СПОСОБ РАДИОСВЯЗИ МЕЖДУ ОХРАНЯЕМЫМИ ОБЪЕКТАМИ И ПУНКТОМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ОХРАНЫ Российский патент 2009 года по МПК H04B1/713 G08B25/10 G08B29/00 

Изобретение относится к способам передачи сигналов контрольной и тревожной сигнализации, использующим системы радиосвязи со скачкообразной перестройкой частоты. Такие способы могут применяться в аппаратуре, устанавливающей радиосвязь между пунктом централизованной охраны (ПЦО) и охраняемыми объектами (ОО), которыми могут быть транспортные средства, люди, животные и объекты недвижимости.

Системы радиосвязи, используемые в этой аппаратуре, служат для передачи от ПЦО на любой выбранный ОО командных сообщений и от любого ОО в ПЦО контрольных или тревожных сообщений. Наиболее существенным является передача в ПЦО тревожных сообщений, поскольку формирование и передача тревожных сообщений происходит при нештатной обстановке на соответствующем ОО, например, при пожаре или при обнаружении несанкционированного воздействия на ОО со стороны посторонних лиц. Таким посторонними лицами могут быть, например, злоумышленники, проникшие на ОО с целью грабежа.

Известны два основных вида аппаратуры системы радиосвязи между ОО и ПЦО (с точки зрения организации передачи любых сообщений от ОО в ПЦО).

К первому виду относят такую аппаратуру системы радиосвязи, в которой на ОО и, как правило, в ПЦО не известен момент формирования и передачи очередного сообщения. Передача определенного сообщения с ОО происходит лишь после возникновении события, вызывающего последующую передачу. Например, как только срабатывает датчик пожарной сигнализации, сразу же формируется и передается в ПЦО тревожное сообщение о пожаре. Подобная аппаратура системы радиосвязи описана, например, в патентах DE №4337211, G08B 25/10, G08В 29/00, G08С 15/00, H04В 7/24; ЕР №0651361, G08В 25/10; RU №2244959, G08В 25/10, G08В 29/16, В60R 25/10. Достоинствами такой аппаратуры системы радиосвязи является высокая оперативность передачи тревожных сообщений и низкая загрузка радиоканала связи, поскольку передача сообщения происходит только при наступлении соответствующего события, а такие события достаточно редки. Однако у данного вида аппаратуры системы радиосвязи существуют и определенные недостатки. Если при вторжении злоумышленников им удалось сразу же (то есть до передачи тревожного сообщения) вывести из строя передающее устройство ОО, то для их дальнейших действий не будет возникать никаких препятствий.

У второго вида аппаратуры системы радиосвязи на каждом ОО можно заранее определить момент формирования и передачи очередного сообщения. А на ПЦО можно с определенной степенью достоверности предсказать моменты приема очередных сообщений с каждого из ОО. Количество сообщений, передаваемых в ПЦО с каждого ОО, для такой аппаратуры системы радиосвязи составляет за каждый час весьма ощутимую величину (как правило, от 15 до 30). Подобная аппаратура системы радиосвязи описана, например, в патентах US №6188715, Н04L 27/26; US №6700920, H04B 01/713; US №6870875, Н04В 01/69. У аппаратуры системы радиосвязи этого вида есть ряд недостатков: оперативность передачи тревожных извещений весьма невысока (промежуток времени от срабатывания пожарного датчика до подачи соответствующего тревожного сообщения может составлять несколько минут), загрузка радиоканала связи довольно высокая (при 100 ОО на ПЦО поступает около 2000 сообщений в час). Однако перед злоумышленниками при их вторжении на ОО встает гораздо более сложная задача. В ПЦО прекращение передачи сообщений от любого ОО рассматривается как тревожное сообщение о вторжении злоумышленников. Поэтому для злоумышленника недостаточно просто подавить передачу тревожного сообщения, необходимо еще формировать в радиоэфире какие-то искусственные сообщения, которые в ПЦО должны принимать за сообщения от данного ОО, свидетельствующие о его нормальной работе.

Предмет настоящего изобретения относится именно к последнему второму виду аппаратуры системы радиосвязи. А этой аппаратуре передачу сообщений необходимо вести с реальным учетом всех жестких ограничений на мощность и на несущую частоту радиосигнала, введенных на территории России.

Так, например, если ОО является транспортным средством, то ГОСТ Р 41.97-99 устанавливает ограничения на частоту и мощность радиосигналов в аппаратуре тревожной сигнализации:

- несущая частота (433,92 МГц ±0,2%);

- максимальная мощность излучения 25 мВт.

Однако для обеспечения конкурентоспособности продаваемой беспроводной аппаратуры тревожной сигнализации предприятию-производителю требуется, чтобы пользователь аппаратуры тревожной сигнализации не оформлял специальных разрешений на приобретение и на использование этой аппаратуры. Оформление разрешений создает неудобства для пользователя, что приводит к тому, что пользователь отказывается от приобретения подобной аппаратуры у данного производителя и ищет другого производителя.

Для аппаратуры тревожной сигнализации, которая может быть использована в России без оформления официальных разрешений, Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) решением №7/5 от 02.04.2001 ограничила номиналы используемых радиочастот (433,92 МГц ±0,2%) и мощность (до 5 мВт при установке на транспортные средства и до 10 мВт для других ОО).

При таких небольших мощностях сигналов удаленность ОО от ПЦО должна составлять несколько сотен метров. Для построения эффективной беспроводной аппаратуры тревожной сигнализации этого мало.

Традиционным средством увеличения удаленности ОО от ПЦО является использование ретрансляции сигналов ОО. Однако построение сети ретрансляторов вызывает дополнительные затраты на проведение строительных работ и, кроме того, требует наличия разрешения Государственной радиочастотной службы и разрешений от владельцев сооружений, на которых устанавливаются ретрансляторы.

Одним из перспективных методов, обеспечивающих возможность передачи сообщений от ОО в ПЦО без использования разветвленной сети ретрансляторов, является использование технологии хоппинг-сигналов, то есть применение в передаваемых сообщениях "прыгающих" частот (Frequency hopping). На основе применения технологии хоппинг-сигналов построены системы централизованной охраны, описанные в вышеупомянутых патентах-аналогах: US №6188715, Н04L 27/26; US №6700920, H04B 01/713; US №6870875, Н04В 01/69. Необходимо отметить, что использование хоппинг-сигналов затрудняет для злоумышленника формирование в радиоэфире искусственных сообщений. Для того чтобы в ПЦО искусственное сообщение было воспринято, как сообщение от данного ОО, свидетельствующее о его нормальной работе, это искусственное сообщение должно не только начинаться в соответствующий момент времени, но и передаваться на соответствующей несущей частоте.

Кроме того, использование хоппинг-сигналов существенно снижает вероятность того, что пара сообщений будет потеряна вследствие совпадения промежутков времени их передачи: для потери пары сообщений нужна еще и близость их несущих частот. Однако, если не контролировать выбор моментов начала передачи и несущих частот, то потерь пар сообщений избежать не удается.

Допустим, что в ПЦО приходят сообщения от ста ОО. При этом для каждого ОО промежуток времени от начала передачи любого сообщения до начала передачи следующего сообщения устанавливается в пределах от двух до четырех минут (при ста равновероятных вариантах выбора). Пусть далее количество равновероятных вариантов выбора несущей частоты для каждого из сообщений равно тысяче. Тогда каждый час в ПЦО будут теряться от двух до трех пар сообщений, сформированных разными ОО.

В техническом решении по патенту US №6870875, Н04В 01/69 были предприняты меры по оптимальному выбору моментов начала передачи сообщений и несущих частот с целью избежать потерь пар сообщений вследствие их наложения (по времени и несущей частоте). Однако указанный метод применим к охране только объектов недвижимости и только после проведения на них сложных капитальных доработок. Таким образом, данный метод используется только для узкого диапазона ОО и очень дорог, поскольку требует существенных капитальных затрат на переоборудование ОО.

Весьма разумным усовершенствованием этого способа является способ радиосвязи между ОО и ПЦО по патенту RU №2278415, G08В 25/10, G08В 29/12, Н04В 1/713, который является ближайшим по технической сущности к заявляемому. Техническое решение по данному патенту выбрано в качестве прототипа к заявляемому способу.

Известное техническое решение представляет собой способ радиосвязи между ОО и ПЦО, при котором в ПЦО для каждого ОО выявляют необходимость подачи соответствующего сигнала управления, формируют двоичный код этого сигнала управления и передают его по радиоэфиру в составе командного сообщения, которое принимают на соответствующем ОО, в каждом из ОО формируют в двоичном коде и передают в ПЦО по радиоэфиру квитирующие, контрольные или тревожные сообщения, причем квитирующее сообщение формируют после приема от ПЦО командного сообщения, тревожное сообщение - после выявления на ОО тревожного события, а контрольное сообщение - при отсутствии условий формирования квитирующего и тревожного сообщения, в ПЦО по принятому тревожному сообщению выявляют тревожное событие, явившееся причиной формирования тревожного сообщения, и принимают решение, адекватное произошедшему тревожному событию, при передаче с каждого ОО любого сообщения - квитирующего, контрольного или тревожного - определяют ожидаемый интервал времени Т между моментами начала передачи данного и следующего сообщения этого ОО и несущую частоту F следующего сообщения, при этом для выбора ожидаемого интервала времени Т используют три совпадающих для всех ОО показателя: минимально допустимый интервал времени Т_МИН, максимально допустимый интервал времени Т_МАКС и шаг Δ_Т выбора интервала времени, а для выбора несущей частоты F следующего сообщения также используют три совпадающих для всех ОО показателя: минимально допустимую частоту F_МИН, максимально допустимую частоту F_МАКС и шаг Δ_F сетки частот, определение ожидаемого интервала времени Т осуществляют путем выбора по предварительно установленному для каждого ОО алгоритму псевдослучайного равновероятного выбора числа K_T в пределах 0≤K_T≤(Т_МАКС-Т_МИН)/Δ_Т и использования соотношения Т=Т_МИН+K_ТΔ_Т, а определение несущей частоты F следующего сообщения осуществляют путем выбора по аналогичному предварительно установленному для каждого ОО алгоритму псевдослучайного равновероятного выбора числа K_F в пределах 0≤K_F≤(F_МАКС-F_МИН)/Δ_F и использования соотношения F=F_мин+K_FΔ_F, - при этом в ПЦО запоминают каждый из предварительно установленных для ОО псевдослучайных равновероятных ключевых алгоритмов и используют эти алгоритмы для определения и последующего запоминания моментов времени поступления очередных сообщений от каждого из ОО и несущих частот этих сообщений, при формировании сообщений осуществляют переход от логического нуля к логической единице путем сдвига несущей частоты F на целое число K шагов Δ_F сетки частот, превышающее единицу и постоянное для всех ОО, при приближении текущего времени к запомненному моменту времени поступления очередного сообщения от одного из ОО осуществляют широкополосный прием сигналов, переносят входную полосу частот в область более низких частот, осуществляют аналого-цифровое преобразование и методами цифровой фильтрации с учетом произведенного переноса входной полосы частот выделяют интервалы частот, близкие к тем частотам, на которых в ожидаемом сообщении должны передаваться символы логического нуля и логической единицы, а при отсутствии приема ожидаемого сообщения в выделенных областях частот принимают меры, адекватные мерам, принимаемым при поступлении от соответствующего ОО тревожного сообщения, при наличии приема сообщения путем последовательного сдвига интервала времени цифровой фильтрации на шаг, меньший интервала времени передачи одного разряда в сообщении, определяют моменты изменения разрядов в сообщении и сдвиг по времени начала сообщения, вызываемый несоответствием опорной частоты генераторов в составе ПЦО и ОО, дешифрируют полученное сообщение и совершают действия, адекватные его содержанию и учитывающие условия, имеющие место в ПЦО, проверяют, требуют ли данные действия подачи на ОО сигнала управления, и при наличии такого требования формируют командное сообщение, содержащее требуемый сигнал управления, и передают его на частотах логического нуля и логической единицы в принятом ПЦО сообщении с поправками, учитывающими установленное при приеме сообщения несоответствие опорной частоты генераторов в составе ПЦО и ОО, а на ОО по окончании передачи каждого сообщения в течение заданного интервала времени ожидают поступления команды из ПЦО на тех же частотах, на которых из данного ОО передавалось последнее сообщение. В ПЦО при определении момента времени поступления очередного сообщения от рассматриваемого ОО сравнивают ожидаемый временной интервал приема очередного сообщения с ранее ожидаемыми временными интервалами поступления сообщений от других ОО, выявляют наличие наложения этих интервалов на ожидаемый временной интервал приема очередного сообщения с учетом продолжительности дополнительного временного интервала подачи командного сообщения, при выявлении такого наложения проверяют наличие близости несущих частот и при установленной близости несущих частот формируют команду изменения для рассматриваемого ОО времени формирования и/или несущей частоты очередного сообщения, после чего запоминают в ПЦО и на ОО откорректированные параметры. С помощью формируемой в ПЦО команды увеличивают до максимально допустимого значения Т_МАКС интервал времени Т между моментами начала передачи данного и следующего сообщений с соответствующего ОО.

Известное техническое решение теряет свою эффективность при необходимости формирования в ПЦО команд для нескольких ОО, сообщения от которых поступили одновременно, но на различных несущих частотах. По сути известного технического решения все такие команды, кроме одной, будут потеряны, что приведет к потерям целой группы сообщений при весьма высокой вероятности невозможности восстановления общей синхронизации ОО по командам ПЦО. Единственно возможный метод избежать таких потерь состоит в ограничении количества ОО, входящих в систему охраны. В этом случае вероятность того, что в одно и то же время потребуется формировать команды для нескольких ОО, будет близка к нулю.

Задачей изобретения является создание технологии, обеспечивающей увеличение количества ОО, контролируемых одним и тем же ПЦО с учетом реально действующих ограничений номиналов используемых радиочастот и мощностей излучения передатчиков.

Техническим результатом изобретения является создание достаточно простой в технической реализации и не имеющей ограничений для свободной рыночной продажи аппаратуры системы, предназначенной для работы в системах тревожной сигнализации.

Предметом данного изобретения является способ радиосвязи между ОО и ПЦО, при котором в ПЦО для каждого ОО выявляют необходимость направления соответствующего сигнала управления, формируют двоичный код этого сигнала управления и передают его по радиоэфиру в составе командного сообщения, которое принимают на соответствующем ОО, в каждом из ОО формируют в двоичном коде и передают в ПЦО по радиоэфиру контрольные или тревожные сообщения, причем тревожное сообщение формируют после выявления на ОО тревожного события, а контрольное сообщение - при отсутствии тревожного события, в ПЦО по принятому тревожному сообщению выявляют тревожное событие, явившееся причиной формирования тревожного сообщения, и принимают решение, адекватное произошедшему тревожному событию, при передаче с каждого ОО, начиная с момента t, контрольного или тревожного сообщения используют технологию хоппинг-сигналов при псевдослучайном выборе несущей частоты F очередного контрольного или тревожного сообщения, при приеме в ПЦО контрольного сообщения, используя ту же методику псевдослучайного выбора, что и на соответствующем ОО, определяют ожидаемую несущую частоту F′ и ожидаемый момент t′ начала передачи очередного сообщения этого ОО и запоминают указанные параметры, при приеме этого сообщения сравнивают несущую частоту F и момент t с запомненными ожидаемыми параметрами F′ и t′ и при отсутствии их соответствия в принятом в ПЦО контрольном сообщении признают данное сообщение тревожным сообщением с не выявленным тревожным событием, после чего принимают адекватное решение, - при этом в ПЦО формируют сетку допустимых несущих частот от F_МИН до F_МАКС с шагом Δ_F и промежутков времени приема сообщений, начинающуюся в установленные моменты времени Т₀, с заданным между моментами Т₀ интервалом Т_ИНТ, заканчивающуюся в установленные моменты времени Т₀+Т_ПР и включающую заданное количество K_T моментов начала передачи сообщений, выбираемых таким образом, чтобы путем сдвига по времени и частоте каждое из поступающих сообщений можно было бы полностью перенести в одну из ячеек указанной сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений, после приема каждого сообщения определяют для ожидаемого очередного сообщения того же ОО корректирующий сдвиг Q·Δ_T, оптимально устанавливающий это ожидаемое очередное сообщение в середине установленных границ одной из ячеек сетки, проверяют указанную ячейку на предмет занятости ожидаемым сообщением от другого ОО и, если ячейка была свободна, считают ее занятой, а если она была занята, то определяют ближайшую из свободных ячеек, рассчитывают для нее исправляющий сдвиг и считают ее занятой, путем сложения параметров корректирующего и исправляющего сдвигов определяют числа М и N, устанавливающие изменения несущей частоты F*=F+M·Δ_F и времени начала передачи сообщения t*=t+N·T_ПР/K_Т начала передачи сообщения, при использовании которых отсутствуют пересечения интервалов занятости, запоминают на ПЦО измененные значения несущей частоты F* и времени t* начала передачи сообщения, формируют команду "Перенос-MN", используемую для передачи сигналов с числами Q, М и N на соответствующий ОО, в котором после приема команды "Перенос-MN" заменяют несущую частоту F и время t начала передачи сообщения на параметры F* и t*, аналогичные ранее запомненным в ПЦО параметрам F′ и t′, а после определения в ПЦО принятого тревожного сообщения с не выявленным тревожным событием формируют команду "Прерывание", запрещающую передачу сообщений соответствующим ОО с возможностью возобновления передачи только по отработке тревожного сообщения на ОО, перед возобновлением передачи сообщений данным ОО сообщают в ПЦО сведения о последнем сообщении от данного ОО, в ПЦО определяют ожидаемую несущую частоту F₁ первого сообщения от данного ОО, сообщают на этот ОО необходимый интервал времени возобновления передачи и в данном интервале путем формирования соответствующих команд "Перенос-MN" переносят все сообщения от других ОО с ожидаемой несущей частоты F₁, а в первом после возобновления передачи сообщении не контролируют предварительный момент времени t₁ начала приема, определяют сдвиг указанного предварительного момента времени t₁ начала приема относительно момента времени Т₀ начала сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений и формируют особую команду, с помощью которой передают в аппаратуру данного ОО код K_МП этого сдвига, который учитывают в аппаратуре ОО для расчета очередного момента времени Т₀ начала сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений.

Частными существенными признаками изобретения являются следующие.

Расчет предварительного момента t′ начала приема очередного сообщения с ОО проводят с учетом постоянства интервала времени Т_И, предварительно устанавливаемого между моментами начала передачи двух очередных сообщений с данного ОО.

Расчет предварительного момента t′ начала приема очередного сообщения с ОО проводят при использовании соотношения t′=Т₀+(K_t·Т_ПР)/K_Т+0,5·K_ЗАП·Δ_Т, устанавливающего соотношение момента t′ с временем Т₀ начала сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений от ПЦО с учетом псевдослучайно выбранного числа K_t и Δ_Т - шага поправки по времени.

При передаче сообщения на ПЦО используют амплитудную манипуляцию, причем несущую передают для одного из двоичных символов в течение установленного времени Т_C передачи двоичного символа.

При передаче сообщения интервал Т_ИС между установленными временами Т_C передачи двоичного символа выбирают при использовании соотношения Т_ИС=Т_С·K_ИС с учетом псевдослучайно выбранного числа K_ИС в пределах от 1 до K_{ИС-МАКС}, а при приеме сообщения в ПЦО дополнительно контролируют соответствие расчетного значения Т′_ИС интервала и интервала Т_ИС между передачами двоичных символов в принятом сообщении и при отсутствии их соответствия признают принятое контрольное сообщение тревожным сообщением с не выявленным тревожным событием.

При передаче сообщения на ПЦО используют фазовую манипуляцию с изменением фазы при передаче одного из двоичных символов по отношению к передаче другого двоичного символа.

При передаче сообщения на ПЦО используют частотную манипуляцию с изменением частоты ΔF′ передачи, в зависимости от передаваемого двоичного символа, определяемым как ΔF′≥2Δ_F.

В структуре каждого сообщения выделяют синхронизирующий маркер, информационный блок, выполненный с использованием помехоустойчивого кодирования, и контрольную сумму.

Сущность изобретения поясняется с помощью рисунков, показанных на фиг.1-фиг.4.

На фиг.1 поясняется концепция предлагаемого способа радиосвязи между ОО и ПЦО.

На фиг.2 показана структурная схема примера технической реализации аппаратуры ОО.

На фиг.3 показана структурная схема примера технической реализации аппаратуры ПЦО.

На фиг.4 показан числовой пример использования предлагаемого способа.

На фигурах использованы следующие обозначения: 1 - охранные извещатели; 2 - объектовый блок управления; 3 - объектовый приемник; 4 - узел псевдослучайного выбора; 5 - блок частоты; 6 - блок времени; 7 - счетчик времени; 8 - узел сравнения; 9 - формирователь сообщения; 10 - гетеродинный приемник; 11 - аналого-цифровой преобразователь; 12 - блок цифровых фильтров; 13 - блок сравнения; 14 - блок управления; 15 - блок памяти; 16 - таймер; 17 - формирователь команд; 18 - блок псевдослучайного выбора.

Аппаратура ОО устанавливается на соответствующем ОО. При этом в состав примера технической реализации аппаратуры ОО (фиг.2) входят охранные извещатели 1, выходы которых подключены к первой группе входов объектового блока 2 управления. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы объектового блока 2 управления подключены соответственно ко входу узла 4 псевдослучайного выбора, к первому входу блока 5 частоты, к первому входу блока 6 времени, к первому и второму входам счетчика 7 времени и к первому входу формирователя 9 сообщения, выполненного с возможностью передачи по радиоэфиру соответствующих сообщений в ПЦО. Первый и второй выходы узла 4 псевдослучайного выбора подключены соответственно ко вторым входам блоков частоты 5 и времени 6. Выход счетчика 7 времени подключен к первому входу узла 8 сравнения и ко второму входу объектового блока 2 управления. Выход блока 6 времени подключен ко второму входу узла 8 сравнения, выход которого соединен с третьим входом объектового блока 2 управления и со вторым входом формирователя 9 сообщения. Третий вход формирователя 9 сообщения подключен к выходу блока 5 частоты, а выход соединен со входом объектового приемника 3, выполненного с возможностью приема по радиоэфиру соответствующих командных сообщений из ПЦО. При этом выход объектового приемника 3 подключен к четвертому входу объектового блока 2 управления.

Аппаратура ПЦО устанавливается в общем для всех ОО ПЦО. При этом в состав примера технической реализации аппаратуры ПЦО (фиг.3) входят гетеродинный приемник 10, выполненный с возможностью приема сообщений от ОО. Выход гетеродинного приемника 10 через аналого-цифровой преобразователь 11 подключен ко входу блока 12 цифровых фильтров. Первый и второй выходы блока 12 цифровых фильтров соединены соответственно с первыми входами блока 13 сравнения и блока 14 управления. Первый, второй и третий выходы блока 14 управления соединены соответственно со входом блока 18 псевдослучайного выбора, с первым входом формирователя 17 команд, выполненного с возможностью передачи по радиоэфиру командных сообщений для соответствующих ОО, и с первым входом блока 15 памяти, второй вход которого соединен с выходом блока 18 псевдослучайного выбора. Первый и второй выходы блока 15 памяти соединены со вторыми входами соответственно блока 14 управления и блока 13 сравнения, выход которого соединен с третьим входом блока 14 управления. Второй вход формирователя 17 команд соединен с первым выходом таймера 16, второй выход которого соединен с четвертым входом блока 14 управления.

Охранные извещатели 1 представляют собой технические средства охранно-пожарной сигнализации, предназначенные для обнаружения пожара на ОО или для выявления проникновения (попытки проникновения) посторонних лиц на ОО, а также для выявления факта воздействия на ОО, превышающего нормированный уровень. То есть, охранные извещатели 1 обнаруживают на ОО тревожные события. При обнаружении тревожных событий охранные извещатели 1 формируют соответствующие тревожные извещения. Кроме того, охранные извещатели 1 могут формировать также контрольно-диагностические извещения. Типы и основные характеристики технических средств охранно-пожарной сигнализации широко известны по научно-технической литературе (например, "Справочник инженерно-технических работников и электромонтеров технических средств охранно-пожарной сигнализации", Москва, МВД, ГУВО, 1997).

Объектовый блок 2 управления, блок 13 сравнения и блок 14 управления могут быть выполнены, например, по схемам программируемого контроллера.

В качестве аналого-цифрового преобразователя 11 могут быть использованы стандартные серийно выпускаемые микросхемы.

Блок 12 цифровых фильтров может быть выполнен на основе узлов цифровой фильтрации интегрирующего типа, использующих метод быстрого преобразования Фурье. Такие узлы цифровой фильтрации, используемые при обработке указанных хоппинг-сигналов, могут быть реализованы с использованием доступных на коммерческом рынке изделий вычислительной техники, выпускаемых американской компанией Analog Devices, Inc.: кодека AD 1836 и цифрового процессора быстрого преобразования Фурье ADSP 21161N серии SHARK 274.

В состав аппаратуры каждого ОО входит особый, предназначенный именно для этого ОО, узел 4 псевдослучайного выбора. Он позволяет осуществить псевдослучайный выбор целого числа, по которому определяется несущая частота следующего сообщения и момент времени посылки этого сообщения. Для простоты изложения можно считать, что узел 4 псевдослучайного выбора представляет собой постоянное энергонезависимое запоминающее устройство (хотя на практике выбор варианта аппаратурной реализации узла 4 псевдослучайного выбора может быть чрезвычайно широким). Для этого варианта исполнения узла 4 псевдослучайного выбора блок 18 псевдослучайного выбора представляет собой набор запоминающих устройств, содержимое каждого из которых полностью совпадает с содержимым узла 4 псевдослучайного выбора (входящего в состав соответствующего ОО). Блок 18 псевдослучайного выбора выполнен с возможностью выбора конкретного запоминающего устройства по сигналу блока 14 управления.

В качестве объектового приемника 3 можно использовать приемник любого известного типа, например супергетеродинный с изменяемой частотой гетеродина.

Гетеродинный приемник 10 должен быть выполнен с возможностью осуществлять при приеме радиосигналов линейный перенос входной полосы частот в область более низких (например, звуковых) частот.

Формирователь 9 сообщения и формирователь 17 команд выполнены с возможностью генерации сигналов в требуемой полосе частот при соответствующем (внешнем по отношению к ним) выборе несущей частоты. С учетом этой особенности формирователь 9 сообщения и формирователь 17 команд могут быть выполнены по стандартной схеме передатчика с выбранным типом модуляции последовательным кодом сообщения, подлежащего передаче.

Остальные узлы и блоки рассматриваемой аппаратурной реализации заявляемого способа представляют собой стандартные цифровые элементы, широко описанные в технической литературе и доступные на коммерческом рынке.

Таким образом, все представленные на чертежах функциональные узлы известны. Поэтому возможность практической реализации предлагаемой аппаратурной реализации заявляемого способа не вызывает сомнений.

Описанная выше система централизованной охраны, реализующая заявляемый способ радиосвязи между ОО и ПЦО, работает следующим образом.

На определенном расстоянии (например, не более 20 км) от ПЦО располагается ряд ОО (фиг.1). Такими ОО могут быть транспортные средства, люди, животные или объекты недвижимости. Каждый из ОО связан по соответствующему радиоканалу с ПЦО. В рассматриваемой системе предусматривается, что каждое из сообщений от любого ОО подается и, соответственно, поступает в ПЦО в строго определенные промежутки времени, называемые "Время приема сообщений". Пусть, для определенности, каждое "Время приема сообщений" начинается в некий момент Т₀. Интервал времени между двумя такими моментами Т₀ строго постоянен и равен Т_ИНТ. В принципе, ОО может формировать свое сообщение один раз за заданное число "Времен приема сообщений". Однако в рассматриваемом примере реализации считается, что, кроме особо оговоренных случаев, за "Время приема сообщений" каждый ОО передает в ПЦО одно единственное сообщение.

В структуре каждого такого сообщения можно выделить:

- синхронизирующий маркер;

- информационный блок, выполненный с использованием помехоустойчивого кодирования;

- контрольную сумму.

Информационный блок сообщает сведения о номере ОО и о категории сообщения (например, в информационном блоке может быть указано, что сообщение идет от пятого ОО и является тревожным сообщением о пожаре).

ПЦО формирует для каждого ОО индивидуальные сигналы управления, передаваемые двоичным кодом по радиоканалу в составе так называемых командных сообщений. Для подачи командных сообщений выделен промежуток времени "Время подачи команд", не пересекающийся со "Временем приема сообщений". В рамках реализации заявляемого способа условно считается, что вероятность отсутствия приема командных сообщений аппаратурой ОО пренебрежимо мала.

На ОО могут происходить тревожные события, к которым относятся, например, пожар или нападение на этот ОО злоумышленников. Аппаратура охраны, находящаяся на этом ОО, обнаруживает тревожные события и после этого посылает в ПЦО соответствующее тревожное сообщение. В ПЦО по расшифрованному тревожному сообщению определяют, какое тревожное событие произошло на ОО, и принимают адекватные меры, например, в случае пожара направляют по соответствующему адресу пожарную команду.

Однако, если ОО подвергся нападению злоумышленников, то необходимо считаться с тем, что аппаратура охраны на ОО может быть подавлена, например, механически сломана и разбита путем применения огнестрельного оружия и взрывчатых веществ. Поэтому тревожное сообщение о нападении злоумышленников может не дойти до ПЦО. Более того, злоумышленники, подавив аппаратуру охраны, могут сформировать контрольное сообщение с адресом, соответствующим данному ОО. Они, таким образом, стремятся донести до ПЦО ложную информацию об отсутствии нападения.

Для борьбы с ложной информацией используется технология хоппинг-сигналов, при которой двоичный код каждого сообщения от ОО начинает передаваться в произвольное время t внутри интервала "Времени приема сообщений" и на произвольной несущей частоте F внутри разрешенного для данной системы интервала частот.

Интервал "Времени приема сообщений" Т_ПР делится на K_Т равных частей (шагов сетки времени) так, чтобы каждая такая часть была бы больше, чем продолжительность времени Т_СБ передачи одного сообщения на промежуток времени, в K_ЗАП раз превышающий установленный для системы шаг Δ_Т поправки по времени:

Каждое сообщение от ОО должно быть передано в середине одного из шагов сетки времени.

Алгоритм псевдослучайного равновероятного выбора шага сетки времени, предназначенного для передачи сообщения, является особым для каждого из ОО, однако каждый из этих алгоритмов псевдослучайного равновероятного выбора шага сетки времени для ОО известен и в ПЦО.

Двоичный код каждого сообщения передается на псевдослучайно выбранной несущей частоте F. Алгоритм псевдослучайного равновероятного выбора несущей частоты F является особым для каждого из ОО, однако каждый из этих алгоритмов псевдослучайного равновероятного выбора несущей частоты F для ОО известен и в ПЦО. Общими для всех алгоритмов псевдослучайного равновероятного выбора несущей частоты F являются три параметра:

- F_МИН - минимально допустимая несущая частота;

- F_МАКС - максимально допустимая несущая частота;

- Δ_F - шаг сетки частот.

Псевдослучайный выбор несущей частоты F сводится к выбору целого числа K_F в пределах от 0 до (F_МАКС-F_МИН)/Δ_F. При этом алгоритмы псевдослучайного равновероятного выбора должны обеспечивать равную вероятность выбора любого из целых чисел в заданных пределах. Несущая частота F определяется по формуле:

При передаче хоппинг-сигналов могут использоваться различные виды модуляции.

При использовании частотной манипуляции для передачи логического ноля и логической единицы используются различные несущие частоты. Например, на несущей частоте F передается логический ноль, а на несущей частоте F+Δ_F1 передается логическая единица. Параметр Δ_F1 является при использовании частотной модуляции общей постоянной величиной как для всех ОО, так и для ПЦО.

При использовании фазовой манипуляции осуществляется изменение фазы на обратную при передаче одного из двоичных символов по отношению к передаче другого двоичного символа.

При использовании амплитудной манипуляции для передачи одного из двоичных символов (например, логической единицы) несущую передают в течение установленного времени Т_C передачи двоичного символа, а для другого формирование несущей в течение того же времени не производят.

Использование амплитудной манипуляции может быть дополнено изменением скважности передаваемых сигналов. То есть, при передаче сообщения обеспечивается псевдослучайная величина интервала Т_ИС между установленными временами Т_C передачи двоичного символа. Продолжительность Т_ИС выбирается в целое число K_ИС больше значения интервала Т_C передачи двоичного символа, а число K_ИС может быть любым в пределах от 1 до задаваемой при программировании величины K_{ИС-МАКС}.

Если в известный момент времени на определенной несущей частоте в ПЦО не поступило сообщения от соответствующего ОО, то такое событие является по сути дела тревожным сообщением с не выявленным тревожным событием. В ПЦО такое событие приравнивается к поступлению тревожного сообщения о нападении злоумышленников на данный ОО. При использовании амплитудной модуляции с псевдослучайным выбором скважности таким же тревожным сообщением с не выявленным тревожным событием может считаться и поступление в ПЦО сообщения, скважность которого не совпадает с расчетной.

Поэтому, если на каком-либо ОО в момент, выбранный для подачи сообщения, нет условий для формирования и подачи тревожного сообщения, то данный ОО формирует так называемое контрольное сообщение. Его прием в ПЦО указывает только на то, что соответствующий ОО находится в нормальном состоянии. Разумеется, контрольное сообщение может содержать и какую-либо дополнительную информацию, например, о том, что напряжение батареи питания существенно упало и находится вблизи допустимого предела. В зависимости от содержательной части контрольных сообщений для ряда систем охраны из них выделяют, например, предупредительные, контрольно-диагностические, квитирующие сообщения. Однако необходимо отметить, что содержательная часть любого сообщения не относится к теме настоящего патента и рассматриваться не будет. Поэтому в рамках реализации заявляемого способа существенным является только наличие в системе охраны трех видов сообщений: командных, контрольных и тревожных.

Рассмотрим теперь более подробно работу аппаратуры (фиг.2), установленной на ОО.

На ОО (транспортном средстве или объекте недвижимости) установлены охранные извещатели 1, каждый из которых реализует непосредственно для него отведенную охранную функцию в установленной зоне охраны. Например, один из охранных извещателей 1 может следить за тем, чтобы на охраняемом дачном участке дверь гаража была бы закрыта и сохраняла бы свою целостность. Другой охранный извещатель 1 отслеживает целостность и закрытое состояние одного из окон дома и так далее. Открытие окна или двери гаража в определенных условиях может являться свидетельством о проникновении в охраняемую зону постороннего лица (то есть - тревожным событием). Таким образом, в некоторых случаях срабатывание того или иного охранного извещателя 1 может обозначать наступление тревожного события, о чем необходимо передать соответствующую информацию в ПЦО. В рамках данного изобретения не рассматривается, какое событие, при каких условиях является тревожным.

Существенным для данного изобретения является только то, что задачей охранных извещателей 1 является фиксация определенных событий (в том числе - тревожных событий) и передача информации об этих событиях на объектовый блок 2 управления (который может представлять собой, например, специально запрограммированный микроконтроллер). Объектовый блок 2 управления определяет, является ли тревожным то событие, которое зафиксировал соответствующий охранный извещатель 1.

На объектовый блок 2 управления поступает также сигнал команды с объектового приемника 3 (при поступлении на данный ОО какого-либо командного сообщения из ПЦО). Если, в частности, на объектовый приемник 3 из ПЦО поступило командное сообщение "Прерывание", то по сигналу команды объектовый блок 2 управления останавливает работу аппаратуры ОО.

Если работа аппаратуры ОО не была остановлена, то по информации, полученной от охранных извещателей 1, объектовый блок 2 управления подготавливает код сообщения (контрольного или тревожного), подлежащего следующей передаче и определяет момент Т₀ начала времени сетки. В момент Т₀ объектовый блок 2 управления выдает команду на узел 4 псевдослучайного выбора. По этой команде узел 4 псевдослучайного выбора:

- формирует очередной псевдослучайный код, включающий в свой состав, в частности, код K_F несущей частоты следующего сообщения и код K_t ожидаемого момента передачи, то есть, интервала между моментом Т₀ начала времени сетки и моментом t начала передачи сообщения данным ОО;

- передает на блок 5 частоты сформированный код K_F несущей частоты следующего сообщения;

- передает на блок 6 времени сформированный код K_t ожидаемого момента t начала передачи.

Как указывалось в приведенной выше формуле (2), несущая частота F однозначно определяется кодом K_F. Момент t начала передачи сообщения данным ОО также однозначно связан с кодом K_t соотношением (4)

Это соотношение обеспечивает передачу сообщения в центральной части одного из шагов сетки времени.

Если в объектовом блоке 2 управления зафиксировано поступление команды "Перенос-MN" (которая может включать в себя до трех кодов корректировки, обозначаемых символами Q, М и N), то, в соответствии с полученными в составе этой команды кодами корректировки, объектовый блок 2 управления изменяет:

- значение очередного момента Т₀ начала времени сетки в соответствии с кодом Q;

- содержимое блока 5 частоты в соответствии с кодом М;

- содержимое блока 6 времени в соответствии с кодом N.

Будем считать, что после возможной корректировки в блоке 5 частоты оказывается содержимое K*_F=K_F+М, а в блоке 6 времени - содержимое K*_t=K_t+N.

Такая корректировка означает замену в формуле (2) величины K_F на K*_F. Аналогично в формуле (4) величина K_t должна быть заменена на K*_t.

Кроме того, в скорректированный соответствующим образом момент Т*₀=Т₀+Q·Δ_Т объектовый блок 2 управления сбрасывает и заново запускает счетчик 7 времени. Таким образом, после этого запуска счетчик 7 времени фиксирует текущий интервал времени, начиная с Т*₀. О начале этой фиксации счетчик 7 времени сообщает в узел 8 сравнения.

После этого узел 8 сравнения контролирует величину текущего интервала времени на выходе счетчика 7 времени. В момент совпадения содержимого счетчика 7 времени с содержимым блока 6 времени (то есть, при совпадении текущего интервала времени с установленным временем передачи) узел 8 сравнения выдает управляющий сигнал на объектовый блок 2 управления и на формирователь 9 сообщения.

По этому сигналу объектовый блок 2 управления передает в формирователь 9 сообщения подготовленный код сообщения (контрольного или тревожного). После этого объектовый блок 2 управления устанавливается в состояние ожидания поступления очередного сигнала команды с объектового приемника 3. Кроме того, объектовый блок 2 управления использует содержимое счетчика 7 времени для определения очередного момента Т₀ начала времени сетки.

Формирователь 9 сообщения передает в ПЦО по радиоэфиру контрольное или тревожное сообщение, используя при этой передаче несущую частоту (и, возможно, скважность), в соответствии с кодом K*_F из блока 5 частоты. Кроме того, формирователь 9 сообщения подготавливает объектовый приемник 3 к поступлению на данный ОО очередного командного сообщения из ПЦО.

Далее работа аппаратуры, установленной на данном ОО, повторяется вплоть до прихода на объектовый приемник 3 командного сообщения "Прерывание", по которому происходит остановка работы аппаратуры ОО.

Возобновить работу аппаратуры этого ОО можно только вручную. Непосредственно сразу после такого ручного возобновления работы узел 4 псевдослучайного выбора:

- формирует очередной псевдослучайный код, включающий в свой состав, в частности, код K_F несущей частоты следующего сообщения и код K_t ожидаемого момента передачи;

- передает на блок 5 частоты сформированный код K_F несущей частоты следующего сообщения;

- передает на блок 6 времени сформированный код K_t ожидаемого момента передачи;

- передает в формирователь 9 сообщения код сообщения (контрольного или тревожного);

- запускает формирователь 9 сообщения на передачу.

Формирователь 9 сообщения передает в ПЦО по радиоэфиру контрольное или тревожное сообщение, используя при этой передаче несущую частоту (и, возможно, скважность), в соответствии с кодом K_F из блока 5 частоты. Кроме того, формирователь 9 сообщения подготавливает объектовый приемник 3 к поступлению на данный ОО очередного командного сообщения из ПЦО.

То есть, передача сообщения осуществляется сразу же после ручного возобновления работы аппаратуры ОО.

Рассмотрим теперь работу ПЦО (фиг.3). Предварительно ПЦО должен засинхронизировать работу аппаратуры, установленной на каждом из ОО. При этой синхронизации:

- для каждого ОО предварительно должен быть установлен интервал времени (продолжительностью Т_ПР/K_T), в течение которого аппаратура данного ОО осуществляет передачу очередного сообщения (контрольного или тревожного);

- начало и конец каждого такого интервала времени для всех ОО должны с установленной заранее точностью либо совпадать, либо отличаться на целое число указанных интервалов времени Т_ПР/K_Т (то есть, интервалы времени образуют структуру сетки);

- сообщение каждого ОО должно быть полностью передано внутри одного из указанных интервалов времени Т_ПР/K_Т (внутри столбца сетки);

- если для нескольких ОО установлен один и тот же интервал времени Т_ПР/K_Т, то несущие частоты передачи хоппинг-сигналов, выделенные для передачи сообщений этих ОО, не должны совпадать (то есть, должны находиться на разных строках сетки).

Если хоппинг-сигналы при передаче сообщений могут использовать K несущих частот, а для приема сообщений в ПЦО установлен промежуток времени Т_ПР, в K_Т раз больше указанного выше интервала времени Т_ПР/K_Т, то общее число ОО, аппаратура которых передает сообщения в данный ПЦО, не должно превышать произведения K·K_Т. Например, если K=512 и K_Т=32, то ПЦО может обслужить до 16384 ОО.

Контрольные и тревожные сообщения от аппаратуры ОО поступают в ПЦО на широкополосный гетеродинный приемник 10. При приеме сообщений происходит линейный перенос входной области частот в область более низких частот. То есть, в результате преобразования вместо несущей частоты F появляется некоторая, однозначно связанная с ней линейным преобразованием частота F₁. С выхода гетеродинного приемника 10 сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь 11, где преобразуются в цифровую форму. Далее, принятые сигналы поступают на блок 12 цифровых фильтров. В системе, аппаратурно реализованной предприятием-заявителем, блок 12 цифровых фильтров строился на основе быстрого преобразования Фурье.

В результате цифровой фильтрации блок 12 цифровых фильтров определяет для каждого сообщения:

- несущую частоту;

- интервал времени, в течение которого данное сообщение было передано аппаратурой ОО;

- код сообщения, в информационном блоке которого, в частности содержатся сведения о номере ОО и о категории сообщения (то есть, контрольное это сообщение или же тревожное, а если тревожное, то какова причина тревоги).

Методики цифровой фильтрации хоппинг-сигналов на основе быстрого преобразования Фурье в данном патенте являются стандартными. Эти методики рассмотрены во многих изобретениях, в том числе - предприятия-заявителя, например, RU №2244959, G08В 25/10, G08В 29/16, В60R 25/10; RU №2278415, G08В 25/10, G08В 29/12, Н04В 1/713. Для данного изобретения методики цифровой фильтрации не являются существенными и потому специально не рассматриваются.

Несущая частота F передачи сообщения каждым ОО (или ее код) поступают из блока 12 цифровых фильтров на первый вход блока 13 сравнения.

А код сообщения из блока 12 цифровых фильтров и значение интервала времени передачи поступают в блок 14 управления. По номеру ОО блок 14 управления запрашивает данные об этом сообщении в блоке 15 памяти. Используя эти данные и показания таймера 16, блок 14 управления определяет, соответствует ли интервал времени передачи сообщения заданному.

Данные о несущей частоте сообщения F′ после запроса блока 14 управления передаются на второй вход блока 13 сравнения и сравниваются с реальной несущей частотой F (поступающей на первый вход блока 13 сравнения).

Используя данные этого сравнения, а также информацию о соответствии реального интервала времени передачи сообщения значению, полученному из блока 15 памяти, блок 14 управления определяет, требуется ли формировать командное сообщение "Прерывание", по которому происходит остановка работы аппаратуры ОО. Если необходимость в формировании такого командного сообщения выявлена, то блок 14 управления подает команду, по которой в формирователе 17 команд образуется соответствующее командное сообщение.

Используя номер ОО и коды несущей частоты и интервала времени передачи сообщения, полученные из блока 15 памяти, блок 14 управления запрашивает блок 18 псевдослучайного выбора. В ответ на этот запрос блок 18 псевдослучайного выбора передает в блок 15 памяти псевдослучайные коды несущей частоты и интервала передачи сообщения для очередного сообщения данного ОО. Алгоритм работы блока 18 псевдослучайного выбора гарантирует совпадения этих кодов с аналогичными кодами, которые должен в очередной раз выдать узел 4 псевдослучайного выбора, входящей в состав аппаратуры рассматриваемого ОО.

В блоке 15 памяти проверяется, не выбраны ли ранее те же самые коды несущей частоты и интервала передачи сообщения (то есть, та же ячейка сетки) для очередного сообщения какого-то другого ОО. Если данная ячейка сетки выбрана не в первый раз, то блок 15 памяти заменяет эту ячейку пустой и сообщает в блок 14 управления параметры замены. По этим параметрам блок 14 управления подает команду, по которой в формирователе 17 команд образуется соответствующее командное сообщение "Перенос-MN", с кодами изменения, по которым на ОО будет осуществляться изменение содержимого блоков частоты 5 и времени 6.

Рассмотрим простейший числовой пример (фиг.4), поясняющий работу ПЦО. Пусть сетка хоппинг-сигнала охватывает набор всего из четырех несущих частот {F1, F2, F3 и F4), а для приема сообщений в ПЦО установлен промежуток времени Т_ПР, в три раз больше интервала времени, отводимого для передачи сообщения с ОО. Три этих интервала времени обозначены на фиг.4, как t1, t2 и t3. Общее количество ОО в таком примере не должно превышать двенадцати, а на фиг.4 оно выбрано равным восьми (обозначаемых цифрами от 1 до 8).

Итак, в соответствии с фиг.4, перед приемом сообщений от ОО в блоке 15 памяти было зафиксировано, что:

- в интервале времени t1 ожидается получение сообщений от ОО 2 (на несущей частоте F1) и от ОО 7 (на несущей частоте F3);

- в интервале времени t2 ожидается получение сообщений от ОО 5 (на несущей частоте F2), от ОО 6 (на несущей частоте F3) и от ОО 1 (на несущей частоте F4);

- в интервале времени t3 ожидается получение сообщений от ОО 8 (на несущей частоте F1), от ОО 4 (на несущей частоте F2) и от ОО 3 (на несущей частоте F4).

Эти предполагаемые несущие частоты и интервалы времени указаны на сетке, приведенной в левом верхнем углу фиг.4. Истинное время и несущая частота каждого из поступивших сообщений от ОО указаны непосредственно под этой сеткой.

Сравнивая их, можно установить, что сообщения от ОО 2, 7, 6, 8, 4 и 3 поступили на предсказанных несущих частотах в соответствующие интервалы времени. Однако, если сообщения от ОО 2, 7, 4 и 3 пришли в середине соответствующего интервала времени, то сообщения от ОО 6 и 8 смещены к допустимой границе интервала: сообщение от ОО 6 пришло несколько позднее, а сообщение от ОО 8 несколько ранее. Такое смещение объясняется тем, что в ПЦО и на ОО используют различную синхронизацию, которую необходимо несколько сместить соответствующими командами.

Сообщение от ОО 5 не поступило в интервал времени t2 на несущей частоте F2. Это сообщение пришло в другое время и на другой частоте (исказив при этом сообщение от ОО 1). Такое сообщение от ОО 5 приравнивается к тревожному сообщению. Для ОО 5 необходимо формировать командное сообщение "Прерывание", запрещающее дальнейшую передачу сообщений от ОО 5.

Так как сообщение от ОО 1 оказалось искаженным (но был зафиксирован прием нерасшифрованного сообщения на несущей частоте и в интервал времени, соответствующие предсказанному для ОО 7), приходится условно принимать, что ОО 1 все же выдал сообщение, искаженное неправильно сформированным сообщением от ОО 5.

Таковы результаты сравнения сетки с реально поступившими сообщениями.

Пусть путем опроса блока 18 псевдослучайного выбора последовательно (в соответствии с порядком следования сообщений в исходной сетке) установлено (контур сетки в середине верхней части фиг.4):

- сообщение от ОО 2 ожидается в интервале времени t1 на несущей частоте F3,

- сообщение от ОО 7 ожидается в интервале времени t1 на несущей частоте F1;

- сообщение от ОО 5 ожидается в интервале времени t2 на несущей частоте F3, однако это сообщение должно быть исключено из сетки, как относящееся к ОО, который находится в режиме тревоги с искажениями по частоте и времени формирования сообщений. Такое исключение наглядно показано вычеркиванием числа 5 из сетки;

- сообщение от ОО 6 ожидается в интервале времени t3 на несущей частоте F4;

- сообщение от ОО 1 ожидается в интервале времени t1 на несущей частоте F2;

- сообщение от ОО 8 ожидается в интервале времени t3 на несущей частоте F3;

- сообщение от ОО 4 ожидается в интервале времени t2 на несущей частоте F2;

- сообщение от ОО 3 ожидается в интервале времени t1 на несущей частоте F3, однако этот интервал времени ожидания и несущая частота уже отведены для сообщения от ОО 2. То есть, произошел повторный выбор ячейки сетки. Блок 15 памяти заменяет эту ячейку пустой (интервал времени t1 с несущей частотой F4) и сообщает в блок 14 управления параметры замены для формирования команды. Действие этой команды условно показано на фиг.4 овалом со стрелкой.

Таким образом, ПЦО должен сформировать:

- командное сообщение "Перенос-MN" с адресом ОО 3, в котором увеличивается на единицу псевдослучайное число в разрядах, отведенных для кода несущей частоты (М=1);

- командное сообщение "Прерывание" с адресом ОО 5;

- командное сообщение "Перенос-MN" с адресом ОО 6 и кодом Q=-1, в котором уменьшается на один шаг поправки по времени Δ_Т значение очередного момента начала времени сетки (Т*₀=Т₀-Δ_Т),

- командное сообщение "Перенос-MN" с адресом ОО 8 и кодом Q=1, в котором увеличивается на один шаг поправки по времени Δ_Т значение очередного момента начала времени сетки (Т*₀=Т₀+Δ_Т).

Действия всех этих четырех команд условно показаны на фиг.4. В правой части фиг.4 приведена полученная в результате действия этих команд сетка и соответствующие этой сетке сообщения от ОО.

Рассмотрим теперь методику включения аппаратуры на ОО. Это может быть как первое ее включение, так и повторное включение аппаратуры на ОО, ранее выключенной по команде "Прерывание". При повторном включении условно считается, что причина тревоги, вызвавшая необходимость в формировании команды "Прерывание", установлена и устранена. Включение аппаратуры на ОО всегда производится вручную. Будем называть лицо, проводящее включение аппаратуры на ОО - "Оператором", а лицо, проводящее подключение нового или ранее отключенного ОО в ПЦО - "Диспетчером".

Рассмотрим сначала предварительные этапы, необходимые при проведении включения.

Поскольку перед включением аппаратура ОО остановлена, Оператор может в статике проверить содержимое узла 4 псевдослучайного выбора по соответствующим индикаторам и сообщить его Диспетчеру, например, по мобильному телефону. Содержимое узла 4 псевдослучайного выбора показывает значение последнего псевдослучайного кода, сформированного на данном ОО. Зная алгоритм псевдослучайного выбора, номер ОО и последнее - сообщенное ему Оператором - значение псевдослучайного кода, Диспетчер воздействует на блок 18 псевдослучайного выбора так, чтобы все последующие коды, формируемые этим блоком при заданном номере ОО, совпадали бы с кодами, формируемыми на включаемом ОО узлом 4 псевдослучайного выбора. После этого Диспетчер выбирает следующий псевдослучайный код и определяет по нему значение ожидаемой несущей частоты очередного сообщения от включаемого ОО.

Далее Диспетчер связывается с Оператором, и они определяют, при каком времени сетки состоится включение аппаратуры данного ОО. Продолжительность каждого времени сетки превышает несколько десятков секунд, так что, поддерживая постоянную связь, ошибку можно исключить. На этом предварительные этапы включения заканчиваются.

Рассмотрим теперь непосредственное включение аппаратуры ОО.

Диспетчер так воздействует на блок 14 управления, чтобы он управлял работой блока 15 памяти в течение выбранного времени сетки таким образом, чтобы ни для одного из ОО не была бы использована несущая частота, ожидаемая для ОО, аппаратура которого подлежит включению. Непосредственно за этим блок 14 управления подает команду в блок 18 псевдослучайного выбора, по которой этот блок передает в блок 15 памяти псевдослучайное число, определяющее для ОО, аппаратура которого подлежит включению, коды несущей частоты и интервала передачи сообщения, относящегося ко времени сетки, следующей за сеткой включения. Ячейка сетки, соответствующая этим кодам несущей частоты и интервала передачи сообщения, считается занятой для всех ОО, кроме включаемого.

Оператор в требуемый промежуток времени включает аппаратуру ОО. В объектовом блоке 2 управления при этом запоминается значение Т_М момента времени включения. Непосредственно после своего включения объектовый блок 2 управления подает команду запуска в узел 4 псевдослучайного выбора. Посте этого на выходе узла 4 псевдослучайного выбора формируется псевдослучайный код, соответствующие части которого передается в блоки частоты 5 и времени 6. Объектовый блок 2 управления подает в формирователь 9 сообщения команду принудительной передачи. Формирователь 9 сообщения начинает передавать сообщение на несущей частоте, код которой поступает в формирователь 9 сообщения из блока 5 частоты. Кроме того, формирователь 9 сообщения подготавливает объектовый приемник 3 к приему команды из ПЦО.

Сформированное сообщение поступает в ПЦО на гетеродинный приемник 10. Несущая частота сообщения линейно изменяется. В аналого-цифровом преобразователе 11 сообщение преобразуется в набор цифровых выборок кодов. Блок 12 цифровых фильтров с помощью быстрого преобразования Фурье определяет код сообщения и передает его в блок 14 управления. Искажения этого кода не должно быть, поскольку его несущая частота не используется ни в каком другом ОО. После полного приема кода блок 14 управления формирует и подает в формирователь 17 команд сигнал начала формирования особой команды. Эта команда может иметь форму команды "Перенос-MN", но в ее полях записана только величина кода K_МП, определяющего промежуток времени между моментом полного приема сообщения Т_МП и последним моментом Т₀ (начала времени сетки):

В этой сетке для сообщения вновь включенного ОО выделена ячейка, которую не должно занимать ни одно из сообщений остальных ОО.

Итак, особая команда поступает на аппаратуру ОО - в объектовый приемник 3, из которого она передается в объектовый блок 2 управления. Исходя из кода K_МП, полученного в составе этой команды, и запомненного значения Т_М - момента времени включения ОО, объектовый блок 2 управления рассчитывает очередной момент Т₀ начала времени сетки. При этом используется следующая формула:

Далее работа аппаратуры каждого ОО и ПЦО повторяет рассмотренную выше, с учетом того, что появился новый ОО.

Таким образом, работа системы, реализующей рассматриваемый способ, полностью рассмотрена.

При использовании заявляемого способа сохраняются все положительные свойства прототипа, однако использование предлагаемого способа позволяет (при прочих равных характеристиках) существенно увеличить количество ОО, обслуживаемых ПЦО.

На предприятии-заявителе были проведены испытания аппаратуры, реализующей способы радиосвязи, соответствующие прототипу и заявляемому техническому решению. Испытания показали, что при выполнении требований указанного выше решения ГКРЧ №7/5 от 02.04.2001 использование предлагаемого технического решения позволяет, при прочих равных условиях, более чем в двадцать раз увеличить количество ОО, обслуживаемых данным ПЦО.

Таким образом, совокупность известных и вновь введенных в заявляемом способе действий над материальными объектами позволяет решить задачу, на которую направлено изобретение, обеспечив при этом получение требуемого технического результата. Способ технически реализуем и обладает новизной, что позволяет рассматривать его как изобретение.

Изобретение относится к технике передачи сигналов контрольной и тревожной сигнализации от охраняемых объектов (ОО), например транспортных средств, к пункту централизованной охраны (ПЦО). Каждое из сообщений от любого ОО передают и, соответственно, принимают в ПЦО в строго определенные промежутки времени. На ПЦО формируют для каждого ОО индивидуальные сигналы управления, передаваемые двоичным кодом по радиоканалу в составе так называемых командных сообщений. Для подачи командных сообщений выделен промежуток времени, не пересекающийся с временем приема сообщений. На ОО могут происходить тревожные события, после обнаружения которых в ПЦО передают соответствующие тревожные сообщения. В ПЦО по расшифрованному тревожному сообщению определяют, какое тревожное событие произошло на ОО, и принимают адекватные меры. Для борьбы с ложной информацией, создаваемой для ПЦО злоумышленниками при их нападении на ОО, используют технологию хоппинг-сигналов, при которой двоичный код каждого сообщения от ОО начинает передаваться в псевдослучайно выбранное время внутри определенного интервала и на произвольной несущей частоте внутри разрешенного для данной системы интервала частот. Предложенный способ остается эффективным при необходимости формирования в ПЦО команд для сообщений, передаваемых одновременно, но на различных несущих частотах. Использованная технология обеспечивает увеличение количества ОО, контролируемых одним и тем же ПЦО, с учетом реально действующих ограничений номиналов применяемых радиочастот и мощностей излучения передатчиков. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ радиосвязи между охраняемыми объектами (ОО) и пунктом централизованной охраны (ПЦО), при котором в ПЦО для каждого ОО выявляют необходимость направления соответствующего сигнала управления, формируют двоичный код этого сигнала управления и передают его по радиоэфиру в составе командного сообщения, которое принимают на соответствующем ОО, в каждом из ОО формируют в двоичном коде и передают в ПЦО по радиоэфиру контрольные или тревожные сообщения, причем тревожное сообщение формируют после выявления на ОО тревожного события, а контрольное сообщение - при отсутствии тревожного события, в ПЦО по принятому тревожному сообщению выявляют тревожное событие, явившееся причиной формирования тревожного сообщения, и принимают решение, адекватное произошедшему тревожному событию, при передаче с каждого ОО, начиная с момента t, контрольного или тревожного сообщения используют технологию хоппинг-сигналов при псевдослучайном выборе несущей частоты F очередного контрольного или тревожного сообщения, при приеме в ПЦО контрольного сообщения, используя ту же методику псевдослучайного выбора, что и на соответствующем ОО, определяют ожидаемую несущую частоту F′ и ожидаемый момент t′ начала передачи очередного сообщения этого ОО и запоминают указанные параметры, при приеме этого сообщения сравнивают несущую частоту F и момент t с запомненными ожидаемыми параметрами F′ и t′ и при отсутствии их соответствия в принятом в ПЦО контрольном сообщении признают данное сообщение тревожным сообщением с не выявленным тревожным событием, после чего принимают адекватное решение, отличающийся тем, что в ПЦО формируют сетку допустимых несущих частот от F_МИН до F_МАКС с шагом Δ_F и промежутков времени приема сообщений, начинающуюся в установленные моменты времени Т₀, с заданным между моментами Т₀ интервалом Т_ИНТ, заканчивающуюся в установленные моменты времени Т₀+Т_ПР и включающую заданное количество K_Т моментов начала передачи сообщений, выбираемых таким образом, чтобы путем сдвига по времени и частоте каждое из поступающих сообщений можно было бы полностью перенести в одну из ячеек указанной сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений, после приема каждого сообщения определяют для ожидаемого очередного сообщения того же ОО корректирующий сдвиг Q·Δ_Т, оптимально устанавливающий это ожидаемое очередное сообщение в середине установленных границ одной из ячеек сетки, проверяют указанную ячейку на предмет занятости ожидаемым сообщением от другого ОО и, если ячейка была свободна, считают ее занятой, а если она была занята, то определяют ближайшую из свободных ячеек, рассчитывают для нее исправляющий сдвиг и считают ее занятой, путем сложения параметров корректирующего и исправляющего сдвигов определяют числа М и N, устанавливающие изменения несущей частоты F*=F+M·Δ_F и времени t*=t+N·T_ПР/K_Т начала передачи сообщения, при использовании которых отсутствуют пересечения интервалов занятости, запоминают на ПЦО измененные значения несущей частоты F* и времени t* начала передачи сообщения, формируют команду "Перенос-MN", используемую для передачи сигналов с числами Q, М и N на соответствующий ОО, в котором после приема команды "Перенос-MN" заменяют несущую частоту F и время t начала передачи сообщения на параметры F* и t*, аналогичные ранее запомненным в ПЦО параметрам F′ и t′, а после определения в ПЦО принятого тревожного сообщения с не выявленным тревожным событием формируют команду "Прерывание", запрещающую передачу сообщений соответствующим ОО с возможностью возобновления передачи только по отработке тревожного сообщения на ОО, перед возобновлением передачи сообщений данным ОО сообщают в ПЦО сведения о последнем сообщении от данного ОО, в ПЦО определяют ожидаемую несущую частоту F₁ первого сообщения от данного ОО, сообщают на этот ОО необходимый интервал времени возобновления передачи и в данном интервале путем формирования соответствующих команд "Перенос-MN" переносят все сообщения от других ОО с ожидаемой несущей частотой F₁, а в первом после возобновления передачи сообщении, не контролируют предварительный момент времени t₁ начала приема, определяют сдвиг указанного предварительного момента времени t₁ начала приема относительно момента времени Т₀ начала сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений и формируют команду, с помощью которой передают в аппаратуру данного ОО код K_МП этого сдвига, который учитывают в аппаратуре ОО для расчета очередного момента времени Т₀ начала сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет предварительного момента t′ начала приема очередного сообщения с ОО проводят с учетом постоянства интервала времени Т_И, предварительно устанавливаемого между моментами начала передачи двух очередных сообщений с данного ОО.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет предварительного момента t′ начала приема очередного сообщения с ОО проводят при использовании соотношения t′=Т₀+(K_t·Т_ПР)/K_Т+0,5·K_ЗАП·Δ_Т, устанавливающего соотношение момента t′ с временем Т₀ начала сетки допустимых несущих частот и промежутков времени приема сообщений от ПЦО с учетом псевдослучайно выбранного числа K_t и Δ_Т - шага поправки по времени.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче сообщения на ПЦО используют амплитудную манипуляцию, причем несущую передают для одного из двоичных символов в течение установленного времени Т_C передачи двоичного символа.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при передаче сообщения интервал Т_ИС между установленными временами Т_C передачи двоичного символа выбирают при использовании соотношения Т_ИС=Т_С·K_ИС с учетом псевдослучайно выбранного числа K_ИС в пределах от 1 до K_{ИС-МАКС}, а при приеме сообщения в ПЦО дополнительно контролируют соответствие расчетного значения Т′_ИС интервала и интервала Т_ИС между передачами двоичных символов в принятом сообщении и при отсутствии их соответствия признают принятое контрольное сообщение тревожным сообщением с не выявленным тревожным событием.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче сообщения на ПЦО используют фазовую манипуляцию с изменением фазы при передаче одного из двоичных символов по отношению к передаче другого двоичного символа.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче сообщения на ПЦО используют частотную манипуляцию с изменением частоты ΔF′ передачи, в зависимости от передаваемого двоичного символа, определяемым как ΔF′≥2Δ_F.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в структуре каждого сообщения выделяют синхронизирующий маркер, информационный блок, выполненный с использованием помехоустойчивого кодирования, и контрольную сумму.