ТАХОГРАФ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ
DIGITAL ELECTRONIC TACHOGRAPH

Изобретение относится к области приборостроения, предназначено для установки на колесных транспортных средствах, осуществляющих перевозки пассажиров и грузов, с целью контроля за соблюдением водителями режимов движения, труда и отдыха.
Известен тахограф с мобильным внешним устройством для хранения данных(патент РФ №2387014, опубликовано 20.04.2010 г.), который содержит вторую память, с внешним вторым интерфейсом на внешнем устройстве для хранения и передачи данных.
Известен тахограф (патент РФ №110504, опубликовано 20.11.2011 г.), содержащий блок долговременного хранения информации, средства визуализации информации, блок подачи управляющих команд, блок хранения оперативных данных, включающий средство чтения карт памяти, приемопередатчик информации, выполненный с возможностью обмена данными с навигационной системой, и средство электропитания, соединенное проводниками с функциональными узлами и блоками устройства.
Известно устройство для регистрации информации о транспортном средстве (патент РФ №2298832, опубликовано 10.05.2007 г.), содержащее микро-ЭВМ, блок энергонезависимой памяти данных, три микромеханических датчика угловой скорости с взаимно ортогональными осями чувствительности, аналого-цифровые преобразователи и два микромеханических акселерометра с осями чувствительности, ориентированными соответственно в направлении продольной и поперечной осей транспортного средства.
Известна система контроля состояния транспортного средства (патент РФ №2279714, опубликовано 10.07.2006 г.), содержащая центральный блок управления, связанный последовательно через первый блок согласования, и модем с приемопередающим модулем подвижной связи, выполненным с возможностью сотовой, транкинговой либо спутниковой связи с диспетчерским центром. Кроме того, в аппаратуру пользователя входят навигационный приемник, охранные датчики и узлы блокирования функциональных органов транспортного средства (ТС). Навигационньш приемник связан с первым блоком согласования с возможностью активации по командам из центрального блока управления и передачи координат ТС в приемопередающий модуль. Выходы охранных датчиков подключены к соответствующим входам центрального блока управления. Входы узлов блокирования функциональных органов ТС подключены к соответствующим выходам центрального блока управления.
Известно контрольное цифровое устройство транспортного средства (патент РФ №117677, опубликовано 27.06.2012 г.), содержащее управляющий процессор, защищенный процессор, криптопроцессор, батарею питания, блок памяти, в котором хранится оперативная информация, накопитель данных, средства отображения информации, блок клавиатуры, два карт-ридера с контроллерами для чтения и записи информации, защищенный модуль глобальной системы позиционирования, многофункциональный источник питания, интерфейсы и модули обмена данными с внешними устройствами, при этом управляющий процессор соединен с защищенным процессором и с контроллерами карт-ридеров, а защищенный процессор соединен с упомянутым блоком памяти, с накопителем данных, со средствами отображения информации, с блоком клавиатуры, с защищенным модулем глобальной системы позиционирования, с интерфейсами и модулями для обмена данными с внешними устройствами.
Известен тахограф цифровой электронный (патент РФ №2567700, опубликовано 10.11.2015 г.), принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, содержащий бортовое устройство, которое включает в себя аккумулятор, батарею питания, многофункциональный источник питания и управляющий процессор, который по управляющей шине соединен с блоком контроля целостности корпуса, с блоком памяти, выполненным с возможностью хранения оперативной информации, с накопителем данных, с устройством отображения информации, с клавиатурой, с печатающим устройством, с двумя карт-ридерами, с 3D-сенсором движения, с интерфейсами и модулями обмена данными, с модулем глобальной навигационной спутниковой системы ГНСС GPS/ГЛОНАСС и модулем цифровой радиоэлектронной связи, которые связаны с внутренними антеннами, а также с внешним по отношению к бортовому устройству блоком СКЗИ тахографа. Интерфейсы и модули обмена данными соединены с внешней ЭВМ, с внешней кнопкой аварийной ситуации, с внешними датчиками скорости и внешними датчиками ABS транспортного средства, с внешней CAN-шиной транспортного средства и с внешними антеннами, которые соединены с модулемГНСС GPS/ГЛОНАСС. Многофункциональный источник питания соединен с бортовой сетью электропитания транспортного средства, с управляющим процессором, с блоком памяти, с накопителем данных, с устройством отображения информации, с клавиатурой, с печатающим устройством, с интерфейсами и модулями обмена данными, с карт-ридерами, выполненными с возможностью чтения и записи информации на карточки, с внешними датчиками скорости и датчиками ABS, с 3D-сенсором движения, с антеннами внешними и внутренними и с блоком контроля целостности корпуса.
Согласно требованиям технического регламента о безопасности колесных транспортных средств, тахографы в транспортных средствах либо устанавливаются на предприятиях-изготовителях, либо в эксплуатации. Под их установку в салоне транспортного средства предназначено место, которое имеет стандартизованный размер 1 DIN (180 мм - ширина, 50 мм - высота, 200 мм - глубина). Так как тахограф - это сложное электронное устройство с дисплеем, клавиатурой и карт-ридерами, то места для применения печатающего устройства с рулоном бумаги остается очень мало. Наиболее компактным и оптимальным считается применение термопечатающего механизма с шириной печати 57 мм и диаметром рулона до 30 мм. В результате, все современные цифровые тахографы в качестве принтерного механизма используют термопринтеры. Согласно нормативным условиям эксплуатации транспортных средств, диапазон температур в котором тахограф должен обеспечивать свою работоспособность, составляет от -40°С до +70°С, а печать информации на принтерном механизме должен обеспечиваться от -20°С до +70°С. При формировании отчета о работе транспортного средства (печать диаграмм скоростного режима), общая длина распечатки может составить несколько метров термобумаги. В результате в таком диапазоне температур работа термопринтерного механизма затруднительна: на низких температурах головка не успевает прогревать термобумагу, печать получается «бледная» и неразборчивая, а на высоких температурах термопечатающая головка перегревается, что приводит к чрезмерной «жирности» шрифта, перегреву бумагоопорного вала, его привода (двигателя) и самой головки, и вызывает преждевременный выход из строя механизмов принтера. Изготовители тахографов для защиты от перегрева ограничивают время непрерывной печати, кратковременно останавливая принтерный механизм для остывания термоголовки, что неудобно при эксплуатации.
Для надежной работы принтерного механизма необходимо отслеживать температуру термоголовки печатающего устройства, чтобы не допустить «бледную» печать при низкой температуре окружающей среды и исключить перегрев и выход из строя термоголовки, когда температура окружающей среды близка к максимальной. Кроме того, при аварийном отключении питания от бортовой сети не должно происходить рассогласование значений времени в часах реального времени бортового устройства и часах реального времени навигационного криптографического устройства, так как в случае их расхождения тахограф нельзя использовать до устранения данного дефекта. Указанный функционал отсутствует у описанных выше аналогов и прототипа, что является их основным недостатком.
Задачей настоящего изобретения является создание тахографа цифрового электронного, позволяющего помимо получения полного объема достоверной информации о скорости движения, пройденном пути, местоположении транспортного средства, а также режимах труда и отдыха водителя, обеспечить стабильное качество печати во всем диапазоне температур использования транспортного средства, исключить перегрев и преждевременный выход из строя печатающего устройства и его составных узлов, а также обеспечить работу тахографа в аварийной ситуации.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности функционирования тахографа цифрового электронного за счет наличия в его составе встроенного датчика температуры, подключения батареи резервного питания к центральному процессору и к часам реального времени и включения в состав навигационного криптографического устройства батареи резервного питания.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается при использовании тахографа цифрового электронного, представленного на чертеже и содержащего:
1 - бортовое устройство;
2 - внутренний источник питания;
3 - центральный процессор;
4 - аккумулятор;
5 - навигационное криптографическое устройство (НКУ);
6 - часы реального времени НКУ;
7 - батарея резервного питания часов реального времени НКУ;
8 - блок памяти;
9 - батарея резервного питания;
10 - часы реального времени;
11 - термопечатающее устройство;
12 - датчик температуры термоголовки;
13 - блок индикации;
14 - клавиатура;
15 - карт-ридеры;
16 - модули ГНСС ГЛОНАСС/GPSc антеннами;
17 - блок с гироскопами и акселерометрами;
18 - устройства связи и ввода-вывода (GSM/GPRS/3G/4G/LTE, Wi-Fi, BluetoothRS, USB, Ethernet и пр.);
19 - внешний источник питания (бортовая сеть, генератор, аккумулятор);
20 - информационная система мониторинга диспетчерских и (или) аварийных служб;
21 - компьютерные устройства;
22 - внешние устройства, включая различные датчики (скорости, ускорения и пр.);
23 - «облачный» сервер.
Для достижения заявленного технического результата тахограф цифровой электронный содержит бортовое устройство 1, внутренний источник питания 2, к которому может быть подключен аккумулятор 4. Для зарядки аккумулятора 4 (при наличии) используется внутренний источник питания 2, который получает электроэнергию от внешнего источника питания 19. В качестве внешнего источника питания 19 может выступать бортовая сеть (генератор) и (или) аккумулятор транспортного средства. В случае отсутствия аккумулятора 4, бортовое устройство 1 может работать от внешнего источника питания 19, напряжение от которого преобразуется внутренним источником питания 2, а в случае отсутствия внешнего источника питания 19 - от аккумулятора 4 (при наличии, буферный режим работы).
Во внутреннем источнике питания 2 происходит преобразование и стабилизация внешнего напряжения, которое поступает от внешнего источника питания 19 или от аккумулятора 4 (при наличии), в зависимости от режима работы. После преобразования и стабилизации напряжения (может быть несколько напряжений питания) от источника питания 2 преобразованное напряжение подается на центральный процессор 3 с часами реального времени 10, на навигационное криптографическое устройство НКУ 5, в состав которого входит модуль ГНСС ГЛОНАСС/GPS, в который встроены часы реального времени 6 и батарея резервного питания часов реального времени 7, на блок памяти 8, на часы реального времени 10 (если они не встроены в центральный процессор), на термопечатающее устройство 11, на блок индикации 13, на карт-ридеры 15, на модули ГНСС ГЛОНАСС/GPS с антеннами 16, с блоком с гироскопами и акселерометрами 17, и устройства связи и ввода-вывода (GSM/GPRS/3G/4G/LTE, Wi-Fi, Bluetooth RS, USB, Ethernet и пр.) 18.
Центральный процессор 3 представляет собой вычислительный блок, работающий под управлением программного обеспечения (операционной системы), к которому подключается навигационное криптографическое устройство 5 со встроенными часами реального времени 6 и батареей резервного питания часов реального времени 7, блок памяти 8, термопечатающее устройство 11 с датчиком температуры термоголовки 12, блок индикации 13, клавиатура 14, картридеры 15, модули ГНСС ГЛОНАСС/GPS с антеннами 16, блок с гироскопами и акселерометрами 17, и устройства связи и ввода-вывода (GSM/GPRS/3G/4G/LTE, Wi-Fi, Bluetooth RS, USB, Ethernet и пр.) 18.
Батарея резервного питания 9 подключается к часам реального времени 10 и к центральному процессору 3, применяется в случае полного отключения внешнего источника питания 19 и аккумулятора 4 (при наличии), обеспечивает аварийное питание центрального процессора 3 и часов реального времени 10 (если они установлены отдельно), тем самым исключает при возникновении аварийной ситуации возможность расхождения показаний времени бортового устройства 1 с НКУ 5, что в целом повышает надежность работы заявляемого тахографа.
Блок памяти 8 включает в себя различные микросхемы памяти, которые могут быть энергонезависимые, а также съемные.
Навигационное криптографическое устройство 5 с модулем ГНСС ГЛОНАСС/GPS со встроенными часами реального времени 6 и батареей резервного питания часов реального времени 7 выполнено в виде отдельного съемного модуля в своем собственном корпусе, защищенном от несанкционированного вскрытия, с невозможностью отключения таймера и батареи резервного питания, и представляет собой сменный модуль, который встраивается в корпус бортового устройства 1. Наличие батареи резервного питания часов реального времени 7 НКУ 5 повышает надежность работы тахографа, не требует синхронизации времени в бортовом устройстве 1 и НКУ 5 при аварийной ситуации.
Навигационное криптографическое устройство (НКУ) 5 является программно-аппаратным шифровальным (криптографическим) средством, которое реализует алгоритмы криптографического преобразования информации и обеспечивает аутентификацию, регистрацию информации в некорректируемом виде, хранит информацию ограниченного доступа, используемую для создания электронной подписи и аутентифицирующей информации, а также информацию, необходимую для проверки электронной подписи, преобразует сигналы глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS (далее - ГНСС) в данные о текущем времени и о координатах местоположения транспортного средства в некорректируемом виде, синхронизацию внутренней шкалы времени с национальной шкалой координированного времени UTC (SU) при работе по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS, регистрирует время UTC (SU), скорость и координаты местонахождения транспортного средства, при наличии данных, получаемых от ГНСС, в некорректируемом виде не реже одного раза в секунду, формирует и передает в бортовое устройство 1 данные о параметрах движения транспортных средств на основании данных ГНСС, данных о текущем времени в формате UTC (SU) на основании показаний собственных часов реального времени 6, корректируемых по данным, получаемым от ГНСС, хранит ключевую информацию НКУ 5 в защищенном виде, регистрирует в некорректируемом виде в защищенной памяти данные о внутренних событиях блока НКУ 5. Обеспечение долговременного некорректируемого хранения данных архива, конфиденциальности, целостности и аутентификации данных, загружаемых из архива НКУ 5 на внешние носители информации, выполнено за счет применения квалифицированной электронной подписи. Разграничение доступа к функциям и данным НКУ 5 определяется в зависимости от ролевой функции субъекта доступа в системе. Доступ к памяти защищенного архива НКУ 5 осуществляется только после успешного проведения взаимной аутентификации тахографических карт (контролера, мастерской, предприятия) и НКУ 5.
Часы реального времени 10 могут входить в состав центрального процессора 3, а могут быть выполнены в виде отдельного модуля, подключенного к центральному процессору 3.
Печатающее устройство 11 с датчиком температуры термоголовки 12 выполнено с обратной связью для контроля за температурой термоголовки, чтобы обеспечить стабильное качество печати на чековой ленте во всем диапазоне температур окружающей среды, в которой эксплуатируется бортовое устройство 1.
Блок индикации 13 представляет собой дисплей (экран), который может быть снабжен сенсорной панелью с функцией мультитач, обеспечивающий одновременно как вывод, так и ввод информации, то есть заменяющий и (или) дополняющий клавиатуру 14. Клавиатура 14 может применяться в случаях, когда использование в качестве клавиатуры сенсорной панели (экрана) 13 неудобно или невозможно.
Модули ГНСС ГЛОНАСС/GPS 16 могут иметь в своем составе как встроенные, так и внешние антенны. К устройствам связи ввода-вывода 18 (могут быть как проводные, так и беспроводные) можно подключать внешние устройства 22, которые представляют собой внешние клавиатуры, датчики скорости, аудио- видео устройства, тревожные кнопки, микрофоны, датчики температуры и прочие устройства, работающие как самостоятельно, так и под управлением бортового устройства 1, через которые бортовое устройство 1 передает и (или) получает информацию.
Наличие гироскопов и акселерометров обеспечивает возможность определения координат транспортного средства, маршрута движения, скорости движения и пройденного пути при отсутствии сигналов ГНСС на модуле 16 и при отсутствии информации от внешних устройств 22. При появлении сигналов ГНСС на модуле 16 центральный процессор 3 вносит поправки в скорость движения и координаты транспортного средства, получаемые от гироскопов и акселерометров, что значительно повышает точность определения координат и скорости движения в работе тахографа.
Кроме того, к устройствам связи и ввода-вывода 18 могут подключаться компьютерные устройства 21, «облачный» сервер 23, которые могут управлять работой бортового устройства 1 (загрузка программного обеспечения, обмен данными, загрузка/выгрузка параметров транспортного средства, скорости движения, местоположения и прочее). Через устройства связи и ввода-вывода 18 можно обмениваться информацией о скорости движения, пройденном пути, о работе тахографа, о местоположении транспортного средства, о состоянии подключенных внешних устройств 21 с информационной системой мониторинга, диспетчерской и (или) аварийной служб 20.
Центральный процессор 3 может использовать в работе криптографические алгоритмы (один или несколько) с целью некорректируемой регистрации в блоке памяти 8 информации, а также с целью взаимной аутентификации при работе с внешними устройствами 22 или тахографическими картами, вставляемые через карт-ридеры 15.Это наряду с криптографическими функциями в НКУ позволяет обеспечивать непрерывную, некорректируемую регистрацию информации о скорости и маршруте движения транспортных средств, о режиме труда и отдыха водителей транспортных средств.
Наличие в составе термопечатающего устройства 11 датчика температуры термоголовки 12 позволяет поддерживать температуру термоголовки в заданном диапазоне температур вне зависимости от внешней температуры. Так, центральный процессор 3 при повышенной температуре окружающей среды снижает длительность импульсов на термоголовку, тем самым исключает ее перегрев и преждевременный выход термоголовки из строя, а когда температура окружающей среды понижена, и термоголовка имеет более низкую начальную температуру, центральный процессор увеличивает длительность импульсов на термоголовку, тем самым выводя ее на рабочую температуру.