Способ отпирания замка и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области защиты объектов от несанкционированного доступа посторонних лиц и может быть использовано для охраны квартир, дач и других объектов. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит запирающее устройство, ключ, контакт, теплоизлучатель, нагреватель, фотоприемник, анализатор сигнала, замочную скважину, электронный ключ, передатчик, задающий генератор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор, усилитель мощности, передающую антенну, приемную антенну, усилитель высокой частоты, устройство формирования опорного напряжения, удвоитель фазы, узкополосные фильтры, делитель фазы на два, фазовый детектор и блок регистрации. Изобретение позволяет повысить надежность замка посредством передачи по радиоканалу сигнала тревоги владельцу объекта или отделу внутриведомственной охраны при несанкционированном воздействии на замок ключом другой конструкции. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемые способ и устройство относятся к области защиты различных объектов от несанкционированного доступа посторонних лиц и могут быть использованы для охраны квартир, дач, офисов, сейфов, складов и других объектов.

Известен способ, заключающийся в том, что вставленный в замочную скважину ключ подвергают воздействию механических колебаний, после чего определяют частоту колебаний ключа и сравнивают ее с заранее заданной, в случае совпадения этих частот посылают сигнал на отпирание замка (авт. свид. СССР №1805199, Е05В 47/00, 1994).

Этот способ не позволяет достичь высокой секретности, поскольку, зная заданную частоту колебаний ключа, можно изготовить дубликаты такого ключа.

Известен также замок, содержащий запирающее устройство, ключ, задатчик механических колебаний (резонатор), приемник этих колебаний и анализатор сигнала, сравнивающий сигнал с заранее заданным эталонным сигналом и подающий команду на отпирание замка в случае совпадения этих сигналов. Анализатор сигнала содержит несколько схем перепроверки сигнала с ключа (авт. свид. СССР №1805199, Е05В 47/00, 1994).

Такое устройство имеет высокую степень секретности, однако оно имеет сложную электронную схему, а многократная перепроверка сигнала в схемах сравнения снижает надежность замка и приводит к увеличению числа ложных срабатываний.

Наиболее близким к предлагаемому являются «Способ отпирания замка и устройство для его осуществления» (патент РФ №2081983, Е05В 47/00, 1994), которые и выбраны в качестве прототипов.

Сущность способа заключается в нагревании ключа, выполненного с внутренними дефектами, определении распределения интенсивности теплового излучения по поверхности ключа и сравнении этого распределения с эталонной характеристикой. При совпадении снимаемой характеристики с эталонной подается сигнал на отпирание замка. Замок, отпираемый данным способом, содержит запирающее устройство, ключ, задатчик, приемник и анализатор сигнала, подсоединенный к приемнику сигнала и запирающему устройству. При этом ключ выполнен с внутренними дефектами, задатчик сигнала выполнен в виде источника тепла, а приемник сигнала - в виде измерителя интенсивности теплового излучения. Данный способ отпирания замка позволяет значительно повысить степень секретности замка.

Однако данный замок и способ его отпирания не позволяют информировать по радиоканалу владельца объекта, на котором установлен данный замок, или отдел внутриведомственной охраны о несанкционированном воздействии на замок ключом другой конструкции или отмычкой.

Технической задачей изобретения является повышение надежности замка и способа его отпирания путем передачи по радиоканалу сигнала тревоги владельцу объекта, на котором установлен данный замок, или отделу внутриведомственной охраны при несанкционированном воздействии на замок ключом другой конструкции или отмычкой.

Поставленная задача решается тем, что согласно способа отпирания замка, заключающегося в физическом воздействии на ключ путем нагрева, определении его физической характеристики в виде распределения интенсивности теплового излучения по поверхности ключа, в который заранее вносят внутренние дефекты, сравнении ее с заданной и подаче сигнала на отпирание замка при совпадении этих характеристик, при несовпадении указанных характеристик формируют высокочастотное колебание, манипулируют его по фазе модулирующим кодом, несущим информацию о замке, усиливают по мощности и излучают в пространство в виде фазоманипулированного сигнала, а затем принимают на пункте контроля, удваивают по фазе, выделяют гармоническое напряжение на удвоенной несущей частоте, делят его по фазе на два, выделяют гармоническое напряжение на несущей частоте и используют его в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования принимаемого фазоманипулированного сигнала, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют и анализируют его.

Поставленная задача решается тем, что устройство отпирания замка, содержащее ключ с внутренними дефектами, замок, имеющий элемент формирования воздействия в виде источника тепла, последовательно включенные приемник, анализатор сигнала, выполненный в виде измерителя интенсивности теплового излучения, и запирающий блок, а также контактный переключатель, соединенный с элементом формирования воздействия, приемником и анализатором сигнала, снабжено передатчиком, соединенным через электронный ключ с контактным переключателем и выходом анализатора сигнала, и пунктом контроля, установленным в отделе внутриведомственной охраны или у владельца объекта, на котором установлен замок, причем передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с генератором модулирующего кода, усилитель мощности и передающей антенны, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, удвоителя фазы, первого узкополосного фильтра, делителя фазы на два, второго узкополосного фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и блока регистрации.

Структурная схема замка представлена на фиг.1. Структурная схема пункта контроля изображена на фиг.2. График распределения интенсивности теплового излучения по поверхности ключа после его нагрева показан на фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие принцип передачи сигнала тревоги по радиоканалу, изображены на фиг.4.

Замок содержит запирающее устройство 1, ключ 2, систему нагрева, состоящую из теплоизлучателя 4, соединенного с контактом 3, и нагреватель 5. Устройство содержит также фотоприемник 6, подсоединенный к анализатору 7 сигнала, связанному с запирающим устройством 1, замочную скважину 8, электронный ключ 9, передатчик 10 и пункт контроля. При изготовлении ключа 2 в него вносят внутренние дефекты (например, воздействием на него протонного излучения).

Передатчик 10 выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора 11, фазового манипулятора 13, второй вход которого соединен с выходом генератора 12 модулирующего кода, усилителя 14 мощности и передающей антенны 15. Фотоприемник 6, анализатор 7 сигнала непосредственно, а передатчик 10 через электронный ключ 9 соединены с контактом 3. Пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны 16, усилителя 17 высокой частоты, удвоителя 19 фазы, первого узкополосного фильтра 20, делителя 21 фазы на два, второго узкополосного фильтра 22, фазового детектора 23, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 высокой частоты, и блока 24 регистрации.

Поскольку каждый ключ обладает индивидуальным распределением приповерхностных дефектов, образующихся в массе материала при изготовлении ключа, то индивидуальным для каждого ключа будет и распределение интенсивности излучения по поверхности ключа после его предварительного нагрева.

Поэтому открыть замок можно только тем ключом, характеристика которого заранее заложена в устройство, сравнивающее характеристику ключа с заранее заданной. Таким образом, способ отпирания замка обладает высокой степенью секретности.

Если характеристика ключа не совпадает с заранее заложенной в устройство характеристикой, то включается радиоканал, по которому сигнал тревоги передается на пункт контроля (отдел внутриведомственной охраны, владелец объекта, на котором установлен замок) для принятия решения о задержании лица, не имеющего санкционированного доступа к замку, а следовательно, и к объекту.

Способ осуществляют следующим образом.

Для ключа, изготовленного с приповерхностными дефектами, заранее определяется характеристика распределения теплоизлучения по поверхности ключа. С этой целью ключ нагревают до той температуры, до которой он будет нагрет при отпирании замка. Эту характеристику заносят в память устройства, которое может сравнить фактическую характеристику ключа с заданной.

При отпирании замка ключ вставляют в замочную скважину, где он подвергается нагреву до определенной температуры, после чего определяется его физическая характеристика: распределение теплового излучения по поверхности ключа. В случае совпадения этой характеристики с заранее определенной подается сигнал на отпирание замка.

Выполнение задатчика сигнала в виде источника, а приемника в виде измерителя интенсивности теплового излучения позволяет определить распределение интенсивности излучения по поверхности ключа после его предварительного нагрева. При этом, поскольку каждый ключ обладает индивидуальным распределением внутренних, невидимых снаружи дефектов в массиве материала, из которого он изготовлен, то распределение интенсивности излучения по поверхности ключа является индивидуальным. Это обстоятельство позволяет существенно повысить секретность предлагаемого замка.

Такими ключами снабжают всех лиц, которые имеют санкционированный доступ к замку, а следовательно, и к объекту, на котором он установлен.

Если характеристика ключа не совпадает с заранее заложенной в устройство характеристикой, то в замке формируется фазоманипулированный (ФМн) сигнал, в котором содержатся сведения о номере замка и месте, где он установлен. Данный сигнал тревоги передается по радиоканалу на пункт контроля, где принимаются меры по задержанию злоумышленника.

После включения устройство, реализующее предлагаемый способ, функционирует следующим образом.

При установке ключа 2 в замковую скважину 8 контактом 3 включается система нагрева, состоящая из теплоизлучателя 4 и нагревателя 5, а также фотоприемник 6 и анализатор 7 сигнала. После нагрева ключа 2 до определенной температуры фотоприемник 6 фиксирует распределение интенсивности теплового излучения по поверхности ключа 2 и подает сигнал в анализатор 7 сигнала, в котором полученная характеристика сравнивается с эталонной, в случае их совпадения подается сигнал управления на отпирание запирающего устройства 1 и на закрытие электронного ключа 9. В исходном состоянии электронный ключ 9 всегда открыт. На фиг.3 показан пример распределения интенсивности теплового излучения, выраженной величиной Vфот, по поверхности ключа 2.

При установке ключа 2, характеристика которого не совпадает с заранее заложенной в устройство характеристикой, контактом 3 через открытый ключ 9 включается передатчик 10. При этом задающим генератором 11 формируется высокочастотное колебание (фиг.4, а)

Uc(t)=Vc·Cos(Wct+ϕc), 0≤t≤Tc,

где Uc, Wc, ϕc, Tc - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 13, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) (фиг.4, б), содержащий сведения о номере замка, его характере и местоположении, где он установлен.

На выходе фазового манипулятора 13 образуется ФМн-сигнал (фиг.4, в)

U₁(t)=Vc·Cos[Wct+ϕ_К(t)+ϕc], 0≤t≤Tc,

где ϕ_K(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ_К(t)=const при К·τэ≤t≤(К+1)τэ и может изменяться скачком при t=К·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, ... N-1):

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc (Tc=N·τэ), который после усиления в усилителе 14 мощности излучается передающей антенной 15 в эфир, принимается приемной антенной 16 на пункте контроля и через усилитель 17 высокой частоты поступает на информационный вход фазового детектора 23 и на вход удвоителя 19 фазы. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение (фиг.4, г)

U₂(t)=V₂·Cos(2Wct+2ϕc), 0≤t≤Tc.

Так как 2ϕ_К(t)={0, 2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует. Гармоническое напряжение U₂(t) выделяется узкополосным фильтром 20, частота настройки Wн₁ которого выбирается равной удвоенному значению несущей частоты Wc(Wн₁=2Wc), и поступает на вход делителя 21 фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое напряжение (фиг.4, д)

U₃(t)=V₂·Cos(Wct+ϕc), 0≤t≤Tc.

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 22, настроенным на несущую частоту Wc(Wн₂=Wc), используется в качестве опорного напряжения и подается на опорный вход фазового детектора 23. На выходе фазового 23 детектора образуется низкочастотное напряжение (фиг.4, е)

Uн(t)=Vн·Cosϕ_К(t), 0≤t≤Тс,

где Vн=1/2K·Vc·V₂;

К - коэффициент передачи фазового детектора,

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг 4, д), которое регистрируется блоком 24 регистрации.

Последовательно соединенные удвоитель 19 фазы, узкополосный фильтр 20, делитель 21 фазы на два и узкополосный фильтр 22 образуют устройство 18 формирования опорного напряжения.

Следует отметить, что необходимым условием работы фазового детектора 23 является наличие опорного напряжения, имеющего ту же частоту, что и принимаемый ФМн-сигнал.

В предлагаемом устройстве опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала, выделяется непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала.

Анализируя низкочастотное напряжение, определяется замок, который подвергается несанкционированному воздействию, и принимаются меры по задержанию злоумышленника.

Таким образом, предлагаемый замок и способ его отпирания по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение надежности путем передачи по радиоканалу сигнала тревоги на пункт контроля (владельцу объекта, на котором установлен данный замок, или отделу внутриведомственной охраны) при несанкционированном воздействии на замок ключом другой конструкции или отмычкой.

При этом в качестве сигнала тревоги используют сигналы с фазовой манипуляцией, обладающие энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность.

Вследствие этого ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

1. Способ отпирания замка, заключающийся в физическом воздействии на ключ путем нагрева, определении его физической характеристики в виде распределения интенсивности теплового излучения по поверхности ключа, в который заранее вносят внутренние дефекты, сравнении ее с заданной и подаче сигнала на отпирание замка при совпадении этих характеристик, отличающийся тем, что при несовпадении указанных характеристик формируют высокочастотное колебание, манипулируют его по фазе модулирующим кодом, несущим информацию о замке, усиливают по мощности и излучают в пространство в виде фазоманипулированного сигнала, а затем принимают на пункте контроля, удваивают по фазе, выделяют гармоническое напряжение на удвоенной несущей частоте, делят его по фазе на два, выделяют гармоническое напряжение на несущей частоте и используют его в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования принимаемого фазоманипулированного сигнала, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют и анализируют его.

2. Устройство отпирания замка, содержащее ключ с внутренними дефектами, замок, имеющий элемент формирования воздействия в виде источника тепла, последовательно включенные приемник, анализатор сигнала, выполненный в виде измерителя интенсивности теплового излучения, и запирающий блок, а также контактный переключатель, соединенный с элементом формирования воздействия, приемником и анализатором сигнала, отличающееся тем, что оно снабжено передатчиком, соединенным через электронный ключ с контактным переключателем и выходом анализатора сигнала, и пунктом контроля, установленным в отделе внутриведомственной охраны или у владельца объекта, на котором установлен замок, причем передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилителя мощности и передающей антенны, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, удвоителя фазы, первого узкополосного фильтра, делителя фазы на два, второго узкополосного фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и блока регистрации.