一種火箭發(fā)射裝置無線安全鎖定器的設(shè)計與實現(xiàn)

邵文政　江鵬　鄒春根　丁雯霞

人工影響天氣特種裝備是一種用了人工影響天氣作業(yè)的專用特種裝備，該文介紹的火箭發(fā)射裝置無線安全鎖定器是配套新一代全自動火箭發(fā)射架以注重環(huán)境適應(yīng)性和“簡單、實用、可靠”為宗旨的新型人工影響天氣特種裝備。在不改變火箭發(fā)射架原結(jié)構(gòu)和不影響人影火箭作業(yè)安全操作的前提下，進(jìn)一步提升人工影響天氣地面作業(yè)安全風(fēng)險主動防控能力和人工影響天氣火箭作業(yè)的安全防控能力。

人工影響天氣 火箭發(fā)射裝置 無線控制 特種裝備

中文分類號：P48??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???文章編號：1672-3791（2021）02（b）-0000-00

Design and Implementation of A Wireless Safety Lock For Rocket Launcher

Weather modification special equipment is a kind of special equipment for weather modification operation，The wireless safety locking device of the rocket launcher introduced in this paper is a new type of special equipment for weather modification， which is equipped with a new generation of fully automatic rocket launcher and aims at paying attention to environmental adaptability and "simplicity， practicality and reliability"。On the premise of not changing the original structure of the rocket launcher and not affecting the safe operation of the human shadow rocket operation， further improve the active prevention and control ability of the safety risk of the artificial weather ground operation and the safety prevention and control ability of the artificial weather rocket operation.

?Artificial weather;Rocket launcher; Wireless control;Special equipment

隨著人影業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人影作業(yè)裝備數(shù)量和彈藥使用量不斷增大，安全管控始終存在較大壓力，人影安全風(fēng)險主動防控能力還有待提升。該文采用電子鎖、生物身份識別、數(shù)字密碼等技術(shù)，針對作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)及使用環(huán)境和人文環(huán)境的特點(diǎn)，研制出簡單、實用、可靠的火箭發(fā)射裝置無線安全鎖定器（以下簡稱鎖定器），實現(xiàn)人影火箭發(fā)射裝置雙人或多人管控模式，堅持科學(xué)發(fā)展和安全發(fā)展理念，提升人影火箭發(fā)射裝置防恐防盜等安全技術(shù)能力。

鎖定器在不改變以往的火箭發(fā)射裝置原結(jié)構(gòu)且不影響人影火箭作業(yè)安全操作的技術(shù)基礎(chǔ)上新增了一塊指紋密碼單元作為鎖定器的開機(jī)使用權(quán)限驗證單元，該指紋密碼單元只能錄入管理員的指紋，當(dāng)需要作業(yè)時由管理員輸入指紋進(jìn)入開機(jī)界面并將鎖定器下發(fā)給相關(guān)作業(yè)人員，作業(yè)人員再通過數(shù)字密碼進(jìn)入操作界面。

同時，鎖定器優(yōu)化了數(shù)字密碼元素組成和數(shù)字密碼驗證，數(shù)字密碼元素組成由原有的0～9阿拉伯?dāng)?shù)字密碼升級為由0～9阿拉伯?dāng)?shù)字和*、#的多元素密碼。數(shù)字密碼驗證由原先的單一一組數(shù)字密碼驗證環(huán)節(jié)升級為兩人及以上操作員采用雙密碼/多密碼驗證環(huán)節(jié)（由管理員選擇設(shè)置“雙密/多密碼”），每個操作員均有自己的獨(dú)立數(shù)字密碼，鎖定器可記錄每次驗證的數(shù)字密碼方便核對作業(yè)操作員。

主要操作流程如圖1所示，首先進(jìn)入開機(jī)界面后需要由第一名作業(yè)人員通過自身的數(shù)字密碼或指紋進(jìn)行第一次解鎖。如果解鎖不成功，鎖定器則要求繼續(xù)解鎖，當(dāng)解鎖不成功的次數(shù)連續(xù)達(dá)到6次后，鎖定器將被鎖定，需要由管理員進(jìn)行解鎖;如果第一名作業(yè)人員解鎖成功后，則由第二名在60 s時間內(nèi)進(jìn)行第二次解鎖，如果連續(xù)解鎖不成功6次或超時解鎖時鎖定器也將被鎖定，需要由管理員進(jìn)行解鎖。只有當(dāng)作業(yè)人員驗證數(shù)量與鎖定器設(shè)定的作業(yè)所需人員數(shù)量一致時，鎖定器才能進(jìn)入操作界面完成后續(xù)火箭作業(yè)直至作業(yè)結(jié)束。

可將鎖定器分為開機(jī)機(jī)構(gòu)、供電機(jī)構(gòu)、信號輸入機(jī)構(gòu)、信號處理機(jī)構(gòu)及信號輸出機(jī)構(gòu)這5個部件組成，各個部件又由相應(yīng)的單元及元器件構(gòu)成。

2.1開機(jī)機(jī)構(gòu)

開機(jī)機(jī)構(gòu)主要由薄膜按鍵及其相關(guān)鏈路組成，負(fù)責(zé)鎖定器的初始化開機(jī)功能。其工作過程是當(dāng)人為行動作用在薄膜按鍵的開機(jī)按鍵上，開機(jī)按鍵正常工作并通過其相關(guān)鏈路接通供電機(jī)構(gòu)和鎖定器其他功能模塊，使其他功能模塊能正常工作。

2.2供電機(jī)構(gòu)

供電機(jī)構(gòu)主要由電池和電源模塊組成，負(fù)責(zé)鎖定器內(nèi)的其他功能模塊的供電需求。其工作過程是由開機(jī)機(jī)構(gòu)正常工作后電源模塊控制電池為鎖定器內(nèi)的其他功能模塊供電。

2.3信號輸入機(jī)構(gòu)

信號輸入模塊主要由指紋模塊和薄膜按鍵組成，負(fù)責(zé)鎖定器的身份驗證、作業(yè)指令輸入等功能。其工作過程是作業(yè)人員通過指紋模塊和薄膜按鍵輸入正確的指紋或密碼進(jìn)入鎖定器操作界面，再通過薄膜按鍵進(jìn)行各項作業(yè)指令的下達(dá)。

2.4信號處理機(jī)構(gòu)

信號處理模塊主要由控制模塊組成，負(fù)責(zé)鎖定器的各項輸入信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)輸出信號及相關(guān)作業(yè)參數(shù)記錄等功能。其工作過程是將作業(yè)人員通過信號輸入模塊輸入的各項作業(yè)指令按照相關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換為對應(yīng)輸出信號，再將相關(guān)輸出信號傳遞到信號輸出模塊。

2.5信號輸出機(jī)構(gòu)

信號輸出模塊主要由傳輸天線和顯示屏組成，負(fù)責(zé)鎖定器最終的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸及火箭彈點(diǎn)火等功能。其工作過程是接收到信號處理模塊傳來的各項輸出信號并將輸出信號按照要求向外傳輸。

在外部人為作用于開機(jī)機(jī)構(gòu)中的開機(jī)按鍵從而使得開機(jī)機(jī)構(gòu)能夠正常工作，開機(jī)機(jī)構(gòu)正常工作后促使供電機(jī)構(gòu)中的電池能夠正常輸出電能作用于整個鎖定器中，同時外部人為作用于信息輸入機(jī)構(gòu)中的指紋模塊和薄膜按鍵，信息輸入機(jī)構(gòu)將人為作用轉(zhuǎn)化成輸出數(shù)字信號作用于信息處理機(jī)構(gòu)，信息處理機(jī)構(gòu)再輸出數(shù)字信號作用于信息輸出機(jī)構(gòu)，最后信息輸出機(jī)構(gòu)中的點(diǎn)火航插輸出電信號完成整個火箭作業(yè)過程并通過傳輸天線和顯示屏上傳并顯示相關(guān)作業(yè)數(shù)據(jù)。

安全性設(shè)計主要體現(xiàn)在鎖定器的開機(jī)使用環(huán)節(jié)中，從源頭中杜絕設(shè)備的非法使用。同時也考慮新設(shè)計的環(huán)境適應(yīng)性，在不改變火箭發(fā)射裝置原結(jié)構(gòu)和不影響人影火箭作業(yè)安全操作前提下，提升人影火箭作業(yè)的安全防控能力。其主要設(shè)計如下。

（1）密碼元素分類：數(shù)字型密碼由0～9阿拉伯?dāng)?shù)字、*、#組成，實現(xiàn)密碼輸入，指紋型密碼由作人員現(xiàn)場輸入。

（2）密碼分類：數(shù)字型密碼可存儲不少于18組以上的密碼（操作員不少于15組，管理員不少于3組），密碼由0～9阿拉伯?dāng)?shù)字;*、#組成，6位的純數(shù)字型密碼（操作員使用）;6位的數(shù)字加字符混合密碼（管理員使用）。指紋型密碼可存儲識別信息數(shù)量為12人（每人10枚，共120枚指紋）。

（3）密碼驗證：先由管理員通過指紋型密碼進(jìn)入開機(jī)界面，再由2人及以上操作員采用雙密碼/多密碼（由管理員選擇設(shè)置“雙密/多密碼”）在1 min內(nèi)完成成組輸入后，驗證其有效性。若成組輸入密碼超時，需重新成組輸入雙密碼/多密碼。成組輸入密碼連續(xù)輸入錯誤6次，數(shù)字型密碼身份識別器自動關(guān)閉密碼輸入功能，并報警提示（內(nèi)置蜂鳴器鳴叫;并采用遠(yuǎn)程通訊告知管理員）。只有在管理員輸入管理密碼后，才能再次開啟密碼輸入功能。

（4）新密碼設(shè)置或更新：由具有權(quán)限的管理員可以設(shè)置、更新密碼;操作員設(shè)置的密碼對管理員可見，同時管理員可選定操作員設(shè)置的密碼的時效性。

（5）發(fā)射角度驗證：發(fā)射架通過內(nèi)置的電子羅盤將火箭彈所處的俯仰角度回傳給鎖定器時，鎖定器會根據(jù)設(shè)置好的門限（默認(rèn)為45°）進(jìn)行判定。當(dāng)俯仰角度低于門限時，火箭彈無法進(jìn)行發(fā)射操作;當(dāng)俯仰角度高于門限時，火箭彈可以進(jìn)行發(fā)射操作。

（6）數(shù)據(jù)傳輸安全性設(shè)計：選用的433MLoRa無線傳輸模塊相比以往的普通433M無線傳輸模塊在安全性上所有提升，可以自行設(shè)定密鑰且密鑰無法被讀取，極大地提高了作業(yè)數(shù)據(jù)的保密性。

相較于以往傳統(tǒng)的控制器，本論文設(shè)計的鎖定器采用密碼、指紋二合一的身份識別確認(rèn)環(huán)節(jié)，通過密碼、指紋二合一的身份識別環(huán)節(jié)能確保在密碼泄露的情況下仍能保證作業(yè)設(shè)備的安全鎖定狀態(tài)，通過優(yōu)化數(shù)字密碼結(jié)構(gòu)和驗證過程來提高作業(yè)的安全性。這樣在不改變火箭發(fā)射裝置原結(jié)構(gòu)，不影響人影火箭作業(yè)安全操作，從作業(yè)源頭上確保了作業(yè)安全、可靠。

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作者簡介：邵文政（1989—），男，本科，工程師，研究方向為人工影響天氣特種裝備研發(fā)、火工品測發(fā)控技術(shù)等。