Система контроля транспортных средств с системой защиты от несанкционированного доступа

Изобретение относится к автоматизированным системам контроля потока автотранспортных средств на дорогах во время их движения и предназначено для автоматической идентификации транспортных средств и выработки алгоритма действий в отношении их дальнейшей эксплуатации. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности контроля проходящих транспортных средств. Система контроля транспортных средств включает электронное устройство, установленное на транспортном средстве и обладающее способностью хранения информации о транспортном средстве, принятия сигнала от запрашивающего устройства и передачи ответного сигнала на запрашивающее устройство, которое связано единой телекоммуникационной сетью с базой данных, в которой происходит обработка полученной информации. В электронном устройстве транспортного средства хранится идентификационный номер транспортного средства, присваиваемый ему при первичной регистрации, и время последнего ответа на сигнал запрашивающего устройства. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к автоматизированным системам контроля потока автотранспортных средств на дорогах во время их движения и предназначено для автоматической идентификации транспортных средств и выработки алгоритма действий в отношении их дальнейшей эксплуатации.

Известны автоматизированные (аппаратно-программные) системы контроля автотранспортных средств, основанные на принципах распознавания образов, которые содержат видеокамеры, компьютеры идентификации автотранспортного средства, каждый из которых соединен с соответствующей видеокамерой, и сервер для управления и поиска автотранспортного средства в базе данных, связанный с указанными компьютерами посредством локальной вычислительной сети. Эти системы могут отличаться местом расположения видеокамер (сверху, сбоку), но их общим признаком является недостаточно высокий процент безошибочно распознанных государственных регистрационных знаков (особенно в условиях плохой видимости и ночью), сравнительно легкое введение в заблуждение (грязный номер, умышленное визуальное искажение), требование наличия специального компьютера идентификации автотранспортного средства и мощных осветительных приборов. По техническим характеристикам аппаратно-программного комплекса "Сова-2" (патенты РФ №2137202-2137204) процент безошибочно распознаваемых государственных регистрационных знаков (чистых и без изъянов) в дневное время суток - не менее 80%, в ночное время суток - не менее 60%, при освещенности в зоне контроля в вертикальной плоскости - не менее 60 лк.

Известны стационарные посты контроля за движением автотранспортных средств, оснащенные устройствами или системами контроля, основанными на различных физических принципах: радиолокационном, фотоэлектрическом, индукционном, Доплера и др. (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №492211, кл. G 08 G 1/01, 1973). Данные системы требуют невысокой скорости движения транспортного средства, не имеют возможности однозначно идентифицировать транспортное средство или требуют оснащения транспортных средств устройствами, которые можно легко умышленно испортить. Вследствие этого такие системы используются только при парковке автотранспортных средств или при их проезде через охраняемые объекты.

Системы, основанные на спутниковой навигации и идентификации, дорогостоящи и также не обладают стопроцентной надежностью. Главная проблема - низкая помехоустойчивость спутниковых приемников. Стоит автомобилю заехать в лес или даже просто остановиться под кроной большого дерева, то прием сигналов от спутников ослабнет или вообще исчезнет. Это же может произойти в плотной городской застройке, особенно во дворах высотных зданий. А если в непосредственной близости от работающего навигатора включить несложный излучатель помех, то система "ослепнет" даже на открытом пространстве ("Авторевю" №5 за 2001). Наиболее широко распространенными спутниковыми системами позиционирования являются системы GPS (за рубежом) и российский аналог этой системы "Глонасс" (Глобальная навигационная спутниковая система).

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является система контроля транспортных средств, включающая электронное устройство, установленное на транспортном средстве и обладающее способностью хранения информации о транспортном средстве, принятия сигнала от запрашивающего устройства и передачи ответного сигнала на запрашивающее устройство, которое связано единой телекоммуникационной сетью с базой данных, в которой происходит обработка полученной информации (см. RU 2185663 С1, МПК 7 G 08 G 1/017, публикация 20.07.2002).

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании обладающей достаточной степенью надежности системы контроля потоков автомобильного транспорта.

Технический результат, обусловливающий решение задачи, заключается в обеспечении в реальном масштабе времени на уровне локального автоматизированного поста как непосредственно контроля всех проходящих через пост автотранспортных средств, так и принятия в автоматическом режиме оперативного решения об иммобилизации того или иного автотранспортного средства.

Поставленная задача решается тем, что система контроля транспортных средств включает электронное устройство, установленное на транспортном средстве и обладающее способностью хранения информации о транспортном средстве, принятия сигнала от запрашивающего устройства и передачи ответного сигнала на запрашивающее устройство, которое связано единой телекоммуникационной сетью с базой данных, в которой происходит обработка полученной информации, при этом в электронном устройстве транспортного средства хранится идентификационный номер транспортного средства, например, присваемый ему при первичной регистрации, и время последнего ответа на сигнал запрашивающегося устройства.

В частных вариантах изобретения электронное устройство транспортного средства выполнено энергозависимым и защищенным схемой, обеспечивающей прожиг его запоминающего устройства при попытке его съема.

База данных состоит из центральной базы данных, серверы которой связаны с серверами оперативной базы данных, обслуживающих несколько автоматизированных постов.

Электронное устройство содержит остронаправленную приемную антенну, расположенную по центру верхней части лобового стекла транспортного средства и ориентированную по углу тангажа по направлению движения с возможностью принятия сигнала без искажения от запрашивающегося устройства на расстоянии 10-400 м от последнего, причем диапазон частот сигнала составляет 500-5000 МГц.

Запрашивающее устройство расположено над каждой полосой движения с возможностью захвата транспортного средства, идущего по данной полосе, до момента времени, пока не будет получен ответный сигнал.

Предложенный способ имеет следующие принципиальные отличия от известных:

1. В ОЗУ электронного устройства, установленного на транспортном средстве ("ответчика"), хранятся только уникальный идентификационный номер транспортного средства, присваиваемый ему при первичной регистрации, и время последнего ответа на сигнал запрашивающего устройства ("запросчика") при прохождения предыдущего поста. Эти составляющие отсылаются "ответчиком" в ответ на запрашивающий сигнал "запросчика". После прохождения поста новое время момента прохождения записывается в ОЗУ "ответчика" (транспортного средства).

Этим достигается следующий эффект:

- в отличие от патента 2185663 (система электронной идентификации автотранспортных средств), где обширная информация о транспортном средстве, владельце, грузе и пр. прописывается каждая в своей метке, в данной системе доступ к базам данных происходит по уникальному идентификационному номеру. Поэтому не требуется специальной обратной связи с транспортным средством и затрат времени, чтобы изменить информацию в метках. Информация изменяется в централизованной базе (базах) данных;

- главным условием жизнеспособности любой информационной системы является ее надежность в плане взлома и достоверность получаемой информации. В нашем случае это достигается вводом в сигнал "ответчика" специальной случайной функции в виде времени последнего ответа на сигнал "запросчика", что дает защиту от несанкционированного доступа и попыток сканирования идентификационного номера с целью его подмены на другом транспортном средстве. Для уточнения приводится график действий "запросчика" и "ответчика" по шкале времени (см. таблица 1).

Как видно из таблицы, для того, чтобы отсканировать "ответчик", необходимо знать точное значение случайной функции - времени прохождения предыдущего поста.

С другой стороны, как только делается попытка отсканировать "ответчик" по всему диапазону (что априори нельзя исключать), в его ОЗУ записывается время сканирования, естественно, не совпадающее с временем последнего ответа на сигнал законного "запросчика", что в последующем при прохождении поста ГИБДД даст о себе знать.

2. "Ответчик" транспортного средства является энергозависимым и в силу этого защищен специальной схемой от попыток его съема. Как только делается такая попытка, происходит прожиг ОЗУ "ответчика", что исключает возможность перестановки его на другое транспортное средство.

3. "Запросчики" устанавливаются над каждой полосой движения, захватывают и ведут "свое" транспортное средство до тех пор, пока не будет получен ответный сигнал. Затем они переключаются на следующее транспортное средство. Это позволит не ограничивать значительно скорость движения и увеличит в конечном счете пропускную способность дорог за счет использования всех полос.

4. Для избежания перегрузки центральной базы данных потоком запросов предусмотрено создание распределенной системы вспомогательных серверов. Каждый сервер обслуживает несколько автоматизированных постов ГИБДД, расположенных, к примеру, в одном районе. Как только транспортное средство попадает в зону ответственности сервера, информация о нем скачивается из центральной базы данных. Сервер "ведет" транспортное средство до тех пор, пока оно не покинет его зону ответственности. Затем он передает информацию соседнему серверу. И далее по цепочке. Информация на серверах периодически сверяется с центральной базой данных. Привязка информации к уникальному идентификационному номеру облегчает эту задачу.

5. Устройства "запросчик" - "ответчик" являются только одной из составляющих предлагаемой информационной системы. Наличие в информации времени проезда последнего поста (времени последнего ответа на запрос) и местоположения поста дает возможность более глубокого анализа информации. При проведении специальных и контртеррористических операций есть возможность анализа транспортных средств в определенное время в определенном районе.

Электронное устройство, используемое в предлагаемом изобретении, должно обладать следующими свойствами:

1. способностью без искажений принять и правильно распознать сигнал от специального запрашивающего устройства (запросчика), расположенного впереди по ходу движения над проезжей частью дороги;

2. способностью сохранить в оперативной памяти набор кодов, содержащий сведения о транспортном средстве и его владельце;

3. способностью закодировать и передать ответный сигнал, содержащий регистрационный номер автомобиля, время получения сигнала, а также любую другую необходимую информацию, на запрашивающее устройство ("запросчик");

4. способностью информировать водителя о нормальном прохождении поста или, напротив, о требовании остановиться для выяснения обстоятельств (данную способность может выполнять автоматический иммобилайзер).

Для реализации первого пункта электронное устройство должно обладать остронаправленной приемной антенной, расположенной по центру в верхней части лобового стекла автомобиля и ориентированной по углу тангажа по направлению движения так, чтобы сигнал от запросчика, установленного над дорогой, был принят без искажений на расстоянии 10-400 м от "запросчика". Острая направленность и вышеуказанная ориентация исключат влияние боковых источников сигналов, что повысит устойчивость системы. Для реализации данного требования рекомендуется выбрать диапазон частот 500-5000 МГц. Этот диапазон уже апробирован в системах сотовой связи. Устройства этого диапазона компактны, помехоустойчивы, хорошо сопрягаются с кодирующими устройствами, допускают минимальные частотные преобразования при электронной обработке сигналов, и антенны в этом диапазоне позволяют иметь узкие диаграммы направленности. Мощность излучаемого "запросчиком" сигнала может быть небольшой в силу малого расстояния от передатчика до приемника (в пределах 400 м).

По второму пункту: в оперативной памяти электронного устройства должен храниться только идентификационный номер транспортного средства. Однако как вариант изобретения возможно занесение в память электронного устройства других данных об автомобиле: сроках техосмотра, страховании, о владельце, о допущенных к управлению лицах, времени последнего прохождения контрольного пункта. Эти данные могут оперативно обновляться.

По третьему пункту: кодирование необходимо для устойчивости системы к попыткам несанкционированного доступа. Алгоритмы и способы кодирования прошли проверку в системах сотовой связи и показали свою высокую устойчивость к попыткам "взлома". В описываемой системе дополнительная защита осуществляется за счет логического анализа времени и места получения сигналов от транспортного средства запросчиками, что будет освещено ниже.

По четвертому пункту: как и в любой системе с обратной связью, водитель должен быть проинформирован световым или голосовым методом о том, пройден ли пункт контроля без проблем, или же по поводу дальнейшей эксплуатации транспортного средства возникли вопросы. В последнем случае для информирования сотрудников ГИБДД на автомобиле срабатывает световая и/или звуковая сигнализация или применяется иммобилайзер. Иммобилайзеры могут иметь различную конструкцию (влиять на систему зажигания, систему впрыска топлива и т.д.). Они прошли апробацию в различных противоугонных системах. Данные о проблемном транспортном средстве появляются на мониторах рабочих станций поста.

Изобретение поясняется графически.

На фиг.1 показано пространственное расположение элементов стационарного поста.

На фиг.2 - блок-схема алгоритма работы "запросчика" при анализе времени получения сигнала.

На фиг.3 - блок-схема алгоритма работы "ответчика" при анализе времени получения сигнала.

На фиг.4 - общая функциональная схема обработки информации.

На фиг.5 - функциональная схема аппаратной части аппаратно-программного комплекса стационарного поста.

Пост контроля за движением автотранспортных средств включает (фиг.1): кронштейны 1 с приемопередатчиками "запросчиков" 2, расположенными на расстоянии 10-100 м от стационарного поста навстречу направлению движения автотранспорта и на высоте 4,8-6 м над проезжей частью по одному на каждую полосу движения 3. Сигнал от передатчиков запросчиков принимается в зоне приема 4 приемниками ответчиков 5, расположенными на каждом транспортном средстве.

С целью защиты системы от несанкционированного доступа в ответный сигнал ответчика вводится случайная функция, представляющая собой время последнего получения сигнала от "запросчика" с точностью до миллисекунд. Это время записывается и в центральную базу данных. Блок-схемы, поясняющие алгоритм анализа времени получения сигнала, представлены на фиг.2 и 3.

Время получения сигнала от "ответчика" к тому же может быть использовано в более сложных алгоритмах анализа информации в центральной базе данных. Эти алгоритмы могут иметь сложный характер и рассмотрены ниже.

Принятая приемниками "запросчиков" 2 (фиг.1) информация по каналам связи 6 поступает на сервер первичной обработки информации 7 и после первичного анализа передается в центральную базу данных. Сервер первичной обработки служит исключительно целям оперативности обработки информации, поскольку при прямом обращении к серверам центральной базы данных их захлестнул бы огромный поток информации. На данном этапе развития вычислительной техники было бы целесообразно разнести центральную и оперативные базы данных. Как только транспортное средство впервые попало в поле зрения стационарного поста, обращение идет в центральную базу данных. Из нее информация скачивается в оперативную базу данных данного поста (группы постов), и уже далее транспортное средство отслеживается оперативным сервером, передавая информацию о транспортном средстве по мере его движения по цепочке следующему оперативному серверу. В этом случае обновление информации в центральной базе данных можно проводить в плановом режиме.

Вышеизложенное проиллюстрировано на общей функциональной схеме обработки информации фиг.4.

Работа системы поясняется с помощью функциональной схема аппаратной части аппаратно-программного комплекса стационарного поста, приведенной на фиг.5

Принятая от запросчиков 2, установленных над проезжей частью на кронштейнах 1, информация по каналам телекоммуникационной связи 6 и 8 через мультиплексор 9 и локальную вычислительную сеть 10 поступает на сервер 11 оперативной базы данных, снабженный соответствующим программным обеспечением, которое осуществляет идентификацию автотранспортного средства, проезжающего через пост. Данная идентификация осуществляется путем сравнения полученной информации с содержащейся в базе данных, а также информации о месте и времени прохождения транспортным средством предыдущего поста. Также производится поиск в базе данных подлежащих задержанию автотранспортных средств. В случае совпадения на рабочие станции поста 12 выдается команда (сигнал) на задержание. Возможна также выдача сигнала исполнительному устройству (иммобилайзеру) для остановки автотранспортного средства, которое осуществит данную остановку автоматически. Сервер 11 выполняет также функцию накопления информации о всех проследовавших через пост автотранспортных средствах с целью ее более углубленного анализа. Можно перечислить часть вариантов такого анализа:

- появление транспортного средства, отмеченного его владельцем как "стоящее без движения";

- транспортное средство почти одновременно отмечено на разных постах, хотя физически это невозможно;

- время следования через предыдущий пост, хранящееся в ответчике транспортного средства, не совпадает с временем, хранящимся в базе данных. Как указывалось выше, это время заносится в память ответчика автоматически при попытке его сканирования;

- при введении различных планов силовых ведомств ("Перехват", "Вихрь", "Антитеррор" и т.д.) проводится анализ транспортных средств, находившихся в районе происшествия, причем можно отделить постоянно эксплуатирующиеся в данном районе транспортные средства от "чужих". Конкретный алгоритм обработки информации выбирается индивидуально в каждом случае.

При попытке отъединения ответчика от транспортного средства предусматривается функциональное разрушение ответчика (например, прожигание его схемы или блока памяти электрическим разрядом).

После анализа информации в случае, если выявлена недопустимость дальнейшей эксплуатации транспортного средства, по каналам телекоммуникационной связи с серверов обработки информации поступает соответствующий сигнал.

Таблица 1
"ОТВЕТЧИК"	"ЗАПРОСЧИК"
	Излучение запрашивающих сигналов
Момент получения сигнала от "запросчика"
Отсылка идентификационного номера транспортного средства и одного из значений времени, хранящегося в ОЗУ "ответчика".
	Прием сигнала от "ответчика". Поиск в базе данных по идентификационному номеру времени прохождения одного из предыдущих постов и в случае совпадения отсылка времени прохождения последнего поста на "ответчик".
Прием сигнала. В ОЗУ "ответчика" сравнивается хранящееся значение с полученным от "запросчика".
При совпадении новое время получения сигнала записывается в ОЗУ "ответчика" и одновременно отсылается на "запросчик".
	Новое время прохождения поста транспортным средством записывается в базу данных.

1. Система контроля транспортных средств, содержащая запрашивающие устройства, расположенные по направлению движения транспортных средств, электронное устройство, установленное на транспортном средстве и выполненное с возможностью хранения идентификационного номера транспортного средства, принятия сигнала от запрашивающего устройства и передачи ответного сигнала на запрашивающее устройство, причем запрашивающие устройства связаны единой телекоммуникационной сетью с базой данных, в которой происходит обработка полученной информации, отличающаяся тем, что электронное устройство транспортного средства выполнено с возможностью хранения времени ответа на сигнал предыдущего запрашивающего устройства и передачи этого времени в ответном сигнале.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что электронное устройство транспортного средства выполнено энергозависимым и защищенным схемой, обеспечивающей прожиг его запоминающего устройства при попытке его съема.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что база данных состоит из центральной базы данных, серверы которой связаны с серверами оперативной базы данных, обслуживающих несколько автоматизированных постов, снабженных запрашивающими устройствами.

4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что электронное устройство содержит остронаправленную приемную антенну, расположенную по центру верхней части лобового стекла транспортного средства и ориентированную по углу тангажа по направлению движения с возможностью принятия сигнала без искажения от запрашивающего устройства на расстоянии 10-400 м от последнего, причем диапазон частот сигнала составляет 500-5000 МГц.

5. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что запрашивающее устройство расположено над каждой полосой движения с возможностью захвата транспортного средства, идущего по данной полосе, до момента времени, пока не будет получен ответный сигнал.