БОРТОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к бортовому устройству, которое устанавливается в кабине грузового автомобиля и осуществляет мониторинг его местонахождения. Заявленное бортовое устройство (БУ) предназначено для использования в рамках системы взимания платы в счет возмещения вреда, причиняемого автомобильным дорогам грузовыми транспортными средствами массой свыше заданного значения, в частности, свыше 12 тонн.
Из уровня техники известно множество БУ, которые совмещают в себе такие функции, как навигатор, терминал по оплате, а также приемопередатчик сигналов. В Германии используются, например, бортовые модули с приемником спутниковой системы навигации GPS, позволяющим определять местоположение автомобиля. Кроме того, в бортовой модуль встроены мобильный приемопередатчик и запоминающее устройство, в котором хранятся данные, идентифицирующие автомобиль, а также сведения о положении всех автомагистралей Германии, за пользование которыми взимается обязательный дорожный сбор. На основе этих данных в сочетании с сигналом GPS бортовой модуль во время движения подсчитывает причитающуюся сумму сбора и запоминает ее в форме пакета данных. В форме короткого сообщения (SMS-сообщения) этот пакет данных по достижении определенного объема данных передается оператору по мобильной сотовой связи GSM в центральный компьютер организации, эксплуатирующей дорогу. Существуют бортовые модули, устанавливаемые за ветровым стеклом в качестве предварительно запрограммированного блока и имеющие двухкнопочное управление. Другие бортовые модули состоят из двух частей, а именно небольшого инфракрасного транспондера, устанавливаемого за ветровым стеклом, и бортового компьютера, размещаемого в стандартной ячейке приборной панели грузового автомобиля.
Ближайшим аналогом представленной полезной модели является бортовое устройство транспортного средства для начисления платы согласно патенту РФ RU 158415 (опубл. 27.10.2015, МПК G07B15/06, G08G1/01, B60R25/00, G07C5/00), который описывает устройство, устанавливаемое в кабине грузового автомобиля и предназначено для использования в рамках системы взимания платы в счет возмещения вреда, причиняемого автомобильным дорогам грузовыми транспортными средствами массой свыше 12 тонн. БУ транспортного средства (ТС) для начисления платы за использование автомобильных дорог содержит корпус и размещенный в нем процессор, функционально взаимосвязанный с модулем позиционирования, принимающим сигнал от глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), модулем беспроводной связи, снабженным внутренней антенной GSM и разъемно установленной SIM-картой, модулем криптографической защиты информации (СКЗИ), модулем интерфейса «человек-машина», снабженным зуммером и выведенными на лицевую панель корпуса клавишей управления и визуальными индикаторами, модулем электропитания, модулем интерфейса сервисного обслуживания, датчиком контроля целостности корпуса, блоком энергонезависимой памяти и модулем детектора движения. Модуль позиционирования выполнен с возможностью приема сигнала позиционирования от систем ГЛОНАСС и/или GPS через внутреннюю антенну и приемник ГНСС для определения навигационных параметров ТС (долгота, широта, скорость и направление движения, время) с передачей информации о навигационных параметрах через процессор на вход модуля криптографической защиты информации, который снабжен разъемно установленной картой СКЗИ. Выход модуля криптографической защиты информации через процессор и приемопередатчик (UART) соединен с входом модуля беспроводной связи, выполненным с возможностью передачи оператору посредством радиоканала GSM/GPRS преобразованной текущей и накопленной информации о навигационных параметрах ТС. Для управления бортовым устройством выходы процессора соединены со входами модуля интерфейса «человек-машина» с возможностью подачи сигнала на зуммер и/или визуальные индикаторы, а выход клавиши управления указанного блока обратной связью соединен с процессором с возможностью отображения через зуммер и визуальные индикаторы режима работы состояния лицевого счета, результатов самодиагностики БУ, включающих в себя показания датчика контроля целостности корпуса о состоянии целостности корпуса и/или попытке извлечения карты СКЗИ.
Недостатком данного устройства является наличие процессора, который выполняет сразу множество задач и обладает высоким энергопотреблением, что приводит к необходимости использования в составе БУ собственного встроенного модуля электропитания. Результатом является усложнение конструкции известного БУ, его низкая ремонтопригодность, а также сложность его обслуживания.
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является создание такого БУ, которое было бы малогабаритным и высоконадежным, могло выполнять функции сбора, хранения и передачи данных, необходимых для начисления платы с пользователей автомобильных дорог, обеспечивать интерфейс для взаимодействия пользователя (водителя ТС) с БУ путем аудио- и визуальной информации, а также передачи оператору информации о состоянии БУ и о выполнении команд, поступивших со стороны системы взимания платы.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение арсенала существующих БУ, а также повышение надежности и ремонтопригодности.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в заявленном БУ, которое содержит корпус, управляющий модуль и размещенный в нем контроллер, функционально взаимосвязанный с модулем позиционирования, принимающим сигнал от глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), с коммуникационным модулем, снабженным внутренней антенной GSM и разъемно установленной SIM-картой, с модулем криптографической защиты информации (СКЗИ), с модулем интерфейса пользователя «человек-машина», снабженным зуммером, а также выведенными на лицевую панель корпуса клавишей управления и визуальными индикаторами, с модулем контроля целостности корпуса, с модулем детектора движения, с блоком управления электропитанием и с блоком хранения данных, причем модуль позиционирования выполнен с возможностью приема сигнала позиционирования от систем ГЛОНАСС и/или GPS через внутреннюю антенну и приемник ГНСС для определения навигационных параметров ТС (долгота, широта, скорость и направление движения, время) с передачей информации о навигационных параметрах через контроллер на вход модуля криптографической защиты информации, который снабжен разъемно установленной картой СКЗИ, при этом выход модуля криптографической защиты информации через контроллер и приемопередатчик (UART) соединен с входом коммуникационного модуля, выполненным с возможностью передачи оператору посредством радиоканала GSM/GPRS преобразованной текущей и накопленной информации о навигационных параметрах ТС, причем для управления бортовым устройством выходы контроллера соединены со входами модуля интерфейса пользователя «человек-машина» с возможностью подачи сигнала на зуммер и/или на визуальные индикаторы, а выход клавиши управления указанного блока обратной связью соединен с контроллером с возможностью отображения через зуммер и визуальные индикаторы режима работы состояния лицевого счета, результатов самодиагностики бортового устройства, включающих в себя показания датчика контроля целостности корпуса о состоянии целостности корпуса и/или попытке извлечения карты СКЗИ, причем корпус содержит разъем для подключения к внешнему источнику питания.
Адаптер питания и съемный кабель питания намеренно вынесен за пределы корпуса БУ, чтобы повысить его ремонтопригодность, на которую влияет как меньшее количество компонентов, которые могут выйти из строя, и, как следствие, упростить конструкцию заявленного устройства, благодаря которой не надо заботиться о защите от электромагнитных наводок на контроллер от встроенного источника питания. В свою очередь, использование контроллера в составе управляющего модуля БУ вместо процессора как в ближайшем аналоге обусловлено как раз тем, что для питания заявленного БУ, используется внешний адаптер питания, а компоненты БУ обеспечиваются питанием посредством блока управления электропитанием.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также в частных вариантах исполнения заявленного БУ.
Так, например, БУ может быть снабжено держателем с присосками, обеспечивающим крепление корпуса на лобовое стекло ТС, тем самым обеспечивая удобство при эксплуатации устройства.
Еще в одном варианте исполнения полезной модели контроллер может быть выполнен с возможностью производить запись информации о навигационных параметрах ТС в энергонезависимую память блока при отсутствии возможности передачи указанной информации посредством сетей мобильной радиотелефонной связи стандарта GSM/GPRS через модуль беспроводной связи.
Кроме того, элементы индикации модуля интерфейса пользователя «человек-машина» могут быть выполнены с использованием цветных светодиодов, которые характеризуют режимы функционирования БУ, отражая уровень средств на счету пользователя (баланс), состояние модуля позиционирования (ГНСС), состояние коммуникационного модуля, выбор и состояние источника питания, состояние звукового оповещения.
Также модуль детектора движения может быть выполнен с возможностью подачи на вход контроллера сигнала, отображающего пройденное расстояние и скорость ТС с возможностью корректировки данных модуля позиционирования.
Далее полезная модель более подробно поясняется ссылками на фигуры, на которых показаны варианты возможного исполнения заявленного БУ.
На фиг.1 приведена блок-схема со следующими позициями:
1 - управляющий модуль;
2 - модуль позиционирования, принимающий сигнал от глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС);
3 - коммуникационный модуль, снабженный внутренней антенной GSM и гнездом для установки SIM-карты;
4 - модуль криптографической защиты информации (СКЗИ) с гнездом для разъемной установки карты СКЗИ;
5 - модуль интерфейса пользователя или модуль интерфейса пользователя «человек-машина», снабженный зуммером, визуальными индикаторами, а также клавишей управления;
6 - модуль контроля целостности корпуса;
7 - модуль детектора движения;
8 - блок управления электропитанием;
9 - блок хранения данных.
На фиг.2 приведена блок-схема с возможными режимами работы БУ.
Предлагаемое БУ содержит корпус, управляющий модуль 1 и размещенный в нем контроллер, функционально взаимосвязанный с модулем 2 позиционирования, принимающим сигнал от глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), с коммуникационным модулем 3, снабженным внутренней антенной GSM и разъемно установленной SIM-картой, с модулем 4 криптографической защиты информации (СКЗИ), с модулем 5 интерфейса пользователя «человек-машина», снабженным зуммером, а также выведенными на лицевую панель корпуса клавишей управления и визуальными индикаторами, с модулем 6 контроля целостности корпуса, с модулем 7 детектора движения, с блоком 8 управления электропитанием и с блоком 9 хранения данных, причем модуль 2 позиционирования выполнен с возможностью приема сигнала позиционирования от систем ГЛОНАСС и/или GPS через внутреннюю антенну и приемник ГНСС для определения навигационных параметров ТС (долгота, широта, скорость и направление движения, время) с передачей информации о навигационных параметрах через контроллер на вход модуля 4 криптографической защиты информации, который снабжен разъемно установленной картой СКЗИ, при этом выход модуля 4 криптографической защиты информации через контроллер и приемопередатчик (UART) соединен с входом коммуникационного модуля 3, выполненным с возможностью передачи оператору посредством радиоканала GSM/GPRS преобразованной текущей и накопленной информации о навигационных параметрах ТС, причем для управления бортовым устройством выходы контроллера соединены со входами модуля 5 интерфейса пользователя «человек-машина» с возможностью подачи сигнала на зуммер и/или на визуальные индикаторы, а выход клавиши управления указанного блока обратной связью соединен с контроллером с возможностью отображения через зуммер и визуальные индикаторы режима работы состояния лицевого счета, результатов самодиагностики бортового устройства, включающих в себя показания датчика контроля целостности корпуса о состоянии целостности корпуса и/или попытке извлечения карты СКЗИ, причем корпус содержит разъем для подключения к внешнему источнику питания.
Заявленное БУ снабжено держателем с присосками, обеспечивающим крепление корпуса БУ на лобовое стекло ТС. При этом следует отметить, что БУ устанавливается внутри салона автомобиля на лобовом стекле так, чтобы не закрывать обзор водителю. Если ТС оборудовано металлизированным стеклом, следует устанавливать БУ за пределами зоны металлизации.
Корпус БУ защищает плату и размещенные на ней электронные блоки от механических и климатических воздействий, а также от несанкционированного доступа к ним.
Блок 8 управления электропитанием БУ выполнен с возможностью подключения его к цепи электропитания автомобиля или другому внешнему источнику питания через разъем в корпусе БУ для подключения к внешнему источнику питания. Это позволяет повысить ремонтопригодность БУ, на которую влияет как меньшее количество компонентов, которые могут выйти из строя, так и упрощение конструкции, благодаря которой не надо заботиться о дополнительной защите контроллера от электромагнитных наводок от бортовой сети ТС.
БУ может быть снабжено кабелем питания, обеспечивающим подключение блока 8 управления электропитанием к бортовой сети питания ТС через указанный разъем в корпусе БУ для подключения к внешнему источнику питания. Например, БУ подключается к бортовой сети электропитания ТС через штатный адаптер питания («прикуриватель»).
Выход блока 8 управления электропитанием соединен с входами всех электронных модулей 1-4, 6, 7 и блока 9, размещенных на печатной плате в корпусе БУ (подводка электропитания от блока 8 к электронным модулям 1-4, 6, 7 и блоку 9, размещенным на печатной плате, на фиг. 1 не показана). При этом вся схемотехника БУ рассчитана на постоянную работу от напряжения в интервале 9-50°В и выдерживает воздействие напряжения питания обратной полярности 50 В в течение не менее 5 минут.
Контроллер БУ выполнен с возможностью производить запись информации о навигационных параметрах ТС в энергонезависимую память блока 9 хранения данных при отсутствии возможности передачи указанной информации посредством сетей мобильной радиотелефонной связи стандарта GSM/GPRS через коммуникационных модуль 2.
Элементы индикации модуля 4 интерфейса пользователя «человек-машина» БУ выполнены с использованием цветных светодиодов, выбор цвета которых характеризует, например, режимы функционирования БУ, наличие средств на счету пользователя (баланс), исправность и состояние модуля навигации ГНСС и блока беспроводной мобильной связи (GSM), выбор и уровень заряда источника питания, состояние звукового оповещения.
Модуль 7 детектора движения БУ выполнен с возможностью подачи на вход контроллера сигнала, отображающего пройденное расстояние и скорость ТС для обеспечения возможности корректировки сведений, поступающих в контроллер от модуля 2 позиционирования.
Принцип работы заявленного БУ основан на постоянном определении местоположения ТС по сигналам спутниковых навигационных систем GPS/ГЛОНАСС. Заявленное БУ выполняет функции измерения текущих навигационных параметров, определения на их основе координат транспортного средства в системе координат П3-90.11 и синхронизации внутренней шкалы времени устройства с национальной шкалой времени Российской Федерации UTC(SU) для обеспечения задач мониторинга места нахождения ТС, проводимого с целью взимания платы в счет возмещения вреда, причиняемого автомобильным дорогам общего пользования федерального значения ТС, имеющими разрешенную максимальную массу свыше 12 тонн. Для этого в штатном режиме работы БУ данные о местонахождении ТС с использованием мобильной связи периодически передаются в систему взимания платы. При неисправности БУ его ремонт и настройку выполняет сервисный центр, уполномоченный системой взимания платы.
При подаче питающего напряжения на БУ через блок 8 управления электропитанием происходит включение управляющего контроллера и взаимосвязанных с ним электронных модулей 1-4, 6, 7 и блоком 9, размещенных на печатной плате в корпусе БУ. Когда БУ включается, производится звуковое оповещение пользователя, и все световые индикаторы загораются зеленым. Далее запускается процедура самодиагностики БУ, прогресс которой можно видеть по состоянию визуальных индикаторов. После завершения процедуры самодиагностики индикаторы загораются тем цветом, который в данный момент характеризует состояние того или иного модуля либо БУ в целом.
Если в процессе самодиагностики не обнаружены какие-либо аппаратные либо программные неисправности, БУ переключается в штатный режим работы. При этом модуль 2 принимает сигнал позиционирования от систем ГЛОНАСС и/или GPS через внутреннюю антенну и приемник ГНСС для определения навигационных параметров ТС, таких как долгота, широта, скорость, направление движения и время, с последующей передачей информации о навигационных параметрах через контроллер на вход модуля 4 СКЗИ, снабженного съемной картой СКЗИ. Модуль 4 СКЗИ осуществляет шифрование/дешифрование передаваемой и получаемой информации. Карта СКЗИ обеспечивает криптографическую защиту данных, передаваемых оператору системы взимания платы. При этом выход модуля 4 СКЗИ через контроллер и приемопередатчик типа UART соединен с входом коммуникационного модуля 2 для передачи оператору посредством радиоканала GSM/GPRS преобразованной текущей и накопленной информации о навигационных параметрах транспортного средства. SIM-карта, установленная в разъеме коммуникационного модуля 2, обеспечивает доступ к услугам передачи данных посредством радиоканалов GSM.
Модуль 5 интерфейса пользователя «человек-машина» БУ обеспечивает отображение режима работы и состояния лицевого счета с помощью световой индикации, звуковое информирование о событиях БУ, возможность управления работой БУ пользователем посредством нажатия клавиши управления, выведенной на лицевую панель корпуса.
БУ может эксплуатироваться в одном из следующих режимов работы (показаны на фиг. 3):
режим «Активно»;
режим «Не активно»;
«Блокировка аппатартная» (при срабатывании датчика вскрытия корпуса). В режиме «Активно» выделяются подрежимы:
1) «Штатный»: бортовое устройство полностью работоспособно и выполняет свои функции в рамках системы взимания платы;
2) «Сон»: БУ полностью работоспособно, находится в режиме пониженного энергопотребления, не контролирует местоположение ТС, не осуществляет обмен информацией с сервером подсистемы приема и обработки данных с бортовых устройств (ППОД БУ). Переход в данный подрежим происходит либо при отсутствии движения ТС, либо при отключении БУ от сети электропитания автомобиля на срок более 5 минут. При обнаружении движения ТС либо при подключении к сети электропитания автомобиля бортовое устройство переходит в режим «Штатный»;
3) «Вне территории РФ (вне зоны применения)»: БУ полностью работоспособно, не происходит обмен информацией с сервером ППОД БУ. Переход в данный подрежим происходит, когда БУ обнаруживает выезд за пределы границы территории РФ. При фиксации въезда на территорию РФ БУ переходит в режим «Штатный»;
4) «Аварийный»: БУ неработоспособно. Переход в данный подрежим происходит, когда самодиагностика БУ завершилась ошибкой либо произошла внутренняя (аппаратная и программная) ошибка;
5) «Блокировка логическая»: БУ выполняет функции в рамках системы взимания платы, однако посылаемые данные помечены специальным признаком. Переход в данный подрежим происходит, если получена соответствующая команда от ППОД БУ или не удается определить местоположение ТС в течение длительного времени. Переход в подрежим «Штатный» из подрежима «Блокировка логическая» происходит автоматически или по команде от ППОД БУ;
6) «Сервисный»: БУ обеспечивает функции диагностики состояния, настройки и обновления программного обеспечения посредством сервисного USB-разъема. Переход в данный подрежим происходит по команде от ППОД БУ.
В режиме «Не активно» выделяются подрежимы:
1) «Хранение»: БУ находится на складе, выполняется мониторинг состояния питания и датчика вскрытия корпуса. Переход в режим «Активный» осуществляется после подключения к источнику питания;
2) «Транспортировка»: БУ выдано пользователю, выполняется мониторинг состояния питания и датчика вскрытия корпуса. Переход в подрежим «Транспортировка» осуществляется по команде от ППОД БУ. Переход из подрежима «Транспортировка» в подрежим «Штатный» происходит после подключения БУ к источнику питания.
Текущий режим работы БУ отображается с помощью шести трехцветных светодиодных индикаторов:
индикатор «Статус» характеризует режим функционирования БУ;
индикатор «Баланс» характеризует наличие средств на счету пользователя;
индикатор «ГНСС» характеризует состояния модуля 2 позиционирования;
индикатор «Связь» характеризует состояние коммуникационного модуля 3;
индикатор «Питание» характеризует состояние заряда источника питания;
индикатор «Звук» характеризует состояние включено/выключено звуковое оповещение.
Например, если индикатор «Связь» горит зеленым светом, это означает, что установлена связь с сервером ППОД БУ. Если индикатор «Связь» горит желтым светом, это означает, что БУ не зарегистрировано в сети мобильной связи, нет связи с сервером ППОД БУ. Если индикатор «Связь» горит красным светом, это означает неисправность коммуникационного модуля 2, либо обнаружение средств радиоподавления сигналов GSM.
В составе модуля 5 интерфейса пользователя «человек-машина» БУ для выбора класса ТС, для возможности включения/выключения звуковых оповещений, а также инициации немедленного подключения к серверу ППОД БУ на корпусе БУ предусмотрена клавиша управления, которая функционирует следующим образом:
нажатие длительностью до 1 с позволяет включать и выключать звуковые оповещения;
нажатие длительностью от 2 до 5 с инициирует немедленную передачу данных оператору системы взимания платы;
нажатие длительностью более 7 с позволяет выбрать один из классов ТС, разрешенных для установки этого БУ.
Функция звукового информирования о текущем состоянии и смене режима работы БУ реализована следующим образом.
Однократный звуковой сигнал подается при подключении к бортовой сети ТС; при отключении от бортовой сети и переключении на работу от встроенного аккумулятора; при переключении режимов работы БУ; при включении режима звукового оповещения.
Троекратный звуковой сигнал подается при обнаружении любой неисправности в работе БУ; при отсутствии или недостаточном количестве средств на счете.
При подключении к бортовой сети ТС БУ включается, производится звуковое оповещение, и все световые индикаторы загораются зеленым. Далее запускается процедура самодиагностики БУ, прогресс которой отражается состоянием визуальных индикаторов. После завершения процедуры самодиагностики индикаторы загораются тем цветом, которое характеризует состояние того или иного модуля либо БУ в целом.
Если в процессе самодиагностики обнаружены какие-либо аппаратные либо программные неисправности, БУ переключается в подрежим «Аварийный», при котором выполняется только мониторинг модуля 6 контроля целостности корпуса (вскрытие корпуса). Индикатор «Статус» при этом мигает красным, и дальнейшая эксплуатация БУ невозможна. Пользователю необходимо передать БУ в пункт сервиса.
Если в процессе самодиагностики либо в ходе эксплуатации фиксируется срабатывание модуля 6 контроля целостности корпуса (вскрытие корпуса), БУ переключается в режим «Блокировка аппаратная». Индикатор «Статус» горит красным, дальнейшая эксплуатация БУ невозможна. Пользователь должен передать БУ в пункт сервиса.
При обнаружении неисправностей в модуле 2 позиционирования и коммуникационном модуле 3 индикаторы «ГНСС» и «Связь» загораются красным, дальнейшая эксплуатация БУ невозможна. Пользователю необходимо передать БУ в пункт сервиса.
Если индикаторы «ГНСС» и/или «Связь» горят желтым, модуль 2 позиционирования и коммуникационный модуль 3 работоспособны, но не зафиксированы координаты и/или не установлена связь с сервером системы взимания платы. Необходимо подождать или переместить БУ в зону прямой видимости спутников на открытое пространство вдали от устройств радиоподавления.
Если сигнал «ГНСС» отсутствует длительное время (более 48 часов), БУ переходит в режим «Блокировка логическая», и индикатор «Статус» начинает гореть зеленым цветом с периодическим миганием красного.
Если в процессе самодиагностики или эксплуатации индикатор «Питание» начинает светиться желтым, это означает, что БУ переключилось на работу от встроенного аккумулятора из-за отсутствия питания (или низкого уровня) в бортовой сети либо плохого контакта с автомобильным разъемом питания («прикуривателем»).
Если в процессе самодиагностики или эксплуатации индикатор «Питание» начинает светиться красным, это означает, что заряд аккумулятора достиг критического уровня и требует подзарядки.
При первом запуске БУ индикатор «Баланс» будет гореть зеленым до тех пор, пока не произойдет обмен информацией с сервером ППОД БУ о состоянии лицевого счета пользователя. При отсутствии средств на счету индикатор «Баланс» загорается красным.
При последующих запусках состояние индикатора «Баланс» будет соответствовать его состоянию на момент последнего выключения БУ, вплоть до успешного обмена с сервером информацией, когда индикация будет соответствовать текущему состоянию лицевого счета.
Если индикатор «Баланс» загорается красным в процессе эксплуатации БУ, это свидетельствует о том, что остаток средств на лицевом счете достиг критически малой величины и необходимо пополнить счет любым удобным способом.
По умолчанию при первом включении звуковые оповещения активны, индикатор «Звук» горит зеленым.
Для включения/выключения звуковых оповещений необходимо кратковременное нажатие (длительностью до 1 с) клавиши управления. После выключения звука индикатор «Звук» загорается желтым.
В случае успешного прохождения процедуры запуска и диагностики индикатор «Статус» загорается зеленым - БУ находится в «Штатном» режиме и готово к эксплуатации. Нормальной работе соответствует индикация зеленого или желтого цвета индикаторов модуля 4 интерфейса пользователя «человек-машина» БУ.
При остановке ТС (датчики модуля 7 детектора движения показывают отсутствие вибрации и движения) или при отсутствии бортового питания в течение 5 мин БУ переходит в режим «Сон». В этом режиме индикатор «Статус» мигает зеленым. В подрежиме «Сон» выполняется только мониторинг подключения к бортовой сети, датчика модуля 7 детектора движения и состояние модуля 6 контроля целостности корпуса. Выход из подрежима «Сон» происходит автоматически при обнаружении движения ТС или при подключении к бортовой сети.
Вывод БУ из подрежима «Сон» в «Штатный» режим можно осуществить и вручную, а именно нажатием управляющей клавиши на корпусе БУ.
Модуль 7 детектора движения на основе анализа показаний акселерометра формирует одно из двух логический состояний - покой или движение. Если зафиксировано движение, таймер покоя останавливается и, если БУ находится в подрежиме «Сон», формируется запись массива данных о начале движения.
Если зафиксирован покой, оценивается длительность нахождения в состоянии покоя. Если длительность достигает 5 мин, а запись о переходе в режим покоя еще не сформирована, создается запись массива данных, и, в случае если устройство находится в режиме «Активно», осуществляется переход в режим «Сон». При этом при наличии сеанса связи с ППОД он не прерывается, а отключение модема производится после завершения сеанса.
Если в процессе эксплуатации ТС выезжает за границы территории РФ, БУ фиксирует данный факт и переключается в подрежим «Вне территории РФ (вне зоны применения)». В этом режиме не осуществляется обмен данными с сервером ППОД БУ. При фиксации въезда на территорию РФ БУ возвращается в «Штатный» подрежим работы.
При отсутствии возможности передачи коммуникационным модулем 3 БУ сигналов с помощью сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM/GPRS (индикатор «Связь» горит желтым или красным цветом) контроллер БУ производит запись сигналов во встроенную энергонезависимую память блока 9 хранения данных, который выполняет функцию «черного ящика». После восстановления связи по каналу GPRS БУ автоматически передает сохраненные сообщения в ППОД БУ. Размер «черного ящика» обеспечивает хранение информации о местоположении ТС не менее чем за 30 суток.
В процессе функционирования контроллер БУ формирует информацию о текущих координатах и векторе направления движения автомобиля путем приема и обработки сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS модулем 2 позиционирования по факту события и/или времени:
в момент изменения состояния аппаратной части БУ;
периодически с интервалом времени, значение которого задается командой от подсистемы приема и обработки данных с БУ (ППОД БУ) системы взимания платы;
в промежуточных контрольных точках.
БУ через модуль 2 позиционирования и модуль 4 СКЗИ осуществляет периодическую передачу накопленной информации в ППОД БУ с использованием сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM/GPRS:
о местоположении автомобиля, в котором установлено БУ;
о внутренних событиях, связанных с функциональностью и целостностью БУ.
Контроллер БУ при помощи соответствующего программного обеспечения осуществляет формирование информации о местоположении ТС в виде массива координатных последовательностей, который записывается во внутреннюю память контроллера БУ, при этом:
запись массива координатных последовательностей происходит циклически;
цикл записи массива координатных последовательностей определяется объемом доступной памяти.
Накопление и хранение информации о местоположении ТС осуществляется не менее чем за 30 суток с размещением в памяти блока 9 хранения данных БУ, причем под хранение данной информации предусмотрена свободная память в объеме не менее 128 Мбайт.
Контроллер БУ осуществляет регистрацию и запись в перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство блока 9 хранения данных, имеющего энергонезависимую память, информации о следующих внутренних событиях в активном режиме функционирования:
подключение/отключение бортового питания ТС;
начало и прекращение движения ТС;
завершение режима транспортировки;
уменьшение заряда аккумулятора до критически низкого уровня;
результаты самодиагностики;
нарушение целостности корпуса;
длительная потеря сигнала ГНСС;
определение помех сигнала ГНСС;
длительная потеря GSM сигнала;
определение помех сигнала GSM;
результат обновления ПО БУ;
неспособность определить положение;
автономная блокировка в случае обнаружения неисправности;
информация о неисправностях, ошибках работы программного обеспечения;
изменение текущего режима работы БУ;
прохождение известной точки контроля;
изменение класса ТС.
БУ обеспечивает автоматическое отключение передачи данных по сетям подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM/GPRS в случае пересечения границы государства.
БУ содержит в памяти информацию не менее чем о двух тысячах контрольных координатных точек (геозон), при прохождении которых запускается сеанс связи и осуществляется передача данных координатной информации события мониторинга на ППОД БУ.
Модуль 2 позиционирования БУ обеспечивает прием данных от систем ГЛОНАСС/GPS через внутреннюю антенну, а также определение следующей информации:
географические широта и долгота;
направление и скорость движения;
снижение точности позиционирования в горизонтальной плоскости HDOP (Horizontal Dilution of Precision);
снижение точности позиционирования в вертикальной плоскости VDOP (Vertical Dilution of Precision);
количество видимых и используемых спутников;
список спутников с определением уровня сигнала и отношение сигнал/шум (SNR).
Полученная модулем 2 позиционирования информация о позиционировании ТС направляется для шифрования в модуль 4 СКЗИ.
Коммуникационный модуль 2 БУ соответствует требованиям Правил применения абонентских станций (абонентских радиостанций) сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM-900/1800. Коммуникационный модуль 2 БУ отправляет данные в ППОД БУ пакетами, размер которых (количество позиций в одном пакете) устанавливается системой взимания платы.
На базе модуля 4 СКЗИ в заявленном устройстве функционирует подсистема шифрования/дешифрования передаваемой/получаемой информации (СКЗИ). Подсистема обеспечивает криптографическую защиту следующих данных, касающихся перемещения ТС, при взаимодействии с ППОД БУ:
информации о местоположении ТС;
накопленной информации о местоположении ТС;
иной информации, утеря которой может привести к возникновению споров относительно произведенных оператором расчетов подлежащей взиманию платы;
данных мониторинга состояния БУ;
данных и команд управления БУ;
данных и команд обновления программного обеспечения (ПО) БУ.
При установке модуля 4 СКЗИ в БУ упомянутая подсистема выполняет однозначное сопоставление экземпляра БУ и криптографического средства СКЗИ, а информацию о сопоставлении передает в ППОД БУ.
Особенностью заявленного БУ является то, что используемое СКЗИ снабжено отчуждаемым аппаратным или программно-аппаратным элементом, выполненным, предпочтительно, в виде карты СКЗИ.
Используемое СКЗИ обеспечивает выполнение следующих функций:
криптографические преобразования в соответствии с алгоритмом ГОСТ 28147-89;
генерация случайной последовательности;
генерация ключевой информации для выполнения криптографических преобразований;
хранение не менее 10 наборов ключевой информации;
удаление ключевой информации.
Программное обеспечение БУ позволяет контроллеру выполнять процедуру самодиагностики БУ. Процедура самодиагностики выполняется:
при каждом переходе в «Активно»;
по команде с ППОД БУ;
по команде через сервисный USB разъем.
Подсистема самодиагностики БУ выполняет следующие проверки при проведении процедуры самодиагностики:
целостность образа программного обеспечения;
работоспособность коммуникационного модуля 3;
работоспособность модуля 2 позиционирования;
работоспособность модуля 6 контроля целостности корпуса;
работоспособность блока 8 управления электропитанием;
целостность корпуса и попытку извлечения модуля 4 СКЗИ, при обнаружении которых происходит удаление наборов ключевой информации в модуле 4 СКЗИ.
Подсистема самодиагностики БУ сохраняет данные результатов проверок в память блока 9 хранения данных.
Результаты самодиагностики доступны для считывания через сервисный USB разъем.
Подсистема интерфейса пользователя «человек-машина» функционирует на основе модуля 5.
Подсистема интерфейса пользователя «человек-машина» позволяет пользователю посредством нажатия управляющей клавиши инициировать соединение с ППОД БУ, включить или выключить звуковое оповещение, установить в БУ класс используемого ТС.
Визуальные индикаторы подсистемы интерфейса пользователя «человек-машина» позволяют пользователю однозначно определять следующие состояния БУ:
БУ находится в спящем режиме;
БУ корректно функционирует;
БУ неисправно (в случае возможности);
БУ находится в состоянии инициализации (готовится к функционированию в рамках процесса взимания платы);
предупреждение о низком остатке средств на счете пользователя, на имя которого выдано БУ;
установленный в БУ тип используемого ТС;
перезаряжаемая батарея полностью разряжена;
уровень заряда перезаряжаемой батареи достаточен для функционирования БУ;
низкий уровень заряда перезаряжаемой батареи.
Средства звукового оповещения подсистемы интерфейса пользователя «человек-машина» обеспечивают информирование в следующих случаях:
нажатие управляющей клавиши БУ;
изменение режима работы БУ;
включение и отключение внешнего источника электропитания;
-поступление специальной команды ППОД БУ, предусматривающей звуковое оповещение (определяется на этапе технического проектирования).
Подсистема интерфейса пользователя «человек-машина» модуля 5 поддерживает сервисный интерфейс USB с нестандартной распайкой. Активация сервисного USB-разъема происходит по специальной команде ППОД БУ для перевода БУ в сервисный режим работы. Команда ППОД БУ для перевода БУ в сервисный режим работы подается с использованием СКЗИ.
Через сервисный интерфейс USB подсистема интерфейса пользователя «человек-машина» поддерживает следующие функции:
тесты комплексного функционального тестирования БУ на завершающей стадии производства;
системные тесты;
тесты работоспособности электронных компонентов;
обеспечение задач общей диагностики;
обновление прикладного и системного программного обеспечения БУ.
При подключении БУ к сети бортового питания автомобиля аккумулятор отключается от нагрузки и заряжается, если уровень его заряда ниже 50%.
Рабочий диапазон температур функционирования БУ составляет от минус 40°C до плюс 55°C. Разработанное БУ предназначено для круглосуточного режима работы.
Одним из существенных отличий и преимуществ предлагаемой полезной модели в сравнении с известными аналогами является то, что вся выходящая из устройства информация шифруется.
Криптографические преобразования выполняются с использованием сертифицированного в соответствии с законодательством СКЗИ, выполненного, например, в форм-факторе ID-000 по ГОСТ Р ИСО/МЭК 7810-2006, ГОСТ Р ИСО/МЭК 7816-1-2013 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 7816-2-2010. Преимуществом является то, что форм-фактор модуля СКЗИ в виде съемной смарт-карты позволяет сертифицировать в соответствующих органах на встроенные средства шифрования не все устройство целиком, а только сам модуль СКЗИ. Кроме того, при выходе из строя модуля шифрования ремонт осуществляется простой заменой смарт-карты на новую.
В качестве примера конкретного исполнения заявляемой полезной модели в состав модуля СКЗИ БУ может входить кроконтроллер NXP Р5СС081, реализованный в виде смарт-карты производства ООО «МультиСофт Системз» с операционной системой Vigrid версии 1.0 в форм-факторе ID-000. На смарт-карте реализован усиленный генератор случайных чисел, что позволяет генерировать ключевую информацию.
Указанный модуль 4 СКЗИ предназначен для шифрования, вычисления имитовставки, получения хеш-функции, криптографической аутентификации, выработки ключевой информации по алгоритму Диффи-Хеллмана в соответствии с RFC4357, генерации случайных последовательностей произвольной длины с помощью программного датчика случайных чисел, а также хранения ключевой информации во внутренней памяти. Длина сессионного ключа составляет 32 байта. На одном сессионном ключе может быть зашифровано не более 2 МБ информации, а по достижении этого порога требуется смена сессионного ключа. Для штатной авторизации пользователя СКЗИ применяется PIN-код, который случайным образом генерируется БУ в момент регистрации устройства. Размер PIN-кода составляет 8 символов.
В указанном модуле 4 СКЗИ реализованы следующие алгоритмы:
алгоритм шифрования в соответствии с требованиями ГОСТ 28147-89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая»;
алгоритм вычисления имитовставки в соответствии с требованиями ГОСТ 28147-89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая».
Таким образом, заявленное БУ является малогабаритным, компактным, простым в управлении и надежным в эксплуатации, а также ремонтопригодным при одновременном обеспечении высокой степени защиты и достоверности сведений, передаваемых в систему взимания платы в счет возмещения вреда, причиняемого автомобильным дорогам общего пользования федерального значения ТС, имеющими массу свыше 12 тонн.