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连载:DIY适用于高可靠应用的遥控器和接收器
虎哥 2017-8-14 21:34:51
对于成套遥控器与接收器(以下简称遥控器)的呼声由来已久。数年前,航天局曾拨款近万元做一款遥控器来进行火箭点火控制,但经费打了水漂。多少年来,爱好者不论做危险的还是安全的实验,总是离不开433模块,汽车钥匙(形状的)遥控器。这个看起来、想起来都不算太难的玩意儿,竟然这么多年没有适用于KCer的产品,真是十分奇怪。

为了搞清楚到底难在哪里,科创实验室打算真实的做一遍,如果真的那么难,那我也认了。

本帖从需求分析、产品定义开始,到方案选取、设计制作过程和实际测验为止,不定期更新。欢迎大家出谋划策,讨论方案。

[修改于 7 个月前 - 2018-06-16 22:25:57]

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2018-7-5 16:01:47
60楼
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引用:bg8npk 发表于59 楼的内容:
根据我实际使用的体验来看,接收机应该非常精简。。。。不然看着蛋疼,实际上这些状态在发射机上都能看到的.....

接和发是分离的,这主要是安全考虑

2018-7-7 22:24:32
虎哥(作者)
61楼
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引用:phpskycn 发表于58 楼的内容:
接收器只有一个safe指示灯是否略为不妥,个人觉得需要指示电源状态、发射状态、接受状态

咦,我的图片上明明有5个指示灯啊

2018-7-9 02:11:12
62楼
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引用:虎哥 发表于61 楼的内容:
咦,我的图片上明明有5个指示灯啊

仔细看了一眼四个被电池盒挡住了一大半

2018-7-25 15:41:08
63楼
0

最近倒是想出了一个很便宜的可编程的抗电磁干扰接收方案.

那就是RTLSDR +  ARM Debian Linux系统 / ARM android. +  继电器

目前的电磁干扰技术基本上都是扫频仪的结构,针对的波段基本上都是VHF/UHF 或者2.4G左右

那我们只要随便找个运行linux系统的设备,接上RTLSDR,然后让它工作在这些频段之外不就可以了吗.

调制的方法可以采用FSK.解调的代码自己实现.

2018-9-21 22:39:21
虎哥(作者)
64楼
0

该遥控器的发射器,快要造好了。

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65楼
0

我还是觉得握手协议更可靠,也不难。参考60870协议,遥控主机预下发指令,接收从机重复指令应答,主机再发执行指令,从机返回执行状态。都用一样的通信模块功率上也没问题

虎哥(作者)
66楼
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引用:ghosthd 发表于65 楼的内容:
我还是觉得握手协议更可靠,也不难。参考60870协议,遥控主机预下发指令,接收从机重复指令应答,主机.....

双向通信可以获得更高的安全性,但可靠性不一定增加。假设收、发信机故障概率一致,双向对称,采用双向通信,故障概率指数增加。

实际上您说的可靠性是参考互联网的“确保数据不出错误的能力”,或者说,一方知道对方有没有正确的收到数据,如果无法确认,则继续尝试,直到确保对方收妥。这种可靠性对于现代通信非常重要,但却不适用于遥控点火,因为点没点着,看看冒烟没有就知道了。此时,“不发生故障的能力”在可靠性中占的分量更多。毫无疑问,单向广播通信具有最高的可靠性。

一般来说,遥控的场景下双方是不对称的,比如从机端即使有发射机,也只采用较小的功率。如果是单向通信,主机端可以增加发射功率,在相同的距离下显著的提高场强,从而增加可靠性,降低接收机灵敏度,从而增加抗干扰能力。

本帖DIY的遥控器,具有双向通信能力,可以反馈点火情况,传输从机状态、电源电压等,甚至可以远程诊断线路电阻。但是这是备用措施,除非特别必要,是不用的。

67楼
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ok,很服气。

虎哥(作者)
68楼
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引用:ghosthd 发表于67 楼的内容:
ok,很服气。

双向握手有个明显好处是加密容易,随便搞个算法就能达到很高的强度。如何在单向广播的情况下做到高的加密强度,目前仍在研究。

……

通信和控制方面的主要安全考虑如下:

1、不能因非相关的干扰和内部数据异常而误动作(概率10e12分之一);

2、原本由甲遥控器负责遥控的从机,不能被乙遥控器触发(概率0);

3、从明确安全责任考虑,不允许多个遥控器同时控制一个从机,即使用户故意试图这样设置也不行;

4、攻击者录制任何时候的遥控信号(例如直接录制射频),任意组合,在任意可能的时间播放,都不应导致误触发,也不能导致攻击结束后无法触发(概率不超过10e8分之一);

5、攻击者进行“单片机破解”,并搞清楚了加密手段,或者整个收发程序均直接开源,然后根据程序研究出最优攻击方法,此时,从数学上看,仍然不会导致误触发或攻击后不动作(每连续攻击24小时,概率低于万分之一);

6、操作需简便,比如不能让用户每次使用前设置随机密码。

7、如果任意次遥控操作,从机未能收到信号,不能拒绝响应之后正确的遥控信号,也不能再响应上述没有收到的遥控信号(应对干扰+重放组合攻击,概率低于万分之一);因通信和控制原理而需要保留的拒动后安全间隔不超过1分钟。

在动作方面的主要安全考虑

1、在严酷温湿度环境下(-40~+65℃,0-100%)不能误动作,在一般环境(0-45℃,20-90%)下不能拒动。

2、电磁抗扰度一般情况符合工业控制设备的标准,对TC、“上分器”等干扰源有抵抗能力,从机有避雷措施,点火线路能承受浪涌,详细标准待定。

3、在工作时进行任意方向跌落实验(1.2m),不误动作,但允许损坏或拒动。

4、工作状态能承受一般震动,不发生误动作和拒动作,具体标准待定。

5、如果点火电路短路或有大电感,不能损坏从机,不能粘连触点。

6、动作装置有自诊断功能,可以发现影响安全的故障。

[修改于 4 个月前 - 2018-09-22 01:25:10]

69楼
0

说实话我感觉搞复杂了。一对2.4G模块加上简单的“对暗号”,几十块钱搞定,可靠性应该不错。实在不行就加上一个开机延迟,通电六十秒后开始工作。

70楼
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引用:虎哥 发表于68 楼的内容:
双向握手有个明显好处是加密容易,随便搞个算法就能达到很高的强度。如何在单向广播的情况下做到高的加密强.....

还有重放攻击,考虑的真周到!

虎哥(作者)
71楼
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引用:154454496 发表于69 楼的内容:
说实话我感觉搞复杂了。一对2.4G模块加上简单的“对暗号”,几十块钱搞定,可靠性应该不错。实在不行就.....

你说得非常有道理,但我们的目标略有不同,你希望简单便宜搞定,而我认为作为KC人,应当追求的是把“专业”、“极致”、“超越以往”、“定义未来”等等假大空的话变成现实。奥拓和奥迪都是代步工具,但不能说奥迪搞复杂了。

重放攻击是目前最常见的攻击手段之一,连稍有技术含量的偷车贼都掌握了,所以不得不防。

在单向通信时,通常的办法是采用时间相关的编码。不过它有点小问题,就是需要维持时钟或者经常对时。为了容忍时钟的误差,通常有几分钟以上的危险区。

另一个办法是用周期性重复使用的滚动码,不过它需要从机知道哪些码已经用过了,如果从机没有收到过的遥控信号被录下来,就很危险,因此它不能抗干扰+重放组合攻击。

攻击淘宝常见遥控器的方案(古代偷车贼常用),因为和本帖遥控器的体制根本不同,所以几乎不用考虑。然而,论坛上见过的所有简易遥控器都会完蛋的,还不如用航模的。

还需要考虑的是程序暴露的可能。现在解码一个单片机也就几百元到一两万元不等 ,如果一旦程序泄漏就置所有用户于危险中,则不是一个好的方案。通常,让用户产生一些因素或者利用随机因素结合进加密算法,并且这些因素在数学上无法通过截获有限的信号而反推得到,就能一定程度上解决这个问题。

72楼
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引用:虎哥 发表于71 楼的内容:
你说得非常有道理,但我们的目标略有不同,你希望简单便宜搞定,而我认为作为KC人,应当追求的是把“专业.....

老虎志向气壮山河,令人钦佩。但我还是把我不多的钱用在刀刃上吧23333

73楼
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引用:虎哥 发表于71 楼的内容:
你说得非常有道理,但我们的目标略有不同,你希望简单便宜搞定,而我认为作为KC人,应当追求的是把“专业.....

要功能齐全可靠还是做双向传输+自身状态显示比较好。

电源和点火头出问题导致瞎火的可能性较高,而且没有故障信息的时候拆起来尤其危险。

附带的好处:外挂HX711模块当推力计用,防止SD卡没装好丢失数据。

[修改于 4 个月前 - 2018-09-23 19:25:18]

虎哥(作者)
74楼
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引用:拔刀斋 发表于73 楼的内容:
要功能齐全可靠还是做双向传输+自身状态显示比较好。电源和点火头出问题导致瞎火的可能性较高,而且没有故.....

目前已经考虑了远程诊断,如果用户认为有必要,可以发送诊断指令,随后从机会把状态信息发回遥控器,在液晶屏上显示。不过,在点火线路旁边发射是有风险的,因此该功能必须用户开启,不会自动执行。

但是要想回读其它传感器的数据,只有以后再考虑,更大可能是保持遥控器的独立性,不要用遥控器来传输额外数据。目前从机无数据接口,主机无存储卡(只能用USB或蓝牙连接电脑传输数据)。

2018-12-13 23:44:17
虎哥(作者)
75楼
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最新进展:这个产品将在春节前发布。

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76楼
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大约多少钱?想买一个

77楼
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一脉相承的大型长方体造型

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