СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ОТ УГОНА И ЗАХВАТА
METHOD TO PROTECT VEHICLES AGAINST HIGHJACKING

Настоящее изобретение относится к оборудованию транспортных средств (ТС) для предотвращения недозволенного использования - угона, кражи и захвата, в частности к охранно-противоугонным системам.
Известна противоугонная система для ТС по патенту RU №2076815, B60R 25/10, содержащая установленную в ТС возимую часть, включающую в себя 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 вмонтированы в пластиковую карточку, например, по периметру этой карточки.
В исходном положении, когда пользователь ТС вместе с носимой частью и ключом замка зажигания находится вне ТС, система зажигания которого выключена, микроконтроллер подключен к 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, входящего в состав возимой части.
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).
Данная технология реализована в линейке широко известных охранно-противоугонных систем, серийно производимых предприятием-заявителем под торговой маркой BLACK BUG с 1995 года (www.altonika.ru).
В качестве носимой части в указанных системах используются пассивные транспондеры, выполненные в виде пластиковых карточек, лепестков или миниатюрных капсул, встраиваемых в ключ зажигания или в брелок, а также активные (с автономным источником питания) электронные метки-транспондеры ("Автомобильные охранные системы", Каталог, ООО "Альтоника", 2008, с.54, 55).
Недостатками описанной выше противоугонной системы, использующей RFID-устройство индуктивного типа, работающее в килогерцовом диапазоне частот (123,2 или 134,2 кГц), являются большие габариты антенны, низкие помехозащищенность и криптостойкость канала идентификации пользователя.
На устранение этих недостатков направлены противоугонные системы нового поколения, использующие способ радиообмена данными между электронной меткой и узлами ТС на сверхвысоких частотах (СВЧ), в частности, в разрешенной полосе гигагерцового диапазона частот - от 2400 до 2483,5 МГц.
Основными компонентами указанных противоугонных систем являются комплектная электронная метка - приемопередатчик СВЧ-диапазона, с автономным источником питания (батарейкой), модуль управления, модули блокирования движения ТС и модули тревожной сигнализации. Каждый указанный модуль включает в себя приемопередатчик, позволяющий вести двухсторонний радиообмен данными с аналогичными приемопередатчиками, установленными в других модулях.
Указанный радиообмен данными осуществляется в динамическом диалоговом режиме на различных частотах, выбираемых по случайному закону в вышеуказанной разрешенной гигагерцовой полосе частот (от 2400 до 2483,5 МГц). Такой радиообмен обуславливает чрезвычайно 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. Способ защиты ТС от угона и захвата, реализованный в противоугонной системе SkyBrake DD, является ближайшим аналогом настоящего изобретения.
Управление системой SkyBrake DD осуществляется дистанционно с помощью находящейся у пользователя миниатюрной электронной метки, представляющей собой программируемый приемопередатчик, который регулярно в динамическом диалоговом режиме (Double Dialogue - DD), выходит в эфир и связывается с находящимися в ТС миниатюрными приемопередатчиками, установленными в блоке 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 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 управления и вышеупомянутые модули, высокие помехозащищенность и криптостойкость радиоканалов являются несомненными достоинствами противоугонных систем линейки SkyBrake DD.
Недостатки ближайшего аналога становятся понятными из рассмотрения условных зависимостей, представленных в обзоре Л.А.Стасенко. "Современные технологии радиочастотной идентификации", журнал "Системы безопасности", апрель-май 2004, с.76 (фиг.1). Указанные зависимости наглядно показывают, что каждому частотному диапазону, используемому RFID-устройствами, присущи вполне определенные недостатки, существенно ограничивающие возможности достижения требуемых показателей эффективности. Так, для гигагерцового диапазона, в котором работает ближайший аналог, характерны 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-устройств для идентификации, использующих гигагерцовый диапазон, в том числе аппаратуры SkyBrake DD. Технология, реализованная в этой аппаратуре, является ближайшим аналогом предлагаемого технического решения. Что касается большей дальности действия, достигаемой в гигагерцовом диапазоне, то это, с одной стороны, является достоинством указанного диапазона, а с другой, его недостатком. Дело в том, что при снятии ТС с охраны с помощью носимой электронной метки (брелока) 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.
Рассмотрим этот момент подробнее. Пусть легитимный пользователь возвращается к своему ТС после достаточно долгого отсутствия. ТС, разумеется, при отсутствии пользователя находится под охраной. При приближении пользователя к ТС находящаяся у пользователя (например, в кармане пиджака) комплектная электронная метка осуществляет динамический идентификационный обмен данными с аппаратурой охраны, находящейся внутри ТС. В результате происходит идентификация пользователя, которому принадлежит данная комплектная 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 находится на большом расстоянии от ТС. Прямая видимость может отсутствовать. И злоумышленники могут этим воспользоваться. Например, один из злоумышленников отвлекает внимание пользователя, а другой - проникает в ТС, например, с целью кражи из салона каких-либо ценных предметов. Это является недостатком использования гигагерцового диапазона частот.
Еще более неприятные последствия могут возникнуть при выходе пользователя из салона снятого с охраны ТС (например, пользователь хочет рядом с шоссе сделать какую-нибудь покупку). 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 города.
Другим недостатком использования гигагерцового диапазона является существенная зависимость дальности действия комплектной электронной метки от температуры внешней среды, от внешнего окружения и от угла падения, формируемого комплектной электронной меткой радиолуча, на антенну аппаратуры охраны, находящейся внутри ТС.
Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков при сохранении вышеперечисленных достоинств ближайшего аналога.
Путь решения поставленной задачи заключается в дополнительном использовании для идентификации пользователя, наряду с гигагерцовым, рассмотренного выше традиционного килогерцового диапазона частот.
Предметом настоящего изобретения является способ защиты ТС от угона и захвата, при котором каждого пользователя ТС снабжают активной индивидуальной комплектной электронной меткой, имеющей в своей памяти записанный при изготовлении и неизменяемый в процессе эксплуатации идентификационный код, при снабжении пользователя комплектной электронной меткой переписывают идентификационный код в память блока управления, установленного в салоне ТС, а при снятии с охраны ТС, предварительно поставленного под охрану, осуществляют динамический идентификационный обмен кодированными радиосигналами в гигагерцовом диапазоне частот (например, в диапазоне от 2400,0 до 2483,5 МГц) между вышеупомянутыми комплектной электронной меткой и блоком управления, обрабатывают в блоке управления принятые от комплектной электронной метки кодированные радиосигналы, выделяют из них идентификационный код комплектной электронной метки, сравнивают его с идентификационными кодами, записанными в памяти блока управления, и при совпадении полученного от комплектной электронной метки идентификационного кода с одним из идентификационных кодов, записанных в памяти блока управления, снимают ТС с охраны, при несовпадении же принятого от комплектной электронной метки идентификационного кода ни с одним из записанных в памяти блока управления идентификационных кодов и обнаружении попытки проникновения в салон ТС включают тревожную сигнализацию, а после проникновения в салон ТС и включения зажигания блокируют движение ТС, при этом в моменты записи идентификационных кодов в память блока считывания, установленного в салоне ТС и выполненного с возможностью "накачки" комплектной электронной метки сигналами килогерцового диапазона частот, а при попытке проникновения в салон ТС и при включении зажигания дополнительно ведут динамический идентификационный обмен кодированными радиосигналами в килогерцовом диапазоне частот (например, на частотах 123,2 или 134,2 кГц) между комплектной электронной меткой и блоком считывания, при совпадении полученного от комплектной электронной метки идентификационного кода с одним из идентификационных кодов, записанных в памяти блока считывания, сравнивают амплитуды принятых радиосигналов с заданными порогами, при этом осуществляют запуск блока управления лишь при условии превышения амплитудами принятых радиосигналов на килогерцовых частотах соответствующего порога.
Частными существенными признаками изобретения являются следующие.
Для снятия ТС с охраны осуществляют динамический идентификационный обмен кодированными радиосигналами в гигагерцовом диапазоне частот между блоком управления и модулями контроля и управления доступом и модулями тревожной сигнализации.
Для блокирования движения ТС осуществляют динамический идентификационный обмен кодированными радиосигналами в гигагерцовом диапазоне часто между блоком управления и модулями блокирования движения ТС.
Задачей настоящего изобретения является создание технологии защиты ТС от угона, кражи и захвата, позволяющей существенно уменьшить вероятность захвата и угона ТС при нахождении пользователя вне салона ТС.
Технический результат обеспечивается благодаря одновременному использованию для радиочастотной идентификации пользователей двух различных диапазонов рабочих частот.
Суть изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 приведены условные зависимости, характеризующие особенности влияния внешних факторов на работу RFID-устройств в различных частотных диапазонах,
На фиг.2 показана структурная схема системы, реализующей предлагаемый способ защиты ТС от угона и захвата.
На фигурах использованы следующие обозначения: 1 - комплектная электронная метка; 2 - блок считывания; 3 - блок управления; 4 - модули контроля и управления доступом; 5 - модули тревожной сигнализации; 6 - модули блокирования движения ТС; 7 - пороговое устройство.
Система, реализующая рассматриваемый способ защиты ТС от угона и захвата, содержит комплектную электронную метку 1, работающую в двух диапазонах частот: гигагерцовом (например, в диапазоне частот от 2400,0 до 2483,5 МГц) и килогерцовом (например, на частотах 123,2 или 134,2 кГц). Комплектная электронная метка 1 имеет собственный идентификационный код, который был занесен в нее при изготовлении и не может быть изменен. Комплектная электронная метка 1 является принадлежностью каждого пользователя ТС, при этом в памяти системы должны храниться собственные идентификационные коды комплектных электронных меток 1 каждого из пользователей ТС. Условно считается, что эти собственные идентификационные коды были записаны в память системы предварительно (в результате стандартной процедуры "прописки") и были приняты меры, препятствующие записи в память системы каких-либо других идентификационных кодов.
Необходимо отметить, что комплектная электронная метка 1 является активным блоком в гигагерцовом диапазоне частот, то есть содержит элемент питания, позволяющий комплектной электронной метке 1 при удалении от ТС, на котором развернута рассматриваемая система защиты ТС, непрерывно излучать сигнал приглашения к идентификационному диалогу. Гигагерцовый диапазон частот не требует для излучения достаточно больших затрат энергии, поэтому комплектная электронная метка 1 может находиться в работоспособном состоянии в течение нескольких лет (дальность действия ее в течение этого времени практически не меняется)
А по отношению к килогерцовому диапазону частот комплектная электронная метка 1 является пассивной, то есть для излучения сигнала в килогерцовом диапазоне частот требуется предварительное облучение комплектной электронной метки 1 сигналами заданной частоты (так называемая "накачка"). В этом случае, с помощью встроенного индуктивного контура комплектная электронная метка 1 накапливает энергию, которую затем использует при формировании кодовой посылки, открывающей идентификационный диалог в килогерцовом диапазоне частот, а при необходимости и далее - при ведении собственно идентификационного диалога.
Комплектные электронные метки 1, использующие килогерцовый диапазон частот, широко известны. К этому классу относится, в частности, метка-транспондер Tiris (125 кГц), выпускаемая фирмой Texas Instruments. Метки-транспондеры указанного типа применяются во многих охранно-противоугонных системах, серийно производимых предприятием-заявителем ("Автомобильные противоугонные системы", Каталог, ООО "Альтоника", выпуск №9, 2006, с.46, 47). Реализация в комплектной электронной метке 1 двух равноправных радиоканалов - гигагерцового и килогерцового - является отличительной особенностью применения комплектной электронной метки 1 в рассматриваемой системе. Опытные образцы таких комплектных электронных меток 1 с двумя равноправными радиоканалами созданы и успешно прошли испытания на предприятии-заявителе в рамках НИОКР "BASTA".
В состав системы, реализующей заявляемый способ, входят также блок 2 считывания, ко входу которого подключено зажигание, блок 3 управления, модули 4 контроля и управления доступом, модули 5 тревожной сигнализации и модули 6 блокирования движения ТС, а также пороговое устройство 7, вход которого подключен к выходу блока 2 считывания, а выход - ко входу блока 3 управления.
При этом блок 3 управления выполнен с возможностью ведения динамического идентификационного обмена кодированными радиосигналами с комплектной электронной меткой 1 (то есть - идентификационного диалога) в гигагерцовом диапазоне. А блок 2 считывания выполнен с возможностью ведения динамического идентификационного обмена кодированными радиосигналами с комплектной электронной меткой 1 (то есть - идентификационного диалога) в килогерцовом диапазоне. Кроме того, блок 3 управления выполнен с возможностью ведения идентификационного диалога в гигагерцовом диапазоне - с модулями 4 контроля и управления доступом, с модулями 5 тревожной сигнализации и с модулями 6 блокирования движения ТС. В последнем случае ведение идентификационного диалога необходимо, чтобы случайно не воздействовать на какие-либо модули близко расположенного постороннего ТС.
При ведении динамического идентификационного обмена кодированными радиосигналами может быть, в частности, применена технология DID, хорошо зарекомендовавшая себя во многих серийных изделиях предприятия-заявителя, например, в линейке охранно-противоугонных комплексов элитного класса BLACK BUG SUPER ("Автомобильные охранные системы", Каталог, ООО "Альтоника", 2008, с.8-10).
Модули 4 контроля и управления доступом, модули 5 тревожной сигнализации и модули 6 блокирования движения ТС не отличаются от аналогичных модулей, используемых в ближайших аналогах - серийно выпускаемых противоугонных системах SkyBrake DD (www.autonams.lv).
Таким образом, все компоненты рассматриваемой системы, указанные на фиг.2, известны и применяются на практике. Поэтому возможность практической реализации предлагаемой системы, реализующей заявленный способ защиты ТС от угона и захвата, не вызывает сомнений.
Система, реализующая рассматриваемый способ защиты ТС от угона и захвата, работает следующим образом.
Работа системы (фиг.2) основана на взаимодействии по радиоэфиру комплектной электронной метки 1, находящейся у пользователя ТС, с блоком 2 считывания и блоком 3 управления, установленными внутри ТС. При этом блок 3 управления, в свою очередь, может взаимодействовать по радиоэфиру с модулями 4 контроля и управления допуском, с модулями 5 тревожной сигнализации и с модулями 6 блокирования движения ТС.
При выходе из салона ТС пользователь путем нажатия соответствующей кнопки радиобрелока, входящего в состав штатного электронного оборудования ТС (на фиг.2 не показан), ставит ТС под охрану. Если пользователь ТС забыл (или не пожелал) воспользоваться радиобрелоком, то в рассматриваемой системе постановка ТС под охрану осуществляется автоматически. Это происходит - как только комплектная электронная метка 1 оказывается вне зоны действия блока 3 управления, и в течение заданного промежутка времени блок 3 управления не принимает идентификационных сигналов от комплектной электронной метки 1.
Как отмечалось выше, используемая в рассматриваемой системе комплектная электронная метка 1 может работать одновременно в двух диапазонах частот: гигагерцовом и килогерцовом. Прием и излучение сигналов в этих диапазонах частот осуществляются отдельными антеннами, которые могут быть выполнены в едином конструктиве. Как следует из условных зависимостей, приведенных на фиг.1, каждый из указанных диапазонов частот имеет свои характерные особенности, влияющие на показатели эффективности радиочастотной идентификации. В гигагерцовом диапазоне указанная комплектная электронная метка 1 имеет существенно большую дальность действия (до 10 м), чем в килогерцовом диапазоне. Это позволяет ставить ТС под охрану (при нахождении пользователя вне ТС) не только путем нажатия соответствующих кнопок штатного радиобрелока, но и автоматически при отнесении комплектной электронной метки 1 на расстояние, большее ее дальности действия.
Килогерцовый частотный канал при использовании ранее упоминавшейся технологии Tiris и стандартной для килогерцового диапазона частот ферритовой антенны имеет максимальную дальность действия порядка 1,5 м. "Накачку" индуктивного контура, встроенного в комплектную электронную метку 1, осуществляет при этом генератор, входящий в состав блока 2 считывания. По окончании "накачки" между комплектной электронной меткой 1 и блоком 2 считывания происходит динамический идентификационный обмен данными на частоте килогерцового диапазона, в результате которого происходит идентификация пользователя. В этом случае на выходе блока 2 считывания появляется сигнал отклика с амплитудой, зависящей от расстояния между комплектной электронной меткой 1 и блоком 2 считывания. Этот сигнал дополняется признаком отсутствия включенного зажигания и подается на вход порогового устройства 7. Команда на снятие ТС с охраны формируется в блоке 3 управления только в том случае, когда на его вход поступает сигнал с выхода вышеупомянутого порогового устройства 7, то есть в случае превышения заданного порога при отключенном зажигании. Это произойдет лишь в том случае, если комплектная электронная метка 1 находится в зоне действия не только гигагерцового канала - блока 3 управления, но и килогерцового канала - блока 2 считывания. Соответственно, при снятии с охраны дальность действия описанной выше двухканальной аппаратуры для идентификации пользователя (при нахождении последнего вне салона ТС) будет определяться дальностью действия не гигагерцового, а килогерцового канала, которая составляет примерно 1,5 м.
Если злоумышленник - в отсутствие пользователя - попытается проникнуть в поставленное под охрану ТС, то в модулях 5 тревожной сигнализации произойдет срабатывание охранных датчиков, после чего сработают органы световой и звуковой сигнализации, а также (в зависимости от номенклатуры модулей 5 тревожной сигнализации) могут быть посланы радиосигналы тревоги на персональный приемник или на сотовый телефон пользователя ТС.
При нахождении пользователя в салоне ТС зона действия аппаратуры идентификации ограничивается размерами салона, то есть для обоих частотных диапазонов она примерно одна и та же (около 1,5 м).
После включения зажигания и подачи соответствующего сигнала на вход блока 2 считывания блок 2 считывания снова начинает осуществлять "накачку", то есть облучать место наиболее вероятного нахождения комплектной электронной метки 1 сигналами определенной частоты. Если комплектная электронная метка 1 действительно находится вблизи от этого места, то через встроенный индуктивный контур в комплектной электронной метке 1 осуществляется накопление энергии, необходимой для ведения идентификационного диалога с блоком 2 считывания. В результате этого идентификационного диалога блок 2 считывания опознает пользователя по его комплектной электронной метке 1 и посылает на пороговое устройство 7 специальный сигнал, амплитуда которого пропорциональна амплитуде сигналов, поступающих на блок 2 считывания с комплектной электронной метки 1. Этот специальный сигнал дополняется признаком включения зажигания. Пороговое устройство 7 контролирует, что амплитуда специального сигнала превышает уровень, соответствующий включенному зажиганию, и формирует для блока 3 управления сигнал опознавания легитимного пользователя. Если таким образом установлено присутствие легитимного пользователя, то блок 3 управления формирует и посылает в эфир команду разблокирования движения ТС. Указанная команда принимается модулями 6 блокирования движения ТС, которые воздействуют на соответствующие исполнительные органы ТС, вызывая разблокирование двигателя.
Рассмотрим теперь ситуацию, когда зажигание включает злоумышленник. Его мог просто подвозить пользователь, а затем неосторожно выйти из салона ТС, например, чтобы сделать какую-нибудь покупку. В этом случае злоумышленник может попытаться угнать ТС, чтобы уехать куда-то подальше и вытащить из салона ТС все ценное. Для этого злоумышленнику необходимо включить зажигание. Пользователь при этом не может находиться далеко, поэтому блок 3 управления по гигагерцовому частотному диапазону фиксирует наличие комплектной электронной метки 1. А вот для блока 2 считывания комплектная электронная метка 1 будет удаленной. При этом либо блок 2 считывания не сможет опознать комплектную электронную метку 1, либо амплитуда специального сигнала не превысит пороговый уровень, соответствующий включенному зажиганию. Пороговое устройство 7 передает в блок 3 управления сигнал отсутствия комплектной электронной метки 1 после включения зажигания. Блок 3 управления формирует и посылает в эфир команду, вызывающую срабатывание модулей 5 тревожной сигнализации. Если двери ТС при этом закрыты, то одновременно в модули 4 контроля и управления доступом из блока 3 управления посылается команда на блокирование дверей для того, чтобы воспрепятствовать выходу злоумышленника из салона ТС.
Такой же конечный результат будет и в том случае, когда пользователь ТС не выходил из салона ТС, а наоборот подвергся нападению злоумышленника и теперь находится внутри багажника своего ТС.
То есть, предлагаемый в данном способе алгоритм работы системы позволяет значительно уменьшить риск угона ТС злоумышленниками и обеспечить более устойчивую работу аппаратуры для идентификации пользователей ТС.
Таким образом, может быть решена поставленная задача по созданию технологии, позволяющей существенно повысить надежность защиты ТС от угона и захвата при нахождении пользователя вне салона ТС.