Противоугонное устройство для транспортного средства

Противоугонное устройство для транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое устройство относится к транспортной технике, в частности к устройствам для предотвращения несанкционированного использования или хищения транспортных средств с использованием радиоканалов.

Известны противоугонные устройства для транспортных средств с использованием радиоканалов (например, патенты РФ №№2006394, 2011574, 2011575, 2021927, 2033352, 2033353, 2033354, 2042548, 2058906, 2061320, 2061321, 2061323, 2180293 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Противоугонное устройство для транспортного средства» (патент РФ №2058906, В 60 R 25/04, 1992), которое и выбрано в качестве базового устройства.

Указанное устройство обеспечивает дистанционный поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, находящегося в общем транспортном потоке, и его задержание, т.е. когда угнанное транспортное средство находится в движении и под напряжением бортового аккумулятора.

Однако угнанное транспортное средство невозможно обнаружить, если оно находится в статическом состоянии и полностью обесточено.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения угнанного транспортного средства при нахождении его в статическом обесточенном состоянии на стоянке, в гараже или просто на улице.

Поставленная задача решается тем, что противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее передатчик, установленный на посту контроля и состоящий из антенны и последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, и усилителя мощности, приемник, установленный на транспортном средстве и состоящий из последовательно включенных приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, удвоителя частоты, первого измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход, которого через второй измеритель ширины спектра соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, первого порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, первого фазового детектора, второй вход которого через последовательно включенные делитель частоты на два и узкополосный фильтр соединен с выходом удвоителя частоты, однополярного вентиля, накопителя и второго порогового блока, установленные на транспортном средстве первое и второе реле, выполненные первое с замыкающим и размыкающим, а второе с замыкающим контактами, и обмотка первого из которых подключена к аккумуляторной батарее транспортного средства через выключатель зажигания, а один из контактов включен в цепь питания катушки зажигания, узел временной задержки, тиристор, включенный в цепь питания звукового сигнализатора параллельно выключателю звукового сигнализатора и соединенный управляющим электродом с выходом узла временной задержки, первый ключ, соединенный последовательно с обмоткой первого реле, управляющий выключатель и сигнальные лампы, при этом первое реле выполнено с дополнительным замыкающим контактом, который включен в цепь управления узла временной задержки, первый упомянутый контакт указанного реле выполнен размыкающим, а его первый замыкающий контакт включен между звуковым сигнализатором и выключателем зажигания, управляющий выключатель включен между первым ключом и корпусом транспортного средства, а обмотка второго реле и последовательно соединенные между собой замыкающий контакт второго реле и включенные параллельно сигнальные лампы подключены к аккумуляторной батарее через первый замыкающий контакт первого реле, снабжено на пункте контроля дуплексером, вторым усилителем высокой частоты, вторым фазовым детектором и компьютером, причем к выходу усилителя мощности последовательно подключены дуплексер, вход-выход которого соединен с антенной, второй усилитель высокой частоты, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и компьютер, а на транспортном средстве пассивным приемоответчиком, выполненным на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей, причем преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах и содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные друг с другом шинами, которые связаны с микрополосковой антенной, также изготовленной на поверхности пьезокристалла.

Структурная схема передатчика представлена на фиг.1. Структурная схема приемника и исполнительного блока представлена на фиг.2. Схема приемоответчика изображена на фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, показаны на фиг.4.

Устройство содержит передатчик 1, приемник 7, исполнительный блок 27 и пассивный приемоответчик 50.

Передатчик 1 состоит из последовательно включенных задающего генератора 2, фазового манипулятора 4, второй вход которого соединен с выходом генератора 3 модулирующего кода, усилителя 5 мощности, дуплексера 46, вход-выход которого соединен с антенной 6, второго усилителя 47 высокой частоты, второго фазового детектора 48, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 2, и компьютера 49.

Приемник 7 содержит последовательно включенные приемную антенну 8, первый усилитель 9 высокой частоты, удвоитель 12 частоты, первый измеритель 13 ширины спектра, блок 14 сравнения, второй вход которого через второй измеритель 11 ширины спектра соединен с выходом усилителя 9 высокой частоты, первый пороговый блок 15, второй ключ 16, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9 высокой частоты, первый фазовый детектор 19, второй вход которого через последовательно включенные делитель 17 частоты на два и узкополоский фильтр 18 соединен с выходом удвоителя 12 частоты, однополярный вентиль 20, накопитель 21 и второй пороговый блок 22. Удвоитель 12 частоты, измерители 11 и 13 ширины спектра, блок 14 сравнения, пороговые блоки 15 и 22, ключ 16, фазовый детектор 19, делитель 17 частоты на два, узкополосный фильтр 18, однополярный вентиль 20 и накопитель 21 образуют обнаружитель 10.

Исполнительный блок 27 состоит из последовательно подключенных к плюсовой шине аккумулятора 29 выключатель 28 зажигания, контакт 25.1 и первая обмотка катушки 24 зажигания. Параллельно аккумулятору 29 включены последовательно соединенные выключатель 28 зажигания, обмотка 25 реле, первый ключ 23 и выключатель 26, последовательно соединенные контакты 25.2, 30.1 и сигнальные лампы 31-34, включенные параллельно, и обмотка 30 реле. К плюсовой шине аккумулятора 29 последовательно подключены контакт 25.2, звуковой сигнализатор 35 и узел 40 временной задержки. К выходу звукового сигнализатора 35 последовательно подключены транзистор 41, зашунтированный тиристором 38, и конденсатор 39. В базовую цепь транзистора 41 включен стабилитрон 44. К звуковому сигнализатору 35 последовательно подключены резистор 42, резистор 43, контакт 25.3 и конденсатор 45.

Приемоответчик 50 представляет собой пьезокристалл 51 с нанесенным на его поверхность алюминевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей 56. Причем преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и содержит две гребенчатые системы электродов 53, соединенные друг с другом шинами 54 и 55, которые связаны с микрополосковой антенной 52, также изготовленной на поверхности пьезокристалла 51.

Принцип дистанционного поиска и обнаружения в общем транспортном потоке угнанного средства основан на использовании сложного фазоманипулированного (ФМН) сигнала, который излучается передатчиком, принимается и селектируется приемником, детектируется, накапливается и используется для включения габаритных ламп, звукового сигнализатора и выключения двигателя. Причем включенные лампы 31-34 и звуковой сигнализатор 35 являются признаком обнаружения угнанного транспортного средства, а выключенный двигатель обеспечивает задержание транспортного средства и угонщика. При этом передатчик 1 устанавливается на постах контроля или машинах ГАИ, а приемник 7 и исполнительный блок 27 - на транспортных средствах.

Использование сложного ФМН-сигнала позволяет применять новый вид селекции - структурную селекцию, которая обеспечивает более высокую помехоустойчивость и надежность выделения указанного сигнала среди других сигналов и помех, действующих в той же полосе частот и в те же промежутки времени.

Принцип работы встречно-штыревого преобразователя основан на том, что переменные в пространстве и времени электричесские поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются в кристалле в виде ПАВ.

Устройство работает следующим образом.

После включения передатчика 1 высокочастотное колебание (фиг.4,а)

U₁(t)=υ_c·Cos(ω_ct+ϕ_c), 0≤t≤Т_с,

где υ_c, ω_с, ϕ_с, Т_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания с выхода задающего генератора 2 поступает на первый вход фазового манипулятора 4, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) (фиг.4,б) с выхода генератора 3 модулирующего кода. В результате фазовой манипуляции на выходе фазового манипулятора 4 образуется ФМН-сигнал (фиг.4,в)

U₂(t)=υ_c·Cos[ω_ct+ϕ_k(t)+ϕ_c), 0≤t≤Т_с,

где ϕ_k(t)={O, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем

ϕ_к(t)=const при К·τ_u<t<(К+1)·τ_u

и может изменяться скачком при t=Кτ_u, т.е. на границах между элементарными посылками (К=0,1,2,..., N-1).

τ_u, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_c(Т_c·τ_u). Этот сигнал после усиления в усилителе 5 мощности излучается антенной 6 в эфир. При этом приемопередающая антенна 6 может быть направленной, например параболической, что обеспечивает облучение только транспортного потока, проходящего мимо пункта контроля. ФМН-сигнал U₂(t) улавливается приемной антенной 8 транспортного средства и через усилитель 9 высокой частоты поступает на вход обнаружителя 10, состоящего из измерителей 11 и 13 ширины спектра, удвоителя 12 частоты, блока 14 сравнения, порогового блока 15, ключа 16, делителя 17 частоты на два, узкополосного фильтра 18, фазового детектора 19, однополярного вентиля 20, накопителя 21 и порогового блока 22. На выходе удвоителя 12 частоты образуется гармоническое напряжение (фиг.4,г)

U₃(t)=υ_с·Cos(2ω_ct+2ϕ_с), 0≤t≤Т_c.

Так как 2ϕ_k(t)={0, 2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники определяется длительность Т_c сигнала (Δf2=1/Тс), тогда как ширина спектра Δf_c ФМН-сигнала определяется длительностью τ_u его элементарных посылок (Δf_c=1/τ_u), т.е. ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Δf_c входного сигнала Δf_c/Δf₂=N.

Следовательно, при удвоении частоты ФМН-сигнала его спектр сворачивается в N раз. Это и позволяет обнаружить ФМН-сигнал среди других сигналов, шумов и помех даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра Δf_c входного ФМН-сигнала измеряется с помощью измерителя 11, а ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 13. Напряжение υ₁ и υ₂, пропорциональные Δf_c и Δf₂ соответственно, с выходов измерителей 11 и 13 ширины спектра поступают на два входа блока 14 сравнения. Так как υ₁>>υ₂, то на выходе блока 14 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень υ_пop1 в пороговом блоке 15. Пороговый уровень υ_пop1 выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня υ_пор1 в пороговом блоке 15 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 16, открывая его. Ключи 16 и 23 в исходном состоянии всегда закрыты. При этом ФМН-сигнал U₂(t) (фиг.4,в) с выхода усилителя 9 высокой частоты через открытый ключ 16 поступает на информационный вход фазового детектора 19. Гармоническое напряжение U₃(t) (фиг.4,г) с выхода удвоителя 12 частоты одновременно поступает на вход делителя 17 частоты на два, на выходе которого образуется напряжение (фиг.4,д)

U₄(t)=υ_c·Cos(ω_ct+ϕ_c), 0≤t≤Т_c.

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 18 и подается на опорный вход фазового детектора 19. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.4,е)

U_H1(t)=υ_H1·Cos ω_k(t), 0≤t≤Т_c,

где U_H1=¹/₂ K₁·υ_c ²;

K₁ - коэффициент передачи фазового детектора, соответствующее по форме модулирующему коду M₁(t) (фиг.4,6). Указанное напряжение поступает на вход однополярного вентиля 20, на выходе которого образуются только положительные импульсы (фиг.4,ж). Эти импульсы после накопления в накопителе 21 превышают пороговый уровень υ_пop2 в пороговом блоке 22. При превышении указанного уровня в пороговом блоке 22 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 23, открывая его. При этом постоянное напряжение аккумулятора 29 через замкнутый выключатель 28 зажигания, открытый ключ 23 и замкнутый выключатель 26 устройства подается на обмотку реле 25. Выключатель 26 устройства устанавливается на транспортном средстве в месте, известном только владельцу. При срабатывании реле 25 размыкается контакт 25.1 и замыкаются контакты 25.2 и 25.3. Разомкнутые контакты 25.1 выключают двигатель, что приводит к остановке транспортного средства.

Постоянное напряжение аккумулятора 29 через замкнутый контакт 25.2 подается на обмотку реле 30, которое срабатывает и замыкает контакт 30.1. При этом включаются сигнальные лампы 31-34, установленные на передней и задней панелях кузова транспортного средства. Одновременно напряжение аккумулятора 29 через замкнутый контакт 25.2 подается на звуковой сигнализатор 35. Работа сигнальных ламп 31-34 и звукового сигнализатора является признаком обнаружения угнанного транспортного средства.

В схеме противоугонного устройства, используются уже имеющиеся на транспортном средстве звуковой сигнализатор и габаритные лампы.

При замыкании контактов 25.2 и 25.3 напряжение питания подается также на узел 40 временной задержки, состоящий из транзистора 41, резисторов 42 и 43, стабилитрона 44 и контедсатора 45. Конденсатор 45 начинает заряжаться и через определенный интервал времени (5-7 с), который регулируется переменным резистором 43, напряжение на конденсаторе 45 достигает напряжения открывания стабилитрона 44, отпирается тиристор 38 и срабатывает звуковой сигнализатор 35. Для поддержания тиристора 38 в открытом состоянии используется заряд конденсатора 37. Звуковой сигнализатор 35 и габаритные лампы 31-34 продолжают работать до задержания транспортного средства и угонщика. Если звуковой сигнализатор 35 срабатывает, то его невозможно выключить, только отключив выключатель 28 зажигания. Для выключения звукового сигнализатора 35 необходимо выключить зажигание и кратковременно нажать на выключатель 36. Этим достигается запирание тиристора 38 и исключается его повторное открытие.

Одновременно зондирующий ФМН-сигнал U₂(t) облучает пассивный приемоответчик 50, который может быть вмонтирован в один или несколько элементов транспортного средства, закамуфлирован под определенный предмет или может быть выполнен в виде отдельного миниатурного устройства, которое помещается в потайном месте транспортного средства.

Принцип действия пассивного приемоответчика 50 основан на акустической обработке принятого ФМН-радиоимпульса с помощью линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Поверхностные акустические волны - это волны, распространяющиеся вдоль поверхности твердых тел в относительно тонком поверхностном слое. Скорость распространения ПАВ в кристаллах примерно на пять порядков меньше скорости распространения электромагнитных колебаний. Это значит, что на сантиметре кристалла можно уместить информацию, которая заполнит кабель длиной в километр. Высокая информационная емкость приборов на ПАВ впервые была использована в линиях задержки, которые позволяют хранить, преобразовывать, канализировать, отводить и отражать распространяющиеся в них сигналы.

В основе работы приборов на ПАВ лежат три физические процесса:

- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;

- распространение акустической волны по поверхности звукопровода и ее отражение;

- обратное преобразование ПАВ в электрический сигнал с параметрами, определяемыми внутренней структурой встречно-штыревого преобразователя.

Для прямого и обратного преобразования используется встречно-штыревой преобразователь, полоса пропускания которого много больше ширины спектра Δf_c принимаемого сигнала.

Акустическая волна, полученная в преобразователе, распространяется по поверхности пьезокристалла 51 и через некоторое время достигает отражающих пластин 56, которые отражают акустическую волну назад с фазой, определяемой положением отражающих пластин 56 и амплитудой, пропорциональной коэффициенту отражения. Преобразователь ПАВ преобразует отраженную акустическую волну обратно в радиоимпульс с фазовой манипуляцией (фиг.4,и)

U₅(t)=υ₅·Cos[ω_ct+ϕ_к2(t)+ϕ₂], 0≤t≤Т_c,

где ϕ_к(t)={0, π} - определяется внутренней структурой встречно-штыревого преобразователя (модулирующим кодом M₂(t)) (фиг.4,з). В качестве примера на фиг.4,з показана встречно-штыревая структура для кода 101001011. Сформированный радиоимпульс U₅(t) излучается микрополосковой антенной 52 в эфир, принимается антенной 6 и через дуплексер 46 и усилитель 47 высокой частоты поступает на информационный вход фазового детектора 48, на опорный вход которого подается высокочастотное колебание U₁(t) (фиг.4,а) с выхода задающего генератора 2. На выходе фазового детектора 48 образуется низкочастотное напряжение (фиг.4,к)

U_H2(t)=υ_Н2·Cosϕ_k2(t), 0≤t≤Т_с,

где U_H2=¹/₂K₁·υ₅·υ_c;

пропорциональное модулирующему коду M₂(t) (фиг.4,з). Это напряжение с выхода фазового детектора 48 направляется в базу данных компьютера 49 для идентификации. Оно представляет собой индивидуальную маркировку обследуемого транспортного средства, например его идентификационный номер.

Предварительно индивидуальные номера угнанных транспортных средств регистрируются путем внесения их в базу данных компьютера 49.

По результатам идентификации принимается решение и определяются характеристики угнанного транспортного средства.

К основным характеристикам устройства можно отнести следующие:

- мощность передатчика средняя - не более 100 мВт;

- частотный диапазон - 400-420 (900-920 МГц);

- дальность - не менее 200 м;

- количество кодовых комбинаций - 2³²-2¹²⁸;

- тип излучаемого сигнала и сигнала ответчика - широкополосные ФМН-сигналы (база сигналов В=20-100);

- габариты приемоответчика - 8·15·5 мм;

- срок службы приемоответчика - не менее 20 лет;

- потребляемая приемоответчиком мощность - 0 Вт.

Если угнанное транспортное средство находится в статическом обесточенном состоянии, то в работе участвуют передатчик 1 и пассивный приемоответчик 50.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает не только дистанционный поиск и обнаружение угнанного транспортного средства, находящегося в общем транспортном потоке, и его задержание, но и передачу на пункт контроля тревожной информации, содержащей сведения об угнанном транспортном средстве.

Кроме того, на пункт контроля передается тревожная информация по радиоканалу при нахождении угнанного транспортного средства в статическом обесточенном состоянии на стоянке, в гараже или просто на улице при соответствующем его облучении сканирующим устройством.

Основное преимущество системы автоматической телеиндикации угнанного транспортного средства, находящегося в динамике или статике, состоит в возможности использовать пассивный, т.е. не требующий источников питания приемоответчик с малыми габаритами.

Другое преимущество заключается в возможности совмещения функций переизлучения энергии, кодирования индивидуальной информации об угнанном транспортном средстве и функций датчика какой-либо физической величины в одном устройстве с простой конструкцией.

В ряде случаев положительным свойством пассивного приемоответчика на ПАВ можно считать малые затраты на длительную эксплуатацию (отсутствие батареи и большое время наработки на отказ).

Кроме того, в особых случаях считывание индивидуальной маркировки с угнанных транспортных средств можно производить скрытно, без видимых признаков их облучения. Тем самым функциональные возможности противоугонного устройства расширены.

Противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее передатчик, установленный на посту контроля и состоящий из антенны и последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, и усилителя мощности, приемник, установленный на транспортном средстве и состоящий из последовательно включенных приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, удвоителя частоты, первого измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого через второй измеритель ширины спектра соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, первого порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, первого фазового детектора, второй вход которого через последовательно включенные делитель частоты на два и узкополосный фильтр соединен с выходом удвоителя частоты, однополярного вентиля, накопителя и второго порогового блока, установленные на транспортном средстве первое и второе реле, выполненные первое с замыкающим и размыкающим, а второе с замыкающим контактами, обмотка первого из которых подключена к аккумуляторной батарее транспортного средства через выключатель зажигания, а размыкающий включен в цепь питания катушки зажигания, узел временной задержки, тиристор, включенный в цепь питания звукового сигнализатора параллельно выключателю звукового сигнализатора и соединенный управляющим электродом с выходом узла временной задержки, первый ключ, соединенный последовательно с обмоткой первого реле, управляющий выключатель и сигнальные лампы, при этом первое реле выполнено с дополнительным замыкающим контактом, который включен в цепь управления узла временной задержки, а его первый замыкающий контакт включен между звуковым сигнализатором и выключателем зажигания, управляющий выключатель включен между первым ключом и корпусом транспортного средства, а обмотка второго реле и последовательно соединенные между собой замыкающий контакт второго реле и включенные параллельно сигнальные лампы подключены к аккумуляторной батарее через первый замыкающий контакт первого реле, отличающееся тем, что оно снабжено на посту контроля дуплексером, вторым усилителем высокой частоты, вторым фазовым детектором и компьютером, причем к выходу усилителя мощности последовательно подключены дуплексер, вход-выход которого соединен с антенной, второй усилитель высокой частоты, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и компьютер, а на транспортном средстве - пассивным приемоответчиком, выполненным на пьезокристалле с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным преобразователем и набором отражателей, причем преобразователь выполнен в виде встречно-штыревой структуры, играет роль линии задержки на поверхностных акустических волнах и содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные друг с другом шинами, которые связаны с микрополосковой антенной, также изготовленной на поверхности пьезокристалла.