Устройство для блокировки функциональных органов автомобиля

Полезная модель (Изобретение) относится к системам автомобильных охранных систем, в частности к устройствам недиагностируемой безопасной блокировки двигателя транспортного средства, при его угоне.
Широко известны на сегодняшний день различные противоугонные устройства, основными способами блокировки двигателя которых является разрыв электрических цепей ТС. Из существующих решений известны способы блокировки с помощью электромеханических реле, цифровых реле, радиоуправляемых реле, полупроводниковых силовых ключей (RU 2309861, МПК B60R 25/00 (2006.01), 2007; RU 2440902, МПК B60R 25/04 (2006.01), 2012 г.).
Все известные способы блокировок «в разрыв» штатных цепей ТС имеют ряд существенных недостатков. Реле блокировки со временем выходят из строя по разным причинам: агрессивная внешняя среда, сильные радиопомехи, срабатывание от внешних электромагнитных полей, износ механизмов и т.д.
Возможность обнаружения блокировки средствами диагностирования ТС, а также возникновение ошибок в блоке управления ТС вследствие возникновения нештатного разрыва электрической цепи.
Ограниченность коммутируемого тока. По этой причине современные реле с уменьшенными габаритами или силовые ключи при некорректном подключении или длительных силовых нагрузках - выходят из строя. Если в таких случаях блокирующие реле или силовые ключи выходят из строя, а электрические цепи остаются в разомкнутом состоянии, владелец ТС уже не может управлять транспортным средством, что создает дополнительные проблемы.
Характерные шумы. По этой причине при подключении блокировки в разрыв с помощью электромеханических реле, появляется возможность найти разрыв злоумышленниками. Еще одним недостатком блокировки функциональных органов ТС электромеханическими реле является большой ток, потребляемый на управление реле. Немаловажным также является ограниченность точек подключения в разрыв электрических цепей ТС для его блокировки.
Ненадежность соединения и изоляции контактов в месте разрыва штатной проводки, которые подвержены воздействиям агрессивной внешней среды и вибрациям. Разрыв основных электрических цепей вследствие окисления места контакта с релейной блокировкой может привести к остановке двигателя на скорости и соответственно к дорожно-транспортному происшествию.
Блокировка двигателя при его несанкционированном запуске является обязательным устройством, которым оснащаются транспортные средства в большинстве стран (стандарт ЕК ООН). Подобные устройства известны, как штатный иммобилайзер, см. например https://ru.wikipedia.org/wiki/Иммобилайзер. Однако так как все штатные иммобилайзеры реализованы стандартным конвейерным способом, то и способы их обхода досконально изучены злоумышленниками. Кроме того, штатный иммобилайзер не спасает транспортное средство, если злоумышленник завладел ключом, или заставил владельца транспортного средства покинуть заведенную машину.
В связи с этим, весьма часто транспортные средства дооснащаются дополнительными охранными системами, которые разрешают запуск двигателя (или продолжение его работы) после определенных действий, таких как команда снятия с охраны дополнительной охранной системы или просто набор секретного кода комбинацией кнопок автомобиля, см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Противоугонная_система. Такие устройства способны самостоятельно блокировать двигатель при попытке несанкционированной поездки. Как правило, блокировка осуществляется разрывом или шунтированием управляющих (стартер, бензонасос, зажигание) или сигнальных (датчик положения коленвала, датчик Холла) проводов. При этом, факт наличия первых легко определяется по отсутствию действия (например, не запускается стартер), а вторых, по диагностической информации контроллера автомобиля (неисправность датчика или выход его параметров за границы стандартного диапазона, отображаемые как GAUGE “XXX”, CIRCUIT LOW, CIRCUIT HIGH, и т.д.).
В уровне техники известны способы блокировки двигателя, когда в цифровую шину обмена данными внутри автомобиля предлагается добавлять ложную информацию о фатальной неисправности одного из устройств управления двигателем, например Патент США № US 10434981 B2, МПК B60R25/04 (2013.01), 2019 года «Method and system for vehicle protection» («Способ и система защиты транспортного средства»). Это приводит к накоплению ошибок в защищенной части памяти контроллера автомобиля, что рано или поздно приводит к действительному запрету поездки, который может быть устранен только на авторизованной производителем станции технического обслуживания, причем с возможным прекращением гарантии. Такое особенно неприятно, если случайная блокировка двигателя вызвана ошибкой владельца. Кроме того, блокировка невозможна на движущемся автомобиле, так как это может вызвать потерю его управляемости. Поэтому авторы патента привязывают активацию блокировки к повторному запуску похищенного и блокированного автомобиля.
Известно достаточно большое количество противоугонных средств, которые предотвращают кражу автомобиля, путем блокировки повторного запуска двигателя.
Однако если блокируется повторный запуск двигателя, когда транспортное средство остановлено, это может создавать неудобства для других транспортных средств и т.п., в зависимости от того, где остановлено транспортное средство
Известно устройство недиагностируемой безопасной блокировки двигателя транспортного средства, включающее контроллер транспортного средства и по меньшей мере один датчик измерения по меньшей мере одного параметра двигателя, снабженный разъемом и связанный с контроллером посредством жгута проводов, и модуль блокировки, установленный в разрыве жгута проводов между контроллером и разъемом подключения датчика, выполненный с возможностью искажения параметров передаваемого от датчика сигнала так, что работа двигателя становится невозможной, и управляемый проводным или беспроводным образом, отличающееся тем, что модуль блокировки содержит токоизмерительный элемент, установленный с возможностью измерения тока, протекающего по цепям питания датчика, и коммутирующее устройство, выполненное с возможностью подключения имитатора нагрузки датчика при его отключении (патент РФ №2734562, МПК B60R 25/00 (2013.01),2020).
Из уровня техники известен бортовой монитор, который обнаруживает возникновение метасобытия, связанного с работой транспортного средства, такого как движение транспортного средства с максимально допустимой скоростью, движение в запрещенной географической зоне, движение в течение определенного периода времени или их комбинации. Монитор сигнализирует серверу через беспроводную линию передачи данных, и сервер определяет соответствующее отложенное действие, которое должен предпринять бортовой контроллер, например, отключение двигателя, ограничение скорости автомобиля и запирание дверей автомобиля при возникновении второй метаданной - событие, включая такие условия, как временные задержки, скорость и направление транспортного средства, а также местоположение транспортного средства. Таким образом, система может обеспечить упорядоченное и безопасное управление функциями транспортного средства для таких целей, как прекращение преследования (аналог US 2004093291, МПК B60R25/00, G06F17/60, 2004).
Известна система предотвращения угона транспортного средства, которая предотвращает угон транспортного средства, содержащая: контроллер, который отключает заданный электрический компонент, установленный в транспортном средстве, так что заданный электрический компонент блокируется в ответ на команду отключения, полученную от центра, при этом, когда команда отключения получена из центра, контроллер ожидает отключения заранее определенного электрического компонента до тех пор, пока не будет обнаружено, на основе состояния генерирования заранее определенного сигнала, указывающего на множество состояний транспортного средства, что транспортное средство в неиспользованном состоянии (US 7545258, МПК B60R25/04, 2009).
Однако при угоне транспортного средства злоумышленниками применяют приборы подавления («глушения») которые блокируют GSM, Wi-Fi, GPS, ГЛОНАСС, Bluetooth сигналы. Злоумышленники пришли к выводу, что такие устройства, как глушилки, помогут им устранить проблему, с которой они долгое время сталкивались, когда в автомобили стали часто устанавливать дополнительные спутниковые или сотовые охранные комплексы. Модули, установленные в таких сигнализациях, позволяют отслеживать угнанный автомобиль и возвращать имущество автовладельцам, включая поимку преступников, осуществляющих легализацию угнанного автомобиля или разборку машины для продажи по запчастям. Суть работы таких «глушилок» заключается в том, что они создают помехи на выбранной частоте. Это не ослабление сигнала, а сильный белый шум, который мешает устройствам в определенном радиусе принимать или передавать данные.
Если злоумышленникам удалось завладеть ключами, например прокатного автомобиля, то прибор глушения включается уже в движущемся автомобиле. Работающий прибор глушения создает помехи установленным системам слежения и контроля за автомобилем, блокируя сигнал от них и блокирует входящие сигналы из центра.
То есть, прибор глушения, находясь внутри автомобиля не позволяет пройти сигналу от пользователя или из центра, чтобы заблокировать определенные электрические компоненты автомобиля.
Таким образом, все указанные выше в патентах устройства не в состоянии заблокировать управление автомобилем при применении приборов глушения.
Известна система мониторинга охраняемого объекта, содержащая охранную систему, оснащенную датчиками и системой охранной сигнализации, установленную на охраняемом объекте. Система выполнена с возможностью установления непрерывной связи между оператором беспроводной связи и охраняемым объектом, и уведомлением пользователя о прекращении связи охраняемого объекта с оператором. Система содержит устройство мониторинга, размещенное на охраняемом объекте и выполненное с возможностью слежения за непрерывной связью между оператором связи и охраняемым объектом со стороны оператора связи (РФ №91035, МПК B60R 25/00 (2006.01), 2010).
В данном устройстве осуществлен перенос контроля постоянной связи с прибора охраны, установленного на объекте охраны, к оператору связи и оповещение пользователя уже в случае отсутствия сигнала связи от прибора охраны в сети.
Система позволяет исключить любые проблемы глушения связи злоумышленником вблизи объекта охраны и послать уведомление пользователю о нарушениях в системе связи сотового оператора и объекта охраны.
Недостатком является то, что указанная система не позволяет создать помехи злоумышленникам по использованию автомобиля после обнаружения его угона.
Из уровня техники не выявлено наиболее близкого решения.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в обьеспечении блокировки функциональных органов автомобиля при применении угонщиками средств подавления GSM/GPS сигналов и за счет этого расширении функциональных возможностей сигнализаций и телематических приборов.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в обеспечении блокировки функциональных органов автомобиля при подавлении злоумышленниками высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов, передаваемых штатной противоугонной сигнализацией и телематическими устройствами.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что разработано устройство для блокировки функциональных органов автомобиля, содержащее установленные на плате и взаимосвязанные контроллер, выполненный с возможностью формирования управляющих команд для блокировки функциональных органов автомобиля, акселерометр, детектор ВЧ- и СВЧ-излучения, соединенный с усилителем сигнала детектора, снабженным антенной, и приемопередатчик, снабженный второй антенной и выполненный с возможностью двусторонней проводной и беспроводной связи с удаленными блоками слежения и системой управления автомобилем, при этом входы контроллера соединены с выходами приемопередатчика, акселерометра и детектора ВЧ- и СВЧ-излучения, а его выход - с входом приемопередатчика.
Выполнение устройства для блокировки функциональных органов автомобиля, содержащее установленные на плате и взаимосвязанные контроллер, выполненный с возможностью формирования управляющих команд для блокировки функциональных органов автомобиля, акселерометр, детектор ВЧ- и СВЧ-излучения, соединенный с усилителем сигнала детектора, снабженным антенной, и приемопередатчик, снабженный второй антенной и выполненный с возможностью двусторонней проводной и беспроводной связи с удаленными блоками слежения и/или системой управления автомобиля, при этом входы контроллера соединены с выходами приемопередатчика, акселерометра и детектора ВЧ- и СВЧ-излучения, а его выход - с входом приемопередатчика, позволяет установить факт глушения злоумышленниками ВЧ- и СВЧ-излучения и подать через контроллер управляющий сигнал на штатные электронные компоненты автомобиля для блокировки их работы при достижении автомобилем скорости менее 20 км/час.
Наличие детектора ВЧ- и СВЧ-излучения, соединенного с усилителем сигнала детектора, снабженного антенной, позволяет определить факт работы «глушилки» и подать сигнал в контроллер, который формирует команды и передает их приемопередатчику для связи со штатным управляющим блоком автомобиля и/или на реле автомобиля и/или блок телематики, что позволяет обеспечить блокировку двигателя даже при глушении сигналов штатной сигнализации, подаваемых в центр.
На фигуре показана блок схема устройства.
Устройство для блокировки функциональных органов автомобиля, содержит плату 1 с установленными на ней приемопередатчиком 2, контроллером 3, детектором ВЧ- и СВЧ-излучения 4, усилителем сигнала 5 детектора 4, акселерометром 6, цифровыми входами и выходами, аналоговыми входами и выходами, которые расположены на  плате. Детектор ВЧ- и СВЧ-излучения 4 может быть выполнен на микросхеме с контурной обвязкой, либо с использованием уже известных электронных компонентов, например диодов или транзисторов. Детектор ВЧ- и СВЧ-излучения 4  соединен с усилителем сигнала 5 детектора, снабженным антенной 7. Прибор глушения, который блокирует GSM, Wi-Fi, GPS, ГЛОНАСС, Bluetooth сигналы, может быть размещен злоумышленниками под капотом или в салоне. Суть работы таких «глушилок» заключается в том, что они создают помехи на выбранной частоте. Это не ослабление сигнала, а сильный белый шум, который мешает устройствам в определенном радиусе принимать или передавать данные. В зависимости от вариантов установки устройства для блокировки функциональных органов автомобиля с детектором ВЧ- и СВЧ-излучения 4, расстояние до прибора глушения может составлять от 0,5 до 2 метров. При этом прием могут ухудшить конструктивные особенности панели приборов. Поэтому детектор ВЧ- и СВЧ-излучения 4 снабжен усилителем сигнала 5, который может быть выполнен в виде чипа или электронных компонентов, таких как транзисторы, конденсаторы, резисторы и индуктивности. Усилитель сигнала 5 служит для обеспечения хорошего приема сигнала от приборов глушения.
Приемопередатчик 2, снабжен второй антенной 11 и выполнен с возможностью двусторонней связи с удаленными блоками слежения (а именно,  по проводке автомобиля через соответствующую шину или по радиоканалу с блоком управления автомобиля 10  или с блоком телематики 9).
Контроллер 3 выполнен с возможностью формирования управляющих команд для блокировки функциональных органов автомобиля посредством передачи данных команд на управляемое реле 8, установленное в автомобиле. Выходы контроллера 3 соединены с входом приемопередатчика 2 и входом управляемого реле 8.  С входами контроллера 3 соединены выходы приемопередатчика 2, акселерометра 6, детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4 и управляемого реле 8. Управляемое реле 8 включено в цепи блокирования и разблокирования соответствующих функциональных органов автомобиля. Контроллер 3 также формирует команды не препятствования удаленному запуску ДВС, например при прогреве, при отсутствии запрещающих сигналов от акселерометра 6 или запрещающих сигналов от детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4. Контроллер 3 формирует команды отработки противоразбойной функции в случае захвата автомобиля при наличии запрещающих сигналов от акселерометра 6 или детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4, с запретом блокирования ДВС движущегося автомобиля до первого торможения и имитацией неисправности ДВС после первого торможения вплоть до его остановки, осуществления диагностики неисправностей в электрических цепях блокируемых и разблокируемых функциональных органов автомобиля в статическом и динамическом режимах и передачи приемопередатчиком ее результатов по проводке автомобиля или радиоканалу в блок управления автомобиля 10 с последующим направлением их в блок телематики 9 для блокировки движения автомобиля. Запрещающие сигналы детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4 и акселерометра 6 представляют собой сигналы определенного уровня в аналоговой или цифровой форме.
Устройство работает следующим образом.
Устройство блокирует заранее определенные компоненты автомобиля и содержит детектор глушения ВЧ (высокочастотного) и СВЧ (сверхвысокочастотного) излучения 4. При помощи указанного детектора глушения ВЧ (высокочастотного) и СВЧ (сверхвысокочастотного) излучения 4 устройство определяет работу приборов глушения и через контроллер 3, по алгоритму, блокирует движение автомобиля.
При детектировании через антенну 7 работы прибора глушения GSM/GPS/ГЛОНАСС сигналов (далее - глушилки), сигнал подается через усилитель сигнала 5 на детектор ВЧ- и СВЧ-излучения 4, откуда поступает на контроллер 3. Контроллер 3, запрашивает данные от акселерометра 6, детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4 и сравнивает полученные данные. В случае подачи запрещающих сигналов от детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4 (о наличии глушения) и акселерометра 6 (о скорости автомобиля), контроллер 3, через приемопередатчик 2 и антенну 11 по проводке автомобиля или радиоканалу  передает в блок управления автомобилем 10 или в устройство телематики 9 сигнал остановки при достижении автомобилем безопасной для остановки скорости (например, менее 20 км/ч).
Контроллер 3, может вычислить скорость самостоятельно, на основе данных от акселерометра 6, и при запрещающем сигнале блока детекции ВЧ- и СВЧ-излучения 4, подать сигнал блокировки на управляемое реле 8, включенное в цепи блокирования и разблокирования соответствующих функциональных органов автомобиля, одновременно уведомив блок управления автомобилем 10 или устройство телематики 9 через приемопередатчик 2. Контроллер 3 подает сигнал на реле 8 для блокировки двигателя или имитации его неисправности, путем разрыва цепей, например бензонасоса. Сигнал блокировки может подаваться как через цифровые выходы, так и через аналоговые. При достижении автомобилем безопасной скорости менее 20 км/ч, один из электронных компонентов блокируется через реле 8 или через устройство телематики 9 или через блок управления 10, которые тоже могут обесточивать заданные заранее электрические компоненты автомобиля по своим алгоритмам. При работе глушилки, блок телематики 9 или блок управления автомобилем 10 теряют возможность передачи и приема сигнала из центра мониторинга или слежения, но сохраняют другой функционал, в частности заданные алгоритмы работы.
Если злоумышленникам удалось завладеть ключами, например прокатного автомобиля, то прибор глушения включается уже в движущемся автомобиле. Разработанное устройство не сразу заблокирует работу двигателя или других компонентов в первый момент определения глушения сигнала, в виду того, что, заблокировав работу двигателя движущегося на скорости автомобиля, можно создать аварийную ситуацию и подвергнуть опасности жизни других участников движения и/или нанести материальный ущерб. Поэтому, предлагаемое устройство блокирует системы автомобиля при достижении им безопасной скорости менее 20 км/ч, например при повороте, въезде на кольцевую развязку или на светофоре.
Малая скорость и невозможность разгона, вынудит сманеврировать и съехать на обочину.
При отключении прибора глушения, контроллер 3, запрашивает данные от акселерометра 6, детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4 и сравнивает полученные данные. В случае отсутствия запрещающих сигналов от детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4 и акселерометра 6, контроллер 3, через приемопередатчик 2 передает в блок управления автомобилем 10 или в устройство телематики 9 сигнал оповещающий об отключении глушения, информируя о возможности передачи сигналов в центр мониторинга или слежения. Блок управления автомобилем 10 или устройство телематики 9 после получения из центра мониторинга разрешающей команды, восстанавливают работу автомобиля по заданным алгоритмам.
Контроллер 3, на основе данных от блока управления автомобилем 10 или устройства телематики 9, акселерометра 6, и при разрешающем сигнале детектора ВЧ- и СВЧ-излучения 4, подает сигнал разблокировки на управляемое реле 8, включенное в цепи блокирования и разблокирования соответствующих функциональных органов автомобиля, одновременно уведомив блок управления автомобилем 10 или устройство телематики 9 через приемопередатчик 2.
Заявляемая полезная модель может быть изготовлена с использованием существующих технологий и существующей элементной базы электронных компонентов (диодов, транзисторов, микроконтроллеров, чипов, транзисторов, конденсаторов, резисторов, индуктивностей).
Заявляемая полезная модель может быть использована в области охранных систем, в частности, в автомобильных охранных системах для недиагностируемой безопасной блокировки двигателя транспортного средства, при его угоне.