CИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯ ЗА ТРЕКЕРАМИ, СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ И ОХРАНЫ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА
TRACKER MONITORING SYSTEM, METHOD OF MONITORING AND SECURING MOBILE OBJECTS AND DEVICES FOR MONITORING LOCATION OF OBJECT

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится в целом к области радиосвязи, и более конкретно к системам слежения за мобильными маркерами (трекерами).
Предпосылки создания изобретения
[0002] В известных способах слежения за трекерами, установленными на подвижных объектах, таких как грузовые контейнеры, используются частые передачи в центр контроля безопасности (далее "центр контроля") сообщения "все в порядке". При такой схеме состояние тревоги может быть обнаружено центром контроля при приеме "тревожного" сообщения из трекера или при непоступлении сообщений "все в порядке". Безопасность объектов, обеспечиваемая таким традиционным способом, легко может быть обойдена злоумышленниками путем блокировки радиопередачи тревожного сообщения, например, объект, с установленным на нем трекером может быть спрятан в туннеле или в здании. Кроме того, центр контроля может быть введен в заблуждение злоумышленниками путем воспроизведения ими предварительно записанных сообщений "все в порядке". Даже если сообщения "все в порядке" злоумышленниками не передаются, они имеют в своем распоряжении по меньшей мере интервал времени между регулярными передачами этого сообщения, когда их действия не могут быть обнаружены.
[0003] Для защиты от такого вида нападений в другом известном способе требуется, чтобы трекер передавал свое состояние непрерывно или очень часто. При таком подходе тратятся ресурсы частотного спектра, и поэтому может ограничиваться число трекеров, которое может контролироваться в условиях ограниченного частотного спектра или ограниченной пропускной способности канала связи, и, кроме того, при частых передачах сообщений быстро садится батарейка трекера. В нормальных условиях большая часть сообщений содержит состояние "все в порядке", и поэтому большинство сообщений являются лишними и, соответственно, увеличивают избыточность передаваемой информации. Кроме того, частая передача также делает систему более чувствительной к нормальным блокировкам передачи, которые случаются в процессе транспортировки объекта с установленным на нем трекером. К сожалению трудно установить интервалы ожидания для различения нормальных перерывов передачи (то есть естественного происхождения) и случаев тревоги, которые приводят к перерыву передачи. Если такой интервал задать слишком коротким, то естественные перерывы передачи будут вызывать ложные тревоги, если же интервал задать слишком длинным, то преднамеренная блокировка передачи может быть расценена как нормальный перерыв, и угроза для объекта может быть пропущена или же она будет обнаружена с опозданием.
[0004] Таким образом, имеется потребность в улучшениях существующих систем слежения за трекерами, установленными на подвижных объектах.
Краткое описание изобретения
[0005] Одной из целей настоящего изобретения является обеспечение контроля объектов, на которых установлены трекеры, без необходимости непрерывного или частого обмена сообщениями между трекером и центром контроля, что позволяет избежать излишней загрузки ресурсов радиосвязи и быстрой разрядки батарей трекера. Другой целью настоящего изобретения является защита от преднамеренной блокировки передачи радиосигналов трекерами или от воспроизведения предыдущих передач, которые осуществляются в попытках скрыть преступные действия злоумышленников в отношении объекта, охраняемого трекером. Для достижения указанных целей в изобретении предлагается способ и устройство для обмена информацией с трекером для защиты объекта от повреждения или хищения без необходимости постоянной или частой радиосвязи с трекером.
[0006] Кроме того, предлагается способ и устройство для обмена информацией с трекером для защиты объекта от повреждения или хищения, даже если радиосигнал преднамеренно блокируется, чтобы скрыть злонамеренные действия в отношении объекта. Предлагаемый способ и устройство обеспечивают защиту от воспроизведения предварительно записанных или фальсифицированных сигналов, осуществляемого, чтобы скрыть злонамеренные действия в отношении объекта. Также предлагается способ и устройство для обмена сообщениями с объектом, на котором установлен трекер, с защитой от нормальных или естественных перерывов в связи, которые могут происходить в процессе транспортировки охраняемого объекта. Одной из особенностей настоящего изобретения является увеличение трекеров, которые могут поддерживаться радиосистемой, за счет снижения загрузки ресурсов, используемых для радиосвязи.
[0007] В настоящем изобретении предлагается система слежения за трекерами для контроля подвижных объектов с целью обеспечения их безопасности. В состав системы входит пункт связи, коммуникационная сеть, соединенная с пунктом связи, и трекер, установленный на контролируемом объекте. Трекер содержит: процессор, имеющий запоминающее устройство и предназначенный для управления работой трекера; средство радиосвязи, соединенное с процессором для связи с пунктом связи через коммуникационную сеть для передачи сообщений о состоянии объекта; источник питания, соединенный с процессором для обеспечения электропитания трекера; генератор последовательностей, обеспечивающих защиту передаваемых данных, соединенный с процессором для формирования двоичных последовательностей; средство отслеживания местонахождения, соединенное с процессором для определения местонахождения трекера и передачи сообщений, содержащих это местонахождение, в процессор; и тактовый генератор (часы), соединенный с процессором. Трекер связывается с пунктом связи, используя расписание передач в случайные моменты времени, и передает сообщения о состоянии.
[0008] В изобретении предлагается способ обеспечения системы контроля и охраны подвижных объектов, использующей коммуникационную сеть для соединения трекера, установленного на объекте, с пунктом связи. Способ включает контроль трекером параметров объекта и самого трекера, а также передачу сообщений о состоянии в пункт связи в соответствии с расписанием передач в случайные моменты времени. Сообщения о состоянии содержат уникальный идентификатор, установленный для каждой передачи в соответствии с расписанием передач в случайные моменты времени.
[0009] В изобретении также предлагается устройство для контроля и передачи по меньшей мере местонахождения объекта, связанного с устройством. Устройство содержит: процессор, имеющий запоминающее устройство и предназначенный для управления работой устройства; средство радиосвязи, соединенное с процессором для обеспечения связи с пунктом связи через коммуникационную сеть для передачи сообщений, содержащих местонахождение устройства и объекта; источник питания, соединенный с процессором для обеспечения электропитания устройства; генератор последовательностей, обеспечивающих защиту передаваемых данных, соединенный с процессором для формирования двоичных последовательностей; средство отслеживания местонахождения, соединенное с процессором для определения местонахождения устройства и передачи сообщений, содержащих это местонахождение, в процессор; и часы, соединенные с процессором.
Краткое описание чертежей
[0010] Ниже приводится описание вариантов осуществления настоящего изобретения, которые являются всего лишь примерами, со ссылками на чертежи, на которых показано:
[0011] фигура 1 - структурная схема системы слежения за трекерами в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
[0012] фигура 2 - блок-схема трекера для использования в системе слежения за трекерами, схема которой представлена на фигуре 1;
[0013] фигура 3 - блок-схема алгоритма формирования возможных состояний трекера в процессе типичной транспортировки груза в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
[0014] фигура 4 - более детальная блок-схема алгоритма формирования возможных состояний трекера и соответствующих переданных или принятых сообщений системой слежения за трекерами в процессе типичного движения объекта.
[0015] Необходимо отметить, что на всех прилагаемых чертежах одинаковые элементы и части указываются одинаковыми ссылочными номерами.
Подробное описание изобретения
[0016] Предлагается способ и устройство для использования коммуникационных возможностей сети вместе с трекерами, содержащими средства радиосвязи и установленными на подвижных объектах, таких как грузовые контейнеры, для обеспечения автоматического извещения о потере, повреждении или хищении. Способ и устройство устраняют необходимость в постоянных или частых обменах сообщениями с трекерами. Обычно при контроле трекеров используется непрерывная или почти непрерывная передача сообщений для извещения о состоянии охраняемого объекта, чтобы минимизировать возможность его хищения или повреждения в интервале между передачами последовательных сообщений. Совершенно непрерывная передача в принципе практически невозможна, поскольку объекты время от времени выходят из зоны действия средств связи (например, объект находится внутри туннеля или в здании), и, кроме того, такая передача загружает ресурсы радиосвязи, и при этом быстро садится батарейка трекера. В предлагаемом способе и устройстве устанавливается расписание передач между трекером и центром контроля в случайные или псевдослучайные моменты времени с осуществлением аутентификации сообщений. Использование такого расписания передач устраняет необходимость в непрерывном обмене сообщениями с трекером, снижает загрузку ресурсов радиосвязи и продляет срок службы батарейки трекера. Кроме того, использование расписания передач в случайные или псевдослучайные моменты времени обеспечивает защиту от преднамеренной блокировки радиосигнала, осуществляемой для скрытия злонамеренных действий в отношении объекта, на котором установлен трекер, или от воспроизведения ранее переданных сообщений для создания впечатления передачи сообщений трекером.
[0017] На фигуре 1 представлена структурная схема, иллюстрирующая систему 100 слежения за трекерами, установленными на подвижных объектах (далее "система слежения"), в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Более конкретно, на фигуре 1 иллюстрируется схема связи системы 100 слежения. В системе 100 слежения могут использоваться стационарные коммуникационные сети, такие как коммуникационная сеть 102, которой может быть, например, телефонная сеть общего доступа или Интернет. Система 100 слежения может также включать сети 104а и 104b мобильной связи с соответствующими базовыми станциями 106а и 106b с контроллерами 108а и 108b, которые могут совместно обеспечивать покрытие средствами мобильной связи маршрута следования объекта с установленным на нем трекером. Объекты с установленными на них трекерами указаны на схеме фигуры 1 ссылочными номерами 110а и 110b. Покрытие зоны, в которой проходит маршрут объекта, могут осуществляться одной или несколькими системами, такими как GSM, CDMA, LTE, системы общественной безопасности, частные сети мобильной связи (PMR) и/или спутниковые системы, указанные ссылочным номером 122. Эти системы используются для обеспечения связи с трекерами 110, установленными на охраняемых ими объектах, и с центром контроля системы 100 слежения. Могут использоваться также и другие соответствующие средства, такие как, например, центр 114 обработки информации грузоотправителя и центры 116 связи и контроля общественной безопасности. Такие центры 114 и 116 могут быть отдельными или объединенными объектами, причем они могут использовать общественные или частные сети и средства связи. Также может использоваться служба 118 определения местонахождения для содействия трекерам 110, центру 112 контроля и центру 114 в определении местонахождения трекеров 110. Хотя трекеры 110 могут содержать, например, GPS-приемники для обеспечения информации о местонахождении, эти данные могут быть поддержаны дополнительной информацией, такой как карты с указанием местонахождения объекта и информацией о плотности дорожного движения, которая предоставляется службой 118. Сотрудники различных служб, такие как представители таможни, грузоотправителя и грузополучателя, а также работники групп экстренного реагирования, также могут обмениваться сообщениями с трекерами 110, установленными на охраняемых объектах, с использованием устройств 120 беспроводной связи. Связь между устройствами 120 и трекерами 110 может осуществляться либо напрямую, либо сообщения, которыми обмениваются устройство 120 и трекеры 110, передаются через вспомогательные сети и каналы мобильной связи.
[0018] На фигуре 2 представлена блок-схема трекера 110 для использования с системой 100 слежения, схема которой представлена на фигуре 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. На фигуре 2 показаны также различные функции, выполняемые трекером 110, и взаимосвязи между этими функциями. Обычно трекер 110 содержит батарейный источник 202 питания, обеспечивающий энергию для работы электронных схем трекера. Трекер 110 снабжен средствами зарядки или замены батарейки 202, а также снабжен устройством контроля состояния батарейки 202, работой которого управляет процессор 204. Трекер 110 содержит также средство 206 радиосвязи и соответствующие антенны 208. В состав трекера 110 может входить несколько средств радиосвязи (например, GSM, LTE, устройство УКВ-радиосвязи, PMR/PSA, WiFi, "Blue-Tooth" или устройство спутниковой связи). Эти устройства используются под управлением процессора 204 для обеспечения обмена сообщениями через сети 102 и 104 (фигура 1) связи с центром 112 контроля и с центром 114 обработки информации грузоотправителя. В одном из вариантов могут использоваться стандартные коммуникационные сетевые протоколы, или же могут использоваться протоколы, которые будут разработаны. Трекер 110 может обмениваться сообщениями непосредственно с инфраструктурой коммуникационной сети (например, через устройства GSM- или УКВ-радиосвязи, или спутниковой связи) или же через многоканальную линию связи, которая может использовать ресурсы других трекеров 110, находящихся поблизости, но имеют лучшие каналы передачи сообщений в центры 112 контроля (используя схемы "ad-hoc" или "mesh" или "multi-hop", например, в соответствии со стандартами IEЕЕ 802.16j или IEEE 802.11s). Кроме того, для измерения и отслеживания местонахождения могут использоваться различные средства, указанные ссылочным номером 210, которые могут включать, например, GPS-приемник 212 и соответствующие средства обработки. Компонент 210 отслеживания местонахождения передает в процессор соответствующую информацию, позволяющую процессору определить местонахождение трекера 110. Средство обеспечения проверки подлинности или защиты данных может быть реализовано с использованием идентификационного (ID) сертификата и компонента 214 аутентификации, так что трекер 110 может быть аутентифицирован на сервере 112 центра контроля, и сервер 112 может быть аутентифицирован трекером 110. Трекер 110 может также аутентифицироваться местными устройствами, которые могут использоваться сотрудниками экстренных служб общественной безопасности или сотрудниками службы таможенного досмотра, и трекер 110 может аутентифицировать такие местные устройства. Для осуществления процессов идентификации и аутентификации могут использоваться дополнительные вычислительные возможности управляющего процессора 204. Трекер 110 содержит также интерфейсное устройство 216 для подключения к внешним датчикам, для обнаружения злонамеренных действий в отношении охраняемого объекта. Трекер может также содержать генератор 218 последовательностей, обеспечивающих защиту передаваемых данных, такой как генератор псевдослучайной двоичной последовательности, который совместим с центром 112 контроля и может быть синхронизирован с ним. Синхронизация времени и указанных последовательностей может быть установлена и поддерживаться между трекером 110 и центром 112 контроля системы слежения с использованием устройства 220 поддержания времени, такого как тактовый генератор (часы). Вышеуказанные средства и функциональные возможности могут быть реализованы процессами, выполняемыми управляющим процессором 204 трекера 110 и записанными в соответствующем запоминающем устройстве (не показано), или же с использованием дискретных компонентов, подсоединенных к процессору 204.
[0019] Сообщения могут передаваться трекером 110 следующим образом: (а) через заранее заданные интервалы; (b) при обнаружении изменения в местонахождении; (с) в ответ на запросы центра 112 контроля или центра 114 обработки информации; или (d) в случае возникновения состояния тревоги, обнаруженного трекером 110, такого как злонамеренные действия, опрокидывание, отклонение трекера от маршрута и т.п. Трекер 110 может быть снабжен возможностью самоконтроля и передачи сообщений о неисправностях, таких как разряд батареи или блокировка радиоканалов. Трекер 110 и охраняемый объект, на котором он установлен, могут также содержать местные проводные интерфейсы, указанные ссылочным номером 222 (например, интерфейс USB (универсальная последовательная шина)) для местного обмена сообщениями, обновления программного обеспечения или загрузки информации с использованием подсоединенных местных устройств.
2
[0020] Охраняемый объект, обычно транспортное средство или грузовой контейнер, которые взаимодействуют с трекером 110, используя интерфейсные подключения 216, может быть снабжен датчиками, обеспечивающими обнаружение злонамеренных действий. Злонамеренные действия могут быть обнаружены на основе различных измеряемых параметров, таких как открытие двери, снижение давления, появление газа, такого как СО, увеличения или уменьшения температуры, чрезмерные ускорения, необычные или неожиданные данные о местонахождении, обеспечиваемые, например, GPS-приемником 212. Охраняемый объект может также содержать исполнительные механизмы, которые могут быть приведены в действие автоматически или трекером 110, например, дверные замки, средства пожаротушения, плавсредства, звуковые тревожные устройства или средства выделения агрессивных запахов. Такие исполнительные механизмы могут быть соединены с трекером 110 через интерфейсные соединения 216. Эти исполнительные механизмы могут быть приведены в действие под управлением процессора 204, например, по запросу, полученному из центра 112 контроля системы слежения или из центра 114 обработки информации грузоотправителя.
[0021] Хотя трекер 110 и защищаемый объект обычно представляют собой отдельные устройства, однако трекер 110 и защищаемый объект могут быть объединены в одно целое. Хотя трекер 110 может рассматриваться как средство связи и контроля, прикрепленное к транспортному средству, к грузовому контейнеру или к транспортному средству, в котором транспортируются товары, однако трекер 110 сам по себе в форме его запоминающего устройства или корпуса может быть также устройством передачи информации (например, трекер 110, интегрированный с USB-ключом защиты памяти) или физическим контейнером, в котором трекер 110 используется для защищенной транспортировки небольших ценных вещей.
[0022] Центр 112 контроля системы слежения может быть реализован в форме сервера (например, компьютера с процессором, запоминающим устройством, устройствами ввода/вывода и программами обеспечения защиты, известными специалистам), подключенного к коммуникационной сети и иным образом подсоединенного к сети, так чтобы сервер мог передавать и получать сообщения от трекера 110, установленного на подвижном объекте. Центр 112 контроля может обмениваться сообщениями со многими трекерами 110, обеспечивая контроль и управление ими. В центре 112 реализуются способы поддержания точного времени, которое может быть синхронизировано с часами 220 трекера, и, кроме того, центр 112 содержит также средства, обеспечивающие аутентификацию трекера 110 и аутентификацию центра 112 трекером 110, а также аутентификацию сообщений, передаваемых трекерами 110. Также обеспечиваются средства генератора последовательностей, обеспечивающих защиту передаваемых данных, который совместим с генератором 218 трекера и может быть синхронизирован с ним. Центр 112 контроля также имеет вычислительные возможности, коммуникационные возможности и запоминающее устройство для непрерывного контроля состояния трекеров 110 путем обмена с ними сообщениями и обнаружения нарушений безопасности трекеров 110 и объектов, на которых они установлены. Центр 112 контроля может также обмениваться сообщениями и с другими объектами, такими как, например, центр 114 обработки информации грузоотправителя.
[0023] Центр 114 обработки информации может использоваться грузоотправителем или другими лицами, такими как грузополучатели, перевозчики, страховые компании, владельцы транспортных средств, регулирующие органы в области перевозок или агентства по безопасности, для контроля состояния контейнера и транспортного средства в процессе их продвижения по маршруту. Центры 114 могут также устанавливать состояние контейнера (например, погрузка, пустой контейнер, на маршруте, разгрузка и т.п.) и его трекера 110.
[0024] Центр 112 контроля и любой соответствующий центр 114 обработки информации грузоотправителя могут быть реализованы в форме серверов (например, в форме компьютеров с соответствующими запоминающими устройствами, устройствами связи и алгоритмами служебных процессов), подсоединенных к коммуникационной сети.
[0025] В одном из вариантов система 110 слежения имеет два режима, а именно: (а) начальная установка или управление; и (b) рабочий режим.
А. Начальная установка/Управление (состояние "Установка" при загрузке)
[0026] Перед началом работы трекер 110 и центр 112 контроля могут быть синхронизированы и инициализированы в режиме начальной установки для трекера 110 и для соответствующего процесса в центре 112 контроля. Трекер 110 и контейнер могут принадлежать разным организациям и могут использовать разные центры 112 контроля и разные способы работы на разных маршрутах движения. Координация трекера 110 и соответствующего ему центра 112 контроля, а также центра 114 обработки информации грузоотправителя может быть инициирована сотрудником непосредственно с трекера 110 или же путем передачи в центр 112 контроля сообщения (идентификация и состояние) о том, что трекер 110 и связанный с ним контейнер готовы к инициализации.
[0027] Прежде чем трекер 110 выйдет на маршрут (например, когда трекер 110 находится на погрузочной платформе грузоотправителя), осуществляется взаимная аутентификация трекера 110 и центра 112 контроля. Такая аутентификация может включать установление подлинности центра 112 контроля трекером 110 и установление подлинности трекера 110 центром 112 контроля. Такая взаимная аутентификация обычно поддерживается в протоколах глобальных систем мобильной связи, таких как GSM.
[0028] После установления регистрационных данных друг друга трекер 110 и центр 112 контроля могут установить расписание обмена сообщениями и протокол передачи сообщений о состоянии трекера для запланированного маршрута. Обмен сообщениями в соответствии с таким расписанием может быть защищен от перехвата злоумышленниками (например, путем использования возможностей защиты передаваемых данных систем связи, таких как GSM). Такой график может учитывать известную продолжительность маршрута, характер путевого листа и запланированного маршрута.
[0029] После установления расписания трекер 110 и центр 112 контроля могут синхронизировать часы для временной привязки и отметить начальное время и начальное местонахождение трекера и связанного с ним объекта. Эта информация может быть сохранена в трекере 110 и/или в центре 112 контроля.
[0030] Для защиты передаваемых данных, а также трекера 110 и соответствующего ему объекта центр 112 контроля и/или трекер 110 могут выбирать псевдослучайную последовательность, которая будет использоваться для задания моментов времени для обмена сообщениями в процессе движения по маршруту. Например, центр 112 контроля и/или трекер 110 могут выбрать использование генератора псевдослучайных двоичных чисел, такого как генератор 218 последовательности, обеспечивающей защиту передаваемых данных, для обеспечения последовательности случайных моментов времени, в которые трекер 110 будет передавать сообщения о состоянии в центр 112 контроля. Вместо этого, или в дополнение к этому, может быть также установлена последовательность случайных моментов времени, в которые центр 112 контроля будет запрашивать состояние трекера и относящегося к нему объекта. Таким образом, может использоваться двунаправленный контроль обмена сообщениями, в котором либо трекер 110, либо центр 112 будет инициатором обмена сообщениями, или же и трекер 110, и центр 112 контроля будут инициаторами обмена сообщениями в разные моменты времени.
[0031] Трекер 110 и центр 112 контроля могут также согласовать идентификаторы для каждого из сообщений о состоянии. В одном из вариантов идентификаторы могут быть последовательностью чисел, которые увеличиваются на определенную величину после передачи каждого сообщения о состоянии. В другом варианте идентификаторы могут быть набором случайных чисел, который создается совместно центром 112 контроля и трекером 110 (известны обоим, однако неизвестны другим лицам или объектам). Последовательность моментов времени и числа-идентификаторы могут быть сгенерированы единственным образом для каждого маршрута для предотвращения того, что эти последовательности станут известными злоумышленникам (например, в случае простого счетчика), что будет упрощать их задачу по фальсификации сообщений о состоянии для имитации работы трекера 110. Особенности такого расписания могут быть разными в зависимости от ценности грузов и полученной информации о возможных угрозах.
[0032] Получив команду из центра 114 обработки информации грузоотправителя, из центра 112 контроля или от местного перевозчика, трекер 110 может быть переключен в режим следования по маршруту. Когда трекер 110 переходит в этот режим, он передает сообщение "начало маршрута" в центр 112 контроля и получает от него подтверждение приема. Сообщение, используемое для перевода трекера 110 в режим следования по маршруту, а также и другие команды, передаваемые в трекер 110, такие как, например, команда на окончание маршрута, могут аутентифицироваться трекером 110 с использованием протокола аутентификации, согласованного с центром 112 контроля. Это начало режима следования по маршруту может быть аналогично заданию режима дежурства в охранной системе. В одном из вариантов, как только трекер 110 переходит в режим следования по маршруту, он передает в центр 112 контроля в случайные моменты времени сообщения о состоянии (например, "все в порядке"), которые содержат числа согласованной последовательности (для аутентификации) и время.
[0033] Псевдослучайные последовательности моментов времени и числа-идентификаторы могут быть установлены с использованием технологий криптографии или других подходящих способов. Например, трекер 110 и центр 112 контроля могут осуществить обмен ключами Диффи-Хеллмана для установления общего секретного ключа. В другом варианте, если канал связи закрыт (шифруется), то трекер 110 и центр 112 контроля могут, например, согласовать общий секретный ключ путем объединения двух случайных чисел, сгенерированных трекером 110 и центром 112 контроля. Этот секретный ключ может быть затем использован в качестве начального элемента для генератора псевдослучайной последовательности (например, генератора 218), используемого трекером 110 и центром 112 контроля для формирования расписания передач сообщений в случайные моменты времени. В одном из вариантов для дополнительной защиты передаваемой информации трекер 110 и центр 112 контроля могут использовать группу генераторов псевдослучайных последовательностей. Один из таких генераторов псевдослучайной последовательности может быть выбран случайным образом для каждого запланированного маршрута. В другом варианте полученные общие секретные ключи могут использоваться в качестве исходного вектора и ключа для криптографической системы (например, стандарта шифрования данных (DES) или улучшенного стандарта шифрования (AES)), которая генерирует эквивалент псевдослучайной двоичной последовательности на основе шифрования согласованного текста.
[0034] Последовательность, полученная генератором 218, использующим указанные или иные эквивалентные способы, может быть разделена на группы, состоящие из некоторого количества бит, и эти биты используются для задания количества секунд между передачами сообщений о состоянии. Максимальный интервал времени между случайными передачами сообщений может быть установлен выбором количества бит в группе. Этот уровень защиты, в форме максимального временного интервала между сообщениями, может быть назначен для трекера 110 и соответствующего ему контейнера. Когда очень ценные объекты или объекты, для которых высока вероятность нападения, транспортируются с трекером 110, может использоваться несколько бит (например, пять бит, которые задают максимально возможное время между сообщениями о состоянии, составляющее 31 секунду). В случае контейнера с менее ценным грузом или грузом, вероятность захвата которого меньше, в трекере 110 может использоваться большее количество бит (например, десять бит, которые обеспечивают задание максимально возможного интервала между сообщениями о состоянии, составляющего 1023 секунды). В других вариантах соотношение между случайным числом и интервалом времени между передачами сообщений может отличаться от одной секунды на единицу числа (например, может быть равно одной четверти секунды на единицу числа).
[0035] Для каждого нового маршрута трекера 110 может использоваться новая последовательность, так что злоумышленники не смогут просто записать сообщения, переданные на предыдущем маршруте, и интервалы времени между ними и воспроизводить их для маскировки своих злонамеренных действий в более позднее время на другом маршруте.
В. Режим маршрута (работа системы)
[0036] В режиме следования по маршруту трекер 110 контролирует состояние охраняемого объекта (например, контейнера), проверяет условия наличия состояния тревоги и передает сообщение в центр 112 контроля.
[0037] Если условия для тревоги не обнаружены, то трекер 110 будет передавать в центр 112 контроля сообщения, содержащие состояние "все в порядке" и согласованные числа для аутентификации, в соответствии с ранее установленным расписанием передачи. Сообщения, передаваемые в соответствии с расписанием, могут также содержать информацию о текущем состоянии трекера 110 и объекта, с которым он связан, а также о местонахождении трекера 110. Трекер 110 может также передавать изменения своего местонахождения или некоторые условия (например, остановка или движение) в соответствии с заранее согласованными алгоритмами передачи информации. Эти сообщения могут объединяться с сообщениями, передаваемыми по расписанию, или могут передаваться по мере необходимости. Как правило, в этих дополнительных сообщениях могут не использоваться последовательности чисел, заранее заданные для сообщений, передаваемых по расписанию. В каждое такое дополнительное сообщение может включаться номер последовательности последнего сообщения, переданного по расписанию, вместе со временем, остающимся до следующего сообщения по расписанию, и эта дополнительная информация может использоваться центром 112 контроля для аутентификации трекера 110. Центр 112 контроля может документировать эти сообщения в своем журнале маршрута для трекера 110 и передавать подтверждения получения тех сообщений, для которых было задано заранее, что они должны подтверждаться.
[0038] Центр 112 контроля может обнаруживать пропуск запланированных сообщений о состоянии или прием сообщений вне расписания. В случае пропуска сообщений центр 112 контроля направляет в трекер 110 соответствующие запросы. Эти запросы могут свидетельствовать о блокировке коммуникационной сети, и в этом случае центр 112 контроля устанавливает новый путь обмена сообщениями с трекером 110. В случае пропуска запланированных сообщений от трекера 110, а также отсутствия ответа на запросы, хотя известно, что трекер 110 находится в зоне хорошей связи, центр 112 контроля может начать процедуру состояния тревоги для этого трекера 110 и объекта, на котором он находится. Такая процедура может включать передачу сообщений в службы общественной безопасности, в полицию и другие соответствующие службы, сотрудники которых могут быть направлены к месту нахождения трекера 110. Процедура состояния тревоги также может быть начата в том случае, если полученное местонахождение трекера 110 значительно расходится с запланированным маршрутом. Когда центр 112 контроля инициирует процедуру состояния тревоги для трекера 100, центр 112 может передавать в трекер 110 сообщение, указывающее, что трекер 110 должен перейти в состояние тревоги и передать сообщение о его текущих параметрах. В зависимости от возможностей трекера 110 и его исполнительных механизмов в состоянии тревоги могут активироваться реагирующие или защитные устройства на объекте, с которым связан трекер 100.
[0039] В нормальном режиме следования по маршруту, то есть условия тревоги отсутствуют, трекер 110 передает сообщения состояния в центр 112 контроля в соответствии с ранее установленным расписанием передачи. Информационное содержание этих сообщений, включая индивидуальный порядковый номер последовательности, соответствует заранее установленному содержанию. Это дает возможность центру 112 контроля проверять достоверность каждого сообщения и обнаруживать пропуск сообщений. Обмен сообщениями между центром 112 контроля и трекером 110 может осуществляться с подтверждением получения. Для сокращения трафика и соответствующего разряда батареи трекера 110 некоторые сообщения о состоянии могут приниматься с подтверждением, а другие - без подтверждения в соответствии с заранее установленной случайной последовательностью. Это существенно затрудняет для злоумышленников имитацию сообщений, поскольку каждое сообщение уникально и содержит случайный номер последовательности, переданный в предыдущем подтвержденном сообщении, и, кроме того, некоторые сообщения требуют подтверждения, а некоторые нет.
[0040] Одно из преимуществ использования расписания со случайной передачей сообщений заключается в том, что злоумышленники не знают продолжительность временного интервала, в течение которого они должны блокировать сигнал, прежде чем это будет замечено. Поскольку расписание передачи сообщений может содержать интервалы, которые могут изменяться от нескольких секунд до нескольких минут и часов, любая преднамеренная блокировка сигналов может быть быстро обнаружена. Включение в каждое сообщение случайного индивидуального номера последовательности делает безуспешной попытку злоумышленников передать запись ранее переданного сообщения для перекрытия интервалов блокировки действительной передачи. Использование номера последовательности и времени до следующего запланированного сообщения в незапланированных сообщениях также не дает возможности злоумышленникам посылать фальшивые сообщения в центр 112 контроля, поскольку злоумышленники не знают расписания случайных передач или текущих номеров последовательности.
[0041] Сообщения, получаемые от трекера 110, могут также содержать время, остающееся до передачи следующего сообщения, и текущее время трекера 110. Эти значения времени могут использоваться для поддержания синхронизации между трекером 110 и центром 112 контроля в том случае, когда одно из сообщений теряется при передаче по радиоканалам (например, трекер 110 и контейнер экранируются при прохождении туннеля, или произошла ошибка связи), или где-то еще в сети (например, из-за перегрузки сети), или из-за ошибок устройства 220 синхронизации трекера 110 (например, если часы трекера спешат или отстают). В процессе обмена сообщениями в режиме следования по маршруту трекер 110 может контролировать свои условия радиосвязи и передачи и передает сообщение "передача восстановлена", когда он снова способен обмениваться сообщениями, например, при выходе из туннеля.
[0042] Если в процессе контроля параметров трекер 110 обнаруживает условие тревоги, он может попытаться установить обмен сообщениями с центром 112 контроля для извещения о возникшей проблеме. Это может быть осуществлено с использованием различных коммуникационных систем и сетевых путей в пределах возможностей трекера 110. Эти "тревожные" сообщения могут содержать, кроме состояния тревоги, указание последнего использованного номера последовательности в сообщениях о состоянии, переданных трекером 110 в соответствии с расписанием, и время до передачи следующего запланированного сообщения. Это может помогать центру 112 контроля устанавливать подлинность тревожного сообщения. Такая схема помогает защитить систему от нападений злоумышленников, которые могут, например, передать фальшивое тревожное сообщение с указанием его неверного местонахождения, воспроизводя ранее сформированное тревожное сообщение, и, соответственно, сотрудники службы безопасности будут направлены в неверном направлении, когда контейнер с трекером 110 будет похищен.
[0043] Трекер 110 может продолжать попытки установления обмена сообщениями с центром 112 контроля, пока не будет принято подтверждение получения. Это подтверждение может содержать аутентификацию центра 112 контроля, которая может иметь форму номера последовательности полученного тревожного сообщения, время сигнала тревоги и время его приема, а также номер последовательности последнего сообщения, принятого перед тревожным сообщением (например, номер последовательности последнего сообщения о состоянии). Аутентификация тревожного сообщения может использоваться для предотвращения подавления злоумышленниками тревожных сообщений трекера путем передачи заранее записанного сообщения подтверждения получения тревожного сообщения.
[0044] После обнаружения трекером 110 состояния тревоги, или же когда трекер 110 получит команду о состоянии тревоги, он переходит в состояние тревоги. Тревожные сообщения передаются трекером 110 повторно, пока не будет принято подтверждение получения. Для предотвращения разряда батареи трекера 110 в результате частых передач в режиме тревоги, трекер 110 может осуществлять попытки передачи незапланированных тревожных сообщений в течение определенного интервала времени (например, в течение 5 минут). По истечении этого интервала времени трекер 110 может вернуться к прежнему расписанию передач в центр 112 контроля сообщений, содержащих указание состояния тревоги и соответствующие подробности. Указанный интервал времени может предотвращать блокировку каналов связи в случае, когда в инциденте одновременно участвует несколько контейнеров, и все задействованные в нем трекеры 110 пытаются одновременно передать сообщения о состоянии тревоги. Трекер 110 остается в состоянии тревоги до тех пор, пока условия тревоги не исчезнут, или же трекер не получит соответствующую команду из центра 112 контроля на возврат трекера 110 в нормальный режим работы.
[0045] В некоторых вариантах трекеры 110 контейнеров, содержащих опасные материалы, или материалы, имеющие высокую ценность, могут также сообщать о состоянии тревоги в соответствующий центр контроля перевозок опасных материалов или в полицию. Такая передача может осуществляться либо через назначенный центр контроля, либо сообщения передаются непосредственно, если передача через центр невозможна. Такая передач состояния тревоги может быть инициирована по команде центра 112 контроля, или же может инициироваться трекером 110 самостоятельно, в зависимости от степени серьезности инцидента и характера участвующих в нем материалов.
[0046] В процессе движения по маршруту трекер 110, в дополнение к передаче сообщений о состоянии в центр 112 контроля или в центр обработки информации грузоотправителя, может также записывать в своем запоминающем устройстве подробности происходящих событий на маршруте для последующего скачивания и анализа записанной информации. Такое скачивание может осуществляться через местное подключение 222 или по беспроводному интерфейсу 206, когда трекер 110 находится в точке на маршруте, оборудованной соответствующим образом, или складе грузополучателя после прибытия в место назначения. В некоторых точках маршрута записи могут проверяться, например, таможенными инспекторами или сотрудниками службы контроля перевозки опасных материалов, для проверки соответствия фактического пути запланированном маршруту, и отсутствия злонамеренных действий в отношении груза.
Режимы доставки и контроля разгруженного объекта (пустой контейнер)
[0047] Когда трекер 110 вместе со своим объектом прибывает в место назначения, он может быть переключен в режим разгрузки. Это изменение состояния может быть инициировано грузополучателем или непосредственно в трекере 110 с использованием местного проводного интерфейса 222 или беспроводного интерфейса 106, или же путем сообщения о прибытии в центр 114 обработки информации грузоотправителя.
Затем центры 114 и 112 передают сообщение в трекер 110 с командой на переключение в режим разгрузки. Трекер 110 проверяет подлинность этой команды и передает подтверждение, прежде чем изменить свое состояние. В одном из вариантов в состоянии разгрузки трекер 110 больше не передает запланированные сообщения в центр 112 контроля и не передает тревожных сообщений в процессе разгрузки контейнера. Трекер 110 может продолжать передачу в центр 112 контроля или в центр 114 обработки информации грузоотправителя информационные сообщения, в которых указывается время открытия контейнера и другие события, связанные с разгрузкой.
[0048] После завершения разгрузки грузополучатель может снова связаться с центром 114 обработки информации грузоотправителя и уведомить его, что контейнер пуст и готов к дальнейшей транспортировке. В этом случае центры 114 и 112 передают сообщение в трекер 110 с командой на переключение в режим пустого контейнера.
[0049] В некоторых случаях контейнер может быть разгружен лишь частично или загружен новым грузом для его транспортировки в другое место назначения. В этом случае грузополучатель или грузоотправитель может связаться с центром 114 обработки информации или непосредственно с трекером 110 и дать команду на изменение состояния на режим следования по маршруту. После этого трекер 110 может возобновить передачу запланированных сообщений в центр 112 контроля и возобновить контроль условий тревоги. Если ранее подготовленное расписание обмена сообщениями с центром 112 контроля не охватывает все время, необходимое для прохождения нового маршрута, то трекер 110 и центр 112 контроля могут согласовать дополнительный набор моментов времени передачи на основе ранее установленных параметров (например, с использованием секретного ключа). В других вариантах трекер 110 и центр 112 контроля могут согласовать новое расписание передач на основе вновь установленного набора параметров (например, с использованием нового секретного ключа).
[0050] В режиме пустого контейнера трекер 110 может продолжать контроль состояния своего объекта. При транспортировке пустого контейнера он может быть похищен или поврежден, и, кроме того, необходимо контролировать целостность контейнера, чтобы в него не были загружены контрабандные товары, или отключены защитные устройства Для обеспечения защиты этого пустого контейнера трекер 110 и центр 112 контроля могут согласовать расписание обмена сообщениями в случайные моменты времени для продолжения контроля целостности контейнера. Это расписание может содержать меньше передаваемых сообщений, чем в режиме транспортировки груза по маршруту. Для экономии заряда батареи во время продолжительных порожних рейсов трекер 110 может отслеживать события и записывать информацию о них в свой журнал, при этом передача записанной информации в центр 112 контроля будет осуществляться достаточно редко (например, один раз в сутки). Когда контейнер пуст, можно ожидать, что он остается неподвижным. Если же трекер 110 обнаруживает существенное повреждение или перемещение контейнера, он немедленно передает тревожное сообщение в центр 112 контроля, как и в случае условия тревоги, обнаруженного в режиме следования по маршруту.
[0051] На фигуре 3 представлена блок-схема процесса 300, иллюстрирующая возможные состояния трекера 110 в процессе обычного прохождения маршрута и взаимосвязи этих состояний. На первой стадии 302 контейнер пуст, и связанный с ним трекер 110, соответственно, находится в режиме пустого контейнера. Находясь в режиме пустого контейнера, трекер 110 может также обеспечивать некоторые функции контроля и обнаруживать состояние тревоги на стадии 304 для защиты целостности контейнера, как это уже указывалось. Если на стадии 304 обнаружено состояние тревоги, то на стадии 306 включается звуковая сигнализация, и осуществляется передача соответствующего сообщения, например, в центр 112 контроля. Из режима пустого контейнера (стадия 302) трекер может перейти на стадию загрузки, указанную ссылочным номером 308, когда относящийся к этому трекеру контейнер загружается. Затем трекер 110 может перейти в режим следования по маршруту, указанный ссылочным номером 310, когда трекер 110 вместе со своим контейнером или грузом находится на маршруте. В режиме следования по маршруту трекер 110 контролирует контейнер и передает сообщения о его состоянии, как это уже было описано, и если на стадии 312 обнаруживается состояние тревоги, то передается тревожное сообщение, например, в центр 112 контроля (стадия 314). После прибытия в место назначения трекер 110 вместе со своим контейнером переходит в состояние разгрузки, указанное ссылочным номером 316. Наконец, после разгрузки контейнера трекер 10 снова переходит в состояние пустого контейнера (стадия 302). В другом варианте, как это уже упоминалось, хотя после состояния разгрузки (стадия 316) указана стадия пустого контейнера (стадия 302), однако после стадии разгрузки может сразу же следовать стадия 308 загрузки или состояние движения по маршруту (стадия 310). Работа трекера 110 на различных стадиях 302, 308, 310 и 316 уже была подробно описана со ссылками на фигуры 1 и 2.
[0052] На фигуре 4 представлена блок-схема процесса 400, на которой более подробно, по сравнению с блок-схемой фигуры 3, показана последовательность состояний и соответствующих сообщений, передаваемых трекером 110 в системе слежения за трекерами в процессе типичного движения по маршруту. В частности, на фигуре 4 указаны сообщения, получаемые трекером 110, которые запускают его различные состояния, указанные на фигуре 3, в процессе типичного движения по маршруту. На стадии 402 трекер 110 находится в режиме контроля пустого контейнера. Прежде чем трекер 110 сможет перейти в режим следования по маршруту, он осуществляет ряд обменов информацией, например, с центром 112 контроля. На стадии 404 осуществляет взаимная аутентификация трекера 110 и центра 112 контроля, как это уже было описано. Затем на стадии 406 трекер 110 и центр 112 контроля формируют общий секретный ключ, являющийся основой для защищенного обмена сообщениями, который осуществляется затем между трекером 110 и центром 112 контроля. После этого на стадии 408 формируется расписание обмена сообщениями, и генерируются номера аутентифицирующей последовательности, как это уже было описано. Затем на стадии 410 трекер 110 получает из центра 112 контроля сообщение с командой на переход в режим следования по маршруту. Трекер 110 проверяет на стадии 412 подлинность сообщения, полученного из центра 112, и переходит в следования по маршруту, как указано ссылочным номером 414. Когда трекер 110 находится в режиме следования по маршруту, он контролирует различные параметры, например, параметры контейнера, на котором установлен трекер 110, местонахождение контейнера и трекера 110, а также время, и эти данные записываются трекером 110 в запоминающее устройство. Когда трекер 110 находится в режиме следования по маршруту и контроля на стадии 416, то при наступлении запланированного времени передачи сообщения о состоянии в центр 112 контроля трекер 110 передает запланированное сообщение и получает подтверждение (стадия 418). Когда трекер 110 находится в режиме следования по маршруту и контроля (стадия 416), то при обнаружении им состояния тревоги он передает тревожное сообщение в центр 112 контроля и получает подтверждение, как указано на стадии 422. При этом включается режим тревоги, как указано на стадии 420. Когда трекер 110 находится в режиме следования по маршруту и контроля (стадия 416), и он получает сообщение об окончании этого режима, например, от центра 112 контроля, как указано на стадии 424, то трекер 110 осуществляет аутентификацию сообщения на стадии 426 и затем переходит в состояние разгрузки, указанное на стадии 428. Когда трекер 110 находится в состоянии разгрузки на стадии 428, он может дополнительно принимать сообщение с командой на переход в состояние пустого контейнера, например, от центра 112 контроля, как указано ссылочным номером 430. Трекер 110 осуществляет аутентификацию сообщения на стадии 432 и переходит в режим контроля пустого контейнера на стадии 402.
[0053] Следует отметить, что на фигуре 4 контроль трекером 110 параметров контейнера в состоянии 402 пустого контейнера для обнаружения возможного состояния тревоги описан не так подробно, как процесс контроля в режиме следования по маршруту, указанный ссылочными номерами 414, 416, 418, 420 и 422. Аналогично, работа трекера 110 на различных стадиях 402-432, уже была подробно описана выше со ссылками на фигуры 1 и 2. В то время как на фигурах 3 и 4 иллюстрируется один пример типичной последовательности стадий процессов 300 и 400, стадии, указанные на фигурах 3 и 4,необязательно должны осуществляться в указанной последовательности, и в указанном порядке стадий могут быть сделаны подходящие модификации, дополнения или пропуски.
[0054] Вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения приведены лишь в качестве примеров. Специалисты в данной области техники могут предложить различные изменения и модификации этих конкретных вариантов без выхода за пределы объема настоящего изобретения. В частности, выбранные признаки одного или нескольких вышеописанных вариантов могут объединяться для создания других вариантов, не рассмотренных в настоящем описании, и признаки, подходящие для таких объединений, совершенно очевидны специалистам. Предполагается, что объект изобретения, описанный в прилагаемой формуле изобретения, охватывает все подходящие изменения в технике.