Противоугонная 5d-система
Изобретение относится к оборудованию транспортных средств и предназначено для предотвращения недозволенного использования - угона, кражи или захвата. Система содержит электронную метку, работающую в 2D разнесенных диапазонах частот - низкочастотном (НЧ) и ультравысокочастотном (УВЧ) и выполненную с НЧ и УВЧ приемопередатчиками, элементом питания. Выходы элемента питания подключены к цепям питания УВЧ приемопередатчика и микропроцессора. В системе имеются блок считывания, соединенный с шиной зажигания и связанный с электронной меткой индуктивной связью, блок индикации и управления, первый управляющий вход которого через пороговое устройство подключен к выходу блока считывания, а второй управляющий вход соединен с шиной зажигания. Предусмотрены также модули тревожной сигнализации, модули блокирования движения транспортного средства и модули контроля и управления доступом, каждый из которых по проводам или по радиоэфиру связан с блоком индикации и управления. Электронная метка выполнена в виде 3D-метки с 3D-антенной, а НЧ приемопередатчик - в виде 3D-HЧ приемопередатчика. Все внешние контакты 3D-антенны соединены с соответствующими контактами 3D-HЧ приемопередатчика. Управляющие входы и выходы УВЧ и 3D-HЧ приемопередатчиков подключены к соответствующим выходам и входам микропроцессора. Входящая в состав 3D-метки 3D-антенна может быть выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, с двумя или шестью внешними контактами. Продольные оси ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему. Эффективность действия системы не зависит от взаимной ориентации антенн, установленных, соответственно, в электронной метке и в блоке считывания, находящемся на борту ТС. Технический результат заключается в достижении максимально возможной чувствительности системы к сигналам электронной метки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к оборудованию транспортных средств (ТС) и предназначено для предотвращения недозволенного использования - угона, кражи или захвата, в частности - к противоугонным системам.
Известна противоугонная система для ТС по патенту RU №2076815, B60R 25/10, содержащая установленную в ТС возимую часть, включающую в себя генератор "накачки" и микроконтроллер, подключенный к датчикам воздействия на ТС, исполнительным органам, первому приемопередатчику с первой катушкой индуктивности, и находящуюся у пользователя ТС носимую часть, включающую соединенные между собой второй приемопередатчик со второй катушкой индуктивности, выполненной с возможностью ее взаимодействия с первой катушкой индуктивности. Первая катушка индуктивности установлена скрытно в расчетной зоне ее взаимодействия со второй катушкой индуктивности, например, в спинке сиденья водителя - по ее периметру, либо в крышке люка на крыше салона ТС или кабины водителя, выполненной из диэлектрического материала. Все элементы носимой части могут быть встроены в пластиковую карточку, например, по периметру этой карточки.
В исходном положении пользователь ТС вместе с носимой частью и ключом замка зажигания находится вне ТС, система зажигания которого выключена, а расположенный в возимой части микроконтроллер подключен к бортовому источнику питания. В запоминающем устройстве микроконтроллера хранится алгоритм работы системы, а в запоминающем устройстве носимой части - идентификационные коды "прописанных в системе" пользователей ТС. Колебательный контур носимой части настроен на частоту генератора "накачки".
В описанной выше противоугонной системе применена технология бесконтактной или радиочастотной идентификации - Radio Frequency Identification (RFID) индуктивного типа (Стасенко Л.А. "Современные технологии радиочастотной идентификации". Обзор в журнале "Системы безопасности", апрель - май 2004, с.72-76). В общем случае RFID система содержит блок считывания (ридер) с антенной и транспондерные метки (тэги), работающие с частотно-модулированными сигналами в полудуплексном (half-duplex) режиме по принципу "запрос-ответ".
Наиболее известны RFID технологии: TIRIS (134,2 /123,2 кГц), Tag-It (13,56 МГц), ЦНР (850 МГц и выше) и LF / UHF (125 кГц / 850 МГц). В охранно-противоугонных системах для ТС используют в основном технологию TIRIS.
При использовании указанной технологии запрос от ридера формируется в виде радиочастотной посылки частотой 134,2 кГц приблизительно каждые 50 мс. Каждый тэг, находящийся в поле действия ридера и принявший такой запрос, формирует ответный частотно-модулированный сигнал, несущий в себе сведения об объекте идентификации. Эта информация представляет собой двоичный код, который может быть записан на заводе-изготовителе или запрограммирован пользователем ТС. Передача ответного сигнала от тэга осуществляется в виде частотной манипуляции (FSK) на частотах 123,2 и 134,2 кГц, при этом типовая максимальная дальность считывания данных не превышает 1,5 м.
Описания тэгов и ридеров семейства TIRIS приведены, например, в руководящих технических материалах фирмы Texas Instruments: "RI45538N/NS TIRIS RF Module IС. Reference Manual. Rev.1.4. 05/31/94".
Данная технология реализована в линейке широко известных охранно-противоугонных систем, в частности, в серийно производимых предприятием-заявителем системах с торговой маркой ВLАСК ВUG®. ("Автомобильные охранные системы", Каталог, ООО "Альтоника", 2008, с.54, 55, www.altonika.ru).
Недостатками описанной выше противоугонной системы, использующей RFID систему индуктивного типа, работающую в килогерцовом диапазоне низких частот (НЧ), являются большие габариты антенны, низкие помехозащищенность и криптостойкость канала идентификации пользователя.
На устранение этих недостатков направлены противоугонные системы нового поколения, использующие радиообмен данными между электронной меткой и узлами ТС на ультравысоких частотах (УВЧ), в частности, в разрешенной полосе гигагерцового диапазона - от 2400 до 2483,5 МГц.
Основными компонентами указанных противоугонных систем являются электронная метка, УВЧ приемопередатчик с автономным элементом питания (батарейкой), модуль индикации и управления, модули блокирования движения ТС, модули тревожной сигнализации и модули контроля и управления доступом. Каждый такой модуль включает в себя приемопередатчик, позволяющий вести двухсторонний радиообмен данными с аналогичными приемопередатчиками, установленными в других блоках.
Указанный радиообмен осуществляется в динамическом диалоговом режиме на частотах, выбираемых по случайному закону в вышеуказанной разрешенной полосе частот (от 2400 до 2483,5 МГц). Отличительными особенностями гигагерцового диапазона являются высокие помехозащищенность и криптостойкость.
К противоугонным системам, реализующим указанную технологию, относятся линейки противоугонных систем SkyBrake DD (www.autonams.lv), StarLine Smart 2.4G (www.twage.ru) и ряд других.
Так, управление системой SkyBrake DD осуществляется дистанционно с помощью находящейся у пользователя миниатюрной электронной метки, представляющей собой программируемый приемопередатчик, который регулярно в диалоговом режиме (Double Dialogue - DD), выходит в эфир и связывается с находящимися в ТС миниатюрными приемопередатчиками, установленными в блоке индикации и управления, в модулях контроля и управления доступом, в модулях тревожной сигнализации и в модулях блокирования движения ТС. По мнению разработчиков указанной системы, применение технологии DD практически на 100% гарантирует защиту от электронного "взлома" противоугонной системы.
Миниатюрные размеры электронной метки дают возможность управлять противоугонной системой без каких-либо действий со стороны пользователя, а маленькие размеры приемопередатчиков, установленных в блоке индикации и управления, в модулях контроля и управления доступом, в модулях тревожной сигнализации и в модулях блокирования движения ТС, позволяют надежно спрятать их внутри ТС. Высокая скрытность установки, при которой пользователь ТС может даже не знать, в каком месте ТС установлены блок индикации и управления и вышеупомянутые модули, высокие помехозащищенность и криптостойкость радиоканалов являются несомненными достоинствами противоугонных систем семейства SkyBrake DD.
Особенности RFID систем в различных диапазонах частот становятся понятными из рассмотрения иллюстративных зависимостей, представленных в вышеупомянутом обзоре Л.А.Стасенко (фиг.1). Указанные зависимости наглядно показывают, что каждому частотному диапазону, используемому в RFID системах, присущи вполне определенные недостатки, существенно ограничивающие возможность достижения требуемых показателей эффективности. Так, для гигагерцового диапазона, в котором работает система SkyBrake DD, характерны сильная температурная зависимость и влияние на параметры системы отражений от поверхностей соседствующих предметов, в частности, от элементов конструкции ТС, в котором установлена противоугонная система. Указанные факторы приводят к неустойчивости и непредсказуемости характеристик работы RFID систем, использующих гигагерцовый диапазон. Что касается большой дальности действия, достигаемой в гигагерцовом диапазоне, то, с одной стороны, это является достоинством указанного диапазона, а с другой, его недостатком. Дело в том, что при снятии ТС с охраны с помощью электронной метки (брелока, транспондера) пользователь не должен находиться на слишком большом удалении от своего ТС, поскольку злоумышленники могут воспользоваться этим для воздействия на ТС с целью его захвата или кражи ценных вещей. Например, представим себе ситуацию, в которой пользователь возвращается к своему ТС после достаточно долгого отсутствия. ТС, разумеется, находится под охраной. При приближении пользователя к ТС находящаяся у пользователя (например, в кармане пиджака) электронная метка осуществляет обмен данными с аппаратурой охраны, находящейся внутри ТС. В результате происходит идентификация пользователя, которому принадлежит данная электронная метка. После идентификации пользователя аппаратура охраны формирует команду на снятие ТС с охраны. Это означает, что тревожная сигнализация отключается и обеспечивается беспрепятственный доступ в салон ТС. Но пользователь в момент снятия ТС с охраны может находиться вне зоны прямой видимости ТС. И злоумышленники могут этим воспользоваться. Например, один из злоумышленников отвлекает внимание пользователя, а другой - проникает в ТС с целью кражи из салона каких-либо ценных предметов. Поскольку ТС снято с охраны, то такую кражу удается сделать без особых усилий. Еще более неприятные последствия могут быть в том случае, когда пользователь выходит из салона снятого с охраны ТС, например, хочет сделать какую-нибудь покупку в палатке, расположенной рядом с шоссе. ТС при этом остается снятым с охраны. В этом случае злоумышленник не только может проникнуть в салон ТС, но и беспрепятственно включить зажигание и осуществить угон. Тем более, что злоумышленник может оказаться в салоне ТС заранее, с разрешения пользователя, изображая человека, попросившего пользователя довезти его до определенного места.
Другим недостатком использования гигагерцового диапазона является существенная зависимость дальности действия электронной метки от температуры внешней среды, от внешнего окружения и от угла падения формируемого электронной меткой радиолуча на находящуюся внутри ТС антенну.
На устранение указанных недостатков при сохранении достоинств ранее упомянутого аналога направлено изобретение по патенту RU №2381118, B60R. 25/10, В60К 25/04. Суть данного изобретения заключается в дополнительном использовании для идентификации пользователя, наряду с гигагерцовым диапазоном частот, традиционного для противоугонных RFID систем, килогерцового диапазона частот.
Предметом этого изобретения является способ защиты ТС от угона и захвата, при котором каждого пользователя ТС снабжают индивидуальной электронной меткой, имеющей в своей памяти записанный при изготовлении и неизменяемый в процессе эксплуатации индивидуальный идентификационный код. При снабжении пользователя электронной меткой переписывают идентификационный код в память блока индикации и управления, установленного в салоне ТС, а при снятии с охраны ТС, предварительно поставленного под охрану, осуществляют обмен кодированными радиосигналами между вышеупомянутыми электронной меткой и блоком индикации и управления с помощью УВЧ канала - на частотах, лежащих в разрешенном диапазоне от 2400 до 2483,5 МГц. В ходе указанного обмена радиосигналами обрабатывают в блоке индикации и управления принятые от электронной метки кодированные радиосигналы, выделяют из них идентификационный код электронной метки и сравнивают его с идентификационными кодами электронных меток пользователей, запомненными в блоке индикации и управления.
В отличие от системы SkyBrake DD, в данной системе, наряду с УВЧ каналом, присутствует также НЧ канал, использующий вышеупомянутую технологию TIRIS (134,2 / 123,2 кГц). При использовании в НЧ канале стандартной для килогерцового диапазона частот антенны в виде катушки индуктивности с ферритовым стержнем максимальная дальность действия системы не превышает 1,5 м. "Накачку" индуктивного контура, образуемого катушкой индуктивности, встроенной в электронную метку, и катушки индуктивности, входящей в состав блока считывания, осуществляет установленный в этом блоке генератор накачки. В результате, на выходе блока считывания появляется сигнал отклика с амплитудой, зависящей от расстояния между электронной меткой и блоком считывания. Этот сигнал подается на вход порогового устройства. Команда на снятие ТС с охраны формируется в блоке индикации и управления только в том случае, когда на его вход поступает сигнал с выхода вышеупомянутого порогового устройства, то есть в случае превышения заданного порога. Это произойдет лишь в том случае, если электронная метка находится в зоне действия не только УВЧ канала, но и НЧ канала. Соответственно, дальность действия описанной выше двухканальной аппаратуры для идентификации пользователя будет определяться дальностью действия не гигагерцового, а килогерцового канала, поскольку в этом канале дальность на порядок меньше, чем в гигагерцовом канале.
Существенным недостатком рассмотренного выше ближайшего аналога является то, что эффективность его работы зависит от ориентации используемой в нем электронной метки относительно ориентации антенны, установленной на борту ТС. Поскольку в обычных условиях применения эта ориентация может быть произвольной (электронная метка может находиться как в руках пользователя, так и в карманах его одежды), то эффективность (надежность) работы системы может существенно варьироваться от случая к случаю. Максимальное (примерно в три раза) падение эффективности происходит в тех случаях, когда продольные оси одномерных ферритовых антенн, встроенных, соответственно, в электронную метку и в блок считывания, перпендикулярны друг другу. Естественно, это не может не повлиять отрицательным образом на устойчивость и надежность работы противоугонной системы в целом.
Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка ближайшего аналога.
Предметом настоящего изобретения является противоугонная система, содержащая электронную метку, работающую в 2D разнесенных диапазонах частот - НЧ и УВЧ - и выполненную с НЧ приемопередатчиком, УВЧ приемопередатчиком, управляющие вход и выход которого подключены к соответствующим выходу и входу микропроцессора, и элементом питания, выходы которого подключены к цепям питания УВЧ приемопередатчика и микропроцессора, блок считывания, соединенный с шиной зажигания и связанный с электронной меткой индуктивной связью, блок индикации и управления, первый управляющий вход которого через пороговое устройство подключен к выходу блока считывания, а второй управляющий вход соединен с шиной зажигания, а также модули тревожной сигнализации, модули блокирования движения ТС и модули контроля и управления доступом, каждый из которых по проводам или по радиоэфиру связан с блоком индикации и управления, при этом электронная метка выполнена в виде 3D-метки с 3D-антенной, а НЧ приемопередатчик - в виде 3D-НЧ приемопередатчика, а все внешние контакты 3D-антенны соединены с соответствующими контактами 3D-НЧ приемопередатчика, управляющие вход и выход которого подключены к соответствующим выходу и входу микропроцессора.
Частными существенными признаками изобретения являются следующие.
Входящая в состав 3D-метки 3D-антенна выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, с двумя внешними контактами, а 3D-НЧ приемопередатчик выполнен с двумя контактами, при этом продольные оси указанных ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему, первые концы обмоток указанных катушек индуктивности соединены друг с другом и подключены к первому внешнему контакту 3D-антенны, а вторые концы обмоток указанных катушек индуктивности также соединены друг с другом и подключены ко второму внешнему контакту 3D-антенны.
Входящая в состав 3D-метки 3D-антенна выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, а 3D-НЧ приемопередатчик - с шестью контактами, при этом продольные оси указанных ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему, первые концы обмоток указанных катушек подключены к первому, второму и третьему внешним контактам 3D-антенны, а вторые концы указанных катушек подключены, соответственно, к четвертому, пятому и шестому внешним контактам 3D-антенны.
Задачей настоящего изобретения является создание противоугонной системы, эффективность действия которой практически не зависела бы от взаимной ориентации антенн, установленных, соответственно, в электронной метке и в блоке считывания, находящемся на борту ТС.
Технический результат заключается в достижении максимально возможной чувствительности системы к сигналам электронной метки. При этом чувствительность системы практически не зависит от углового положения указанной электронной метки относительно плоскости, в которой расположена антенна в блоке считывания, установленном на борту ТС.
Суть изобретения поясняется на фиг.1 - 4.
На фиг.1 приведены иллюстративные зависимости, характеризующие особенности влияния внешних факторов на работу RFID систем в различных частотных диапазонах.
На фиг.2 показана структурная схема предлагаемой противоугонной 5D-системы.
На фиг.3 и 4 представлены два возможных варианта исполнения 3D-метки, отличающиеся схемой подключения 30-антенны к ЗВ-НЧ приемопередатчику (варианты А и В).
На фиг.1 - 4 использованы следующие обозначения: 1 - электронная метка (3D-метка); 2 - блок считывания; 3 - блок индикации и управления; 4 - модули тревожной сигнализации; 5 - модули блокирования движения ТС; 6 - модули контроля и управления доступом; 7 - шина зажигания; 8 - пороговое устройство, 9 - 3D-антенна, 10 - 3D-НЧ приемопередатчик; 11 - УВЧ приемопередатчик; 12 - микропроцессор; 13 - элемент питания.
Предлагаемая противоугонная 50-система содержит (фиг.2) 3D-метку 1, работающую в НЧ и УВЧ диапазонах частот, и связанный с ней индуктивной связью блок 2 считывания, ко входу которого подключена шина 7 зажигания, а выход через пороговое устройство 8 подключен к первому управляющему входу блока 3 индикации и управления, ко второму управляющему входу которого подключена шина 7 зажигания, а также модули 4 тревожной сигнализации, модули 5 блокирования движения ТС и модули 6 контроля и управления доступом, каждый из которых по проводам или по радиоэфиру связан с блоком 3 индикации и управления. Вышеупомянутая 3D-метка 1 содержит 3D-антенну 9, 3D-НЧ приемопередатчик 10, УВЧ приемопередатчик 11 и микропроцессор 12. Входы питания УВЧ приемопередатчика 11 и микропроцессора 12 подключены к элементу 13 питания, при этом все внешние контакты 3D-антенны 9 соединены с соответствующими контактами 3D-НЧ приемопередатчика 10, управляющие вход и выход которого подключены, соответственно, к первому выходу и первому входу микропроцессора 12, вторые вход и выход которого подключены, соответственно, к выходу и входу УВЧ приемопередатчика 11.
Входящая в состав предлагаемой противоугонной 5D-системы 3D-метка 1 может быть выполнена в двух вариантах.
В варианте А (фиг.3) 3D-антенна 9 выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, и с двумя внешними контактами, а 3D-НЧ приемопередатчик 10 - с двумя контактами, при этом продольные оси указанных ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему. Первые концы обмоток указанных катушек соединены друг с другом и подключены к первому внешнему контакту 3D-антенны 9, а вторые концы обмоток указанных катушек также соединены друг с другом и подключены ко второму внешнему контакту 3D-антенны 9.
В варианте В (фиг.4) 3D-антенна 9 также выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, но с шестью внешними контактами, а 3D-НЧ приемопередатчик 10 выполнен также с шестью внешними контактами, при этом продольные оси указанных ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему, первые концы обмоток указанных катушек подключены, соответственно, к первым трем внешним контактам 3D-антенны 9, а вторые концы указанных катушек подключены, соответственно, к четвертому, пятому и шестому внешним контактам 3D-антенны 9.
3D-метка 1, работающая в двух частотных диапазонах: гигагерцовом (в диапазоне частот от 2400 до 2483,5 МГц) и килогерцовом (на частотах 134,2 и 123,2 кГц), выпускается предприятием-заявителем в рамках проекта BASTA (www.altonika.ru). В указанной электронной метке используется 3D-антенна 9, выпускаемая компанией Neosid Pemetzrieder & Со. КG (www.neosid.de). На фиг.3 и 4 представлены описанные выше два варианта построения указанной 3D-метки 1.
В качестве блока 2 считывания может быть использован аналогичный узел, применяемый в широко известных противоугонных системах семейств BLACK BUG, RЕЕF и других, серийно выпускаемых предприятием-заявителем (www.altonika.ru).
Модули 4 тревожной сигнализации, модули 5 блокирования движения ТС и модули 6 контроля и управления доступом с гигагерцовым радиоканалом обмена информацией по существу не отличаются от аналогичных модулей, используемых в вышеупомянутых серийно выпускаемых противоугонных системах SkyBrake DD (www.autonams.lv).
Примененная в указанном радиоканале технология двухстороннего диалогового обмена данными используется, в частности, при построении вычислительных сетей (US №2003/0018893, Н04L 9/00) и в охранно-противоугонных системах (US №6658328, G08С 19/00). Разновидность указанной технологии под торговой маркой DIDialog® (свидетельство на товарный знак №214589) применяется в серийно выпускаемых предприятием-заявителем охранно-противоугонных системах элитного и среднего классов.
Таким образом, все компоненты рассматриваемой противоугонной 5D-системы, указанные на фиг.2 - 4, известны и применяются в изделиях предприятия-заявителя. Поэтому возможность практической реализации предлагаемой противоугонной 5D-системы не вызывает сомнений.
Рассматриваемая противоугонная 5D-система работает следующим образом.
Действие системы (фиг.2) основано на взаимодействии по радиоэфиру находящейся у пользователя ТС 3D-метки 1 с блоком 2 считывания - в НЧ диапазоне частот и с блоком 3 индикации и управления - в УВЧ диапазоне частот. Блок 3 индикации и управления взаимодействует, кроме того, - с модулями 4 тревожной сигнализации, с модулями 5 блокирования движения ТС и с модулями 6 контроля и управления доступом. Указанное взаимодействие осуществляется в УВЧ диапазоне частот в режиме DID.
При выходе из салона ТС пользователь путем нажатия соответствующей кнопки радиобрелока, входящего в состав штатного электронного оборудования ТС (на фиг.2 этот радиобрелок не показан), ставит ТС под охрану. Если пользователь ТС забыл (или не пожелал) воспользоваться штатным радиобрелоком, то в рассматриваемой системе постановка ТС под охрану осуществляется автоматически. Это происходит - как только 3D-метка 1 оказывается вне зоны действия вышеупомянутого блока 2 считывания.
Прием и излучение 3D-меткой 1 сигналов в УВЧ и НЧ диапазонах частот осуществляются одной двухдиапазонной антенной (фиг.2), либо двумя отдельными однодиапазонными антеннами, которые могут быть выполнены в едином конструктиве.
В гигагерцовом диапазоне частот радиоконтакт блока 3 индикации и управления с 3D-меткой 1, а также с модулями 4 тревожной сигнализации, модулями 5 блокирования движения ТС и модулями 6 контроля и управления доступом осуществляется путем вышеупомянутого режима DID.
В начале этого диалога блок 3 индикации и управления формирует кодовые сообщения, которые распространяются в некоторой зоне вокруг него. Если в этой зоне 3D-метка 1 отсутствует, то на свои кодовые сообщения блок 3 индикации и управления не получает никаких ответов. Если в указанной зоне действия оказывается 3D-метка 1, то кодовое сообщение принимается 3D-меткой 1, которая анализирует его. В том случае, если анализ показывает, что кодовое сообщение могло быть сформировано комплектным блоком 3 индикации и управления, 3D-метка 1 посылает ответный сигнал, содержащий записанный в памяти 3D-метки 1 индивидуальный код.
После получения этого ответного сигнала блок 3 индикации и управления проверяет, совпадает ли полученный в ответном сигнале индивидуальный код с одним из записанных в его памяти индивидуальных кодов набора комплектных 3D-меток 1, принадлежащих только легитимным пользователям ТС. Если такое совпадение имеет место, то блок 3 индикации и управления начинает новый цикл опроса 3D-метки 1. В указанном цикле блок 3 индикации и управления посылает 3D-метке 1 кодовое сообщение, содержащее код некоторого случайного числа. 3D-метка 1 принимает этот сигнал, преобразует случайное число в соответствии с заложенным в ней нелинейным преобразованием и передает обратно в блок 3 индикации и управления. В нем проводятся тождественное нелинейное преобразование первоначально посланного случайного числа и сравнение результата указанного тождественного нелинейного преобразования с нелинейно преобразованным случайным числом, полученным от 3D-метки 1. При их совпадении блок 3 индикации и управления отключает модули 4 тревожной сигнализации и модули 6 контроля и управления доступом, используя УВЧ каналы обмена данными.
В следующем цикле опроса блок 3 индикации и управления изменяет случайным образом первоначально заданное случайное число на другое случайное число и вновь посылает кодовое сообщение 3D-метке 1. Далее повторяются те же действия, что и в предыдущем цикле. Моменты начала каждого цикла опроса определяются программой работы блока 3 индикации и управления.
Как показала практика, применение динамического идентификационного диалога почти полностью исключает возможность "электронного взлома" радиоканала.
В НЧ канале применяется ранее упомянутая технология TIRIS. Если злоумышленник - в отсутствие пользователя - попытается проникнуть в поставленное под охрану ТС, то произойдет срабатывание охранных датчиков, после чего в модулях 4 тревожной сигнализации сработают органы светового и звукового оповещения.
При нахождении ТС под охраной блок 2 считывания излучает НЧ сигнал "накачки" 3D-метки 1, а блок 3 индикации и управления посылает в эфир УВЧ сигналы запроса. Легитимный пользователь, подходя к своему ТС, попадает вначале в зону, соответствующую радиусу действия УВЧ канала. При этом происходит описанный выше динамический идентификационный диалог 3D-метки 1 с блоком 3 индикации и управления, в результате которого происходит распознавание легитимного пользователя. Это событие фиксируется в памяти блока 3 индикации и управления.
Затем, двигаясь по направлению к своему ТС, пользователь попадает в зону действия НЧ канала. При этом в 3D-метке 1 осуществляется накопление энергии, необходимой для "накачки" индуктивного контура, образуемого встроенной в 3D-метку 1 катушкой индуктивности. По окончании процесса "накачки" между 3D-меткой 1 и блоком 2 считывания осуществляется обмен кодовой информацией в килогерцовом диапазоне частот, в результате которого происходит идентификация легитимного пользователя. В этом случае на выходе блока 2 считывания появляется сигнал отклика с амплитудой, зависящей от расстояния между 3D-меткой 1 и блоком 2 считывания. Этот сигнал отклика подается на вход порогового устройства 8. В случае превышения заданного порога с выхода вышеупомянутого порогового устройства 8 на вход блока 3 индикации и управления поступает сигнал идентификации легитимного пользователя в НЧ канале. Лишь при наличии двух указанных сигналов идентификации - в УВЧ и НЧ каналах - в блоке 3 индикации и управления формируется команда на блокирование модулей 4 тревожной сигнализации и модулей 6 контроля и управления доступом. Эта команда в режиме DID передается в указанные модули. Соответственно, при снятии с охраны дальность действия описанной выше двухканальной аппаратуры для идентификации легитимного пользователя (который находится вне салона ТС) определяется дальностью действия не УВЧ, а НЧ канала, то есть составляет примерно 1,5 м. Благодаря этому, исключается возможность проникновения злоумышленника в ТС в тот период времени, когда пользователь еще находится на достаточно большом удалении от ТС, но его распознавание в УВЧ канале уже произошло. Использование же при этом режима DID позволяет практически полностью исключить возможность проникновения злоумышленника в ТС с помощью граббера (путем непосредственного воздействия на модули 4 тревожной сигнализации и модули 6 контроля и управления доступом).
Допустим, далее, что легитимный пользователь после снятия ТС с охраны занял свое место за рулем и хочет начать движение. При этом он включает зажигание. Сразу же по шине 7 зажигания на управляющий вход блока 2 считывания и на второй управляющий вход блока 3 индикации и управления поступает сигнал активации. По этому сигналу генератор НЧ канала блока 2 считывания начинает "накачку" индуктивного контура 3D-метки 1, а генератор УВЧ канала блока 3 индикации и управления связывается с 3D-меткой 1 в режиме DID. Находящаяся в салоне ТС у пользователя 3D-метка 1 одновременно участвует в обоих указанных процессах.
Поскольку пользователь находится в салоне ТС, то 3D-метка 1 располагается в непосредственной близости как от блока 2 считывания, так и от блока 3 индикации и управления, то есть в зоне действия как УВЧ, так и НЧ каналов. Соответственно, в блоке 3 индикации и управления фиксируются оба сигнала, свидетельствующих о произошедшей идентификации легитимного пользователя. К этим сигналам добавляют код (признак) включения зажигания.
Если ранее, при постановке под охрану, модули 5 блокирования движения ТС были активированы, то в блоке 3 индикации и управления по совокупности вышеупомянутых специальных сигналов формируется команда на разблокирование двигателя ТС. По этой команде модули 5 блокирования движения ТС воздействуют на соответствующие исполнительные органы, которые осуществляют разблокирование двигателя, и ТС оказывается готовым начать движение.
В другом возможном варианте двигатель ТС первоначально, даже находясь в режиме охраны, разблокирован. В этом случае никаких сигналов на модули 5 блокирования движения ТС не подается, и ТС может беспрепятственно осуществлять движение под управлением легитимного пользователя.
Рассмотрим теперь ситуацию, в которой злоумышленник каким-то образом проник в салон ТС. Например, злоумышленника мог подвозить пользователь, а затем по неосторожности оставить его одного в салоне, выйдя из ТС к придорожному ларьку за покупкой. В этом случае злоумышленник может попытаться угнать ТС, чтобы уехать куда-то подальше и изъять из салона ТС все ценное. Для этого злоумышленнику необходимо включить зажигание. Допустим, что пользователь не отошел далеко от ТС, и блок 3 индикации и управления по УВЧ каналу фиксирует присутствие 3D-метки 1 в его зоне действия. При этом для блока 2 считывания в НЧ канале 3D-метка 1 недоступна, поскольку находится за пределами зоны действия этого канала. Соответственно, либо блок 2 считывания не посылает сигнал отклика на вход порогового устройства 8, либо амплитуда этого сигнала не превышает необходимый пороговый уровень. В обоих случаях пороговое устройство 8 передает в блок 3 индикации и управления сигнал отсутствия 3D-метки 1 в НЧ канале при включенном зажигании. В этом случае блок 3 индикации и управления формирует и посылает в эфир команду, вызывающую срабатывание в ТС модулей 4 тревожной сигнализации и модулей 5 блокирования движения ТС, в результате чего модули 5 блокирования движения ТС заблокируют двигатель ТС. Если двери ТС при этом закрыты, то одновременно в модули 6 контроля и управления доступом из блока 3 индикации и управления будет послана команда на блокирование дверей для того, чтобы воспрепятствовать выходу злоумышленника из салона ТС.
Описанный выше алгоритм использования двух частотных диапазонов позволяет значительно уменьшить риск угона ТС, обеспечивая более устойчивую работу аппаратуры для идентификации пользователей ТС, чем противоугонные системы, использующие для радиочастотной идентификации один диапазон частот.
В предлагаемой системе указанный положительный эффект еще более усиливается, благодаря тому, что в электронной метке 1 используются не одномерная, а трехмерная антенна, а именно, три установленные перпендикулярно друг другу ферритовые антенны НЧ диапазона, образующие изотропную 3D-антенну 9. В качестве 2D разнесенных диапазонов частот рассматриваются используемые гигагерцовый и килогерцовый диапазоны частот. С учетом этих особенностей предлагаемая система получила название противоугонная 5D-система.
Физический смысл достигаемого в ней положительного эффекта легко объясним. Дело в том, что для получения достаточно сильного сигнала отклика в системе с одномерными антеннами необходимо, чтобы направления осей антенн, установленных в электронной метке 1 и в блоке 2 считывания, совпадали друг с другом (либо были бы незначительно отклонены от оптимального направления). Однако, на практике пользователь зачастую не придерживается указанного правила. Соответственно, амплитуда сигнала, поступающего на вход порогового устройства 8 из блока 2 считывания, может варьироваться в широких пределах. Тем более, что, как правило, электронная метка 1 находится не в руках пользователя, а в его одежде, где она произвольно ориентирована. Согласно проведенным на предприятии-заявителе измерениям, в наиболее неблагоприятных случаях, когда оси ферритовых антенн, установленных, соответственно, в электронной метке 1 и в блоке 2 считывания, взаимно перпендикулярны, амплитуда сигнала отклика на входе порогового устройства 8 падает более чем в три раза относительно своего максимально возможного значения, достигаемого при коллинеарности направлений указанных осей. В этих случаях, даже находясь в непосредственной близости от ТС, пользователь оказывается не в состоянии открыть входную дверь и воспользоваться своим ТС.
Для того чтобы этого не происходило, в предлагаемой противоугонной 5D-системе применена специальная 3D-метка 1, которая содержит три взаимно перпендикулярные ферритовые антенны, образующие так называемую 3D-антенну 9. Внешние контакты этой 3D-антенны 9 подключены к соответствующим контактам 3D-НЧ приемопередатчика 10. Два варианта построения такой 3D-антенны 9, предназначенные для использования в различных RFID системах, в том числе в системах для защиты от угонов и краж, а также соответствующие структурные схемы построения 3D-метки 1, показаны на фиг.3 и 4.
Указанные варианты отличаются друг от друга схемой подключения к контактам многоканального 3D-НЧ приемопередатчика 10 внешних контактов 3D-антенны 9.
В варианте А (фиг.3) все три катушки индуктивности соединены параллельно друг другу и подключены к двум внешним контактам 3D-антенны 9. Соответственно, в 3D-НЧ приемопередатчике 10 задействованы лишь два контакта.
В варианте В (фиг.4) концы каждой из катушек индуктивности соединены со своими внешними контактами. Соответственно, в 3D-НЧ приемопередатчике 10 задействованы все шесть контактов.
Прием сигналов из блока 3 индикации и управления осуществляется УВЧ приемопередатчиком 11 3D-метки 1, управляемым микропроцессором 12. Указанный микропроцессор 12 связан со входом и выходом 3D-НЧ приемопередатчика 10. Входы питания УВЧ приемопередатчика 11 и микропроцессора 12 подключены к автономному элементу питания 13 (батарейке).
Благодаря использованию трех взаимно перпендикулярных антенн, образующих 3D-антенну 9, 3D-метка 1 обладает изотропной чувствительностью в пространстве. Соответственно, амплитуда сигнала отклика, поступающего с выхода блока 2 считывания на вход порогового устройства 8, практически не зависит от угла ориентации 3D-метки 1 относительно антенны, установленной в блоке 2 считывания, и пользователь может не заботиться о том, каким образом ориентирована электронная метка 1 в кармане его одежды. Это является большим удобством и позволяет существенно повысить эффективность (надежность) работы всей системы, то есть решить поставленную задачу - создать противоугонную систему, дальность действия которой определяется радиусом действия НЧ канала и практически не зависит от взаимной ориентации антенн, установленных, соответственно, в электронной метке 1 и на борту ТС.
Технический результат заключается в достижении высокой однородной чувствительности бортовой аппаратуры ТС при ее взаимодействии с электронной меткой.
1. Противоугонная система, содержащая электронную метку, работающую в 2D разнесенных диапазонах частот - низкочастотном (НЧ) и ультравысокочастотном (УВЧ) и выполненную с НЧ приемопередатчиком, УВЧ приемопередатчиком, управляющие вход и выход которого подключены к соответствующим выходу и входу микропроцессора, и элементом питания, выходы которого подключены к цепям питания УВЧ приемопередатчика и микропроцессора, блок считывания, соединенный с шиной зажигания и связанный с электронной меткой индуктивной связью, блок индикации и управления, первый управляющий вход которого через пороговое устройство подключен к выходу блока считывания, а второй управляющий вход соединен с шиной зажигания, а также модули тревожной сигнализации, модули блокирования движения транспортного средства и модули контроля и управления доступом, каждый из которых по проводам или по радиоэфиру связан с блоком индикации и управления, отличающаяся тем, что электронная метка выполнена в виде 3D-метки с 3D-антенной, а НЧ приемопередатчик - в виде 3D-HЧ приемопередатчика, при этом все внешние контакты 3D-антенны соединены с соответствующими контактами 3D-HЧ приемопередатчика, управляющие вход и выход которого подключены к соответствующим выходу и входу микропроцессора.
2. Противоугонная система по п.1, отличающаяся тем, что входящая в состав 3D-метки 3D-антенна выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, с двумя внешними контактами, a 3D-HЧ приемопередатчик выполнен с двумя контактами, при этом продольные оси указанных ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему, первые концы обмоток указанных катушек индуктивности соединены друг с другом и подключены к первому внешнему контакту 3D-антенны; а вторые концы обмоток указанных катушек индуктивности также соединены друг с другом и подключены ко второму внешнему контакту 3D-антенны.
3. Противоугонная система по п.1, отличающаяся тем, что входящая в состав 3D-метки 3D-антенна выполнена в виде трех катушек индуктивности, внутри каждой из которых находится ферритовый сердечник, а 3D-HЧ приемопередатчик - с шестью контактами, при этом продольные оси указанных ферритовых сердечников расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя ортогональную систему, первые концы обмоток указанных катушек подключены к первому, второму и третьему внешним контактам 3D-антенны, а вторые концы указанных катушек подключены, соответственно, к четвертому, пятому и шестому внешним контактам 3D-антенны.
