Устройство скрытой установки на объект для определения местоположения объекта

Полезная модель относится к устройствам спутникового позиционирования, в частности, к устройству скрытой установки на объект, информирующему пользователя о местоположении устройства и, соответственно, объекта (предмета), в котором оно расположено.
Одним из ключевых факторов снижения рисков утери/кражи имущества или потери человека является наличие достоверной и актуальной информации о фактическом местоположении контролируемого объекта, а также незамедлительное информирование заинтересованных лиц о наступлении внештатной ситуации любого типа.
Очевидно, что наиболее эффективной будет являться система, позволяющая в автоматическом режиме и с высокой точностью в масштабе реального времени фиксировать местоположение и перемещение контролируемого объекта, отслеживать его нахождение в заданном районе в заданные пользователем промежутки времени, и в автоматическом режиме осуществлять информационное обеспечение авторизованных лиц обо всех событиях, нарушаемых заложенные ограничения (выход за пределы разрешенной зоны, временные задержки с прибытием в заданный район или с отбытием из заданного района).
Известно устройство для контроля положения машины, представляющее собой мобильный коммуникатор и установленное на движущемся объекте, которое сравнивает полученную по каналам GSM информацию о местоположении устройства с заранее заданной информацией о маршруте и в случае отклонения от него передает тревожное сообщение в пункт управления (патент US 6204772 В1, опубликованный 20.03.2001).
Из патента RU 147324 U1, опубликованного 10.11.2014, известно устройство спутникового позиционирования и определения местоположения объекта, использующее систему спутниковой навигации, передающее информацию о местоположении устройства по каналам сотовой связи операторов GSM, которое содержит GSM модуль, снабженный 2-4 SIM-картами или SIM-чипами различных операторов сотовой связи с различными ареалами предоставления услуг.
Известные устройства работают следующим образом. Устройство определяет географические координаты посредством встроенного навигационного блока (например, GPS, ГЛОНАСС и других). Далее информация о географических координатах и информация от датчиков передается пользователю по каналам сотовой связи (например, GSM/GPRS/3G/4G): посредством SMS-сообщений, либо через мобильный интернет. Для этого все устройства подобного типа включают в себя блок сотовой связи.
Недостатком известных технических решений является зависимость определения местоположения от наличия спутникового сигнала, что приводит к невозможности определения местоположения при отсутствии или недостаточном качестве спутникового сигнала, а так же невозможности определения точности в горизонтальной плоскости точнее 2-х метров, определение высоты относительно уровня моря с еще меньшей точностью. Причиной этого может быть нахождение устройства в зданиях с металлобетонными перегородками и межэтажными перекрытиями, под предметами и навесами, экранирующими спутниковый сигнал, погодные условия, локальные технические ограничения и сбои в работе систем спутниковой навигации.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение зависимости возможности определения местоположения (геопозиционирования) от наличия/отсутствия и качества спутникового сигнала, предоставление возможности определения местоположения альтернативным способом, используя встроенный радиоканальный модуль Bluetooth.
Техническим результатом является увеличение точности определения местоположения объекта.
Данный технический результат достигается за счет того, что устройство скрытой установки на объект для определения местоположения объекта, использующее систему спутниковой навигации, содержит блок процессора, блок спутниковой навигации и блок сотовой радиосвязи, передающий информацию о местоположении устройства по каналам мобильной связи. При этом блок процессора соединен с блоком спутниковой навигации и блоком сотовой радиосвязи. Согласно предлагаемой полезной модели устройство дополнительно включает Bluetooth модуль, выполненный с возможностью сканирования и определения в радиусе своего действия Bluetooth пары мобильного устройства пользователя, причем блок процессора соединен с Bluetooth модулем, при этом блок сотовой радиосвязи выполнен с возможностью получать команды от пользователя, и процессор выполнен с возможностью, после получения команды от пользователя, включать Bluetooth модуль для постоянного соединения с мобильным устройством пользователя по Bluetooth каналу для определения местоположения устройства по уровню мощности Bluetooth сигнала.
В одном из вариантов осуществления процессор выполнен с возможностью с помощью блока сотовой радиосвязи передавать на сервер или мобильное устройство пользователя по каналам мобильной связи номерные обозначения доступных базовых станций сотовых сетей (Cell ID).
В еще одном из вариантов осуществления устройство содержит Wi-Fi модуль для сканирования МАС-адресов Wi-Fi, определяющий в радиусе своего действия МАС-адреса точек доступа Wi-Fi, причем процессор выполнен с возможностью с помощью блока сотовой радиосвязи передавать эту информацию на сервер или мобильное устройство пользователя по каналам мобильной связи.
На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства в варианте осуществления с одной SIM-картой.
На Фиг. 2 представлена структурная схема устройства в варианте осуществления с Wi-Fi модулем и одной SIM-картой.
На Фиг. 3 представлена структурная схема устройства в варианте осуществления с двумя SIM-картами.
На Фиг. 4 представлена структурная схема устройства в варианте осуществления с Wi-Fi модулем и двумя SIM-картами.
Устройство снабжено навигационным блоком (1), блоком процессора (2), блоком датчиков (3), блоком сотовой радиосвязи (4) и Bluetooth модулем (6), определяющим в радиусе своего действия Bluetooth пары мобильного телефона с установленным на нем программным обеспечением. Устройство также включает батарейный источник автономного питания.
В одном из вариантов осуществления устройство дополнительно включает в себя блок сканирования МАС-адресов Wi-Fi - Wi-Fi модуль (5), определяющий в радиусе своего действия МАС-адреса точек доступа Wi-Fi.
Устройство предназначено для определения точного местоположения охраняемого объекта по спутниковым системам ГЛОНАСС/GPS, а также определения приблизительного местоположения по данным базовых станций сотовых сетей и идентификаторам окружающих Wi-Fi точек доступа.
Устройство использует для определения собственного местоположения систему (системы) спутниковой навигации (например, GPS, ГЛОНАСС и других) посредством встроенного навигационного блока (1) и передает информацию о местоположении и состоянии датчиков устройства по каналам сотовой связи. Для этого устройство включает в себя блок (4) сотовой радиосвязи (GSM/GPRS/3G/4G-модем). Вариативно, устройство может передавать на мобильное устройство пользователя и/или на сервер, с помощью блока сотовой радиосвязи, номерные обозначения доступных базовых станций сотовых сетей (Cell ID) и/или идентификаторы окружающих Wi-Fi точек доступа.
Передача координат охраняемого объекта и зафиксированных событий осуществляется посредством GSM сетей по протоколу GPRS на сервер мониторинга и/или посредством SMS сообщений на выбранные номера телефонов. Устройство оснащено датчиком ускорений (акселерометром) для контроля движения, удара и переворота, а также разъемом Micro USB для конфигурирования устройства с помощью персонального компьютера.
Устройство может содержать одну основную (MULTI SIM) СИМ карту/чип (Multi Sim-Card/Мульти СИМ карту) и дополнительную (reserve SIM) СИМ карту/чип, которая используется как резервная. В качестве основной предполагается использовать СИМ карту/чип (Multi Sim-Card/Мульти СИМ карту), работающую со всеми операторами связи (пример: https://m2mexpress.ru/). Резервная СИМ карта/чип любого оператора связи используется, в случае поломки (выхода из строя) основной СИМ карты/чипа (Multi Sim-Card/Мульти СИМ карты).
Для повышения точности позиционирования устройство оснащено модулем Bluetooth BLE для проверки наличия мобильного устройства владельца рядом с устройством и пеленгации точного местоположения устройства в пространстве.
Пользователь по каналам сотовой связи GSM: посредством SMS-сообщений, либо через мобильный интернет GPRS/3G/4G, передает на устройство команду для включения модуля (6) Bluetooth, для определения точного местоположения устройства и, соответственно, объекта слежения. Устройство, при получении такой команды блоком сотовой радиосвязи, посредством процессора активирует модуль (6) Bluetooth, который позволяет с точностью до десятков сантиметров определить местонахождение устройства. Дополнительно, условия, требующие включения Bluetooth модуля (6), определяются внутренней логикой работы блока процессора (2), запрограммированными пользователем настройками и другими условиями работы устройства.
Поиск географических координат, осуществляется при помощи мобильного устройства с установленным на нем программным обеспечением. В основе определения точного местоположения устройства данным способом лежит показатель уровня принимаемого сигнала, RSSI - полная мощность принимаемого приемником сигнала. Измеряется приемником по логарифмической шкале в дБм (dBm, децибел относительно 1 милливатта). Поскольку данная величина является мощностью, исходя из ее уровня можно предположить относительную дальность в любом приемнике по принципу «мощнее сигнал - ближе источник». В данном применении Bluetooth является просто определенным протоколом взаимодействия радиоприемника/радиоизлучателя на конкретном диапазоне частот. Полученные данные будут соответствовать географическим координатам устройства, в пределах погрешности действия модуля Bluetooth (6). То есть, полученные координаты и будут являться географическими координатами самого устройства, либо объекта (предмета), в котором (в непосредственной близости от которого) оно расположено с точностью до десятков сантиметров.
Для пеленгации устройства применяется активный режим сканирования BLE, при котором смартфон, получив на одном из каналов объявления посылку от устройства (типа ADV_IND или ADV_SCAN_IND), посылает запрос на этом же канале. Это пустая команда SCAN_REQ. Она должна быть передана не позднее, чем за время T_IFS (Time Inter Frame Space), которое составляет 150 мкс. Для того, что бы устройство объявления услышало этот запрос, после каждой рекламной посылки оно задерживается на канале на время T_IFS. Если запрос получен, устройство отвечает ответной посылкой SCAN_RSP. При запросе SCAN_REQ устройство передает всю дополнительную информацию о себе во фрейме SCAN_RSP.
Процессор с помощью программного обеспечения по изменению уровня мощности Bluetooth сигнала рассчитывает расстояние до мобильного устройства пользователя. Информация о направлении и приближении к координатам местонахождения устройства передается пользователю по каналу Bluetooth и отображается на экране мобильного устройства пользователя (например, смартфона). Программное обеспечение для расчета дальности нахождения от устройства может быть также установлено на мобильное устройство пользователя. Для этого все мобильные устройства подобного типа включают в себя блок Bluetooth (Bluetooth-модем). Перемещаясь, пользователь ищет максимальный уровень излучаемого сигнала. При поиске в здании появляется возможность определения этажа и квартиры (офиса) в котором находится искомое устройство. Программное обеспечение, установленное на мобильное устройство пользователя, позволяет в наглядном виде отображать график изменения силы радиосигнала от устройства, которая зависит от расстояния до него. Таким образом значительно упрощается задача установления точного местоположения устройства на местности, когда точные спутниковые координаты недоступны, или когда необходимо понять, где именно находится устройство в охраняемом объекте, если визуально этого не получается сделать.
Устройство в варианте осуществления с Wi-Fi модулем (5) для сканирования МАС-адресов Wi-Fi определяет географические координаты посредством встроенного спутникового блока (1) (например, GPS, ГЛОНАСС и других). В этом варианте осуществления, например, в случае неудачного определения спутниковых координат, устройство активирует Wi-Fi модуль (5) и определяет в радиусе своего действия МАС-адреса точек доступа Wi-Fi. Условия, требующие альтернативного определения местоположения, определяются внутренней логикой блока процессора (2), заданными пользователем настройками и другими условиями работы устройства. Далее информация о географических координатах, МАС-адресах передается пользователю по каналам сотовой связи GSM: посредством SMS-сообщений, либо через мобильный интернет GPRS/3G/4G. Для этого устройство включает в себя блок сотовой связи (4).
Поиск географических координат, полученных МАС-адресов, осуществляется в базах данных соответствия МАС-адресов и географических координат расположения точек доступа WiFi. Базы данных предоставляют сервисы Яндекс/Google, собранные сервисами геолокации МАС-адресов Wi-Fi точек доступа (точность до десятков метров).
Исходя из логики, что в базе данных сервисы Яндекс/Google собрана информация только о стационарных (неподвижных) устройствах (точках доступа) Wi-Fi с уникальными МАС-адресами, географические координаты, полученные из базы данных, будут соответствовать географическим координатам устройства, в пределах погрешности, равной радиусу действия блока сканирования. То есть, полученные координаты и будут являться географическими координатами собственно самого устройства, либо объекта (предмета), в котором (в непосредственной близости от которого) оно расположено.
Таким образом устройство может определить приблизительное местоположение охраняемого объекта даже в отсутствии сигнала со спутников, например в гараже, на подземной стоянке, в контейнере, или когда сигнал ГЛОНАСС/GPS намеренно заглушен радиотехническими средствами.
Такая относительно низкая точность в условиях города или частного сектора застройки не дает оснований понять, где именно искать похищенное или утерянное имущество. Даже при наличии навигационных координат, их точность не позволяет уверенно определить в каком гараже стоит похищенный автомобиль. Ведь точность определения по спутникам в подобном месте около 10 метров, в лучшем случае. Например, при средней ширине гаража 3 метра, в зону позиции попадает минимум 3 гаража. Если похищено/утеряно малогабаритное имущество, оборудованное поисковым устройством, то даже наличие навигационных координат не даст понимания, например, в какой квартире и на каком этаже оно находится.
Пользователь по каналам сотовой связи GSM: посредством SMS-сообщений, либо через мобильный интернет GPRS/3G/4G, передает на устройство команду для включения модуля (6) Bluetooth, для определения точного местоположения устройства и, соответственно, объекта слежения. Устройство, при получении такой команды блоком сотовой радиосвязи, посредством процессора активирует модуль (6) Bluetooth, который позволяет с точностью до десятков сантиметров определить местонахождение устройства. Процессор с помощью программного обеспечения по изменению уровня мощности Bluetooth сигнала рассчитывает расстояние до мобильного устройства пользователя и передает информацию о направлении и приближении к координатам местонахождения устройства пользователю по каналу Bluetooth. Программное обеспечение для расчета дальности нахождения от устройства может быть также установлено на мобильное устройство пользователя (смартфон). Перемещаясь, пользователь ищет максимальный уровень излучаемого сигнала. При поиске в здании появляется возможность определения этажа и квартиры (офиса) в котором находится искомое устройство. Программное обеспечение, установленное на мобильное устройство пользователя, позволяет в наглядном виде отображать график изменения силы радиосигнала от устройства, которая зависит от расстояния до него. Таким образом значительно упрощается задача установления точного местоположения устройства на местности, когда точные спутниковые координаты недоступны, или когда необходимо понять, где именно находится устройство в охраняемом объекте, если визуально этого не получается сделать.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в увеличении точности определения местоположения объекта. Достигается также увеличение ареала работы устройства, за счет «сложения» зоны покрытия Bluetooth и зоны устойчивого сигнала систем спутниковой навигации, увеличение надежности работы устройства в зонах локальных сбоев систем спутниковой навигации.
Устройство может содержать встроенную энергонезависимую память, соединенную с процессором, которая позволяет сохранить не меньше 15000 неотправленных GPRS пакетов, в случае, когда не было связи с сервером мониторинга, и отправить их, как только связь с ним восстановится.
В поступающих от устройства сообщениях, помимо координат, скорости, направления движения и факте пересечения границы настроенной круговой геозоны могут передаваться все настройки устройства и текущее состояние. В качестве служебной информации в сообщения могут быть включены данные о дате и времени определения координат, ресурсе батареи, определяемом процессором с помощью программного обеспечения, температуре внутри устройства, установленных режимах работы, количестве найденных навигационных спутников, уровне сигнала GSM сети, количестве отправленных SMS-сообщений и т.д.
Блок датчиков (3) включает цифровой акселерометр, фото датчик демонтажа и открытия корпуса, цифровой термометр.
Цифровой акселерометр регистрирует движения и удары по охраняемому объекту. Это позволяет настроить уведомления о событиях начала движения после стоянки, начале стоянки, длительного движения более 8 часов, длительного простоя более 14 суток, о значительной аварии, о повороте более чем на 90 градусов в любой плоскости.
Наличие термометра позволяет получать информацию о температуре окружающей среды и настроить уведомления о выходе температуры за пределы настроенных значений.
Фотодатчик демонтажа и открытия корпуса фиксирует демонтаж/открытие корпуса устройства, и затем устройство передает информацию об этом событии на сервер/телефон владельца.
Программное обеспечение позволяет процессору точно оценить количество потраченной устройством энергии встроенных батарей в мА/ч.
Устройство может работать в двух основных режимах: непрерывный онлайн и интервальный спящий. В непрерывном онлайн режиме устройство постоянно находится на связи и готово в любой момент принять команду от владельца. Режим онлайн требует большого расхода энергии батарей, поэтому максимальное время работы без подзарядки встроенного аккумулятора в этом режиме до 20 суток. Если при этом постоянно определяются точные ГЛОНАСС/GPS координаты (режим трекинга), то время автономной работы сокращается до 4 суток. В интервальном спящем режиме практически все модули устройства находятся в выключенном состоянии, поэтому устройство принимает и выполняет команды только в кратковременные моменты выхода на связь, который наступает по времени, запрограммированном в его основном и дополнительном будильниках. Благодаря микропотреблению в спящем режиме устройство может автономно проработать от встроенных батарей до 6 лет, если будет выходить на связь 1 раз в сутки.
Автономность и компактные размеры устройства позволяют владельцу установить его в труднодоступном для обнаружения месте. Поскольку обычно большую часть времени устройство находится в спящем режиме, определить его наличие сканерами эфира и детекторами GSM-сигнала крайне сложно. Если злоумышленниками будет применена система глушения или подавления GSM-частот, то длительная автономная работа устройства позволит дождаться отключения средств подавления и выйти на связь с владельцем.
Устройство может применяться в следующих целях:
Защита от угона и обнаружение угнанного автомобиля.
Мониторинг передвижений ценных грузов и поиск их в случае пропажи.
Мониторинг личного, служебного и специального автотранспорта.
Определение местоположения похищенных мотоциклов, квадроциклов, скутеров, велосипедов и другой движимой техники.
Контроль нуждающихся в опеке детей, пожилых и больных людей.
Контроль местонахождения домашних животных.