Устройство охраны транспортного средства

Полезная модель относится к средствам защиты транспортных средств, использующим модуль сотовой связи для взаимодействия с владельцами транспортных средств, и может быть применена в системах охраны автомобилей различных типов для выполнения функций охраны, мониторинга и передачи телеметрической информации по автомобилю.
Из уровня техники известен блок автомобильной телематической системы, принятый в качестве наиболее близкого решения к предложенной полезной модели. Известный блок содержит корпус с установленными в нем микроконтроллером и связанными с ним GPS/GLONASS модулем, GSM модулем, BLUETOOTH модулем, трансивером, флеш-памятью, трехосевым акселерометром, драйверами цифровых шин, схемой питания, при этом трансивер выполнен с возможностью обеспечения связи устройства с беспроводным реле для осуществления беспроводной радиоблокировки двигателя (см. Патент RU 190789, опубликован 12.07.2019 г.).
Недостатком наиболее близкого решения является отсутствие встроенных устройств и функций управления двигателем и системами транспортного средства, предотвращение запуска двигателя в режиме охраны, не прибегая к разрыву цепи транспортного средства. Указанное устройство ориентированно на использование подключения к штатному разъему OBD, это значительно ограничивает возможность скрытной установки, что является обязательным для обеспечения полноценной защиты от угона. Устройство, подключенное к OBD также может быть отключено недобросовестным пользователем, что в ряде случаев может ограничивать возможность его применения. Для реализации функционала автозапуска, указанное устройство должно быть дополнено дополнительными модулями, что приводит к усложнению процедуры установки и программированию системы.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является создание комплексного устройства, предназначенного для выполнения максимального набора функций телематической системы транспортного средства (ТС), в том числе для своевременного обнаружения несанкционированного доступа в ТС, обеспечивающего оперативное и гарантированное извещение хозяев ТС и/или правоохранительных органов, или предотвращение работы и движения ТС при несанкционированном проникновении в него или при завладении им.
Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности одновременного выполнения устройством охраны ТС, контролируемого управления двигателем и системами безопасности ТС, контроля позиционирования ТС, удаленной диагностики двигателя и электронных систем ТС, а также управления внешними системами ТС и их диагностики по каналу сотовой связи, не прибегая к разрыву электрической цепи ТС.
Технический результат полезной модели достигается благодаря тому, что устройство охраны транспортного средства содержит корпус, внутри которого установлен центральный процессор и связанные с ним модуль позиционирования, модуль сотовой связи, приемопередатчик, датчик ускорения, источник питания и цифровой интерфейс, при этом с центральным процессором дополнительно связаны сопроцессор, асинхронный интерфейс, датчик температуры, а также аналоговые входы, выполненные с возможностью обеспечения соединения с внешними устройствами транспортного средства и их контроля, и аналоговые выходы, выполненные с возможностью обеспечения соединения с внешними датчиками и устройствами транспортного средства и их управления, а приемопередатчик выполнен с возможностью обеспечения связи устройства с радиореле и устройством радиочастотной идентификации для осуществления управления транспортным средством.
Полезная модель поясняется чертежом, на фигуре которого схематично показано предложенное устройство и связь его элементов.
Предложенное устройство охраны транспортного средства (автомобиля) представляет собой малогабаритное устройство, размещенное в одном корпусе и выполненное в виде единого компактного программируемого блока цифровой обработки.
Устройство содержит корпус, внутри которого установлен центральный процессор 1 и связанные с ним сопроцессор 2 CAN, модуль 3 позиционирования (модуль ГНСС (ГЛОНАСС\GPS)), модуль 4 сотовой связи (модуль GSM), приемопередатчик 5 (модуль RFID (2,4 ГГц) - трансивер), датчик ускорения (акселерометр, АСС, объединяющий в себе датчик 6 наклона (крена), датчик 7 движения и датчик 8 столкновения (удара, аварии)), датчик 9 температуры, источник 10 питания (схема питания), цифровой интерфейс 11 обработки цифровой сети транспортного средства (включающий цифровой интерфейс 12 CAN1, цифровой интерфейс 13 CAN2 и цифровой интерфейс 14 LIN), асинхронный интерфейс 15 RS-485, аналоговые входы 16 и аналоговые выходы 17 управления.
Все перечисленные компоненты (модули) устройства смонтированы на единой печатной плате.
Центральный процессор 1 отвечает за выполнение логических функций и операций управления автомобильной телематической системой, т.е. выполняет функции управления системой.
Сопроцессор 2 предназначен для реализации работы с цифровыми интерфейсами автомобиля (CAN1, CAN2, LIN). Также позволяет получать информацию и статусы от электронных систем автомобиля, управлять системами автомобиля по цифровым шинам. Кроме того, сопроцессор 2 обеспечивает обработку программируемых входов и выходов, логика работы которых может быть оперативно изменена в зависимости от требуемых задач. Это позволяет реализовать на базе устройства функционал автозапуска двигателя, без необходимости использования дополнительных устройств.
Логика работы сопроцессора 2 может программироваться удаленно, путем загрузки специализированного файла CAN-логики. Алгоритмы работы могут быть оперативно изменены, что позволяет оперативно изменять адаптировать логику работы системы под конкретную задачу.
Модуль 3 позиционирования выполняет функции определения местоположения ТС и получает данные о маршруте перемещения ТС.
Модуль 4 сотовой связи выполняет функцию приема команд управления и передачи информации на сервер.
Приемопередатчик 5 (радиомодуль) выполняет функцию связи с устройствами 18 радиочастотной идентификации и дополнительными устройствами, управляемыми охранным (центральным) блоком, в первую очередь радиореле 19 контроля (блокировки) двигателя в режиме охраны и индивидуальное средство идентификации водителя ТС. Таким образом, приемопередатчик 5 обеспечивает связь предложенного устройства с радиореле 19 и устройством 18 радиочастотной идентификации для осуществления дистанционного управления транспортным средством.
Встроенный датчик ускорения (АСС датчик) реализует одновременно целый ряд функций:
- датчик 6 наклона на основании уникального алгоритма определяет факт наклона устройства по оси (и соответственно, кузова автомобиля). Функция используется в режиме охраны и имеет возможность регулировки чувствительности.
- датчик 7 движения на основании уникального алгоритма определяет факт начала перемещения устройства по оси (и перемещения автомобиля). Функция используется в режиме охраны и в работе встроенной системы навигации. Чувствительность регулируется.
- датчик 8 столкновения на основании уникального алгоритма обработки позволяет фиксировать факт перемещения по осям в короткий срок (позволяет фиксировать факт ДТП (Аварии)). Чувствительность регулируется.
Указанный датчик ускорения используется для фиксации всех вышеописанных событий. Определение типа события выполняется на программном уровне, на основании обработки потока данных получаемых от АСС. При определении также используется текущее состояние устройства, например, событие крен, не формируется в случае если система не находиться в режиме охраны.
Встроенный датчик 9 температуры позволяет контролировать изменение температуры в салоне автомобиля. Данные используются при работе системы прогрева двигателя.
Аналоговые входы 16 используются для контроля внешних устройств ТС, позволяющих осуществить взаимодействие системы с водителем. Аналоговые выходы 16 обеспечивают возможность подключения таких внешних устройств, как:
- кнопка идентификации водителя (истинная кнопка) - используется для функций дополнительной авторизации водителя. Данный функционал может быть перенесен на штатные кнопки автомобиля.
- кнопка экстренного вызова (паника) - используется для возможности передачи водителем сигнала тревоги в экстренной ситуации.
- дополнительные программируемые входы - используются для возможности расширения функционала устройства и позволяют контролировать состояние дополнительных внешних датчиков ТС.
Аналоговые выходы 17 используются для управления внешними датчиками и устройствами ТС. Аналоговые выходы 17 имеют возможность подключения к:
- выходу блокировки (аналоговому реле 21 блокировки) - препятствует запуску двигателя и движению автомобиля в режиме охраны.
- устройству 20 звукового и светового информирования (предупреждения) водителя - используется для звукового и светового оповещения водителя в различных ситуациях.
- модулю сирены 22 - используется для звуковой сигнализации в тревожной ситуации.
- дополнительным программируемым выходам - используются для возможности расширения функционала устройства и позволяют управлять различными внешними устройствами ТС.
Встроенный цифровой интерфейс 11 сети автомобиля обеспечивает следующее.
Шины CAN112 и CAN2 13 (ControllerAreaNetwork) используются для управления автомобильными агрегатами и устройствами. CAN-сообщение не содержит адреса назначения, но имеет идентификатор, определяющий содержание сообщения. Формирователь шины CAN выполняет преобразование данных, получаемых из бортовой шины CAN автомобиля, в сигналы, «понятные» процессору 1, и реализует все уровни стека протоколов CAN, включая физический уровень и уровень приложения. Протокол LIN предназначен для создания дешевых локальных сетей обмена данными на коротких расстояниях. Он служит для передачи входных воздействий, состояний переключателей на панелях управления и т.д., а также ответных действий различных устройств, соединенных в одну систему через шину LIN, происходящих в так называемом «человеческом» временном диапазоне (порядка сотен миллисекунд). Основные задачи, возлагаемые на LIN консорциумом европейских автомобильных производителей, - объединение автомобильных подсистем и узлов (таких как дверные замки, стеклоочистители, стеклоподъемники, управление магнитолой и климат-контролем, электролюк и т.д.) в единую электронную систему. LIN-протокол утвержден Европейским Автомобильным Консорциумом как дешевое дополнение к сверхнадежному протоколу CAN.
Цифровой интерфейс 11 (Встроенный CAN интерфейс (CAN1 12, CAN2 13, LIN 14)) используется для:
- получения информации по текущим статусам автомобиля (состояние дверей, капота, багажника, статус двигателя (запущен/заглушен и т.д.);
- управления электронными системами автомобиля (открытие/закрытие дверей, багажника, стекол автомобиля, запуск/выключение двигателя и т.д.);
- препятствия началу движения автомобиля в режиме охраны на основе получаемых данных с цифровой сети автомобиля (с CAN шины автомобиля) и отправке по цифровой сети автомобиля (по CAN шине) команд управления на штатные системы автомобиля;
- получения диагностической информации от электронных систем автомобиля для проведения дистанционной диагностики систем ТС.
Конструктивно все цифровые интерфейсы (CAN1 12, CAN2 13 и LIN 14) реализованы на базе одного процессора, т.е функционально объединены в цифровой интерфейс 11. В зависимости от типа оборудуемого транспортного средства и конкретной функциональной задачи, могут использоваться как все одновременно указанные интерфейсы, так и по отдельности.
Асинхронный интерфейс 15 (Интерфейс RS 485) используется для возможности расширения функционала путем подключения внешних устройств ТС (датчики уровня топлива, внешний дисплей и т.д.) и обмена данными с центральным процессором 1.
Наличие вышеописанного функционала позволяет реализовать на базе предложенного устройства функции дистанционного запуска и прогрева двигателя.
Элементы, установленные в корпусе предложенного устройства и выполненные на единой печатной плате, могут быть подключены соответственно к устройству 18 радиочастотной идентификации, радиореле 19, аналоговому реле 21, модулю сирены 22, а также устройству 20 звукового и светового информирование водителя с помощью беспроводных технологий, либо с помощью проводов, либо могут управляться по CAN шине автомобиля.
Функционал предложенного устройства реализуется следующим образом.
Передача данных
Блок цифровой обработки запрограммирован с возможностью приема от модуля 4 сотовой связи сигнала о поступлении входящего данных с заданного телефонного номера, последующей выдачи через интерфейсный блок управляющих сигналов на дистанционное управление системами ТС.
Передача данных от устройства выполняется по каналам сотовой (GSM) связи. Используемые протоколы передачи TCP и SMS. Для передачи информации используется специализированный протокол. Прием и обработка информации осуществляются удаленным специализированным мониторинговым программным центром.
Управление устройством
Управление устройством выполняется по каналам сотовой (GSM) связи. Используемые протоколы передачи TCP и SMS. Для передачи информации используется специализированный протокол. Прием и обработка информации осуществляются специализированным мониторинговым программным обеспечением. Для управления устройством владельцем автомобиля может использоваться специальное мобильное приложение.
Взаимосвязь элементов устройства
Работой системы управляет центральный процессор 1 в соответствии с алгоритмами, заданными программным обеспечением. Обработка входящей информации от периферийных устройств выполняется центральным процессором 1 по прерываниям, формируемых периферийными устройствами.
Коммуникация
Удаленное управление системой осуществляется посредством отправки на блок команд с сервера. При получении команды, модуль 4 сотовой связи передает информацию на центральный процессор 1, который отрабатывает данную команду, например, переключает выходы устройства. При необходимости отправить информацию на сервер, центральный процессор 1 формирует пакет и передает его на модуль 4 сотовой связи для отправки. Информация передается на сервер.
Охранный функционал
Управление режимами Охрана/Снято с охраны осуществляется путем двухстороннего радиообмена по факту наличия устройства идентификации в зоне действия, например, устройства 18 радиочастотной идентификации. При появлении в зоне приема устройства 18 радиочастотной идентификации, модуль 5 RFTD передает информацию о ее наличии в зоне приема и зашифрованную информацию с кодом устройства. Центральный процессор 1 декодирует информацию и в случае, если устройство 18 радиочастотной идентификации сопряжено с данным устройством, центральный процессор 1 переводит систему в режим Снято с охраны. В данном режиме отключаются функции блокировки двигателя и обработка охранных алгоритмов и датчиков/статусы. При пропадании устройства 18 радиочастотной идентификации из зоны действия, система переходит в режим Охраны. При этом центральный процессор 1 дает команду на перевод в состояние «заблокировано» всех используемых устройств блокировки.
Охранные алгоритмы
Охранные алгоритмы определяет программное обеспечение системы и они могут изменяться в зависимости от решаемой задачи. Статусы датчиков
В режиме Охрана центральный процессор 1 контролирует состояние датчиков ТС. В качестве датчиков ТС могут использоваться устройства, подключенные к аналоговым входам 16, например: тревожная кнопка; внешний датчик глушения сигнала сотовой сети; прочие устройства.
В качестве датчиков ТС также может быть использована информация, получаемая с цифровой сети автомобиля, например, состояние дверей, капота, состояние багажника, состояние зажигания автомобиля, а также прочая информация, получаема от автомобиля.
В соответствии с заданными алгоритмами охраны, изменение статусов датчиков ТС приводит к генерации устройством тревожных сообщений на сервер.
Дополнительно центральный процессор 1 получает данные от датчика 6 наклона и датчика 7 движения, проводит цифровую обработку данных и в случае идентификации события как тревожное, формирует тревожное сообщение. В данном случае используются собственные алгоритмы обработки.
Датчик 8 столкновения работает вне зависимости от статуса охраны. Центральный процессор 1 получает данные от датчика 8 столкновения, проводит цифровую обработку данных и в случае идентификации события как тревожное, формирует тревожное сообщение. В данном случае также используются собственные алгоритмы обработки.
Функционал управления
При получении устройством команд управления, центральный процессор 1 формирует команды управления, а именно: управление физическими выходами управления, отправка команд управления системами автомобиля по цифровой сети автомобиля, команды управления радиореле 19.
Звуковая и световая сигнализация
При изменении состояния устройства с Охрана вкл/выкл, или при нахождении системы в режиме тревоги, центральный процессор 1 дает команду на включение звуковой и световой сигнализации 20.
Определение местоположения ТС
При необходимости определения местоположения ТС, центральный процессор 1 включает модуль 3 позиционирования для получения данных. Полученная информация передается в составе каждого сообщения, отправляемого на сервер. При движении автомобиля происходит сбор информации по местоположению объекта и собранная информация передается на сервер.
В соответствии с развитиями полезной модели функциональные возможности устройства могут быть расширены за счет дополнительных подключений к устройству охраны транспортного средства.
Наличие указанного функционала, позволят реализовать на базе одного устройства широкий набор функций, а именно:
1. Охрана автомобиля:
- передача тревожной информации в случае несанкционированного проникновения в автомобили или попытки несанкционированного запуска двигателя;
- передача тревожной информации в случае факта эвакуации автомобиля;
- передача тревожной информации в случае повреждения автомобиля (ДТП во время стоянки);
- блокировка двигателя и невозможность несанкционированного передвижения автомобиля в режиме охраны.
2. Регистрация ДТП:
- передача тревожной информации в случае ДТП во время движения;
- передача экстренного вызова от водителя в случае ДТП с целью оказания экстренной помощи.
3. Контроль маршрута передвижения автомобиля. Передача информации в системы удаленного мониторинга объектов. Функции логистики.
4. Функции удаленного управления автомобилем, включая функции прогрева двигателя.
5. Функции удаленной диагностики электронных систем автомобиля для своевременного выявления неисправностей.
6. Возможность получения дополнительной информации от внешних датчиков ТС.
7. Возможность гибкого управления различными внешними устройствами ТС.
Предложенное устройство запрограммировано с возможностью приема сигналов от модуля 4 сотовой связи и выполнения коротких сообщений управления электрической цепью ТС. Логика работы устройства программируемая, что позволяет настраивать алгоритмы работы устройства под конкретные задачи. Получение информации по текущему состоянию автомобиля производиться путем контроля информации с цифровой сети автомобиля. Также по указанной сети производится управление электронными системами автомобиля, в том числе препятствие несанкционированному движению автомобиля в режиме охраны. Устройство охраны транспортного средства снабжено входами для подключения охранных датчиков, выходами для управления элементами сигнализации с передачей данных по сотовой сети или коротких сообщений. Устройство охраны транспортного средства снабжено выводом для подключения цепи блокирования двигателя, а блок цифровой обработки запрограммирован с возможностью приема от модуля 4 сотовой связи и выполнения команд управления указанной цепью.
Таким образом, в предложенном устройстве имеет место сочетание противоугонных функций, свойств охранной сигнализации и решений по созданию комфорта при эксплуатации автомобиля. При этом устройство, интегрированное в систему автомобиля, характеризуется высоким уровнем эшелонированной защиты за счет связей через мобильный телефон с внешними информационными сетями и базами данных. Устройство содержит полный набор интерфейсов, позволяющий управлять узлами ТС и осуществлять их диагностику, оно просто в эксплуатации и легко монтируется в цепь автомобиля. Предложенное устройство за счет своей компактности при максимальном наборе функционала позволяет осуществить скрытую установку в систему автомобиля без свободного доступа к нему недобросовестными лицами, что обеспечивает полноценную защиту ТС от угона.