Устройство для контроля и управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа

Устройство для контроля и управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа

Реферат

 

Изобретение относится к автомобильному оборудованию и обеспечивает контроль состояния агрегатов и блоков, адекватное воздействие на них и предотвращение угона. Индикаторно-управляющая панель с приборами и управляющими элементами размещена перед рулевым колесом. Стационарный бортовой компьютер установлен на рулевой колонке и имеет графический дисплей для комплектированного представления информации. Съемная панель управления с микрокомпьютером, графическим минидисплеем, клавиатурой, элементами индикации и управляющими элементами утапливается и изымается водителем из индикаторно-управляющей панели или рулевой колонки и выполнена с возможностью дистанционного управления функциональными органами и защиты от несанкционированного доступа. Пассивный транспондер у водителя сигнализирует об оставленной в автомобиле съемной панели управления, инициирует бортовой компьютер для блокирования функций управления и открывает двери. Бортовой компьютер связан беспроводными каналами с транспондером и съемной панелью управления. Устройство обладает расширенными функциональными возможностями и обеспечивает повышенное удобство в эксплуатации автомобиля. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к автомобильному оборудованию и предназначено для использования при реализации контроля технического состояния агрегатов и электрических блоков, адекватного воздействия на них при повседневной эксплуатации транспортного средства и предотвращения угона.

Оптимальному и эргономичному расположению в автомобиле контрольно-измерительной и управляющей аппаратуры в последнее время придается большое значение. Повышенное внимание к данному вопросу определяется, главным образом, стремлением к обеспечению безопасности движения, экономии проводов и сохранению здоровья водителей. Для достижения этого фирмы-изготовители автомобилей осуществляют максимальное сосредоточение основных приборов и аппаратов вблизи водителя с легким доступом к ним без снятия рук с руля и исключением лишних движений.

Известны рулевые колеса, на поверхности которых размещены контрольно-измерительные приборы и средства управления, рассредоточенные на разных участках поверхности (DE 3917613, В 62 D 1/04, 06.12.90; DE 3331971 В 62 D 1/04, 21.03.85; DE 19604351 В 60 К 37/06, 14.08.97; SU 1092081, В 62 D 1/04, 15.05.84).

Недостаток известных устройств проявляется в неудобстве их использования для функций контроля и управления вследствие дискретного расположения их на рулевом колесе, обуславливающего широкий спектр движений рук водителя либо сложность движений (при многофункциональных "джойстиках").

Известны рулевые колеса, на поверхности которых размещены контрольно-измерительные приборы и средства управления, объединенные в отдельные панели или модули (ЕР 0047498 В 60 К 37/00, 17.03.82; DE 19631305 В 60 R 16/02, 06.02.97).

Однако в известных рулевых колесах предусмотренные панели и модули не являются съемными, что исключает какую-либо оперативность в их применении.

Наиболее близким к предложенному является устройство для контроля и управления функциональными процессами в автомобиле, содержащее взаимосвязанные стационарный бортовой компьютер (БК) и съемную (заменяемую) панель управления (СПУ), а также индикаторы (DE 3420358, В 60 К 37/06, 24.01.85).

Недостаток указанного устройства заключается в ограниченных функциональных возможностях. Устройство не позволяет получать водителю комплексированное представление информации, при котором в процессе определения одной и той же физической величины используются сигналы не менее чем от двух датчиков параметров. Кроме того, в нем съем и установка СПУ производятся лишь изначально с целью замены одной панели управления на другую для выполнения предъявляемых к управлению требований, при этом СПУ не наделена функциями дистанционного управления функциональными процессами в автомобиле и его защиты от несанкционированного доступа.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей подобного устройства за счет осуществления более объективного - комплексированного представления информации на графическом дисплее, реализации СПУ, легко изымаемой водителем при уходе из автомобиля, с обеспечением передачи по беспроводному каналу сигналов для дистанционного управления и приема сигналов обратной связи от стационарного БК, в том числе и для сообщения водителю о необходимости дополнительных мероприятий по предотвращению угона автомобиля.

Поставленная задача решается тем, что предложенное устройство для контроля, управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа содержит по меньшей мере один стационарный БК с графическим дисплеем для комплексированного отображения информации, индивидуальную СПУ с графическим минидисплеем, выполненную с возможностью стационарного и дистанционного управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа, транспондер, постоянно находящийся у водителя и выполненный с возможностью сигнализации об оставленной в автомобиле СПУ и инициирования БК для блокирования функций управления при удалении от автомобиля, а также с возможностью открытия дверей.

Решению поставленной задачи способствуют также частные существенные признаки предложения.

Стационарный БК связан беспроводными каналами связи с транспондером и СПУ.

Стационарный БК установлен на рулевой колонке и/или индикаторно-управляющей панели (ИУП), размещенной перед рулевым колесом, и/или панели-торпедо.

На рулевой колонке, и/или ИУП, и/или панели-торпедо расположены совокупность из кнопки "ввод", переключателей "джойстик" и/или курсорных кнопок для многофункционального управления с помощью меню на экране графического дисплея, анализатор речевых команд водителя с распознаванием его голосовых особенностей, выключатели и/или переключатели коробки передач, звукового сигнала, аварийной световой и/или звуковой сигнализации, принудительного введения охранных функций, ограничения скорости, освещения салона, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, противотуманных огней, предпускового подогрева двигателя, запуска двигателя, обогрева и охлаждения салона автомобиля, открытия/закрытия дверей, капота, багажника, управления аудиовидеоаппаратурой и системы навигации и/или синтезатор речевых сообщений, индикаторы аварийной световой сигнализации, срабатывания охранных датчиков, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, противотуманных огней, огней заднего хода, огней правого и левого поворота, ручного стояночного тормоза, открытия дверей, капота, багажника, отказа тормозов, запаса топлива, превышения/занижения предельных максимально или минимально допустимых значений температур, напряжений, давлений, частоты вращения коленчатого вала двигателя, спидометр и часы.

На СПУ расположены микрокомпьютер, многофункциональные кнопки для управления с помощью меню на экране графического минидисплея стационарными и дистанционными функциями, выключатели и/или переключатели открытия/закрытия дверей, капота, багажника, звукового сигнала, аварийной световой и/или звуковой сигнализации, принудительного введения охранных функций, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, предпускового подогрева двигателя, запуска двигателя, обогрева и охлаждения салона автомобиля, управления аудиоаппаратурой и/или индикаторы аварийной световой сигнализации, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, открытия дверей, капота, багажника, срабатывания охранных датчиков, названий радиостанций, CD, ТАРЕ, уровня громкости, превышения/занижения предельных максимально или минимально допустимых значений температур, напряжений, давлений, частоты вращения коленчатого вала двигателя, выполненные в виде самостоятельных приборов и/или представляющих информацию на экране графического минидисплея, при этом графический минидисплей выполнен с возможностью индикации или подтверждения фактов срабатывания выключателей и/или переключателей, расположенных как на СПУ, так и вне ее.

В транспондере расположены блоки световой и/или звуковой сигнализации.

На фиг. 1 показано одно из возможных решений по конструктивному размещению предложенного устройства для контроля и управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа. На фиг.2 представлена общая структурная схема устройства с входящими в него составными узлами, а на фиг. 3 - структурная схема СПУ.

Устройство содержит размещенную преимущественно перед рулевой колонкой 1 и рулевым колесом 2 (перед его спицами 3) ИУП 4 с рядом приборов и управляющих элементов, установленный преимущественно на рулевой колонке 1 стационарный БК 5, имеющий графический дисплей 6 для комплексированного отображения информации.

В устройстве имеется также СПУ 7 с микрокомпьютером 8, графическим минидисплеем 9, многофункциональной клавиатурой 10 для управления с помощью меню на экране графического минидисплея 9 стационарными и дистанционными функциями, коннектором (разъемом) 11, а также элементами индикации и рядом управляющих элементов. СПУ 7, утапливаемая и изымаемая водителем из ИУП 4 или торцевой части 12 вала 13 рулевой колонки 1 при расположении ИУП 4 или торцевой части 12 перед рулевым колесом 2 (перед его спицами 3), выполнена с возможностью дистанционного управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа.

В состав устройства входит, кроме того, пассивный транспондер 14, постоянно находящийся у водителя и выполненный с возможностью сигнализации об оставленной в автомобиле СПУ 7 с помощью имеющихся в нем блоков световой и/или звуковой сигнализации и инициирования БК 5 для блокирования функций управления при удалении от автомобиля, а также с возможностью открытия дверей.

Стационарный БК 5 связан беспроводными каналами (например, радиоканалами) 15, 16 с транспондером 14 и СПУ 7. Канал связи 15 по определению включает в себя передатчик, линию связи и приемник, а канал двухсторонней связи 16 - два приемопередатчика и линию связи. Для отдельных элементов индикации и управления может быть использована панель-торпедо 17.

На рулевой колонке 1 и/или ИУП 4 и/или панели-торпедо 17 расположены совокупность из кнопки "ввод", переключателей "джойстик" и/или курсорных кнопок для многофункционального управления с помощью меню на экране графического дисплея, анализатор речевых команд водителя с распознаванием его голосовых особенностей, выключатели и/или переключатели коробки передач, звукового сигнала, аварийной световой и/или звуковой сигнализации, принудительного введения охранных функций, ограничения скорости, освещения салона, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, предпускового подогрева двигателя, обогрева и охлаждения салона автомобиля, открытия/закрытия дверей, капота, багажника, управления аудиовидеоаппаратурой и системы навигации и/или синтезатор речевых сообщений, индикаторы аварийной световой сигнализации, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, огней заднего хода, огней правого и левого поворота, ручного стояночного тормоза, открытия дверей, капота, багажника, частоты вращения коленчатого вала двигателя, запаса топлива, превышения предельных максимально или минимально допустимых значений температур, напряжений, давлений, частоты вращения коленчатого вала двигателя, спидометр и часы.

На СПУ 7 расположены также выключатели и/или переключатели открытия/закрытия дверей, капота, багажника, звукового сигнала, аварийной световой и/или звуковой сигнализации, принудительного введения охранных функций, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, предпускового подогрева двигателя, запуска двигателя, обогрева и охлаждения салона автомобиля, управления аудиоаппаратурой и/или индикаторы аварийной световой сигнализации, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, открытия дверей, капота, багажника, срабатывания охранных датчиков, названий радиостанций, CD, TAPE, уровня громкости, превышения/занижения предельных максимально или минимально допустимых значений температур, напряжений, давлений, частоты вращения коленчатого вала двигателя, выполненные в виде самостоятельных приборов и/или представляющих информацию на экране графического минидисплея, при этом графический минидисплей выполнен с возможностью индикации или подтверждения фактов срабатывания выключателей и/или переключателей, расположенных как на СПУ, так и вне ее.

Основные функции составных узлов устройства и обеспечивающие их элементы представлены в таблице.

На валу рулевой колонки 1 за рулевым колесом 2 могут быть расположены рычажные выключатели и/или переключатели стеклоочистителя и стеклоомывателя ветрового и заднего стекол, очистки фар, ближнего и дальнего света фар, мигания фар, огней левого и правого поворота.

Устройство работает следующим образом.

При входе в автомобиль водитель утапливает СПУ 7 в ИУП 4. Необходимые электрические соединения СПУ 7 с бортовой сетью автомобиля, а также его цепями контроля и управления осуществляются через электрический соединитель (разъем), составные части которого (гнездо и вилка) предусмотрены на СПУ 7 и ИУП 4.

ИУП 4 имеет круглую или прямоугольную форму и устанавливается на торцевой части 12 вала 13 примерно параллельно рулевому колесу 2, однако при использовании опорного шарнира угол ее установки может варьироваться по желанию водителя. ИУП 4 может вращаться вместе с валом 13, но может и сохранять свое неподвижное (квазистационарное) положение относительно рулевой колонки 1 при повороте рулевого колеса 2. Это достигается, например, посредством ввода в торцевую часть 12 связанного со спицами 3 набора зубчатых колес, компенсирующих поворот рулевого колеса 2. Важно подчеркнуть, принятое размещение ИУП 4 не мешает действию стандартной подушки безопасности, которая может быть интегрирована, например, в рулевое колесо 2.

В ходе движения водитель воздействует на различные выключатели и/или переключатели и наблюдает за контрольно-измерительными приборами на ИУП 4 и СПУ 7. По мере необходимости вводятся также в работу выключатели и/или переключатели на панели-торпедо 17, рулевом колесе 2, валу рулевой колонки (рычажные). Пластмассовые или эластомерные выключатели и/или переключатели имеют различные, удобные для пользования, конструктивные исполнения и могут быть, в частности, нажимными, сдвиговыми, поворотными, круговыми, опрокидывающимися, комбинированными с одной, двумя и более позициями. Индикаторы могут быть световыми (на базе ламп накаливания и светодиодов) и звуковыми. В данном случае все элементы контроля и управления находятся в непосредственной близости от водителя и являются для него легко доступными. Отметим, что во время движения автомобиля выключатель зажигания не действует.

Если в известных устройствах данного назначения применяются дисплеи, указывающие символы или слова с помощью перестанавливаемого курсора (курсорного колеса), то в предложенном устройстве имеет место комплексированное представление визуальной информации на графическом дисплее 6 стационарного БК 5. При этом обрабатывается информация от датчиков режимных параметров, задаются функции избирательного отображения обработанной информации и индицируются на графическом дисплее 6 индивидуально или погруппно информационные данные, используемые для контроля при управлении движением автомобиля и на остановках.

Важно подчеркнуть, что первичная информация от датчиков режимных параметров обрабатывается до получения конечных, образующих эргономические формы представления информации, физических величин, в том числе интегральных характеристик, выраженных в баллах. В качестве функций избирательного отображения формируются легко узнаваемые при беглом взгляде на дисплей инженерные или эстетические (в виде цветка) уровни графических образов, характеризующие исправное в оптимальном режиме, исправное в неоптимальном режиме, неисправное предаварийное и неисправное аварийное типы технического состояния автомобиля. Сформированные графические образы индицируются в трехмерной системе координат, а переход с одного уровня отображения на другой производится автоматически при изменении типа технического состояния автомобиля.

Таким образом, благодаря графическому дисплею 6 для водителя обеспечивается полное осознанное представление о техническом состоянии автомобиля при минимальной информационной нагрузке.

Выключатели и/или переключатели ИУП 4 могут быть связаны с панелью торпедо 17 и через нее с функциональными органами автомобиля как беспроводным, так и проводными каналами. Беспроводная связь обеспечивается, например, с помощью установленных на ИУП 4 и панели-торпедо 17 с возможностью взаимодействия приемопередатчиков инфракрасного излучения. При этом на обеих панелях осуществляется преобразование оптических сигналов в электрические и электрических в оптические с кодированием-декодированием сигналов.

СПУ 7 представляет собой достаточно миниатюрный пульт управления, который водитель, находясь вне автомобиля, постоянно носит с собой наряду с транспондером 14. Это, во-первых, позволяет посредством многофункциональных кнопок дистанционно управлять отдельными функциональными органами автомобиля, выполняя, например, предпусковой подогрев двигателя, обогрев и охлаждение салона автомобиля и т.д., а во-вторых, обеспечивает надежную защиту автомобиля от несанкционированного доступа, поскольку без СПУ 7, на которой расположены отдельные управляющие выключатели и/или переключатели и с помощью которой блокируется ряд функциональных органов, злоумышленнику воспользоваться автомобилем весьма проблематично.

Транспондер 14 конструктивно выполнен в виде платы-брелка и всегда находится у водителя. Его назначение состоит, как уже отмечалось, в обеспечении сигнализации об оставленной в автомобиле СПУ 7 и инициировании бортового компьютера для блокирования функций управления при удалении от автомобиля. Фактически в данном случае транспондер 14 является обычным биппером, однако на него могут быть возложены и функции открытия дверей автомобиля (при забытой в нем СПУ 7).

Если транспондер 14 и СПУ 7 находятся в автомобиле /во время езды/, БК 5 распознает их наличие и не предпринимает никаких охранных действий.

Если транспондер 14 и СПУ 7 удаляются из автомобиля /при уходе водителя из автомобиля/, БК 5 распознает их отсутствие, блокирует стационарные органы управления и сам себя.

Если транспондер 14 удаляется из автомобиля, а СПУ остается в нем /по забывчивости водителя или вследствие его принудительного выпроваживания злоумышленником/, БК 5 распознает отсутствие транспондера 14 и наличие СПУ 7, блокирует органы управления на СПУ 7 и выдает команду для передачи сигнала на транспондер 14, вызывающего срабатывание его сигнализации.

Если при удаленных из автомобиля транспондере 14 и СПУ 7 имеет место попытка несанкционированного доступа в автомобиль, срабатывают соответствующие охранные датчики, например, дверей и БК 5 формирует команду для передачи сигналов обратной связи на СПУ 7, оповещающих водителя о проникновении в автомобиль злоумышленника. При получении таких оповещающих сигналов водителем с целью обеспечения тревожной сигнализации могут быть дистанционно включены, например, все имеющиеся на автомобиле средства освещения.

В частном случае практической реализации в качестве каналов связи 15, 16 могут быть использованы радиоканалы. При этом на ИУП 4 устанавливаются два генератора с частотами f₁ и f₂, на транспондере 14 - два резонансных LC-контура, настроенные на частоты f₁ и f₂, а на СПУ 7 - один резонансный LC-контур с резонансной частотой f₁ и генератор частоты f₂. Распознавание возможных ситуаций производится БК 5 за счет фиксации трех отличных друг от друга нагрузок генератора с частотой f₁ при расположении настроенных на эту частоту LC-контуров транспондера 14 и СПУ 7 одновременно в автомобиле, одновременно вне его или одного вне (LC-контура транспондера 14), а другого в автомобиле (LC-контура СПУ 7). Запуск сигнализации на транспондере 14 об оставленной в автомобиле СПУ 7 производится в этом случае сигналами генератора с частотой f₂, которые воспринимаются LC-контуром транспондера 14, настроенным на частоту f₂. Также на частоте f₂, но в виде кодовых посылок, не возбуждающих транспондер 14, осуществляется двухсторонняя связь между БК 5 и СПУ 7.

При изготовлении составных узлов устройства, в частности ИУП 4 и СПУ 7, их комплектный состав может варьироваться в зависимости от типа автомобиля и пожеланий клиентов. Передача энергии и сигналов от неподвижной части рулевой колонки 1 к ИУП 4, СПУ 7 и рулевому колесу 2, т.е. к элементам контроля и управления, производится преимущественно бесконтактным способом, а именно оптоэлектрически или индуктивно. На указанных конструктивных составляющих могут использоваться накопители энергии. Такая передача энергии и сигналов, а также принятая компоновка устройства позволяют существенно уменьшить количество используемых проводов.

Таким образом, предложенное устройство обладает расширенными функциональными возможностями и обеспечивает повышенное удобство в повседневной эксплуатации автомобиля. Его монтаж, испытание и обслуживание не вызывают каких-либо затруднений.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля, управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа, содержащее, по меньшей мере, один стационарный бортовой компьютер с графическим дисплеем для комплексированного отображения информации, индивидуальную съемную панель управления с графическим минидисплееем, выполненную с возможностью стационарного и дистанционного управления функциональными процессами в автомобиле и защиты от несанкционированного доступа, транспондер, постоянно находящийся у водителя и выполненный с возможностью сигнализации об оставленной в автомобиле съемной панели и инициирования бортового компьютера для блокирования функций управления при удалении от автомобиля, а также с возможностью открытия дверей.

2. Устройство по п.1, в котором стационарный бортовой компьютер связан беспроводными каналами связи с транспондером и съемной панелью управления.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором стационарный бортовой компьютер установлен на рулевой колонке и/или индикаторно-управляющей панели, размещенной перед рулевым колесом, и/или панели-торпедо.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, в котором на рулевой колонке и/или индикаторно-управляющей панели и/или панели-торпедо расположены совокупность из кнопки "Ввод", переключателей "Джойстик" и/или курсорных кнопок для многофункционального управления с помощью меню на экране графического дисплея, анализатор речевых команд водителя с распознаванием его голосовых особенностей, выключатели и/или переключатели коробки передач, звукового сигнала, аварийной световой и/или звуковой сигнализации, принудительного введения охранных функций, ограничения скорости, освещения салона, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, противотуманных огней, предпускового подогрева двигателя, запуска двигателя, обогрева и охлаждения салона автомобиля, открытия/закрытия дверей, капота, багажника, управления аудио-, видеоаппаратурой и системы навигации и/или синтезатор речевых сообщений, индикаторы аварийной световой сигнализации, срабатывания охранных датчиков, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, противотуманных огней, огней заднего хода, огней правого и левого поворота, ручного стояночного тормоза, открытия дверей, капота, багажника, отказа тормозов, запаса топлива, превышения/занижения предельных максимально или минимально допустимых значений температур, напряжений, давлений, частоты вращения коленчатого вала двигателя, спидометр и часы.

5. Устройство по любому из пп.1 - 3, в котором на съемной панели управления расположены микрокомпьютер, многофункциональные кнопки для управления с помощью меню на экране графического минидисплея стационарными и дистанционными функциями, выключатели и/или переключатели открытия/закрытия дверей, капота, багажника, звукового сигнала, аварийной световой и/или звуковой сигнализации, принудительного введения охранных функций, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, предпускового подогрева двигателя, запуска двигателя, обогрева и охлаждения салона автомобиля, управления аудиоаппаратурой и/или индикаторы аварийной световой сигнализации, стояночных огней, ближнего и дальнего света фар, открытия дверей, капота, багажника, срабатывания охранных датчиков, названий радиостанций CD, TAPE, уровня громкости, превышения/занижения предельных максимально или минимально допустимых значений температур, напряжений, давлений, частоты вращения коленчатого вала двигателя, выполненные в виде самостоятельных приборов и/или представляющих информацию на экране графического минидисплея, при этом графический минидисплей выполнен с возможностью индикации или подтверждения фактов срабатывания выключателей и/или переключателей, расположенных как на съемной панели управления, так и вне ее.

6. Устройство по любому из пп.1 - 3, в котором в транспондере расположены блоки световой и/или звуковой сигнализации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7