АВТОМОБИЛЬНОЕ ПРОТИВОУГОННОЕ УСТРОЙСТВО
AUTOMOTIVE ANTITHEFT DEVICE

Изобретение относится к системам охранной сигнализации транспортных средств (ТС), в частности к автомобильным противоугонным комплексам с блокировкой электрических цепей функциональных органов ТС.
Известно противоугонное устройство с запретом запуска ДВС угоняемого ТС, содержащее связанные через кабельную сеть ТС центральный узел управления, датчики несанкционированного пользования, узлы тревожной сигнализации и узлы блокировки дверей и функциональных узлов ТС, узел задания режима, связанный с пусковым входом центрального узла управления, сигнальный вход которого связан с выходами датчиков и узлов блокировки, а выходы с управляющими входами датчиков, узлов тревожной сигнализации и узлов блокировки (SU 1544613 A1, B60R 25/04, 23.02.1990).
Недостатком известного устройства является высокая зависимость взломостойкости от скрытности установки центрального узла управления, цепей блокировки функциональных узлов ТС. Обнаружение местоположения узлов противоугонного устройства не представляет серьезной проблемы для опытного угонщика. Данное устройство также не имеет защиты от злонамеренного воздействия непосредственно на исполнительные узлы ТС.
Известно противоугонное устройство, содержащее контрольный элемент в виде электронного ключа, распознающего на своем входе установленный код памяти от инфракрасной или радиоволны. Выход электронного ключа соединен с конечным управляющим элементом в виде электромагнита. Контрольный элемент и конечный управляющий элемент установлены и заключены в общем корпусе, постоянно присоединенном к корпусу автоматической коробки (АКПП) передач ТС. Конечный управляющий элемент соединен с элементом блокировки в АКПП. При совпадении кода на входе управляющего элемента и запомненного кода памяти на конечный управляющий элемент (электромагнит) подается напряжение, и блокировка снимается (RU 2177887 С2, B60R 25/00, 01.10.2002).
Недостаток известного противоугонного устройства связан с режимом снятия блокировки путем подачи напряжения на управляющий элемент. Такой режим несет в себе серьезную опасность в виде выхода из строя одного или одновременно нескольких узлов устройства в процессе движения ТС, что, в свою очередь, может привести к полному выходу из строя агрегатов ТС, и даже привести к ДТП.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое автором за прототип является противоугонное устройство, содержащее дополнительную взломостойкую оболочку датчика положения вала двигателя, препятствующую доступу к датчику и снятию датчика с двигателя, содержащую элементы, обеспечивающие возможность удаления дополнительной оболочки при наличии специально изготовленного приспособления и/или при осуществлении определенной заранее последовательности действий. Противоугонное устройство содержит находящуюся внутри оболочки схему, изменяющую выходной сигнал датчика по заранее определенному правилу, а вне дополнительной оболочки содержит блок, обеспечивающий возможность синтеза на дополнительном входе находящейся внутри оболочки схемы сигнала по заранее определенному алгоритму, в том числе при наличии специально изготовленного приспособления, обеспечивающего персонификацию пользователя (RU 2007104822, В60К 25/00, 20.08.2008).
Недостатком данного устройства является низкая секретность блокировки запуска ДВС с помощью изменения выходного сигнала датчика вала ДВС, низкая защищенность от выведения из строя с помощью технических средств, невозможность установки на транспортные средства, не имеющие датчиков положения вала (в том числе транспортные средства, оснащенные дизельным ДВС), многократное увеличение стоимости установки такого устройства при наличии нескольких датчиков валов на ДВС, низкая секретность способа удаления дополнительной оболочки с помощью специально изготовленного приспособления.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка автомобильного противоугонного устройства, обеспечивающего максимально возможную защиту ТС от угона, не чувствительного к скрытности установки узлов и частей, не использующего штатную проводку ТС, не ухудшающего управляемость ТС при движении, не имеющего в своем составе носимых узлов (меток, ключей), обладающего возможностью блокировки функционального узла ТС при высокой стойкости к агрессивным воздействиям извне.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к возможности открытой установки узлов противоугонного устройства в любом месте ТС, сохранению штатной проводки ТС в первоначальном виде, сохранению управляемости ТС в движении на уровне, определенном заводом-изготовителем, передаче управляющих команд между узлами устройства посредством открытых, защищенных от прослушивания протоколов, надежной блокировке функционального узла ТС, обеспечению высокой стойкости системы к выводу из строя существующими на сегодняшний день техническими средствами.
Технический результат достигается с помощью автомобильного противоугонного устройства по двум возможным вариантам.
Вариант 1.
Предусмотрен блок ввода пароля, конструктивно являющийся отдельным блоком и имеющий процессорное устройство, аккумулятор питания, клавиатуру, выполненную с возможностью ввода пароля пользователем, жидкокристаллический дисплей, интегральный преобразователь интерфейсов, инфракрасный приемопередатчик. Блок преобразователя интерфейса конструктивно выполнен в виде отдельного блока и включает в себя интегральный преобразователь интерфейсов и инфракрасный приемопередатчик. Исполнительный блок помещен в стальной корпус, жестко прикрепленный к стальной дополнительной взломостойкой оболочке стартера ТС посредством сварки, и включает в себя источник стабилизированного питания, процессорное устройство, контактор, электрический шаговый двигатель, формирователь сигналов управления электрическим шаговым двигателем, формирователь сигналов положения вала электрического шагового двигателя, измеритель температуры процессорного узла и корпуса шагового двигателя.
Вариант 2.
В противоугонном устройстве по варианту 2, все то же, что и по варианту 1, за исключением того, что вместо шагового двигателя применяется коллекторный электрический двигатель или бесколлекторный электрический двигатель, с редуктором или без редуктора. При использовании коллекторного электрического двигателя в исполнительном блоке формирователь сигналов управления двигателем выполняется в виде электронного ключа на полупроводниковом приборе. При использовании бесколлекторного электрического двигателя формирователь сигналов управления двигателем также реализуется с возможностью формирования соответствующих сигналов.
На фиг.1 приведена функциональная схема предложенного автомобильного противоугонного устройства. На фото фиг.2 представлено фотоизображение стартера ТС в сборе с дополнительной взломостойкой оболочкой, исполнительным блоком.
Автомобильное противоугонное устройство состоит из блока (16) ввода пароля, блока преобразователя интерфейсов (17), исполнительного блока (18).
Блок (16) ввода пароля конструктивно является отдельным блоком устройства, имеет собственный источник питания и включает в себя процессорное устройство (1), аккумулятор питания (6), клавиатуру (5), жидкокристаллический дисплей (4), интегральный преобразователь интерфейсов (2), инфракрасный приемопередатчик (3).
Блок преобразователя интерфейсов (17) конструктивно так же является отдельным блоком устройства, включающим в себя интегральный преобразователь интерфейсов (7) и инфракрасный приемопередатчик (8).
Исполнительный блок (18) помещен в стальной корпус (фиг.2 поз.1), который жестко прикреплен к стальной дополнительной взломостойкой оболочке стартера ТС (фиг.2 поз.2) посредством сварки. Исполнительный блок (18) включает в себя процессорное устройство (9), шаговый двигатель (14), формирователь (11) сигналов управления шаговым двигателем, драйвер обмоток (12), контактор (15), формирователь (13) сигналов положения вала шагового двигателя, измеритель (10) температуры процессорного узла и корпуса шагового двигателя.
Во время работы блока (16) ввода пароля осуществляется двунаправленная инфракрасная связь между инфракрасным приемопередатчиком (3) блока (16) ввода пароля и инфракрасным приемопередатчиком (8) блока преобразователя интерфейсов (17). При вводе пароля на клавиатуре (5) блока (16) ввода пароля пользователь видит вводимые символы на экране жидкокристаллического дисплея (4), который служит для обнаружения возможных ошибок ввода пароля и их исправления до момента посылки команды проверки пароля в исполнительный блок (18). Блок (16) ввода пароля в зависимости от первоначальных настроек, осуществляемых пользователем при инсталляции устройства, имеет возможность шифровать посылаемые данные через интерфейс.
Блок преобразователя интерфейсов (17) служит для преобразования данных формата инфракрасной связи в данные формата последовательного интерфейса RS-232. Блок преобразователя интерфейсов (17) конструктивно выполнен в виде печатной платы, залитой компаундом, не имеет собственного источника питания и питается от источника стабилизированного питания исполнительного блока (18).
Исполнительный блок (18) служит для управления контактором (электрическим размыкателем) (15) посредством подачи сигналов управления шаговым двигателем (14) через формирователь (11) сигналов управления и драйвер обмоток (12). Процессорное устройство (9) исполнительного блока (18) анализирует в реальном времени положение вала шагового двигателя (14) и в зависимости от текущего режима устанавливает вал шагового двигателя в нужное положение. С помощью измерителя (10) температуры процессорного устройства (9) и корпуса шагового двигателя (14) осуществляется принудительное отключение шагового двигателя (14) и позиционирование его в начальное положение при повышении температуры процессорного устройства (9) и/или корпуса шагового двигателя (14) выше заранее установленной.
Области на фиг.1, выделенные пунктиром, конструктивно представляют собой отдельные блоки и/или печатные платы, соединенные в зависимости от назначения гибкими проводами или печатными проводниками.
Противоугонное устройство работает следующим образом.
При включении питания процессорное устройство (9) исполнительного блока (18) осуществляет процедуры первичной инициализации. К таким процедурам относятся: позиционирование контактора в разомкнутое состояние, проверка температуры процессорного устройства (9) и корпуса шагового двигателя (14), настройка интерфейса RS-232. После осуществления процедур инициализации противоугонное устройство переходит в режим ожидания. Дальнейшая работа противоугонного устройства сводится к следующим режимам.
Режим 1. Ввод верного пароля.
При получении по линии связи (19) между исполнительным блоком (18) и блоком преобразователя интерфейсов (17) команды на проверку пароля процессорное устройство (9) исполнительного блока (18) осуществляет прием переданного пароля и его проверку на соответствие паролю, сохраненному в памяти процессорного устройства (9). В случае, если проверка прошла успешно (пароль совпал с заранее сохраненным в памяти), то процессорное устройство (9) формирует команду для формирователя (11) сигналов управления шагового двигателя (14) на вращение шагового двигателя (14) в положение, при котором контактор (15) находится в замкнутом состоянии. После получения от формирователя (13) сигналов положения вала шагового двигателя (14) сигнала о том, что контактор (15) находится в замкнутом состоянии, процессорное устройство (9) дает команду формирователю (11) сигналов управления шагового двигателя на фиксацию вала шагового двигателя (14) в текущем положении и начинает отсчет минутного интервала. По истечении последнего процессорное устройство (9) дает команду формирователю (11) сигналов управления шагового двигателя на вращение шагового двигателя (14) в положение, при котором контактор (15) находится в разомкнутом состоянии, и фиксацию вала шагового двигателя (14) в этом положении. После этого противоугонное устройство переходит в режим ожидания.
Режим 2. Ввод неверного пароля.
При получении по линии связи (19) между исполнительным блоком (18) и блоком преобразователя интерфейсов (17) команды на проверку пароля процессорное устройство (9) исполнительного блока (18) осуществляет прием переданного пароля и его проверку на соответствие паролю, сохраненному в памяти процессорного устройства (9). В случае, если проверка прошла с ошибками (пароль не совпал с заранее сохраненным в памяти), то процессорное устройство (9) дает команду счетчику оставшихся попыток ввода пароля (21) уменьшить количество оставшихся попыток ввода пароля на единицу и дает команду формирователю задержки проверки пароля (20) включить задержку до следующей проверки пароля на 1 минуту, в течение которой процессорный узел (9) не реагирует ни на какие команды, переданные по линии связи (19).
По истечении задержки в 1 минуту процессорное устройство (9) готово к проверке следующего пароля. Если следующий переданный пароль, так же как и предыдущий, не прошел проверку на подлинность, то процессорное устройство (9) дает команду счетчику оставшихся попыток ввода пароля (21) уменьшить еще на единицу количество оставшихся попыток ввода пароля, а также дает команду формирователю задержки проверки пароля (20) включить следующую задержку, длительностью 5 минут, в течение которой процессорное устройство не реагирует ни на какие команды, переданные по линии связи (19).
По истечении задержки в 5 минут процессорное устройство (9) готово к проверке следующего пароля в последний раз (количество возможных попыток ввода паролей и длительности задержек устанавливаются пользователем при инсталляции противоугонного устройства, и не могут быть изменены в будущем). По умолчанию количество попыток ввода пароля - три). В случае, если в третий раз пароль не прошел проверку на подлинность, то процессорное устройство (9) самоблокируется и не реагирует ни на какие команды, поступающие по линии связи (19). Дальнейшее функционирование устройства возможно только после замены процессорного устройства (9) целиком.
Процессорное устройство (9) исполнительного блока (18) один раз в 0,01 секунды записывает в память положение вала шагового двигателя, и в случае намеренного и/или ненамеренного отключения бортовой аккумуляторной батареи ТС потери синхронизации положения контактора (15) не происходит.
Противоугонное устройство по варианту 1 изготовлено и испытано. Испытания проводились при следующих условиях: напряжение бортовой сети -12 В, мощность стартера 1200 Вт, пусковой ток 117 А, дополнительная нагрузочная вилка на силовые выводы стартера - 0,10 м. Режим старта - 5 секунд, режим ожидания - 5 минут.
Время испытаний (непрерывное) - 12 часов при температуре устройства +85 градусов по Цельсию и 1 час (время чистое, с перерывами на охлаждение устройства) при температуре устройства -18 градусов по Цельсию.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества.
1. Устройство не затрагивает штатную проводку ТС, так как имеет всего одну собственную линию связи между блоками. Устройство не ухудшает управляемость ТС в движении, поскольку не использует для блокировки функциональных узлов ТС множественные проводные ключи, концевые выключатели и реле, неисправность которых может стать причиной внезапной остановки ТС на ходу. Так же устройство не блокирует узлы ТС, которые вращаются и/или двигаются при движении ТС.
2. Устройство может быть установлено абсолютно на любое ТС, имеющее двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от искры или сжатия, серийно оснащаемое электрическим стартером.
3. Благодаря своему исполнению в едином корпусе со стартером устройство предоставляет владельцу ТС максимально возможный уровень защиты от угона. Изобретение рассчитано для применения на ТС, хранимых вне охраняемых парковок и стоянок.
Высокий уровень антивандальной защиты гарантируется стальным, закаленным корпусом без выступающих элементов крепления.
Благодаря применению интерфейса и инфракрасного приемопередатчика обеспечивается возможность криптозащиты между блоком ввода пароля и процессорным узлом, гарантируется высокая степень защищенности пароля от его определения извне.
Благодаря ограниченному количеству попыток ввода пароля и включению задержек между попытками абсолютно гарантируется невозможность подбора пароля, например методом перебора вариантов.
4. Устройство не требует от пользователя никаких действий, кроме ввода пароля перед запуском ДВС. Пароль вводится с помощью эргономичного блока, который может храниться в салоне ТС.
5. Устройство предоставляет полную защиту от несанкционированного запуска ДВС даже в случае применения самого технически сложного метода - навесного жгута, копирующего штатный подкапотный жгут ТС, включая блок управления ДВС. Такой жгут подключается непосредственно к исполнительным узлам ДВС (свечи, инжекторы) и в подавляющем большинстве случаев приводит к угону ТС.
6. Устройство защищено от вскрытия и анализа конструкции по следующим направлениям:
- все обозначения компонентов стерты;
- печатные платы покрыты специальным компаундом, после отвердевания которого анализ схемы возможен только при прецизионном фрезеровании;
- в микроконтроллерах, являющихся основой процессорного узла исполнительного блока и процессорного блока ввода пароля, установлены защитные биты, не позволяющие считать записанный в микроконтроллер программный код.