Противоугонное устройство для транспортного средства

 

Использование: для предотвращения недозволенного пользования транспортными средствами, например автомобилями. Сущность изобретения: обеспечение передачи тревожной информации по радиоканалу на приемный пункт, а также точной и однозначной пеленгации угоняемого транспотного средства. Устройство содержит источник питания, резистор, дистанционный переключатель с обмотками, светодиодный индикатор, геркон, ключ зажигания, генератор прерывистых сигналов, реле, задающий генератор, фазовый манипулятор, передатчик, передающую антену, приемные антены, приемники, линию задержки, блок регистрации, фазовращатели на 90°, перемножители, фильтры нижних частот, квадраторы, сумматор, блок извлечения квадратного корня и однополярный вентиль. Для передачи тревожной информации по радиоканалу используется сигнал с фазовой манипуляцией, обладающий повышенной устойчивостью к помехам, структурной и энергетической скрытностью. 3 ил.

Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к устройствам для предотвращения недозволенного пользования транспортными средствами, например автомобилями.

Известные противоугонные устройства для транспортных средств основаны на блокировке рулевого вала транспортного средства, на блокировке тормозной системы, на блокировке двигателя, на блокировке цепи питания и подаче звукового сигнала, на перекрытии топливной системы, на использовании кодового замка.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является противоугонное устройство для транспортного средства, которое выбрано в качестве прототипа.

Указанное устройство содержит генератор прерывистых сигналов, электромагнитное реле, ключ зажигания, источник питания, реле с самоблокировкой и микровыключатель. Оно препятствует попытке угона транспортного средства. Однако оно не снабжено тревожной сигнализацией и позволяет злоумышленникам длительное время заниматься преступной деятельностью. Угонщик, предприняв неоднократные попытки запустить двигатель, все же имеет реальную возможность обнаружить наличие противоугонного устройства, раскрыть принцип его работы и совершить угон транспортного средства.

Для выключения противоугонного устройства необходимо при включенном зажигании нажать в определенном месте на внутреннюю стенку кабины либо утопить слегка выступающую головку винта без резьбы. За счет деформации стенки кабины либо нажатия на винт срабатывает находящийся за стенкой кабины микровыключатель. Однако микровыключатель может сработать и при случайном нажатии на винт или на стенку кабины, что приводит к выключению противоугонного устройства и осуществлению угона транспортного средства. Так как устройство встает на самоблокировку при поданном питании на реле, то дребезг его контактов при движении транспортного средства может привести к срыву блокировки и переходу из режима нормальной эксплуатации в режим охраны. Следовательно, указанное противоугонное устройство имеет сравнительно низкую надежность. Кроме того, оно не снабжено опознавательным кодом и не обеспечивает возможности для пеленгации угоняемого транспортного средства.

Цель изобретения повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем передачи тревожной информации по радиоканалу на приемный пункт, точной и однозначной пеленгации угоняемого транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены на транспортном средстве токоограничивающий резистор, светодиодный индикатор, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, геркон, задающий генератор, фазовый манипулятор и передатчик, связанный с передающей антенной. На приемном пункте установлены две приемные антенны, два приемника, два фазовращателя на 90^о, линия задержки, три перемножителя, три фильтра низких частот, два квадратора, сумматор, блок извлечения квадратного корня, однополярный вентиль и блок регистрации. На транспортном средстве с плюсовой шиной источника питания соединены непосредственно одни из выводов токоограничивающего резистора и двух обмоток дистанционного переключателя, а через ключ зажигания одни из питающих выводов задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика, контакты разнонаправленного действия, относящиеся к первой обмотке дистанционного переключателя, включены между одним из выводов геркона и другими выводами обмоток дистанционного переключателя, а один из контактов однонаправленного действия, относящихся ко второй обмотке дистанционного переключателя. Между анодом светодиодного индикатора и другим выводом токоограничивающего резистора с минусовой шиной источника питания соединены непосредственно катод светодиодного индикатора и другой вывод геркона, а через другой контакт, относящийся ко второй обмотке дистанционного переключателя, другие питающие выводы генератора прерывистых сигналов, задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика. На приемном пункте последовательно включены первая приемная антенна, первый приемник, линия задержки, первый перемножитель, соединенный одним из выходов с выходом первого приемника, а одним из выходов со входом первого фазовращателя на 90^о, и первый фильтр нижних частот. Последовательно включены второй перемножитель, второй фильтр нижних частот, первый квадратор, сумматор, блок извлечения квадратного корня и однополярный вентиль. Последовательно включены вторая приемная антенна, второй приемник, второй фазовращатель на 90^о, третий перемножитель, соединенный одним из входов с выходом первого фазовращателя на 90^о, третий фильтр нижних частот и второй квадратор, соединенный выходом с одним из входов сумматора, выходы второго перемножителя подключены к выходам обоих приемников, а входы блока регистрации к выходам первого фильтра нижних частот и однополярного вентиля.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 принцип пеленгации транспортного средства фазовым методом.

Противоугонное устройство для транспортного средства содержит источник 1 питания, резистор 2, дистанционный переключатель 3, первую 4 и вторую 5 обмотки дистанционного переключателя, светодиодный индикатор 6, геркон 7, ключ 8 зажигания, генератор 9 прерывистых сигналов, реле 10, задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12, передатчик 13, передающую антенну 14, первую 15 и вторую 16 приемные антенны, первый 17 и второй 18 приемники, линию задержки 19, первый перемножитель 20, первый фильтр 21 нижних частот, блок 22 регистрации, первый 23 и второй 24 фазовращатели на 90^о, второй 25 и третий 26 перемножители, второй 27 и третий 28 фильтры нижних частот, первый 29 и второй 30 квадраторы, сумматор 31, блок 32 извлечения квадратного корня и однополярный вентиль 33. К плюсовой шине источника 1 питания последовательно подключены резистор 2, контакты 5.1 обмотки 5 и светодиодный индикатор 6. К плюсовой шине источника 1 питания последовательно подключены обмотка 4 дистанционного переключателя 3, ее контакты 4.1 и геркон 7, который через последовательно включенные обмотку 5 и контакты 4.2 соединены с плюсовой шиной источника 1 питания. Катушка зажигания через ключ 8 зажигания и контакты 10.1 реле 10 соединена с плюсовой шиной источника 1 питания. К выходу ключа 8 зажигания последовательно подключены генератор 9 прерывистых сигналов и контакты 5.2 обмотки 5. К выходу задающего генератора 11 последовательно подключены фазовый манипулятор 12, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 прерывистых сигналов, передатчик 13 и передающая антенна 14. Напряжение питания на задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12, передатчик 13 и генератор 9 прерывистых сигналов подается через ключ 8 и контакты 5.2 обмотки 5. К выходу приемной антенны 15 последовательно подключены приемник 17, линия задержки 19, перемножитель 20, второй вход которого соединен с выходом приемника 17, фильтр 21 нижних частот и блок 22 регистрации. К выходу приемной антенны 16 последовательно подключены приемник 18, перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом приемника 17, фильтр 27 нижних частот, квадратор 29, сумматор 31, блок 32 извлечения квадратного корня и однополярный вентиль 33, выход которого соединен с вторым входом блока 22 регистрации. К выходу приемника 17 последовательно подключены фазовращатель 23 на 90^о, перемножитель 26, второй вход которого через фазовращатель 24 на 90^о соединен с выходом приемника 18, фильтр 28 нижних частот и квадратор 30, выход которого соединен с вторым входом сумматора 31.

Устройство работает следующим образом. Транспортное средство может находиться в двух режимах: в режиме нормальной эксплуатации, когда противоугонное устройство выключено, и в режиме охраны, когда включено противоугонное устройство. В первый режим транспортное средство переводится путем поднесения постоянного магнита, выполненного, например, в виде брелка, к геркону 7, установленному за обшивкой транспортного средства в месте, известном только владельцу. Обмотка 4 дистанционного переключателя 3 через замкнутые контакты 4.1 и геркон оказывается подключенной к источнику 1 питания. Дистанционный переключатель 3 переводится в свое первое устойчивое состояние, при котором контакты 4.2 замыкаются, а контакты 4.1 размыкаются. Контакты 5.1 и 5.2 обмотки 5 находятся в разомкнутом состоянии. При включении зажигания питание подается к катушке зажигания и двигатель работает в нормальном режиме, неисправность в цепи зажигания отсутствует.

Для перевода транспортного средства в режим охраны, т.е. включения противоугонного устройства, владелец опять подносит постоянный магнит к геркону 7. В этом случае срабатывает обмотка 5, и дистанционный переключатель 3 переводится во второе устойчивое состояние, при котором контакты 4.1, 5.1 и 5.2 замыкаются, а контакты 4.2 размыкаются. Питание через резистор 2 и замкнутые контакты 5.1 поступает на светодиодный индикатор 6, который срабатывает и сигнализирует о том, что противоугонное устройство включено. При включении зажигания через замкнутые контакты 5.2 поступает питание на генератор 9 прерывистых сигналов, задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12 и передатчик 13. Задающий генератор 11 формирует гармоническое колебание (фиг. 2а): U_c(t) U_c cos (ω_ct + ϕ_c), где U_c, ω_с, ϕ_с амплитуда, несущая частота и начальная фаза гармонического колебания. Генератор 9 начинает вырабатывать прямоугольные импульсы разной полярности (фиг. 2б), в которых в двоичном коде содержится информация о номере гаража, номерном знаке транспортного средства и необходимые сведения о владельце. Указанные импульсы поступают на реле 10, периодически замыкая и размыкая его контакты 10.1. Запуск двигателя осуществляется в период замкнутого состояния контактов 10.1, т.е. при отрицательных прямоугольных импульсах. Но угон невозможен, так как через некоторое время генератор 9 подает положительный импульс, контакты 10.1 размыкаются, система зажигания и двигатель отключаются.

Лицо, пытающееся совершить угон, начинает последовательно искать причину отказа в работе двигателя. При этом исходит из того, что большинство неисправностей приходится на систему зажигания. Обычно начинают проверку системы зажигания, так как убедиться в ее исправности наиболее просто (по наличию искры на проводах высокого напряжения, подходящих к свечам). Допустим лицо, пытающееся совершить угон, поднесло провод высокого напряжения к массе и прокручивает двигатель. Если при этом искра есть (период, когда поступает отрицательный импульс с выхода генератора 9), то угонщик переключается на поиск неисправности в системе питания и начинает последовательно проверять участки питания, т.е. уходит в сторону от правильного пути поиска.

Если при проверке искра отсутствует (период подачи генератором 9 положительного импульса), то угонщик исследует цепь электрообрудования и ищет поврежденный участок до подачи отрицательного импульса и исчезновения неисправности. Это служит указанием для замены якобы неисправного участка цепи, т.е. опять вводит в заблуждение. Поиск неисправности усложняется.

Следовательно, отсутствие звуковой сигнализации не вызывает беспокойства и позволяет злоумышленнику длительное время заниматься своей преступной деятельностью. Угонщик, предприняв неоднократные попытки запустить двигатель, все же имеет реальную возможность обнаружить наличие противоугонного устройства, раскрыть принцип его работы и совершить угон транспортного средства. Для предотвращения угона транспортного средства используется радиоканал, по которому передается тревожная информация на приемный пункт, где принимаются меры по задержанию угонщика.

При замыкании контактов 5.2 питание подается на задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12 и передатчик 13 через замкнутый ключ 8 зажигания.

Гармоническое колебание U_c(t) с выхода задающего генератора 11 поступает на первый вход фазового манипулятора 12, на второй вход которого подается модулирующий код М(t) (фиг. 2б). На выходе фазового манипулятора 12 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал, который после усиления в передатчике 13 излучается антенной 14 (фиг. 2в) U_c¹(t) U_c cos [ω_ct + ϕ_к(t) + ϕ_c] 0 ≅ t ≅ T_c, где ϕ_к(t)0, π} манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М(t) (фиг. 2б), причем ϕ_к(t) const при Кτ_п < t < (K+1) τ_п и может изменяться скачком при t К τ_п, т.е. на границах между элементарными посылками (К 0, 1, 2, N-1); τ_п, N длительность и количество элементарных посылок, из которых состоит сигнал длительности Т_с (Т_с Nτ_п).

Принимаемые ФМн сигналы: U₁(t) U₁ cos [ω_ct + ϕ_к(t) + ϕ_c] U₁M(t) cos (ω_ct + ϕ_c), U₂(t) U₂ cos [ω_ct + ϕ_к(t) + ϕ_c + Δ ϕ] U₂M(t-τ) cos [ω_c(t τ) + ϕ_c] 0 ≅ t ≅ T_c, где τ sinγ время запаздывания сигнала, приходящего на одну антенну, по отношению к сигналу, приходящему на другую антенну (фиг. 3); d расстояние между антеннами (измерительная база);
с скорость распространения радиоволн;
γ угол прихода радиоволн;
Δϕ= 2π sinγ разность фаз, определяющая направление на транспортное средство; с выходов антенн 15 и 16 поступают на входы приемников 17 и 18 соответственно. Сигнал U₁(t) с выхода приемника 17 одновременно поступает на первый вход перемножителя 20 и на вход линии задержки 19, время задержки τ_з которой выбирается равным длительности τ_п элементарных посылок (τ_з τ_п). На выходе линии задержки 19 образуется сигнал
U₃(t τ_п) U₁ cos [ω_c(t τ_п) + ϕ_к (t τ_п) +
+ ϕ_к] 0 ≅ t ≅ T_c, который поступает на второй вход перемножителя 20. На выходе перемножителя 20 образуется низкочастотное напряжение
U_н1(t) U_н1 cos ϕ_к (t), 0 ≅ t ≅ T_c, где U_H1 KU²₁
К коэффициент передачи перемножителя, пропорциональное модулирующему коду М(t) (фиг. 2б). Это напряжение выделяется фильтром 21 нижних частот и регистрируется блоком 22 регистрации.

Для пеленгации угоняемого транспортного средства используется фазовый метод, при котором разность фаз сигналов, принимаемых двумя разнесенными антеннами 15 и 16, определяется выражением
Δϕ= 2π sinγ Однако фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями к точности измерений и однозначности отсчетов угла. Действительно, согласно вышеприведенной формуле фазовая система тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы . Но с ростом уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз Δ ϕ не превосходит значение 2 π, т.е наступает неоднозначность отсчета.

В предлагаемом устройстве для точной и однозначной пеленгации транспортного средства используется модифицированный метод, основанный на квадратурной корреляционной обработке принимаемых ФМн сигналов.

Для этого напряжения U₁(t) и U₂(t) с выходов приемников 17 и 18 подаются на два входа перемножителя 25, на выходе которого образуется результирующее колебание
U_Σ1(t) U_Σ M(t)M(t τ) cos ω_c τ + U_Σx
x M(t)M(t τ) cos (2ω_c t ω_c τ + 2 ϕ_c),
0 ≅ t ≅ T_c, где U_Σ KU₁U₂
Из полученного результирующего колебания фильтром 27 нижних частот выделяется напряжение разностной частоты
U_р1(t) U_Σ M(t)M(t τ) cos ω_c τ, 0 ≅ t ≅ T_c, пропорциональное корреляционной функции сигналов U₁(t) и U₂(t). Для получения максимального значения корреляционной функции необходимо выполнить следующее условие

Однако при нестабильности несущей частоты ω_c и при изменении τ, что обусловлено движением транспортного средства, указанное условие выполнить весьма трудно.

Для выполнения указанного условия предлагается использовать квадратурную обработку принимаемых ФМн сигналов. С этой целью сигналы U₁(t) и U₂(t) с выходов приемников 17 и 18 поступают на входы фазовращателей 23 и 24 на 90^о, на выходах которых образуются напряжения:
U₄(t) U₁M(t) cos (ω_c t + ϕ_c + 90^o)
U₁M(t) sin (ω_c t + ϕ_c),
U₅(t) U₂M(t τ) cos [ω_c(t τ) + ϕ_с + 90^o]
U₂M(t τ) sin [ω_c(t τ) + ϕ_c]
0 ≅ t ≅ T_c. Эти напряжения подаются на два входа перемножителя 26, на выходе которого образуется результирующее колебание
U_{Σ 2}(t) U_Σ M(t)M(t τ) sin ω_c τ +
+ U_Σ M(t)M(t τ ) sin (2 ω_c t ω_c τ + 2ϕ_c),
0 ≅ t ≅ T_c. Из полученного результирующего колебания фильтром 28 нижних частот выделяется напряжение разностной частоты
U_р2(t) U_Σ (t)M(t τ) sin ω_c τ 0 ≅ t ≅ T_c. Напряжения U_р1(t) и U_р2(t) через квадраторы 29 и 30 поступают на два входа сумматора 31, на выходе которого образуется суммарное напряжение
U_Σ (t) U_р1²(t) + U_р2²(t) [U_Σ M(t)M(t τ)]²x
x(cos² ω_c τ + sin² ω_c τ ) [U_Σ М(t)M(t τ)]². Это напряжение поступает на вход блока 32 извлечения квадратного корня, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение (фиг. 2д)
U_н2(t) U_ΣM(t)M(t τ), которое представляет собой произведение модулирующей функции М(t) (фиг. 2б) и ее сдвинутой на τ копии М(t τ) (фиг. 2г). Напряжение U_н2(t) поступает на вход однополярного вентиля 33, который пропускает только отрицательные импульсы (фиг. 2е) длительностью τ. Указанные импульсы фиксируются блоком 22 регистрации. При перемещении транспортного средства относительно антенн 15 и 16 длительность τ отрицательных импульсов изменяется.

После окончания регистрации расшифровываются низкочастотные напряжения U_н1(t) и U_н2(t) и определяются номерной знак транспортного средства, необходимые сведения о его владельце, направление движения транспортного средства, скорость его движения и т.п.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими аналогичными устройствами обеспечивает передачу тревожной информации по радиоканалу на приемный пункт. Для передачи указанной информации используется сигнал с фазовой манипуляцией, обладающий повышенной устойчивостью к помехам, структурной и энергетической скрытностью. Для повышения достоверности приема тревожной информации используется метод относительной фазовой манипуляции, лишенный явления обратной работы.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает передачу, прием и регистрацию номерного знака транспортного средства и необходимых данных о его владельце, а также точную и однозначную пеленгацию транспортного средства, которые достигаются применением модифицированного фазового метода пеленгации, основанного на корреляционной квадратурной обработке принимаемых ФМн сигналов, тем самым функциональные возможности устройства расширены.

Формула изобретения

ПРОТИВОУГОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее расположенные на транспортном средстве генератор прерывистых сигналов, один из питающих выводов которого через ключ зажигания соединен с плюсовой шиной источника питания, и электромагнитное реле, обмотка которого подключена к выходу генератора прерывистых сигналов, а размыкающий контакт включен в цепь катушки зажигания, отличающееся тем, что транспортное средство дополнительно снабжено токоограничивающим резистором, светодиодным индикатором, дистанционным переключателем с двумя противофазными обмотками, герконом, задающим генератором, фазовым манипулятором и передатчиком, связанным с передающей антенной, а на приемном пункте установлены две приемные антенны, два приемника, два фазовращателя на 90^o, линия задержки, три перемножителя, три фильтра нижних частот, два квадратора, сумматор, блок извлечения квадратного корня, однополярный вентиль и блок регистрации, при этом на транспортном средстве с плюсовой шиной источника питания соединены непосредственно одни из выводов токоограничивающего резистора и двух обмоток дистанционного переключателя, а через ключ зажигания одни из питающих выводов задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика, контакты разнонаправленного действия, относящиеся к первой обмотке дистанционного переключателя, включены между одним из выводов геркона и другими выводами обмоток дистанционного переключателя, а один из контактов однонаправленного действия, относящихся к второй обмотке дистанционного переключателя, между анодом светодиодного индикатора и другим выводом токоограничивающего резистора, с минусовой шиной источника питания соединены непосредственно катод светодиодного индикатора и другой вывод геркона, а через другой контакт, относящийся к второй обмотке дистанционного переключателя, другие питающие выводы генератора прерывистых сигналов, задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика, на приемном пункте последовательно включены первая приемная антенна, первый приемник, линия задержки, первый перемножитель, соединенный одним из входов с выходом первого приемника, а одним из выходов - с входом первого фазовращателя на 90^o, и первый фильтр нижних частот, последовательно включены второй перемножитель, второй фильтр нижних частот, первый квадратор, сумматор, блок извлечения квадратного корня и однополярный вентиль, последовательно включены вторая приемная антенна, второй приемник, второй фазовращатель на 90^o, третий перемножитель, соединенный одним из входов с выходом первого фазовращателя на 90^o, третий фильтр нижних частот и второй квадратор, соединенный выходом с одним из входов сумматора, выходы второго перемножителя подключены к выходам обоих приемников, а входы блока регистрации к выходам первого фильтра нижних частот и однополярного вентиля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3