетворення вимовлених голосових команд в електричні сигнали, аналогоцифровий перетворювач, що перетворює ці сигнали у цифрову форму, блок аналізу голосових команд, блок виділення семантичних параметрів, блок порівняння семантичних параметрів, базу даних семантичних параметрів, блок формування сигналів управління, виконавчий пристрій безпілотного літального апарата та вбудовані радіопередавач і радіоприймач, які в сукупності у реальному часі здійснюють функції розпізнавання голосових команд та формування відповідних сигналів управління, що подаються на виконавчий пристрій безпілотного літального апарата. Додатково містить блок підміни семантичних параметрів, блок виділення параметрів аутентифікації, блок підміни параметрів аутентифікації, лічильник голосових команд, блок порівняння параметрів аутентифікації, базу даних параметрів аутентифікації, блок синтезу голосових команд та вирішуючий пристрій, які в сукупності у реальному часі здійснюють синтез з зміненими псевдовипадковим чином параметрами аутинтифікації та голосову аутентифікацію кожної наступної команди управління, в результаті чого вирішуючий пристрій дозволяє або забороняє подавати сформовані сигнали управління на виконавчий пристрій безпілотного літального апарата, що забезпечує захист від можливості перехоплення управління функціями та режимами роботи безпілотного літального апарата несанкціонованими особами протягом всього сеансу управління. UA 116310 U (12) UA 116310 U UA 116310 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі обробки мовних сигналів, зокрема аналізу, синтезу та розпізнавання мовних команд в системах дистанційного голосового радіоуправління. Найбільш поширеного застосування корисна модель матиме в різноманітних варіантах реалізації пристроїв (пультів управління) голосового дистанційного радіоуправління функціями безпілотного літального апарата (БПЛА) в умовах, коли необхідно виключити можливість користування пультом управління (ПУ) несанкціонованими особами. Відомий пристрій дистанційного голосового управління [Патент США US 5199080 Voiceoperated remote control system / Toshiyuki Kimura, Kazuo Yabe, заявл. 07.09.1990, реєстраційний номер 07/578706], який побудовано таким чином, що функція розпізнавання голосової команди, яка здійснюється в процесі керування у реальному часі, враховує виміряні поточні значення семантичних (смислових) параметрів голосової команди та на основі результату розпізнавання, приймається рішення щодо виконання поточної команди управління виконавчим механізмом об'єкта управління. Несемантичні, зокрема аутентифікаційні, параметри голосових команд у відомому пристрої не використовуються, що є суттєвим недоліком, оскільки в цьому випадку існує можливість використання цього пристрою несанкціонованими особами. Відомий пристрій дистанційного голосового управління [Патент США US 8666750 В2 Voice control system / Markus Buck, Lars König, Gerhard Uwe Schmidt, заявл. 31.01.2008, реєстраційний номер 12/023485], що базується на розпізнаванні смислового змісту голосової команди управління, який послідовно порівнює набор семантичних параметрів промовленої команди з усіма еталонними наборами семантичних параметрів команд словника. Залежно від результату порівняння, блок розпізнавання голосової команди виділяє найбільш близький параметр критерію схожості у певній експериментально вибраній граничній області. Якщо результат порівняння знаходиться в межах граничної області, то промовлена команда буде виконуватися виконавчим механізмом об'єкта управління. Недоліком відомого представленого пристрою дистанційного голосового управління є те, що він не здійснює голосову аутентифікацію суб'єкта управління, а отже, унеможливлює заборону доступу до функцій ПУ з боку несанкціонованих осіб. З огляду на викладений вище матеріал, можна констатувати, що відомі пристрої дистанційного голосового управління, що засновані на розпізнаванні семантичного (смислового) змісту промовленої команди, не використовують голосові відмінності суб'єктів управління, а отже, не здійснюють голосову аутентифікацію для визначення прав доступу суб'єкта управління. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою голосового радіоуправління функціями БПЛА в напрямку забезпечення можливості користування ним тільки наперед визначеним особам (легальними суб'єктами управління). Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій голосового радіоуправління функціями БПЛА, що складається із мікрофона, аналого-цифрового перетворювача, блока визначення семантичних параметрів вимовленої голосової команди, БД семантичних параметрів словника команд управління, блока розпізнавання вимовленої голосової команди, блока формування сигналів управління та вбудованого у пристрій радіопередавача, згідно з корисною моделлю додатково включені блок визначення аутентифікаційних параметрів вимовленої голосової команди, БД аутентифікаційних параметрів легальних суб'єктів управління, блок визначення легальності суб'єкта управління та вирішуючий пристрій, котрий за результатами аутентифікації дозволяє або забороняє передачу сигналів управління на борт БПЛА. Представлений у даній корисній моделі пристрій (ПУ) голосового радіоуправління функціями БПЛА реалізовано таким чином, що під час розпізнавання голосових команд визначаються не тільки семантичні, але і аутентифікаційні параметри цих команд, що забезпечує можливість заборони доступу до використання функцій ПУ з боку несанкціонованих осіб. Керування БПЛА з використанням даного ПУ в реальному часі дозволяється лише легальним суб'єктам управління, еталонні зразки аутентифікаційних параметрів яких, заздалегідь записуються у відповідній базі даних (БД), що розміщується в пам'яті ПУ. Жодний з відомих розглянутих патентів не містить засобів того ж призначення, що дозволяє отримати необхідний технічний результат. На кресленні представлено загальну технологічну схему запропонованого пристрою голосового радіоуправління функціями БПЛА з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу, який складається із з'єднаних елементів: мікрофон 1, аналого-цифровий перетворювач 2, блок визначення семантичних параметрів вимовлених голосових команд 3, БД семантичних параметрів словника голосових команд 4, блок розпізнавання вимовлених голосових команд 5, блок формування сигналів управління 6 та вбудований радіопередавач 11, до складу якого додатково включені блок визначення аутентифікаційних параметрів вимовлених голосових 1 UA 116310 U 5 10 15 20 25 30 35 40 команд 7, БД аутентифікаційних параметрів легальних суб'єктів управління 8, блок визначення легальності суб'єкта управління 9 та вирішуючий пристрій 10. Пристрій голосового радіоуправління функціями БПЛА з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу працює наступним чином: суб'єкт управління вимовляє команду управління, яка надходить до мікрофона для перетворення голосової команди в електричний сигнал, який в подальшому надходить на аналого-цифровий перетворювач, що перетворює мовний сигнал в цифрову форму. На наступному етапі паралельно виділяється набор семантичних параметрів та набор аутентифікаційних параметрів промовленої голосової команди за допомогою блока визначення семантичних параметрів вимовлених голосових команд та блока визначення аутентифікаційних параметрів вимовлених голосових команд відповідно. Виділений набор семантичних параметрів голосової команди надходить до блока розпізнавання вимовлених голосових команд, а виділений набор аутентифікаційних параметрів голосової команди надходить до блока визначення легальності суб'єкта управління. Блок розпізнавання вимовлених голосових команд та блок визначення легальності суб'єкта управління функціонують в пристрої голосового радіоуправління функціями БПЛА з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу паралельно. Блок розпізнавання вимовлених голосових команд послідовно порівнює виділений набір семантичних параметрів промовленої голосової команди з усіма еталонними наборами БД семантичних параметрів словника голосових команд, в результаті чого формуються значення параметрів критерію схожості, які відповідають кожному набору еталонних семантичних параметрів голосових команд. Залежно від результату порівняння блок розпізнавання вимовлених голосових команд виділяє найбільш близький параметр критерію схожості в граничному порозі, який відповідає еталонному зразку набору семантичних параметрів голосової команди та згідно з результатом порівняння дозволяється або забороняється ідентифікація промовленої команди управління. Блок визначення легальності суб'єкта управління послідовно порівнює виділений набор аутентифікаційних параметрів промовленої команди з усіма еталонними наборами БД аутентифікаційних параметрів легальних суб'єктів управління, в результаті чого голосові команди, де синтезується голосова команда з оригінальним смисловим змістом, але з вибраними псевдовипадковим чином параметрами аутентифікації і передається радіопередавачем на борт БПЛА по радіоканалу зв'язку. На приймальній стороні каналу зв'язку радіоприймач, що знаходиться на борту БПЛА, приймає сигнал мовної команди, який надходить на вхід блока аналізу голосових команд. На наступному етапі паралельно виділяються набір семантичних параметрів і набір параметрів аутентифікації прийнятої голосової команди. Виділений набір семантичних параметрів прийнятої голосової команди надходить на блок порівняння семантичних параметрів, який порівнює його з усіма наборами семантичних параметрів з БД семантичних параметрів, в результаті чого проводиться ідентифікація вимовленої голосової команди суб'єкта управління. Виділений набір параметрів аутентифікації прийнятої голосової команди надходить на блок порівняння параметрів аутентифікації, який послідовно порівнює його з усіма наборами параметрів аутентифікації із БД параметрів аутентифікації, а також, порівнює номер поточної прийнятої голосової команди виданого лічильником голосових команд з порядковим номером вибраного набору параметрів аутентифікації в БД. Згідно з результатом порівняння, інтегрований вирішуючий пристрій дозволяє або забороняє подавати сформований сигнал управління БПЛА на виконавчий пристрій БПЛА. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Пристрій захищеного голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата, принцип дії якого базується на розпізнаванні, аналізі та синтезі голосових команд, містить мікрофон для перетворення вимовлених голосових команд в електричні сигнали, аналогоцифровий перетворювач, що перетворює ці сигнали у цифрову форму, блок аналізу голосових команд, блок виділення семантичних параметрів, блок порівняння семантичних параметрів, базу даних семантичних параметрів, блок формування сигналів управління, виконавчий пристрій безпілотного літального апарата та вбудовані радіопередавач і радіоприймач, які в сукупності у реальному часі здійснюють функції розпізнавання голосових команд та формування відповідних сигналів управління, що подаються на виконавчий пристрій безпілотного літального апарата, який відрізняється тим, що додатково містить блок підміни семантичних параметрів, блок виділення параметрів аутентифікації, блок підміни параметрів аутентифікації, лічильник голосових команд, блок порівняння параметрів аутентифікації, базу даних параметрів аутентифікації, блок синтезу голосових команд та вирішуючий пристрій, які в 2 UA 116310 U 5 сукупності у реальному часі здійснюють синтез з зміненими псевдовипадковим чином параметрами аутинтифікації та голосову аутентифікацію кожної наступної команди управління, в результаті чого вирішуючий пристрій дозволяє або забороняє подавати сформовані сигнали управління на виконавчий пристрій безпілотного літального апарата, що забезпечує захист від можливості перехоплення управління функціями та режимами роботи безпілотного літального апарата несанкціонованими особами протягом всього сеансу управління. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3