СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ДВУСТОРОННЕЙ РАДИОСВЯЗИ
METHOD OF SETTING UP MULTICHANNEL TWO-WAY RADIO COMMUNICATION

Изобретение относится к области дистанционного радиоуправления системами сигнализации или системами контроля доступа с диалоговой аутентификацией пульта управления и числом радиоканалов более 30, а именно тех систем, которые между пультом управления и контролирующим охранным устройством применяют многоканальную двустороннюю (дуплексную или полудуплексную) связь на переключаемых узкополосных ЧМ-радиоканалах (т.н. системы с "прыгающими" частотами, frequency hopping systems, http://www.silabs.com/products/wireless/EZRadioPRO/Pages/Si44303132.aspx), в частности, в совокупности с диалоговым способом аутентификации пульта управления. Преимущественно такой способ связи применяется в охранных системах автомобилей с напряжением в бортовой сети как 12, так и 24 В, а также в охранных системах мотоциклов.
Известен способ многоканального управления с числом радиоканалов более 100 и использованием фиксированного радиоканала связи для каждого серийного образца автосигнализации, например Pandora DXL-5000 (http://pandora5000.ru/crypt.html). Помехоустойчивость достигается за счет выбора фиксированного радиоканала индивидуально для каждого экземпляра сигнализации из множества радиоканалов, размещенных по краям разрешенного диапазона в стороне от центральной частоты 433,92 МГц. Недостатком данного технического решения является невозможность оперативной смены выбранного фиксированного радиоканала в случае наличия на нем радиопомехи. Сменить фиксированный радиоканал на другой возможно лишь во время процедуры переобучения пульта управления.
В качестве прототипа №1 рассмотрим другой способ многоканального управления автосигнализацией с числом каналов более 100 ("Азбука установщика", 2011 г., стр.66, издательство: Аврора-Дизайн. ISBN 978-5-93768-044-8, или скачать здесь: http://ugona.net/files/1336.pdf). Например, известна модель Starline D94. В такой системе пульт управления посылает команду на фиксированном радиоканале, аналогично рассмотренной автосигнализации Pandora DXL-5000. Затем (в рамках диалоговой аутентификации пульта) контролирующее устройство на том же радиоканале посылает пульту случайное число-"вопрос". Затем пульт и контролирующее устройство выбирают три дополнительных (каждый раз произвольно выбираемых) канала связи, на каждом из которых пульт посылает кодовое число-"ответ".
Отличие от первого примера - это фаза "ответа", которая использует все преимущества многоканального радиотракта:
а) используются три радиоканала, на каждом из которых "ответ" дублируется пультом и которые циклически сканируются контролирующим устройством;
б) при каждой новой команде пульта выбираются три случайных радиоканала из всего множества радиоканалов (из более 100 каналов), что позволяет перебирать каналы в поисках менее зашумленных при каждой неудачной попытке оператора послать команду с пульта.
Недостатком такого технического решения является ограниченная помехозащищенность, которая выражается в том, что для успешного проведения аутентификации требуется наличие устойчивой радиосвязи на одном фиксированном канале (пусть индивидуальном для каждого конкретного комплекта сигнализации) плюс наличие устойчивой радиосвязи на любом из трех других динамически выбираемых радиоканалах.
Наиболее слабым звеном в части помехоустойчивости по-прежнему является фиксированный радиоканал, на котором начинается процесс аутентификации пульта.
Достаточно помехи на одной частоте, чтобы нарушить и сделать в принципе невозможным процесс аутентификации пульта. Применение фиксированного канала (пусть индивидуального для каждого конкретного комплекта сигнализации) ограничивает использование потенциала многоканального радиотракта.
Известен еще один способ (прототип №2) использования многоканального радиотракта с числом каналов менее 30 (http://centurion-alarm.ru/tangov3.html). Например, в модели автосигнализации Centurion Tango V3 используется другой вариант многоканальной радиосвязи. Приемник управляющего устройства постоянно сканирует около 25 радиоканалов. Технически это позволяет делать микросхема трансивера Si4432 (http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/Si4430-31-32.pdf), которая применяется во всех подобных радиотрактах. Таблица 2 на стр.8 указывает на возможность переключения трансивера на другой произвольный канал (Synthesizer Setting Time) в течение 200 мкс (типовое значение). Это позволяет проводить сканирование 25 каналов, например, по 5 мс на каждом канале за время не более 130 мс, что является допустимым в рассматриваемой области применения. Благодаря этому пульт управления может самостоятельно произвольно выбирать один из 25 радиоканалов связи при посылке каждой новой команды. При наличии помехи на выбранном радиоканале оператор может повторить попытку послать команду. В этом случае пульт выберет другой радиоканал и таким образом повысит вероятность успешного прохождения команды. Недостатки такого способа:
а) небольшое число радиоканалов, т.е. неэффективное использование разрешенного спектра частот;
б) необходимость повторной посылки команды пульта для перехода на другой радиоканал в случае помехи в первоначально выбранном радиоканале.
Задачей изобретения является повышение помехоустойчивости многоканальной радиосвязи путем более полного использования потенциала трансиверов с динамически переключаемыми радиоканалами.
Технический результат заявляемого изобретения - увеличение максимальной дальности связи между пультом управления и контролирующим устройством системы сигнализации и увеличение вероятности успешной аутентификации пульта в местах с высоким уровнем радиопомех, например на парковках крупных торговых центров.
Указанная задача достигается тем, что в способе организации многоканальной радиосвязи, включающем передачу первичного запроса пульта на фиксированном радиоканале, затем передачу пульту управления числа-"вопроса", затем передачу пультом управления вычисленного кодового числа-ответа", согласно изобретению пульт управления передает первичный запрос последовательно на нескольких фиксированных радиоканалах (от двух до тридцати), образуя множество фиксированных радиоканалов индивидуально для каждого комплекта в процессе производства с возможностью смены множества фиксированных радиоканалов в процессе эксплуатации.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
В данном изобретении производится совмещение определенным образом достоинств Прототипа №1 и Прототипа №2, а также устранение недостатков обоих прототипов.
Пульт управления посылает первичный запрос последовательно на нескольких фиксированных радиоканалах. Множество фиксированных каналов может составлять от двух до тридцати в зависимости от максимально допустимого времени на аутентификацию. После каждого запроса, занимающего, как правило, единицы миллисекунд, пульт непродолжительное время ожидает ответ управляющего устройства.
Запросы пульта повторяются на каждом из фиксированных каналов от одного до нескольких раз. В это время (на самом деле - все время) приемник контролирующего устройства циклически сканирует фиксированные каналы. Техническая возможность обусловлена применением трансивера с временем переключения радиоканалов до 200 мкс. При успешном получении запроса на любом из фиксированных радиоканалов управляющее устройство посылает пульту управления случайное число-"вопрос" на этом канале. Затем (или одновременно, закодировано в вопросе) происходит выбор трех каналов, на которых будет производится передача кодового "ответа" пульта управляющему устройству. Затем пульт управления посылает код-"ответ" последовательно на выбранных трех радиоканалах. На этом процесс аутентификации завершается, и управляющее устройство выполняет команду и (при необходимости) возвращает код подтверждения на пульт управления.
Таким образом, устраняются все известные недостатки многоканальной двусторонней радиосвязи аналогов и прототипов:
а) весь разрешенный спектр частот используется полностью;
б) каждая посылка в рамках диалогового радиообмена дублируется на нескольких радиоканалах;
в) обеспечивается надежный прием сообщений на любом из выбранных радиоканалов;
г) весь процесс аутентификации занимает разумное время.
Примером применения предлагаемого способа может служить автосигнализация Jaguar EZ-Ultra. В этой модели выбраны следующие параметры многоканальной связи:
- множество фиксированных радиоканалов для первичного запроса, равное двум,
- множество динамически выбираемых радиоканалов для пересылки кодового "ответа", равное трем,
- количество повторений каждого сообщения на каждом радиоканале, равное трем,
- общее количество радиоканалов - 8192 с шагом 156 Гц (общий диапазон менее 1,3 МГц, с частичным взаимным перекрытием соседних каналов).
Заявленный способ позволяет достичь увеличения максимальной дальности связи между пультом управления и контролирующим устройством системы сигнализации до 20% и увеличения вероятности успешной аутентификации пульта в местах с высоким уровнем радиопомех, например на парковках крупных торговых центров. При этом время авторизации пульта управления, как правило, не превышает 0,3 с.
Для смены множества фиксированных радиоканалов, предназначенных для первичного запроса пульта, используется стандартная процедура обучения пульта, доступная оператору, не требующая специальных навыков или оборудования и описанная в инструкции по эксплуатации.