Изобретение относится к области транспортных средств, предназначено для опознавания пользователя транспортного средства и предотвращения несанкционированного использования транспортных средств. Изобретение может быть применено в автомобильном транспорте для борьбы с угонами и кражами.
Известны способы опознавания пользователя транспортного средства (то есть одного из тех лиц, которым владелец транспортного средства разрешил пользоваться этим транспортным средством), согласно которым каждого из пользователей снабжают собственным идентификационным транспондером, а на транспортное средство устанавливают стационарную часть охранного комплекса. При этом в стационарную часть и в каждый из транспондеров вводят индивидуальную для данного охранного комплекса функцию формирования ответа на любой из кодов запроса. Охранный комплекс практически всегда находится в состоянии охраны, при котором запрещен допуск любого лица в транспортное средство и пользование им. Состояние охраны снимается лишь на короткие промежутки времени (не более нескольких минут) после того, как охранный комплекс опознает один из транспондеров пользователя. При опознавании стационарная часть охранного комплекса выдает псевдослучайный запрос, который принимает транспондер и затем формирует ответ на него. Запрос и ответ передаются в виде низкочастотных радиосигналов, которые возможно идентифицировать только внутри относительно небольшой зоны связи.
Запрос и ответ передаются в виде сигналов одной и той же несущей частоты, формируемых в виде отдельных посылок, следующих друг за другом. Каждая посылка определяет один из разрядов в передаваемом коде (запроса или ответа). Посылки передаются со строго фиксированным периодом, при этом продолжительность передачи посылки определяет ту информацию, которая в ней содержится (например, при передаче логического нуля продолжительность посылки в несколько раз короче, чем при передаче логической единицы).
Стационарная часть формирует ответ на поданный в транспондер запрос и сравнивает его с ответом транспондера. При полном совпадении охрана кратковременно снимается. Такие способы предотвращения несанкционированного пользования транспортным средством и устройства их реализации описаны в большом числе патентов (например, DE 4318596 А1, В 60 R 25/00, 08.12.1994; RU 2155683 C1, В 60 R 25/00, 10.09.2000; RU 2160675, В 60 R 25/00, 20.12.2000).
Как правило, пользователи транспортным средством имеют возможность подачи команд на стационарную часть охранного комплекса с помощью выносной клавиатуры, а также через пейджинговую сеть связи. Именно возможность подачи широкого спектра различных видов команд и определение взаимодействия между ними является предметом большинства таких изобретений.
Однако каждый из способов опирается на разделение по времени подачи запроса и ответа. Различные варианты таких способов предотвращения несанкционированного пользования транспортным средством реализованы, в частности, и в серийно выпускаемых автомобильных охранных системах. Сведения об автомобильных охранных системах, выпускаемых предприятием-заявителем, приведены в каталоге предприятия-заявителя ("АЛЬТОНИКА", Автомобильные охранные системы. Каталог 2002). Разделение по времени подачи запроса и ответа является одной из предпосылок угона транспортного средства. Однако для реализации возможности угона охраняемого транспортного средства существуют и другие предпосылки.
Второй предпосылкой угона является нарушение принципа отключения охраны только в течение краткого промежутка времени. Этот принцип только провозглашается, но в реально существующих охранных комплексах нарушается всегда. Это связано с тем, что наличие охранного комплекса не должно препятствовать техническому обслуживанию транспортного средства в автосервисе. Поэтому переключение охранного комплекса в режим, необходимый для ремонта или технического обслуживания транспортного средства происходит в любом охранном комплексе по стандартной команде. Такая команда необходима, но она создает еще одну предпосылку угона транспортного средства, существующую абсолютно во всех известных технических решениях.
Третьей предпосылкой угона является наличие относительно большой зоны связи (транспондеры могут быть удалены до 2,5 м от стационарной части охранного комплекса). Однако большая зона связи удобна тем, что позволяет пользователю не вынимать для опознавания транспондер из кармана.
Рассмотрим методику, по которой может быть проведен угон транспортного средства с установленным известным противоугонным комплексом (имеющим все три рассмотренные выше предпосылки угона). Такая методика угона (называемая "использование ретранслятора") рассчитана на выбор такого момента времени, когда пользователь временно покидает транспортное средство, направляясь от него в какое-либо общедоступное заведение (предприятие питания, магазин и тому подобное). Удаленность пользователя от транспортного средства составляет при этом около 100 м. Пустое транспортное средство оказывается на охране, временное снятие которой возможно только при внесении одного из транспондеров пользователя в зону связи.
Злоумышленники, естественно, не имеют возможности заполучить транспондер, но один из них может находиться вблизи транспортного средства, а другой - установить слежку за пользователем. Для определенности назовем злоумышленника, находящегося вблизи транспортного средства, "угонщиком", а установившего слежку за пользователем - "сообщником". Угонщик и сообщник должны иметь при себе специально для этого предназначенные носимые приемопередатчики. Угонщик помещает свой приемопередатчик в зону связи стационарной части охранного комплекса. Приемопередатчик угонщика воспринимает сигнал запроса стационарной части и в виде высокочастотных радиосигналов пересылает сигнал запроса на приемопередатчик сообщника. Приемопередатчик сообщника образует вокруг своей антенны зону связи, в которую должен попасть транспондер пользователя. При этом приемопередатчик сообщника по принятому им от угонщика сообщению о запросе формирует сигнал запроса, повторяющий сигнал, который был выдан стационарной частью охранного комплекса. Транспондер пользователя отвечает на полученный запрос. Ответ транспондера пользователя воспринимает приемопередатчик сообщника и в виде высокочастотных радиосигналов пересылает сигнал ответа на приемопередатчик угонщика. В свою очередь, приемопередатчик угонщика по принятому им сообщению об ответе формирует сигнал ответа, повторяющий сигнал, который был выдан транспондером пользователя. В результате, на стационарную часть охранного комплекса поступает правильный ответ на запрос. Поскольку запрос и ответ разнесены по времени, охранный комплекс воспринимает сигнал приемопередатчика угонщика как ответ транспондера пользователя. При этом охранный комплекс временно снимает охрану. Угонщик сразу же проникает в транспортное средство и подает команду на перевод охранного комплекса в режим, соответствующий техническому обслуживанию транспортного средства. После этого угонщик должен запретить поступление команд на охранный комплекс по сети пейджинговой связи. Для этого достаточно механического отключения приемника пейджинговой связи от остальных частей охранного комплекса. Транспортное средство после этого оказывается под полным контролем угонщика, и угон может быть проведен успешно.
В составе стационарной части охранного комплекса может быть использован сверхрегенератор с внешней суперизацией. Такая аппаратурная реализация стационарной части позволяет органам охраны, в частности, обнаруживать угнанное транспортное средство в потоке автомашин и передавать на него специальные команды. На этом принципе основана работа охранных комплексов по патентам RU 2086437, В 60 R 25/04, 10.08.97 и RU 2093387, В 60 R 25/04, 20.10.97.
Однако для передачи кодов запроса и ответа сверхрегенераторы с внешней суперизацией в этих охранных комплексах не используются, что позволяет и в данных охранных комплексах проводить угоны с использованием ретранслятора.
Данный общий недостаток способов предотвращения несанкционированного пользования транспортным средством в полной мере проявляется и в способе, являющемся наиболее близким к предмету настоящего изобретения. Данный способ реализован в системе охраны от несанкционированного доступа для транспортных средств по патенту RU 2123441, В 60 R 25/00, 20.12.1998. Это способ опознавания пользователя транспортного средства, согласно которому каждого из пользователей снабжают транспондером с индивидуальным двоичным кодом признака пользователя, в стационарной части охранного комплекса и транспондере вырабатывают кодовые сигналы соответственно запроса и ответа в виде прерывисто передаваемых радиоимпульсов с фиксированной несущей частотой, отражающих логические единицы и нули.
Недостатком этого способа (так же, как и указанных выше технических решений) является возможность угона транспортного средства при использовании ретранслятора в виде двух приемопередатчиков, позволяющих передать на значительное расстояние (достаточно хотя бы до 100 м) сигнал запроса (для транспондера) и сигнал ответа (для стационарной части охранного комплекса).
Задачей изобретения является модификация способа, полностью исключающая указанную выше возможность угона путем совмещения во времени передачи запроса охранного комплекса и ответа транспондера. Исключать все остальные предпосылки нерационально, поскольку это уменьшает удобство пользования противоугонным комплексом для каждого пользователя.
Поставленная задача решается тем, что в способе опознавания пользователя транспортного средства, согласно которому каждого из пользователей снабжают транспондером с индивидуальным двоичным кодом признака пользователя, в стационарной части охранного комплекса и транспондере вырабатывают кодовые сигналы соответственно запроса и ответа в виде прерывисто передаваемых радиоимпульсов с фиксированной несущей частотой, отражающих логические единицы и нули, - в стационарной части охранного комплекса и транспондере упомянутые радиоимпульсы получают на сверхрегенеративных каскадах с внешней суперизацией, для которых формируют имеющие плавно нарастающие передние фронты сигналы запуска с частотами FС"1", FТ"1" или FC"0", FT"0", постоянными в течение промежутков времени передачи каждого разряда, при этом код ответа вырабатывают одновременно с кодом запроса, в каждый момент времени принимаемые транспондером разряд кода запроса и стационарной частью охранного комплекса - разряд кода ответа определяют с учетом передаваемого ими разряда кода и абсолютной величины разности частот FC"1" и FT"1", или FC"0" и FT"0", или FC"1" и FT"0", или FC"0" и FT"1", обуславливающей широтно-импульсную модуляцию радиоимпульсов.
Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.
В транспондере и стационарной части охранного комплекса совпадение передаваемых и принимаемых разрядов определяют по наличию широтно-импульсной модуляции огибающей радиосигналов с частотой (FC"1"-FC"0")/(М+1), а несовпадение - по наличию широтно-импульсной модуляции огибающей радиосигналов с частотой М(FC"1"-FC"0")/(М+1), где М - выбранное отношение абсолютных величин разностей FC"1"-FC"0" и FC"1"-FT"1".
Частоту сигналов ответа в транспондере устанавливают в зависимости от частоты сигналов запроса в стационарной части охранного комплекса и от выбранного отношения М частот широтно-импульсной модуляции
FT"1"=FC"1"-(FC"1"-FC"0")/(М+1),
FТ"0"=FC"0"+(FC"1"-FC"0")/(М+1).
На фиг. 1 представлена схема электрическая принципиальная одного из возможных вариантов сверхрегенеративного каскада с внешней суперизацией, а также показаны блоки, к которым необходимо подключать сверхрегенеративный каскад при использовании его в транспондере и в стационарной части охранного комплекса. На фиг.2 представлены временные диаграммы работы сверхрегенеративного каскада, выполненного по схеме, приведенной на фиг.1. На фиг.3 представлены временные диаграммы совместной работы транспондера и стационарной части охранного комплекса при формировании в транспондере логического нуля, а в стационарной части охранного комплекса - логической единицы. На фиг.4 представлены временные диаграммы совместной работы транспондера и стационарной части охранного комплекса при формировании логической единицы как в транспондере, так и в стационарной части охранного комплекса. На фиг.5 представлены временные диаграммы совместной работы транспондера и стационарной части охранного комплекса при формировании логического нуля как в транспондере, так и в стационарной части охранного комплекса. На фиг.6 представлены временные диаграммы совместной работы транспондера и стационарной части охранного комплекса при формировании в стационарной части охранного комплекса логического нуля, а в транспондере - логической единицы.
На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1 - формирователь; 2 - сверхрегенеративный каскад; 3 - фильтр нижних частот.
Формирователь 1 в простейшем случае может быть выполнен по схеме интегрирующей цепочки.
Одна из возможных схем сверхрегенеративного каскада 2 приведена на фиг. 1. Этот каскад выполнен на транзисторе V1 по схеме с внешней суперизацией. Колебательный контур L1, C2 настроен на выбранную несущую частоту (например, 1,0 МГц). Конденсатор С3 выполняет роль элемента обратной связи. Дроссель L2 служит для предотвращения короткого замыкания на высокой частоте. Сигналы несущей частоты поступают в антенну, а сигналы огибающей - на фильтр 3 нижних частот. Особенности построения сверхрегенеративных каскадов рассмотрены в монографии "Сверхрегенераторы" под ред. М.К. Белкина, М.: Радио и связь, 1983.
Фильтр 3 нижних частот предназначен для выделения из сигналов огибающей частоты широтно-импульсной модуляции. Представляет собой стандартный электронный блок.
Разберем детально работу охранного комплекса для транспортных средств, в котором реализован предлагаемый способ опознавания пользователя транспортного средства.
В транспондер (для которого установлен индивидуальный двоичный код признака пользователя) и в стационарную часть охранного комплекса введен сверхрегенеративный каскад 2 с внешней суперизацией. При этом колебательный контур (L1, C2) как в транспондере, так и в стационарной части охранного комплекса настроен на одну и ту же выбранную несущую частоту. Для определенности пусть эта частота равна 1,0 МГц (при такой несущей без больших энергетических затрат вполне может быть осуществлен прием радиосигналов на расстоянии 2-2,5 м между антеннами транспондера и стационарной части охранного комплекса).
Вход сверхрегенеративного каскада 2 подключен к выходу формирователя 1. На вход формирователя 1 (находящегося в стационарной части охранного комплекса) в зависимости от того, какой из символов (логический ноль или логическая единица) подлежит передаче, подаются импульсы либо с частотой FC"0", либо с частотой FC"1". Если же формирователь 1 находится в транспондере, то на него подаются импульсы либо с частотой FТ"0" (передаче подлежит логический ноль), либо с частотой FТ"1" (передаче подлежит логическая единица). На временных диаграммах работы (фиг. 2) входные сигналы формирователя 1 обозначены символом "А".
Формирователь 1 преобразует поступающий на него импульс в сигнал с плавно нарастающим передним фронтом (диаграмма "В" на фиг.2). При достижении выходным сигналом формирователя 1 некоторого уровня U0 сверхрегенеративный каскад 2 переходит в режим, при котором в антенне наводится генерация радиоимпульсов с частотой несущей (в данном случае - 1,0 МГц). Однако особенностью сверхрегенеративных каскадов является то, что при приеме его антенной радиосигналов той же несущей, что и наводится в антенне, переход в режим генерации радиосигналов осуществляется при уровне выходного сигнала формирователя 1 (U1), существенно меньшем, чем U0 (диаграммы С0 и C1 на фиг. 2). Эта особенность сверхрегенеративных каскадов широко известна и использована, например, в патентах RU 2086437, В 60 R 25/04, 10.08.97 и RU 2093387, В 60 R 25/04, 20.10.97.
Таким образом, продолжительность генерации радиосигналов для каждого из выходных импульсов формирователя 1 зависит от того, существует ли вблизи от антенны сверхрегенеративного каскада 2 источник, излучающий в эфир сигналы с той же несущей. Для стационарной части охранного комплекса таким источником является транспондер, а для транспондера - стационарная часть охранного комплекса.
На выходе сверхрегенеративного каскада 2 (обозначенного литерой "D" на чертеже фиг.1) выделяются огибающая радиоимпульса. Таким образом, на фильтр 3 нижних частот поступают импульсы с различной продолжительностью, задний фронт которых совпадает с задним фронтом входных импульсов формирователя 1 (диаграмма "А" на фиг.2), а передний фронт может быть сдвинут на время ΔT (диаграмма "D" на фиг.2) в зависимости от наличия или отсутствия внешнего сигнала с той же несущей частотой, что и несущая частота радиоимпульса.
На фиг.3 приведен пример, когда в стационарной части охранного комплекса на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логической единицы в стационарной части охранного комплекса (диаграмма AC"1" на фиг.3). При этом в транспондере на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логического нуля в транспондере (диаграмма AT"0" на фиг.3). Продолжительность генерации каждого радиоимпульса (диаграммы CC"1" и СТ"0" на фиг. 3) зависит от того, существует ли генерация от внешнего источника в момент начала генерации каждого радиоимпульса. То есть, в конечном итоге, от разности фаз сигналов AC"1" и АТ"0". Однако любая конкретная разность фаз должна повторяться с частотой, равной абсолютной величине разности частот сигналов AC"1" и АТ"0". Это означает, что на фильтр 3 нижних частот в стационарной части охранного комплекса и в транспондере поступают сигналы, повторяющиеся с частотой, равной абсолютной величине разности частот сигналов AC"1" и АT"0". Эта разностная частота выделяется на выходе каждого из фильтров 3 нижних частот (диаграммы ЕC"1" и ЕT"0" на фиг.3).
На фиг.4 приведен пример, когда в стационарной части охранного комплекса на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логической единицы в стационарной части охранного комплекса (диаграмма AC"1" на фиг.4). При этом в транспондере на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логической единицы в транспондере (диаграмма AT"1" на фиг.4). Для этого случая на выходе каждого из фильтров 3 нижних частот формируются сигналы с частотой, равной абсолютной величине разности частот сигналов АC"1" и AT"1" (диаграммы EC"1" и ЕT"1" на фиг.4).
На фиг.5 приведен пример, когда в стационарной части охранного комплекса на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логического нуля в стационарной части охранного комплекса (диаграмма АC"0" на фиг.5). При этом в транспондере на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логического нуля в транспондере (диаграмма АT"0" на фиг.5). Для этого случая на выходе каждого из фильтров 3 нижних частот формируются сигналы с частотой, равной абсолютной величине разности частот сигналов AC"0" и AT"0" (диаграммы ЕC"0" и ЕT"0" на фиг.5).
На фиг.6 приведен пример, когда в стационарной части охранного комплекса на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логического нуля в стационарной части охранного комплекса (диаграмма АC"0" на фиг.6). При этом в транспондере на вход формирователя 1 непрерывно поступают сигналы с частотой, соответствующей частоте сигналов логической единицы в транспондере (диаграмма АT"1" на фиг.6). Для данного случая на выходе каждого из фильтров 3 нижних частот формируются сигналы с частотой, равной абсолютной величине разности частот сигналов AC"0" и AT"1" (диаграммы ЕC"0" и ЕT"1" на фиг.6).
Разумный выбор частот сигналов, кодирующих логические единицы и логические нули в стационарной части охранного комплекса и в транспондере, может существенно упростить отождествление формируемых кодов. В способе предлагается выделять не более двух разностных частот. При этом можно задаться отношением выделяемых разностных частот (коэффициент М). Допустим, что разность между частотами сигналов логической единицы и логического нуля в стационарной части охранного комплекса превышает аналогичную разность в транспондере. Тогда по выбранным частотам сигналов, кодирующих логические единицы и логические нули в стационарной части охранного комплекса (FC"1", FC"0") и по коэффициенту М можно однозначно рассчитать частоты сигналов (FT"1", FT"0"), кодирующих логические единицы и логические нули в транспондере
FT"1"=FC"1"-(FC"1"-FC"0")/(M+1),
FT"0" =FC"0"+(FC"1"-FC"0")/(M+1).
В примере, приведенном на чертежах фиг.3-6, было выбрано М=2; FC"1"=10,0 кГц, FC"0"= 8,5 кГц. Этим значениям соответствуют FT"1"=9,5 кГц; FT"0"=9,0 кГц. При этом, если в транспондере и в стационарной части охранного комплекса формируются сигналы, кодирующие совпадающие значения (два логических нуля или две логические единицы), то сигналы на выходах фильтров 3 нижних частот в стационарной части охранного комплекса и в транспондере будут иметь частоту по 0,5 кГц. Если же информация, кодируемая в транспондере и в стационарной части охранного комплекса, не совпадает, то сигналы на выходах фильтров 3 нижних частот в стационарной части охранного комплекса и в транспондере будут иметь частоту по 1,0 кГц (отношение частот 1,0 кГц и 0,5 кГц как раз и составляет М=2).
Так, на чертежах фиг.3 и фиг.6 (информация не совпадает) частота сигналов с выходов фильтров 3 нижних частот в два раза превышает частоту сигналов при одновременной передаче двух логических единиц (фиг.4) или двух логических нулей (фиг.5).
Это означает, что при одновременной передаче сигналов стационарной частью охранного комплекса и транспондером можно легко определить, какая информация сформирована другой частью охранного комплекса:
- при передаче в любой из частей охранного комплекса сигналов, кодирующих логическую единицу, и при частоте сигналов на выходе фильтра 3 нижних частот, равной 0,5 кГц, на выходе второй части охранного комплекса также идут сигналы логической единицы;
- при передаче в любой из частей охранного комплекса сигналов, кодирующих логическую единицу, и при частоте сигналов на выходе фильтра 3 нижних частот, равной 1,0 кГц, на выходе второй части охранного комплекса идут сигналы логического нуля;
- при передаче в любой из частей охранного комплекса сигналов, кодирующих логический ноль, и при частоте сигналов на выходе фильтра 3 нижних частот, равной 1,0 кГц, на выходе второй части охранного комплекса идут сигналы логической единицы;
- при передаче в любой из частей охранного комплекса сигналов, кодирующих логический ноль, и при частоте сигналов на выходе фильтра 3 нижних частот, равной 0,5 кГц, на выходе второй части охранного комплекса также идут сигналы логического нуля.
При этом угонщикам невозможно использовать ретранслятор, так как ретрансляция сигналов невозможна - в эфире одновременно и на одной несущей частоте присутствуют сигналы запроса и ответа, разделить которые и далее ретранслировать невозможно.
Необходимо отметить, что данная заявка на изобретение рассматривает только способ опознавания пользователя транспортным средством в наиболее общем виде, но не вид кодов, передаваемых при опознавании (они могут быть самыми разными). К предмету, рассматриваемому в данной заявке, не относится также взаимная синхронизация сообщений транспондера и стационарной части охранного комплекса. Все это - вопросы конкретной аппаратурной реализации данного способа.
В частном виде они решены на предприятии-заявителе, и устройства, реализующие заявляемый способ, доведены до уровня макетных образцов, испытания которых подтвердили высокую эффективность данного способа.
Изобретение относится к защите транспортных средств. Пользователей снабжают транспондерами с индивидуальными кодами. В стационарной части охранного комплекса и в транспондере на сверхрегенеративных каскадах с внешней суперизацией вырабатывают кодовые запрос и ответ в виде прерывистых радиоимпульсов с фиксированной несущей частотой, отражающих единицы и нули. Для указанных каскадов формируют сигналы запуска с плавно нарастающими передними фронтами и частотами, постоянными в процессе передачи каждого разряда. FC"1", FT"1" или FC"0", FT"0". Ответы вырабатывают одновременно с запросом. Принимаемые транспондером разряд кода запроса и стационарной частью - разряд кода ответа определяют с учетом передаваемого ими разряда кода и разности частот, обуславливающей широтно-импульсную модуляцию радиоимпульсов. Частоты ответа (FT"1", FT"0") устанавливают в зависимости от частот запроса (FC"1", FC"0") и от выбранного отношения М частот широтно-импульсной модуляции: FT"1"=FC"1"-(FC"1"-FC"0")/(М+1), FT"0"=FC"0"+(FC"1"-FC"0")/(M+1). Совпадение и несовпадение передаваемых и принимаемых разрядов определяют по наличию широтно-импульсной модуляции огибающей радиосигналов соответственно с частотами (FC"1"-FC"0")/(М+1) и M(FC"1"-FC"0")/(M+1). Способ обеспечивает повышение надежности защиты транспортных средств от угона. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
FT"1"= FC"1"-(FC"1"-FC"0")/(М+1)
FT"0"= FC"0"+(FC"1"-FC"0")/(М+1).
СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ | 1997 |
|
RU2123441C1 |
АВТОМОБИЛЬНАЯ ОХРАННАЯ СИСТЕМА | 2000 |
|
RU2160675C1 |
ПРОТИВОУГОННАЯ СИСТЕМА | 1995 |
|
RU2093387C1 |
ПРОТИВОУГОННАЯ СИСТЕМА | 1995 |
|
RU2086437C1 |
Авторы
Даты
2003-03-27—Публикация
2002-07-23—Подача