Пристрій для голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу

Реферат: Пристрій для голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу, принцип дії якого базується на розпізнаванні голосових команд, містить мікрофон для перетворення вимовлених голосових команд в електричні сигнали, аналого-цифровий перетворювач, що перетворює ці сигнали у цифрову форму, блок визначення семантичних параметрів вимовлених голосових команд, базу даних семантичних параметрів словника голосових команд, блок розпізнавання вимовлених голосових команд та блок формування сигналів управління, які в сукупності у реальному часі здійснюють функції розпізнавання вимовлених голосових команд та формування відповідних сигналів управління, що подаються вбудованим радіопередавачем через радіосередовище на виконавчий механізм безпілотного літального апарата, причому додатково містить блок визначення аутентифікаційних параметрів вимовлених голосових команд, базу даних аутентифікаційних параметрів легальних суб'єктів управління, блок визначення легальності суб'єкта управління, які в сукупності у реальному часі здійснюють голосову аутентифікацію суб'єкта управління, в результаті якої, вбудований у пристрій голосового радіоуправління розв'язувальний пристрій дозволяє або забороняє радіопередавачу подавати сформовані сигнали управління на виконавчий механізм безпілотного літального апарата, тим самим не дозволяючи несанкціонованим особам користуватися функціями пристрою для голосового радіоуправління. UA 116514 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГОЛОСОВОГО РАДІОУПРАВЛІННЯ ФУНКЦІЯМИ БЕЗПІЛОТНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА З ВБУДОВАНИМ ЗАХИСТОМ ВІД НЕСАНКЦІОНОВАНОГО ДОСТУПУ UA 116514 U UA 116514 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі аналізу, синтезу, розпізнавання та захисту мовних команд управління в системах захищеного голосового радіоуправління. Найбільш поширеного застосування корисна модель матиме в різноманітних варіантах реалізації пристрою для захищеного голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата (БПЛА) в умовах, коли необхідно виключити можливість перехоплення управління БПЛА несанкціонованими особами. Відомий пристрій для голосового управління (Патент США US 9153232 В2 Voice control device and voice control method /Guo-Feng Zhang, заявл. 09.01.2013, реєстраційний номер 13/736972), який побудовано таким чином, що розпізнавання голосових команд суб'єкта управління, яке здійснюється в процесі керування у реальному часі, відбувається з виділенням семантичних параметрів та подальшим їх порівнянням, де враховуючи результати розпізнавання, приймається рішення щодо виконання поточної команди управління виконавчим механізмом об'єкта управління. В існуючому відомому пристрої відсутні можливості захисту від перехоплення радіоуправління виконавчим механізмом об'єкта управління, зокрема не використовуються несемантичні аутентифікаційні параметри голосових команд, що є суттєвим недоліком, оскільки в цьому випадку існує можливість перехоплення управління та використання цього пристрою несанкціонованими особами. Відомий пристрій для голосового управління (Патент США US 9236048 В2 Method and device for voice controlling /Manhai Li, Kaili Xiao, Jingping Wang, Xin Liao, заявл. 12.01.2011, реєстраційний номер 13/575717), що базується на семантичному розпізнаванні голосових команд, який послідовно порівнює набір семантичних параметрів промовленої команди з усіма еталонними наборами семантичних параметрів команд із бази даних (БД), яка сформувалась на етапі навчання пристрою для голосового управління. Залежно від результату порівняння, виділяється найбільш близький параметр критерію схожості у заданій граничній області. Якщо результат порівняння знаходиться в межах граничної області, то відбувається формування сигналу управління та його виконання виконавчим механізмом об'єкта управління. Недоліком відомого представленого пристрою для голосового управління є те, що він не впроваджує жодного з методів захисту радіоканалу від перехоплення та нелегального управління несанкціонованими особами об'єкта управління та не здійснює голосову аутентифікацію команди управління, а отже, унеможливлює заборону доступу до функцій об'єкта управління з боку несанкціонованих осіб. З огляду на викладений вище матеріал, можна констатувати, що відомі пристрої для дистанційного голосового управління, що засновані на розпізнаванні без врахування голосових характеристиках промовлених команд, не використовують голосові відмінності суб'єктів управління, а отже, не здійснюють голосову аутентифікацію для визначення прав доступу суб'єкта управління та не впроваджують захист від можливості перехоплення радіоуправління виконавчим механізмом об'єкта управління. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для захищеного голосового радіоуправління функціями БПЛА. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для захищеного голосового радіоуправління функціями БПЛА, що складається із мікрофона, аналого-цифрового перетворювача (АЦП), блока аналізу голосових команд, блока виділення семантичних параметрів, блока порівняння семантичних параметрів, БД семантичних параметрів, блока формування сигналів управління, виконавчого пристрою БПЛА та вбудованих радіопередавача і радіоприймача, згідно з корисною моделлю додатково включені блок підміни семантичних параметрів, блок виділення параметрів аутентифікації, блок підміни параметрів аутентифікації, лічильник голосових команд, блок порівняння параметрів аутентифікації, БД параметрів аутентифікації, блок синтезу голосових команд, та розв'язувальний пристрій, котрий за результатами аутентифікації дозволяє або забороняє передачу сформованого сигналу управління на виконавчий пристрій БПЛА. Представлений у даній корисній моделі пристрій для захищеного голосового радіоуправління функціями БПЛА реалізований таким чином, що під час розпізнавання голосових команд суб'єкта управління визначаються не тільки семантичні, але і аутентифікаційні параметри цих команд з подальшою їх підміною та синтезом голосових команд з початковим смислом але із зміненими псевдовипадковим чином параметрами аутентифікації кожної наступної відправленої на радіоприймач команди, що забезпечує захист від можливості перехоплення радіоуправління функціями БПЛА несанкціонованими особами на протязі всього сеансу управління. 1 UA 116514 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Жодний з відомих розглянутих патентів не містить засобів того ж призначення, що дозволяє отримати необхідний технічний результат. На фігурі 1 представлено загальну технологічну схему передавальної частини (пульт управління) запропонованого пристрою для захищеного голосового радіоуправління функціями БПЛА, який складається із з'єднаних елементів: мікрофон 1, аналого-цифровий перетворювач 2, блок аналізу голосових команд 3, блок виділення семантичних параметрів 8, БД семантичних параметрів 10 та вбудований радіопередавач 12, до складу якого, додатково включені блок підміни семантичних параметрів 9, блок виділення параметрів аутентифікації 7, блок підміни параметрів аутентифікації 6, лічильник голосових команд 4, БД параметрів аутентифікації 5, блок синтезу голосових команд 11. На фігурі 2 представлено загальну технологічну схему приймальної частини (інтегрованої на борт БПЛА) запропонованого пристрою для захищеного голосового радіоуправління функціями БПЛА, який складається із з'єднаних елементів: вбудований радіоприймач 13, блок аналізу голосових команд 14, блок виділення семантичних параметрів 19, блока порівняння семантичних параметрів 20, БД семантичних параметрів 21, блок формування сигналів управління 22 та виконавчий пристрій БПЛА 24, до складу якого, додатково включені блок виділення параметрів аутентифікації 18, блок порівняння параметрів аутентифікації 17, лічильник голосових команд 15, БД параметрів аутентифікації 16 та вбудований розв'язувальний пристрій 23. Пристрій захищеного голосового радіоуправління функціями БПЛА працює наступним чином: суб'єкт управління вимовляє команду, яка надходить до мікрофона для перетворення голосової команди в електричний сигнал, який надалі надходить до АЦП, де перетворюється в цифрову форму. Далі паралельно виділяються набір семантичних параметрів і набір параметрів аутентифікації вимовленої голосової команди за допомогою блока виділення семантичних параметрів і блока виділення параметрів аутентифікації відповідно. Виділений набір семантичних параметрів вимовленої голосової команди надходить до блока підміни семантичних параметрів, який порівнює його з усіма наборами семантичних параметрів з БД семантичних параметрів та за результатами порівняння підміняє їх на семантичні параметри з БД. Виділений набір параметрів аутентифікації вимовленої голосової команди надходить до блока підміни параметрів аутентифікації, який підміняє його на випадковий набір параметрів аутентифікації із заздалегідь відсортованої псевдовипадковим чином БД параметрів аутентифікації, де порядковий номер наборупараметрів аутентифікації в БД задається лічильником голосових команд. Після раніше проведеної процедури підміни, семантичні параметри і параметри аутентифікації надходять до блока синтезу формуються значення параметрів критерію схожості, які відповідають кожному набору еталонних аутентифікаційних параметрів легальних суб'єктів управління. Залежно від результату порівняння блок визначення легальності суб'єкта управління виділяє найбільш близький параметр критерію схожості в граничному порозі, який відповідає еталонному зразку набору аутентифікаційних параметрів легального суб'єкта управління та згідно результату порівняння, за допомогою інтегрованого в систему розв'язувального пристрою дозволяє або забороняє вбудованому радіопередавачу подавати сформовані сигнали управління функціями та режимами роботи БПЛА на виконавчий механізм БПЛА. Отже визначені параметри ідентифікації промовленої голосової команди надходять до блока формування сигналів управління, який формує відповідний сигнал управління функціями та режимами роботи БПЛА, що подається вбудованим радіопередавачем по радіоканалу на виконавчий механізм БПЛА лише при умові голосової аутентифікації суб'єкта управління. Представлений в даному патенті пристрій для голосового радіоуправління функціями БПЛА з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу є новим та може бути промислово придатним, який цілком вирішує поставлену задачу, а саме впровадження голосової аутентифікації суб'єкта управління у реальному часі при керуванні функціями БПЛА. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Пристрій для голосового радіоуправління функціями безпілотного літального апарата з вбудованим захистом від несанкціонованого доступу, принцип дії якого базується на розпізнаванні голосових команд, містить мікрофон для перетворення вимовлених голосових команд в електричні сигнали, аналого-цифровий перетворювач, що перетворює ці сигнали у цифрову форму, блок визначення семантичних параметрів вимовлених голосових команд, базу даних семантичних параметрів словника голосових команд, блок розпізнавання вимовлених голосових команд та блок формування сигналів управління, які в сукупності у реальному часі 2 UA 116514 U 5 10 здійснюють функції розпізнавання вимовлених голосових команд та формування відповідних сигналів управління, що подаються вбудованим радіопередавачем через радіосередовище на виконавчий механізм безпілотного літального апарата, який відрізняється тим, що додатково містить блок визначення аутентифікаційних параметрів вимовлених голосових команд, базу даних аутентифікаційних параметрів легальних суб'єктів управління, блок визначення легальності суб'єкта управління, які в сукупності у реальному часі здійснюють голосову аутентифікацію суб'єкта управління, в результаті якої, вбудований у пристрій для голосового радіоуправління розв'язувальний пристрій дозволяє або забороняє радіопередавачу подавати сформовані сигнали управління на виконавчий механізм безпілотного літального апарата, тим самим не дозволяючи несанкціонованим особам користуватися функціями пристрою для голосового радіоуправління. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3