ПРОТИВОУГОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE ANTITHEFT DEVICE

Предлагаемое устройство относится к транспортной технике, в частности к устройствам для предотвращения несанкционированного использования или хищения транспортных средств с использованием радиоканала и приемоответчика на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
Известные противоугонные устройства с использованием радиоканала (например, патенты РФ №№2.006.394, 2.011.574, 2.011.575, 2.021.927, 2.033.352, 2.033.353, 2.042.548, 2.058.906, 2.061.320, 2.061.323, 2.209.145, 2.248.896, 2.254.245, 2.302.953, 2.373.082; Дикарев В.И., Журкович А.В., Рыбкин Л.В., Сергеева В.Г. Защита транспортных средств и грузов от угона и краж. / Под ред. д.т.н. В.В.Журковича.  Санкт-Петербург, Издательство «Гуманистика», 2004, с.103-240 и другие).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Противоугонное устройство для транспортного средства» (патент РФ №2.373.082, B60R 25/04, 2008), которое и выбрано в качестве прототипа.
Указанное устройство обеспечивает дистанционный поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, находящегося в общем транспортном потоке, и его задержание, или находящегося в статическом обесточенном состоянии на стоянке, в гараже или просто на улице.
Кроме того, известное устройство обеспечивает измерение азимута и дальности до указанного транспортного средства, т.е. позволяет определять местоположение указанного транспортного средства.
1
2
1
2
Для этого используются два коррелятора, которые вычисляют корреляционные функции R(τ) и R(τ) (фиг.4). Для точного измерения азимута и дальности до угнанного транспортного средства необходимо возможно точнее определить значение регулируемого запаздывания τ, соответствующее максимуму корреляционных функций R(τ) и R(τ).
1
2
Однако в области максимума корреляционные функции R(τ) и R(τ) имеют очень малую крутизну и изменяются незначительно при изменениях τ. Гораздо более благоприятными для поиска максимума являются формы производных от корреляционных функций  и  В точках τ=0 производные имеют значительную крутизну и, кроме того, меняют знак в зависимости от положения относительно τ=0.
Таким образом, отыскание максимума корреляционных функций (максимальный принцип - экспериментальная задача) заменяется минимальным принципом измерения - стабилизации нулевого значения регулируемой величины τ. Этот принцип позволяет значительно повысить точность и чувствительность измерителей азимута и дальности до угнанного транспортного средства.
пр
c
з
пр
c
г
пр
г
з
Кроме того, в используемых приемниках одно и то же значение промежуточной частоты w может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах w и w, т.е. w=w-w и w=w-w.
с
з
c
пр
г
пр
Следовательно, если частоту настройки w принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота w которого отличается от частоты w на 2w и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты w гетеродина (фиг.5). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования K, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехозащищенность приемников.
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:
пр
кi
г
w=|±mw±nw|,
ki
где w- частота i-го комбинационного канала приема;
m, n, i - целые положительные числа.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:
к1
г
пр
к2
г
пр
w=2w-w и w=2w+w,
г
где 2w - вторая гармоника частоты гетеродина.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, приводит к снижению избирательности и помехоустойчивости приемников.
Технической задачей изобретения является повышение избирательности, помехоустойчивости и точности измерения азимута и дальности до угнанного транспортного средства путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и использования производных корреляционных функций.
Поставленная задача решается тем, что противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом, передатчик, установленный на посту контроля и состоящий из последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и второго усилителя промежуточной частоты, последовательно подключенных к выходу задающего генератора первого перемножителя, полосового фильтра, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и компьютера, последовательно подключенных к выходу фазового манипулятора первого блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности второго перемножителя и первого фильтра нижних частот, последовательно включенных второго удвоителя частоты, второго делителя частоты на два, второго узкополосного фильтра и фазометра, последовательно включенных второй приемной антенны, третьего усилителя высокой частоты, третьего смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и третьего усилителя промежуточной частоты, последовательно включенных второго блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен указатель угла, третьего перемножителя и второго фильтра нижних частот, последовательно включенных третьего удвоителя частоты, третьего делителя частоты на два и третьего узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторым входом фазометра, приемопередающая и вторая приемная антенны разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база, приемник, установленный на транспортном средстве и состоящий из последовательно включенных первой приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, и первого усилителя промежуточной частоты, последовательно включенных первого удвоителя частоты, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого измерителя ширины спектра, первого порогового блока, второго ключа, первого фазового детектора, второй вход которого через последовательно включенные первый узкополосный фильтр соединен с выходом первого удвоителя частоты, однополярного вентиля, накопителя и второго порогового блока, установленные на транспортном средстве первое и второе реле, выполненные первое с замыкающим и размыкающим, а второе с замыкающим контактами, обмотка первого из которых подключена к аккумуляторной батарее транспортного средства через выключатель зажигания, а размыкающий контакт включен в цепь катушки зажигания, узел временной задержки, тиристор, включенный в цепь питания звукового сигнализатора параллельно выключателю звукового сигнализатора и соединенный управляющим электродом с выходом узла временной задержки, первый ключ, соединенный последовательно с обмоткой первого реле, управляющий выключатель и сигнальные лампы, при этом первое реле выполнено с дополнительным замыкающим контактом, который включен в цепь управления узла временной задержки, а его первый замыкающий контакт включен между звуковым сигнализатором и выключателем зажигания, управляющий выключатель включен между первым ключом, второй вход которого соединен с выходом второго порогового блока, и корпусом транспортного средства, а обмотка второго реле и последовательно соединенные между собой замыкающий контакт второго реле и включенные параллельно сигнальные лампы подключены к аккумуляторной батарее через первый замыкающий контакт первого реле, установленный на транспортном средстве пассивный приемоответчик, выполненный на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей, при этом преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах и содержит два гребенчатые системы электродов, соединенные друг с другом шинами, которые связаны с микрополосковой антенной, также изготовленной на поверхности пьезокристалла, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено на посту контроля четырьмя фазовращателями на 90°, четвертым и пятым смесителями, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, двумя сумматорами, четвертым и пятым перемножителями, четвертым и пятым узкополосными фильтрами, двумя амплитудными детекторами, третьим и четвертым ключами, двумя дифференциаторами и двумя усилителями, причем второй вход первого блока регулируемой задержки через первый усилитель соединен с выходом первого фильтра нижних частот, второй вход второго блока регулируемой задержки через второй усилитель соединен с выходом второго фильтра нижних частот, к второму выходу второго гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на 90°, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя высокой частоты, четвертый усилитель промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90°, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя высокой частоты, четвертый узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, и первый дифференциатор, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, второй вход первого перемножителя и второго блока регулируемой задержки и вход второго удвоителя частоты соединены с выходом третьего ключа, к первому выходу второго гетеродина последовательно подключены третий фазовращатель на 90°, пятый смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя высокой частоты, пятый усилитель промежуточной частоты, четвертый фазовращатель на 90°, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя высокой частоты, пятый узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, и второй дифференциатор, выход которого соединен с вторым входом третьего перемножителя, вход третьего удвоителя частоты соединен с выходом четвертого ключа, на транспортном средстве пятым фазовращателем на 90°, шестым смесителем, шестым усилителем промежуточной частоты, шестым фазовращателем на 90°, третьим сумматором, пятым ключом, шестым перемножителем, шестым узкополосным фильтром и третьим амплитудным детектором, причем к второму выходу первого гетеродина последовательно подключены пятый фазовращатель на 90°, шестой смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, шестой усилитель промежуточной частоты, шестой фазовращатель на 90°, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, шестой узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор и пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход подключен к входам первого удвоителя частоты и первого измерителя ширины спектра и ко второму входу второго ключа.
Структурна схема передатчика и приемников, установленных на посту контроля, представлена на фиг.1. Структурная схема приемника и исполнительного блока, установленных на транспортном средстве, представлена на фиг.2. Схема приемоответчика, установленного на транспортном средстве, изображена на фиг.3. Вид корреляционных функций и их производных показан на фиг.4. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов по частоте, изображена на фиг.5.
Передатчик 1 состоит из последовательно включенных задающего генератора 2, фазового манипулятора 4, второй вход которого соединен с выходом генератора 3 модулирующего кода, усилителя 5 мощности, дуплексера 46, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 6, второго усилителя 47 высокой частоты, второго смесителя 61, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 60, второго усилителя 62 промежуточной частоты, первого сумматора 92, четвертого перемножителя 93, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 47 высокой частоты, четвертого узкополосного фильтра 94, первого амплитудного детектора 95, третьего ключа 96, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциатора 97, второго перемножителя 66, второй вход которого соединен с первым выходом первого блока 69 регулируемой задержки, первого фильтра 67 нижних частот, первого усилителя 68, первого блока 69 регулируемой задержки, второй вход которого соединен с выходом фазового манипулятора 4, и индикатора 70 дальности. К второму выходу гетеродина 60 последовательно подключены первый фазовращатель 88 на 90°, четвертый смеситель 89, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 47 высокой частоты, четвертый усилитель 90 промежуточной частоты и второй фазовращатель 91 на 90°, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 92. К выходу задающего генератора 2 последовательно подключены первый перемножитель 63, второй вход которого соединен с выходом ключа 96, полосовой фильтр 64, второй фазовый детектор 48, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 60, и компьютер 49. К выходу третьего ключа 96 последовательно подключены второй делитель 72 частоты на два, второй узкополосный фильтр 73 и фазометр 74. К выходу второй приемной антенны 75 последовательно подключены третий усилитель 76 высокой частоты, третий смеситель 77, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 60, третий усилитель 78 промежуточной частоты, второй сумматор 102, пятый перемножитель 103, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя 76 высокой частоты, пятый узкополосный фильтр 104, второй амплитудный детектор 105, четвертый ключ 106, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 102, второй дифференциатор 107, третий перемножитель 80, второй вход которого соединен с первым выходом второго блока 83 регулируемой задержки, второй фильтр 81 нижних частот, второй усилитель 82, второй блок 83 регулируемой задержки, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа 96, и указатель 84 угла. К первому выходу второго гетеродина 60 последовательно подключены третий фазовращатель 98 на 90°, пятый смеситель 99, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя 76 высокой частоты, пятый усилитель 100 промежуточной частоты и четвертый фазовращатель 101 на 90°, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 102. К выходу четвертого ключа 106 последовательно подключены третий удвоитель 85 частоты, делитель 86 частоты на два и третий узкополосный фильтр 87, выход которого соединен с вторым входом фазометра 74.
Второй перемножитель 66, первый фильтр 67 нижних частот, первый усилитель 68 и первый блок 69 регулируемой задержки образуют первый коррелятор 65.
Третий перемножитель 80, второй фильтр 81 нижних частот, второй усилитель 82 и второй блок 83 регулируемой задержки образуют второй коррелятор 79.
Приемопередающая антенна 6 и вторая приемная антенна 75 разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база.
Приемник 7 содержит последовательно включенные первую приемную антенну 8, первый усилитель 9 высокой частоты, первый смеситель 58, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 57, первый усилитель 59 промежуточной частоты, третий сумматор 112, шестой перемножитель 113, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 9 высокой частоты, шестой узкополосный фильтр 114, третий амплитудный детектор 115, пятый ключ 116, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 112, первый удвоитель 12 частоты, второй измеритель 13 ширины спектра, блок 14 сравнения, второй вход которого через первый измеритель 11 ширины спектра соединен с выходом пятого ключа 116, первый пороговый блок 15, второй ключ 16, второй вход которого соединен с выходом ключа 116, первый фазовый детектор 19, второй вход которого через последовательно включенные первый делитель 17 частоты на два и первый узкополосный фильтр 18 соединен с выходом первого удвоителя 12 частоты, однополярный вентиль 20, накопитель 21 и второй пороговый блок 22. К второму выходу первого гетеродина 57 последовательно подключены пятый фазовращатель 108 на 90°, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 9 высокой частоты, шестой усилитель 110 промежуточной частоты и шестой фазовращатель 111 на 90°, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 112.
Удвоитель 12 частоты, измерители 11 и 13 ширины спектра, блок 14 сравнения, пороговые блоки 15 и 22, ключ 16, фазовый детектор 19, делитель 17 частоты на два, узкополосный фильтр 18, однополярный вентиль 20 и накопитель 21 образуют обнаружитель 10.
Исполнительный блок 27 состоит из последовательно подключенных к плюсовой шине аккумулятора 29 выключателя 28 зажигания, контакта 25.1 и первой обмотки катушки 24 зажигания. Параллельно аккумулятору 29 включены последовательно соединенные выключатель 28 зажигания, обмотка 25 реле, первый ключ 23, второй вход которого соединен с выходом второго порогового блока 22, и выключатель 26, последовательно соединенные контакты 25.2, 30.1 и сигнальные лампы 31-34, включенные параллельно, и обмотки 30 реле. К плюсовой шине аккумулятора 29 последовательно подключены контакт 25.2, звуковой сигнализатор 35 и узел 40 временной задержки. К выходу звукового сигнализатора 35 последовательно подключены транзистор 41, зашунтированный тиристором 38, и конденсатор 39. В базовую цепь транзистора 41 включен стабилитрон 44. К звуковому сигнализатору 35 последовательно подключены резистор 42, резистор 43, контакт 25.3 и конденсатор 45.
Приемоответчик 50 представляет собой пьезокристалл 51 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей 56. Причем приобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и содержит две гребенчатые системы электродов 53, соединенные друг с другом шинами 54 и 55, которые связаны с микрополосковой антенной 52, также изготовленной на поверхности пьезокристалла 51.
Принцип дистанционного поиска и обнаружения в общем транспортном потоке угнанного транспортного средства основан на использовании сложного фазоманипулированного (ФМн) сигнала, который излучается передатчиком, принимается и селектируется приемником, детектируется, накапливается и используется для включения габаритных ламп, звукового сигнализатора и выключения двигателя. Причем включенные лампы 31-34 и звуковой сигнализатор 35 являются признаком обнаружения угнанного транспортного средства, а выключенный двигатель обеспечивает задержание транспортного средства и угонщика. При этом передатчик 1 устанавливается на постах контроля или машинах ГИБДД, а приемник 7 и исполнительный блок 27 - на транспортных средствах.
Использование сложного ФМн-сигнала позволяет применять новый вид селекции - структурную селекцию, которая обеспечивает более высокую помехоустойчивость и надежность выделения указанного сигнала среди других сигналов и помех, действующих в той же полосе частот и в те же промежутки времени.
Принцип работы встречно-штыревого преобразователя основан на том, что переменные в пространстве и времени электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются в кристалле в виде ПАВ.
Устройство работает следующим образом.
После включения передатчика 1 высокочастотное колебание
c
c
c
с
с
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
c
c
с
с
где U, w, φ, Т - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания,
1
с выхода задающего генератора 2 поступает на первый вход фазового манипулятора 4, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 3 модулирующего кода. В результате фазовой манипуляции на выходе фазового манипулятора 4 образуется сложный ФМн-сигнала
1
c
c
к1
с
с
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
к1
1
к1
э
э
э
где φ(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φ(t)=const при Кτ<t<(к+1)τ и может изменяться скачком при t=Kτ, т.е. на границах между элементарными посылками (K=1, 2, …, N-1);
э
с
с
э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т (Т=τ·N).
Этот сигнал после усиления в усилителе 5 мощности через дуплексер 46 поступает в приемопередающую антенну 6 и излучается ею в эфир. При этом приемопередающая антенна 6 может быть направленной, например параболической, что обеспечивает облучение только транспортного потока, проходящего мимо пункта контроля.
1
Сложный ФМн-сигнал u(t) улавливается приемной антенной 8 транспортного средства и через усилитель 9 высокой частоты поступает на первые входы смесителей 58 и 109, на вторые входы которых подаются напряжения первого гетеродина 57:
г1
г1
г
г1
u(t)=U·Cos(wt+φ),
г1
г1
г
г1
u(t)=U·Cos(wt+φ+90°).
На выходе смесителей 58 и 109 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 59 и 110 выделяются напряжения промежуточной частоты:
пр1
пр1
пр
к1
пр1
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ],
пр2
пр1
пр
к1
пр1
c
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ-90°], 0≤t≤T,
пр1
2
c
1
1
где U=/U·U;
пр
c
г
w=w-w - промежуточная частота;
пр1
с
г1
φ=φ-φ.
пр2
Напряжение u(t) с выхода усилителя 110 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 111 на 90°, на выходе которого образуется напряжение
пр3
пр1
пр
к1
пр1
пр1
пр
к1
пр1
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ-90°+90°]=U·Cos[wt+φ(t)+φ].
пр1
пр3
Напряжения u(t) и u(t) поступают на два входа сумматора 112, на выходе которого образуется суммарное напряжение
Σ1
Σ1
пр
к1
пр1
с
u(t)=U-Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
Σ1
пр1
где U=2U,
1
которое подается на второй вход перемножителя 113, на первый вход которого поступает принимаемый ФМн-сигнал u(t) выхода усилителя 9 высокой частоты. На выходе перемножителя 113 образуется гармоническое колебание
2
2
г
г1
с
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
2
2
с
Σ1
1
где U=/U·U,
н1
г
н1
г
которое выделяется узкополосным фильтром 114, детектируется амплитудным детектором 115 и поступает на управляющий вход ключа 116, открывая его. В исходном состоянии ключ 116 всегда закрыт. Частота настройки w узкополосного фильтра 114 выбирается равной частоте w гетеродина 57 (w=w).
Σ1
При этом суммарное напряжение u(t) с выхода сумматора 112 через открытый ключ 116 поступает на вход обнаружения 10, состоящего из измерителей 11 и 13 ширины спектра, удвоителя 12 частоты, блока 14 сравнения, порогового блока 15, ключа 16, делителя 17 частоты на два, узкополосного фильтра 18, фазового детектора 19, однополярного вентиля 20, накопителя 21 и порогового блока 22.
На выходе удвоителя 12 частоты образуется гармоническое напряжение
3
3
пр
пр1
с
u(t)=U·Cos(2wt+2φ), 0≤t≤Т,
3
2
Σ1
1
2
где U=/U .
к1
Так как 2φ(t)={0,2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует.
2
с
2
с
c
э
c
э
2
c
c
2
Ширина спектра Δf второй гармоники определяется длительностью Т сигнала (Δf=1/Т). Тогда как ширина спектра Δf ФМн-сигнала определяется длительностью τ его элементарных посылок (Δf=1/τ), т.е. ширина спектра Δf второй гармоники сигнала в Nраз меньше ширины спектра Δf выходного сигнала (Δf/Δf=N).
Следовательно, при удвоении частоты (фазы) ФМн-сигнала его спектр сворачивается в Nраз. Это и позволяет обнаружить (отселектировать) ФМн-сигнал среди других сигналов, шумов и помех даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.
c
2
I
II
c
2
I
II
пор1
пор1
пор1
Σ1
Ширина спектра Δf входного ФМн-сигнала измеряется с помощью измерителя 11, а ширина спектра Δf второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 13. Напряжение U и U, пропорциональные Δf и Δf соответственно, с выходов измерителей 11 и 13 ширины спектра поступают на два входа блока 14 сравнения. Так как U>>U, то на выходе блока 14 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень U в пороговом блоке 15. Пороговое напряжение U выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня U в пороговом блоке 15 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 16, открывая его. Ключ 16 и 23 в исходном состоянии всегда закрыты. При этом сложный ФМн-сигнал u(t) с вывода сумматора 112 через открытые ключи 116 и 16 поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 19.
3
Гармоническое напряжение u(t) с выхода удвоителя 12 частоты одновременно поступает на вход делителя 17 частоты на два, на выходе которого образуется напряжение.
4
4
пр
пр1
с
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т.
Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 18 и подается на второй (опорный) вход фазового детектора 19. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение
н1
н1
к1
c
u(t)=U·Cosφ(t), 0≤t≤T,
3
2
Σ1
4,
1
где U=/U·U
1
пор2
пропорциональное модулирующему коду M(t). Указанное напряжение поступает на вход однополярного вентиля 20, на выходе которого образуется только положительные импульсы. Эти импульсы после накопления в накопители 21 превышают пороговый уровень U в пороговом блоке 22. При превышении указанного уровня в пороговом блоке 22 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 23, открывая его. При этом постоянное напряжение аккумулятора 29 через замкнутый выключатель 28 зажигания (ключ зажигания), открытый ключ 23 и замкнутый выключатель 26 устройства подается на обмотку реле 25. Выключатель 26 устройства устанавливается на транспортном средстве в месте, известном только владельцу. Покидая транспортное средство, владелец замыкает выключатель 26.
При срабатывании реле 25 размыкается контакт 25.1 и замыкаются контакты 25.2 и 25.3. Разомкнутый контакт 25.1 выключает двигатель, что приводит к остановке угнанного транспортного средства.
Постоянное напряжение аккумулятора 29 через замкнутый контакт 25.2 подается на обмотку реле 30, которое срабатывает и замыкает контакт 30.1. При этом включаются сигнальные лампы 31-34, установленные на передней и задней панелях кузова транспортного средства. Одновременно напряжение аккумулятора 29 через замкнутый контакт 25.2 подается на звуковой сигнализатор 35. Работа сигнальных ламп 31-34 и звукового сигнализатора 35 является признаком обнаружения угнанного транспортного средства. В схеме противоугонного устройства используется уже имеющиеся на транспортном средстве звуковой сигнализатор и габаритные лампы.
При замыкании контактов 25.2, 25.3 напряжение питания подается также на узел 40 временной задержки, состоящей из транзистора 41, резисторов 42 и 43, стабилитрона 44 и конденсатора 45. Конденсатор 45 начинает заряжаться и через определенный интервал времени (5-7 с), который регулируется переменным резистором 43, напряжение на конденсаторе 45 достигает напряжения открывания стабилитрона 44, отпирается тиристор 38 и срабатывает звуковой сигнализатор 35.
Для поддержания тиристора 38 в открытом состоянии используется заряд конденсатора 37. Звуковой сигнализатор 35 и габаритные лампы 31-34 продолжают работать до задержания транспортного средства и угонщика. Если звуковой сигнализатор 35 срабатывает, то его невозможно выключить только отключив выключатель 28 зажигания. Для выключения звукового сигнализатора 35 необходимо выключить зажигание и кратковременно нажать на выключатель 36. Этим достигается запирание тиристора 38 и исключается его повторное открытие.
1
Одновременно зондирующий ФМн-сигнал u(t) облучает пассивный приемоответчик 50, который может быть вмонтирован в один или несколько элементов транспортного средства, закамуфлирован под определенный предмет или помещается в потайном месте транспортного средства.
Приемоответчик 50 переизлучает сложный сигнал с фазовой манипуляцией
5
5
c
к2
с
с
u(t)=U·Cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
к2
2
где φ(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы определяется внутренней структурой встречно-штыревого преобразователя и является идентификационным номером M(t) угнанного транспортного средства.
В качестве примера на фиг.3 показана встречно-штыревая структура для кода 1011010010100.
5
Сформированный радиоимпульс u(t) излучается микрополосковой антенной 52 в эфир и принимается антеннами 6 и 75:
6
6
c
з1
к1
з1
6
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ],
7
7
c
з2
к2
з2
7
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ],
где  - время задержки ретранслированного сигнала относительного зондирующего;
R - расстояние от поста контроля до угнанного транспортного средства;
С - скорость распространения радиоволн.
1
2
t, t - время прохождения сигналом расстояния от угнанного транспортного средства до первой 6 и второй 75 антенн;
d - расстояние между антеннами 6 и 75 (измерительная база);
α - азимут на угнанное транспортное средство.
6
7
Сложные ФМн-сигнал u(t) и u(t) с выходом антенн 6 и 75 через дуплексер 46, усилитель 47 высокой частоты и усилитель 76 высокой частоты поступают на первые входы смесителей 61, 89 и 77, 99, на вторые входы которых поступают напряжения второго гетеродина 60:
г2
г2
г
г2
u(t)=U·Cos(wt+φ),
г
2
г2
г
г2
1
u  (t)=U·Cos(wt+φ+90°).
На выходе смесителей 61,89 и 77 и 99 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 62, 90 и 78 и 100 выделяются напряжения второй промежуточной частоты:
пр4
пр4
пр
з1
к2
з1
пр4
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ],
пр5
пр4
пр
з2
к2
з2
пр4
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ-90°],
пр6
пр6
пр
з1
к2
з1
пр6
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ],
пр7
пр6
пр
з2
к2
з2
пр6
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ-90°],
пр4
2
6
г2
1
где U=/U·U;
пр6
2
7
г2
1
U=/U·U;
пр
c
г
w=w-w - промежуточная частота;
пр4
6
г2
φ=φ-φ;
пр6
7
г2
φ=φ-φ.
пр5
пр7
Напряжения u(t) и u(t) с выходов усилителей 90 и 100 промежуточной частоты поступают на входы фазовращателей 91 и 101 на 90° соответственно, на выходе которых образуются напряжения:
пр8
пр4
пр
з2
к2
з2
пр4
пр4
пр
з2
к2
з2
пр4
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ-90°+90°]=U·Cоs[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ],
пр9
пр6
пр
з2
к2
з2
пр6
пр6
пр
з2
к2
з2
пр6
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ-90°+90°]=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ].
пр4
пр8
пр6
пр9
Напряжения u(t) и u(t), u(t) и u(t) поступают на два входа сумматоров 92 и 102 соответственно, на выходах которых образуются суммарные напряжения:
Σ2
Σ2
пр
з1
к2
з1
пр4
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ];
Σ3
Σ3
пр
з2
к2
з2
пр6
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ];
Σ2
пр4
где U=2U,
Σ3
пр6
U=2U;
6
7
Эти напряжения подаются на вторые входы перемножителей 93 и 103, на вторые входы которых поступают принимаемые сигналы u(t) и u(t) соответственно с выходов усилителей 47 и 76 высокой частоты. На выходе перемножителей 93 и 103 образуется гармонические колебания:
8
8
г
г2
u(t)=U·Cos(wt+φ),
9
9
г
г2
с
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
8
2
6
Σ2
1
где U=/U·U;
9
2
7
Σ3
1
U=/U·U;
н2
н3
г
г
н2
г
н3
которые выделяются узкополосными фильтрами 94 и 104, детектируются амплитудными детекторами 95 и 105 и поступают на управляющие входы ключей 96 и 106 соответственно, открывая их. В исходном состоянии ключи 96, 106 всегда закрыты. Частоты настройки w и w узкополосных фильтров 94 и 104 выбираются равными частоте w гетеродина 60 (w=w, w=w).
Σ2
c
Напряжение u(t) с выхода сумматора 92 через открытый ключ 96 поступает на первый вход перемножителя 63, на второй вход которого подается высокочастотное колебание u(t) с выхода задающего генератора 2. На выходе перемножителя 63 образуется напряжение
10
10
г
з2
к2
з2
г2
с
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ(t-τ)+φ], 0≤t≤Т,
10
2
c
Σ2
1
где U=/U·U;
г
г2
которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте w гетеродина 60, выделяется полосовым фильтром 64 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 48. На второй (опорный) вход фазового детектора 48 в качестве опорного напряжения подается напряжение u(t) гетеродина 60. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 48 образуется низкочастотное напряжение
н2
н2
к2
з1
с
u(t)=U·Cosφ(t-τ), 0≤t≤Т,
н2
2
10
г2
1
где U=/U·U;
2
Σ2
1
пропорциональное модулирующему коду M(t). Это напряжение с выхода фазового детектора 48 направляется в базу данных компьютера 49 для идентификации. Оно представляет собой индивидуальную маркировку обследуемого транспортного средства, например его идентификационный номер. Предварительно индивидуальные номера угнанных транспортных средств регистрируется путем внесения их в базу данных компьютера 49. По результатам идентификации принимается решение и определяются характеристики угнанного транспортного средства. Одновременно суммарное напряжение u(t) с выхода сумматора 92 через открытый ключ 96 и дифференциатор 97 поступает на первый вход перемножителя 66, на второй вход которого подается ФМн-сигнал u(t) с выхода фазового манипулятора 4 через блок 69 регулируемой задержки. Полученное на выходе перемножителя 66 напряжение пропускается через фильтр 67 нижних частот, на выходе которого формируется производная первой корреляционной функции . Усилитель 68, предназначенный для поддержания нулевого значения производной первой корреляционной функции  и подключенный к выходу фильтра 67 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 69 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ, равной нулю (τ=0), что соответствует минимальному значению производной корреляционной функции. Индикатор 70 дальности, связанный со шкалой блока 69 регулируемой задержки, градуируются непосредственно в значениях дальности .
з1
Следовательно, задача измерения дальности (расстояния) R от поста контроля до угнанного транспортного средства сводится к измерению временной задержки τретранслированного сигнала относительно запросного.
Σ3
Σ2
Напряжение u(t) с выхода сумматора 102 через открытый ключ 106 и дифференциатор 107 поступает на первый вход перемножителя 80, на второй вход которого подается суммарное напряжение u(t) с выхода ключа 96 через блок 83 регулируемой задержки. При этом указатель 84 угла, связанный со шкалой блока 83 регулируемой задержки, градуируется непосредственно в значениях угловой координаты
где α - азимут на угнанное транспортное средство;
d - расстояние между антеннами 6 и 75 (измерительная база):
з2
1
2
1
2
τ=t-t, t, t - время прохождения сигналом от угнанного транспортного средства до первой 6 и второй 75 антенн.
з2
Следовательно, задача измерения угловой координата (азимута) сводится к измерению относительной временной задержки τ между ретранслированными сигналами, принимаемыми антеннами 6 и 75.
Так формируется временная школа отсчета угловой координаты α грубая, но однозначная.
Σ2
Σ3
Напряжения u(t) и u(t) с выходов ключей 96 и 106 одновременно поступают на входы удвоителей 71 и 85 частоты соответственно, на выходах которых образуется гармонические напряжения соответственно:
11
11
пр
з1
пр4
u(t)=U·Cos[2w(t-τ)+2φ];
12
12
пр
з2
пр6
с
u(t)=U·Cos[2w(t-τ)+2φ], 0≤t≤Т,
11
2
Σ2
1
2
где U=/U ;
12
2
Σ3
1
2
U=/U .
Эти напряжения поступают на входы делителей 72 и 86 частоты на два, на выходе которых образуются следующие напряжения:
13
13
пр
з1
пр4
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ];
14
14
пр
з2
пр6
с
u(t)=U·Cos[w(t-τ)+φ], 0≤t≤Т,
которые выделяются узкополосными фильтрами 73, 87 и поступают на два входа фазометра 74.
Фазометр 74 измеряет разность фаз
6
7
Δφ=φ-φ=2πd/λCosα,
где λ - длина волны.
Так формируется фазовая шкала отсчета угловой координаты α: точная, но неоднозначная, которая обеспечивает измерения относительной временной задержки между ретранслированными сигналами, принимаемыми антеннами 6 и 75.
c
Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте w (фиг.5).
з
Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте w
з
з
з
з
з
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
то усилителями 59 и 110 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
пр10
пр10
пр
пр10
u(t)=U·Cos(wt+φ),
пр11
пр10
пр
пр10
з
u(t)=U·Cos(wt+φ+90°), 0≤t≤Т,
пр10
2
з
г1
1
где U=/U·U,
пр
г
з
w=w-w - промежуточная частота;
пр10
г1
з
φ=φ-φ.
пр11
Напряжение u(t) с выхода усилителя 110 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 111 на 90°, на выходе которого образуется напряжение
пр12
пр10
пр
пр10
пр10
пр
пр10
з
u(t)=U·Cos(wt+φ+90°+90°)=-U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т.
пр10
пр12
Напряжение u(t) и u(t) поступают на два входа сумматора 112, на его выходе компенсируются.
з
Следовательно, ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте w, подавляется «внешним кольцом», состоящим из гетеродина 57, смесителей 58 и 109, фазовращателей 108 и 111 на 90°, усилителей 59 и 110 промежуточной частоты, сумматора 112 и реализующим фазокомпенсационный метод.
з
Ложные сигналы (помехи), принимаемые по зеркальному каналу на частоте w, подавляются также «внешними кольцами», состоящими из гетеродина 60, смесителей 61 и 89, фазовращателей 88 и 91 на 90°, усилителей 62 и 90 промежуточной частоты, сумматора 92 и смесителей 77 и 99, фазовращателей 98 и 101 на 90°, усилителей 78 и 100 промежуточной частоты и сумматора 102.
к1
По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте w.
к2
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинированному каналу на частоте w
к2
к2
к2
к2
к2
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
то усилители 59 и 110 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
пр13
пр13
пр
пр13
u(t)=U·Cos(wt+φ),
пр14
пр14
пр
пр13
к2
u(t)=U·Cos(wt+φ-90°), 0≤t≤Т,
пр13
2
к2
г1
1
где u=/U·U;
пр
к2
г1
w=w-2w - промежуточная частота;
пр13
к2
г1
φ=φ-φ.
пр14
Напряжение u(t) с выхода усилителя 110 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 111 на 90°, на выходе которого образуется напряжение
пр15
пр13
пр
пр13
пр13
пр
пр13
к2
u(t)=U·Cos(wt+φ-90°+90°)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т.
пр13
пр15
Напряжение u(t) и u(t) поступают на два входа сумматора 112, на его выходе которого образуется суммарное напряжение
Σ4
Σ4
пр
пр13
к2
u(t)=U·Cos(wt+φ), 0≤t≤Т,
Σ4
пр13
где U=2U,
к2
которое подается на второй вход перемножителя 113, на первый вход поступает принимаемый ложный сигнал (помеха) u(t) с выхода усилителя 9 высокой частоты. На выходе перемножителя 113 образуется гармоническое напряжение
пр15
пр15
г
г1
к2
u(t)=U·Cos(2wt+φ), 0≤t≤Т,
15
2
к2
r1,
1
где U=/U·U
которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 114.
к2
Ключ 116 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте w, подавляется «внутренним кольцом», состоящим из перемножителя 113, узкополосного фильтра 114, амплитудного детектора 115, ключа 116 и реализующим метод узкополосной фильтрации.
к2
Ложные сигналы (помехи), принимаемые по второму комбинационному каналу на частоте w подавляются также «внутренними кольцами», состоящими из перемножителя 93, узкополосного фильтра 94, амплитудного детектора 95, ключа 96 и перемножителя 103, узкополосного фильтра 104, амплитудного детектора 105, ключа 106.
Следовательно, указанное устройство обеспечивает не только дистанционный поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, находящегося в общем транспортном потоке, но и измерение азимута и дальности до угнанного транспортного средства, т.е. позволяет определять местоположение угнанного транспортного средства и его задерживать.
Кроме того, на пункт контроля передается тревожная информация по радиоканалу при нахождении угнанного транспортного средства в статическом обесточенном состоянии на стоянке, в гараже или просто на улице при соответствующем его облучении сканирующим устройством и нахождении борту угнанного транспортного средства пассивного приемоответчика.
Основное преимущество системы автоматической телеиндикации угнанного транспортного средства, находящегося в динамике или статике, состоит в возможности использовать пассивный, не требующий источника питания, приемоответчик с малыми габаритами.
В особых случаях считывание индивидуальной маркировки с угнанных транспортных средств можно производить скрытно с помощью миниатюрных считывающих устройств без привлечения постороннего внимания.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение избирательности, помехозащищенности и точности измерения азимута и дальности до угнанного транспортного средства. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, и использованием производных корреляционных функций.
Метод измерения азимута и дальности до угнанного транспортного средства по минимуму производных корреляционных функций (прохождению через нуль), наряду с высокой точностью и чувствительностью, обладает еще одним весьма существенным преимуществом нулевого метода, а именно: амплитуда входных сигналов и ее флюктуации не оказывают влияния на результат измерений.