Охранно-противоугонная система для транспортных средств

Охранно-противоугонная система для транспортных средств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к оборудованию транспортных средств (ТС), предназначенному для обнаружения и предотвращения недозволенного использования или кражи ТС, в частности к оборудованию, включающему в себя средства тревожной сигнализации и средства, предотвращающие использование двигателя ТС (иммобилайзеры).

В конце восьмидесятых годов широкое распространение получили охранно-противоугонные системы для ТС, построенные на основе дистанционного (беспроводного) диалога "вопрос-ответ" между находящейся у владельца ТС или его доверенного лица (далее - у пользователя ТС) радиометкой (транспондером) или миниатюрным радиопередающим устройством (радиобрелоком) и расположенным на ТС блоком дистанционного считывания информации. В результате этого диалога обеспечивается распознавание пользователя ТС и нормальная эксплуатация ТС (патенты DE №19809624, В60R 25/00, DE №19818263, В60R 25/00; US №5905444, H04Q 1/00 и некоторые другие). Недостатки указанных систем обусловлены их ограниченными функциональными возможностями, проявляющимися в некомплексном характере защиты ТС, а именно в отдельно реализуемых в разных конструкциях функциях разрешения/запрещения доступа в ТС, блокирования/разблокирования двигателя, включения/выключения тревожной сигнализации, оповещении одного или нескольких пользователей ТС о попытках угона и других аналогичных функциях. Недостатком указанных систем является также отсутствие в них дополнительных сервисных возможностей.

Значительно большими возможностями по комплексированию охранных, противоугонных и сервисных функций обладает следующее поколение охранно-противоугонных систем, например система, описанная в патенте ЕР №1170181, В60R 25/10, В60R 25/04. В указанной системе реализована, в частности, такая важная сервисная функция как автоматический запуск двигателя. Принципы работы таких систем изложены, в частности, в журнале "12 Вольт", 2 (45), 2003, с.18-25. Системы данного класса содержат стартер, электронный блок управления запуском двигателя, первый выход которого подключен параллельно к стартеру и к подсистеме зажигания двигателя, а второй выход - к центральному блоку управления противоугонной подсистемы. Система содержит также блок датчиков, включающий в себя концевые выключатели дверей, концевые выключатели капота и багажника, датчик объема и датчик движения ТС, выходы которых подключены параллельно к соответствующим входам электронные блока управления запуском двигателя и центрального блока управления, блок задания режимов, блок звуковой и световой сигнализации, связанные с центральным блоком управления, а также приемник, первый выход которого подключен к электронному блоку управления запуском двигателя, второй выход - к центральному блоку управления.

Еще более совершенной в плане многофункциональности является охранно-противоугонная система с автозапуском двигателя по патенту RU №2160675, В60R 25/00, которая содержит установленные на ТС центральный блок управления и подключенные к нему узел дистанционного считывания команд, узел ввода кода, пейджинговый канал, узел памяти, датчики состояния, узлы звуковой и световой тревожной сигнализации, узлы блокирования и разблокирования иммобилайзера и функциональных органов ТС, таймер и индикатор режимов, а также находящийся у пользователя ТС транспондер, выполненный с возможностью задания для охранно-противоугонной системы режимов снятия с охраны, полной охраны, охраны с работающим двигателем, паники, автопостановки на охрану, дистанционного радиооповещения, технического обслуживания или программирования.

Указанные выше функциональные возможности реализованы в охранно-противоугонных системах элитного класса BLACK BUG SUPER (модели BT-85, BT-85W, BT-85L) и GUARD RF-344, серийно выпускаемых предприятием-заявителем ("Автомобильные охранные системы", ООО АЛЬТОНИКА, Каталог 2006, выпуск №9).

Использованная в указанных охранно-противоугонных системах гибкая схема управления электронными узлами ТС, базирующаяся на применении одного центрального блока управления и множества периферийных микропроцессорных блоков, позволяет наращивать функциональные возможности охранно-противоугонной системы. Это наращивание осуществляется без нарушения структуры охранно-противоугонной системы и без усложнения процедуры установки на ТС нештатного электронного оборудования (за счет подключения к центральному блоку управления дополнительных датчиков, работающих на различных физических принципах).

Так, в частности, в патенте RU №2219081, В60R 25/04, В60R 25/10, G01N 27/00 для повышения безопасности эксплуатации ТС в помещениях (например, в гаражах или в сервисных центрах) предложена охранно-противоугонная система для ТС, содержащая установленные на ТС центральный блок управления, к входам которого подключены концевые выключатели дверей, концевые выключатели капота и багажника, датчик удара, датчик объема, датчик температуры, приемник пейджинговой связи и антенна, выполненная с возможностью приема сигналов идентификации пользователя ТС, а к соответствующим выходам центрального блока управления подключены блоки управления электроприводами дверей, блоки тревожной сигнализации, узлы блокирования функциональных органов ТС, радиопередатчик тревожного оповещения, программатор-индикатор, таймер и блоки, обеспечивающие дистанционный запуск и остановку двигателя ТС, подключенные к центральному блоку управления, а также последовательно соединенные датчик оксида углерода и микроконтроллер, выход которого подключен к дополнительному входу центрального блока управления.

В описанной выше охранно-противоугонной системе имеет место сочетание противоугонных функций, свойств охранной сигнализации и технических решений по обеспечению комфорта и безопасности при эксплуатации ТС, в том числе при стоянке ТС в закрытом помещении (гараже, сервисном центре). Указанная охранно-противоугонная система является ближайшим аналогом настоящего изобретения.

Основным недостатком ближайшего аналога, присущим, впрочем, и другим вышеупомянутым аналогам, является высокая вероятность ложной тревоги. Городским жителям часто приходится слышать громкий звук ложно сработавшей сирены, а владельцам пейджинговых приемников приходится получать тревожные сигналы (либо сообщения) о якобы имевшей место попытке проникновения в ТС, хотя на самом деле такой попытки не было.

Ложная тревога может быть вызвана различными факторами: например превышением, вследствие механических и звуковых воздействий на ТС порогов нечувствительности датчиков удара и объема, а также возможными техническими дефектами охранных датчиков.

Кардинальным методом борьбы с ложной тревогой является трансляция видеоизображения из салона ТС на терминал пользователя ТС и/или в диспетчерский центр при получении от охранно-противоугонной системы тревожного сообщения.

Однако для реализации такого технического решения необходима достаточно широкая полоса пропускания канала передачи информации. Причем этот канал должен работать в режиме, обеспечивающем такую передачу. Например, при использовании в качестве канала передачи GSM-сети необходимо передавать MMS-сообщения в режиме GPRS. Однако далеко не все терминалы GSM-сети обеспечивают такую возможность. Причем стоимость таких терминалов и услуг передачи MMS-сообщений значительно выше, чем при передаче только голоса и коротких текстовых сообщений (SMS-сообщений).

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка. Предлагается альтернативное техническое решение, позволяющее существенно снизить вероятность ложной тревоги, не прибегая к передаче видеоизображений по широкополосному радиоканалу.

Предметом изобретения является охранно-противоугонная система для ТС, содержащая центральный блок управления, связанный с блоком дистанционного считывания, радиомодемом, охранными датчиками, узлами тревожной сигнализации и узлами блокирования функциональных органов ТС, а также транспондер, выполненный с возможностью индуктивной связи с антенной блока дистанционного считывания, и приемопередатчик, который связан с радиомодемом и выполнен с возможностью связи по радиоэфиру с диспетчерским центром, при этом в состав системы введены последовательно соединенные блок считывания биений сердца, блок предварительной фильтрации и усиления и блок цифровой обработки, при этом центральный блок управления выполнен с дополнительным входом, к которому подключен выход блока цифровой обработки.

Частными существенными признаками изобретения являются следующие.

Блок считывания биений сердца содержит антенну, выполненную с возможностью дистанционного приема электрических сигналов, вызванных биениями сердца человека.

Блок цифровой обработки включает в себя последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого является входом блока цифровой обработки, узел цифровой фильтрации и узел принятия решений, выход которого является выходом блока цифровой обработки.

Узел принятия решений включает в себя последовательно соединенные детектор комплекса QRS кардиограммы, вход которого является входом узла принятия решений, и детектор сердечных сокращений, выход которого является выходом узла принятия решений.

Узел принятия решений выполнен с возможностью выявления у пользователя ТС, находящегося на месте водителя, нарушений сердечной деятельности и формирования сигнала об этом, направляемого в центральный блок управления для выработки команд оповещения и остановки ТС.

Задачей изобретения является создание охранно-противоугонной системы для ТС с приемлемым для практического использования уровнем ложных тревог.

Обеспечиваемый технический результат заключается в использовании для установления факта нахождения в салоне ТС злоумышленника электрических сигналов биений сердца человека. Это позволяет отказаться от применения на борту ТС видеокамеры и от широкополосного канала передачи видеоинформации и передавать необходимую для уменьшения вероятности ложной тревоги информацию по обычному радиоканалу, служащему для передачи голосовых и коротких текстовых сообщений.

Суть изобретения поясняется на фиг.1-3.

На фиг.1 показана структурная схема рассматриваемой охранно-противоугонной системы.

На фиг.2 представлена структурная схема одного из возможных вариантов исполнения блока цифровой обработки.

На фиг.3 представлена структурная схема одного из возможных вариантов исполнения узла принятия решений, входящего в состав блока цифровой обработки.

На фиг.1-3 использованы следующие обозначения:

1 - центральный блок управления; 2 - транспондер; 3 - блок дистанционного считывания; 4 - узлы блокирования функциональных органов ТС; 5 - охранный датчик; 6 - узлы тревожной сигнализации; 7 - диспетчерский центр; 8 - радиомодем; 9 - приемопередатчик; 10 - блок считывания биений сердца; 11 - блок предварительной фильтрации и усиления; 12 - блок цифровой обработки; 13 - АЦП; 14 - узел цифровой фильтрации; 15 - узел принятия решений; 16 - детектор комплекса QRS кардиограммы; 17 - детектор сердечных сокращений.

По сравнению со схемой ближайшего аналога рассматриваемой охранно-противоугонной системы проведены некоторые терминологические уточнения. Так, приемный канал пейджинговой связи и радиопередатчик тревожного оповещения объединены в один приемопередающий тракт, представленный в виде связанных друг с другом приемопередатчика 9 и радиомодема 8. Назначение датчиков (удара, объема и других аналогичных) не конкретизировалось. Все они названы охранными датчиками 5. Некоторые составные части охранно-противоугонной системы, входящие в состав ближайшего аналога (программатор-индикатор, таймер, концевые выключатели дверей, капота и багажника), на фиг.1 не показаны, поскольку непосредственного отношения к предмету изобретения они не имеют. На фиг.1 показан диспетчерский центр 7, формально отсутствующий в составе ближайшего аналога. Однако он относится к существенным ограничительным признакам изобретения, а его наличие подразумевается в тексте описания ближайшего аналога. Роль диспетчерского центра 7 может играть и терминальная аппаратура, находящаяся у пользователя ТС, например пейджинговый приемник, сотовый телефон, смартфон и другие подобные устройства.

Согласно структурной схеме, представленной на фиг.1, предлагаемая охранно-противоугонная система для ТС содержит центральный блок 1 управления, связанный с блоком 3 дистанционного считывания, с радиомодемом 8, с охранными датчиками 5, с узлами 6 тревожной сигнализации и с узлами 4 блокирования функциональных органов ТС. В состав охранно-противоугонной системы входят также:

- транспондер 2, находящийся в индуктивной связи с антенной блока 3 дистанционного считывания;

- приемопередатчик 9, который связан с радиомодемом 8 и выполнен с возможностью связи по радиоэфиру с диспетчерским центром 7, роль которого может выполнять терминальная аппаратура пользователя ТС;

- узлы тревожной сигнализации, связанные с центральным блоком 1 управления.

Также в состав охранно-противоугонной системы входят последовательно соединенные блок 10 считывания биений сердца, блок 11 предварительной фильтрации и усиления и блок 12 цифровой обработки, выход которого подключен к дополнительному входу центрального блока 1 управления. Блок 10 считывания биений сердца содержит антенну, выполненную с возможностью дистанционного приема электрических сигналов, вызванных биениями сердца человека.

Блок 12 цифровой обработки (фиг.2) выполнен в виде последовательно соединенных АЦП 13, вход которого является входом блока 12 цифровой обработки, узла 14 цифровой фильтрации и узла 15 принятия решений, выход которого является выходом блока 12 цифровой обработки.

Узел 15 принятия решений (фиг.3) выполнен в виде последовательно соединенных детектора 16 комплекса QRS кардиограммы, вход которого является входом узла 15 принятия решений, и детектора 17 сердечных сокращений, выход которого является выходом узла 15 принятия решений.

За исключением цепи последовательно соединенных блока 10 считывания биений сердца, блока 11 предварительной фильтрации и усиления и блока 12 цифровой обработки, все составные части охранно-противоугонной системы, показанные на фиг.1, используются в серийно выпускаемых предприятием-заявителем охранно-противоугонных системах ("Автомобильные охранные системы", ООО АЛЬТОНИКА, Каталог 2006, выпуск №9). Отличия в них заключаются лишь в построении канала связи с диспетчерским центром 7. Так, в охранно-противоугонных комплексах семейства BLACK BUG роль радиомодема 8 и приемопередатчика 9 выполняет радиопейджер, связанный по радиоэфиру с персональным пейджинговым приемником пользователя ТС. В информационно-охранных системах семейства REEF GSM пользователь ТС или диспетчерский центр 7 связываются с центральным блоком 1 управления с помощью GSM-канала, при этом радиомодем 8 и приемопередатчик 9 являются составными частями установленного на борту ТС терминала сотовой связи стандарта GSM.

Блок 10 считывания биений сердца представляет собой датчик периодических электрических сигналов, выполненный с антенной для приема низкочастотных (до 120 Гц) электрических колебаний, например с ферритовой антенной.

Блок 11 предварительной фильтрации и усиления реализуется с помощью инструментального усилителя и аналогового фильтра (Nagel J. Biopotencial amplifies, in The Biomedical Engineering Handbook, CRC and IEEE Press., Boca Raton, Florida, 1995, pp.745-757). В биомедицинских приборах аналогичные блоки используются для подавления помех, связанных с электромиографическими сигналами, для которых желателен фильтр нижних частот, ограничивающий диапазон входного сигнала до 60-70 Гц.

Блок 12 цифровой обработки (фиг.2) реализуется на базе микропроцессора, применяемого при цифровой обработке результатов электрокардиографии (например, статья "Построение многоканальных цифровых электрокардиографов", www.vmark.ru/articles). Качество цифровой обработки в значительной мере определяется качеством АЦП 13, которое, в свою очередь, зависит от качества предварительной фильтрации и усиления сигнала, поступающего на его вход. Для практической реализации блока 12 цифровой обработки может быть использован 22-разрядный АЦП со встроенным фильтром низких частот на микросхеме AD 7716 фирмы Analog Device, рекомендованной фирмой разработчиком для применения в биомедицинских системах (Analog Dialogue Journal, 1994, vol.28, #2, pp.6-8).

Частота дискретизации должна быть более чем в два раза выше верхней границы полосы пропускания.

В составе блока 12 цифровой обработки (фиг.2) следующие за АЦП 13 узел 14 цифровой фильтрации и узел 15 принятия решений представляют собой узлы цифрового сигнального процессора, широко применяемые в различных радиоэлектронных устройствах.

Таким образом, все составные части рассматриваемой охранно-противоугонной системы для ТС хорошо известны и доступны на коммерческих рынках автоэлектроники и биомедицинской техники. Поэтому не вызывает сомнений возможность практической реализации заявленной охранно-противоугонной системы для ТС, представленной на фиг.1-3.

Предлагаемая охранно-противоугонная система для ТС работает следующим образом.

Постановка охранно-противоугонной системы в режим охраны ТС и снятие с режима охраны ТС осуществляются пользователем ТС, идентифицированным охранно-противоугонной системой с использованием алгоритмов, заложенных при программировании в центральном блоке 1 управления. Идентификация пользователя ТС осуществляется путем идентификации его транспондера 2 (могут использоваться также активный или пассивный радиобрелоки) блоком 3 дистанционного считывания, связанным с центральным блоком 1 управления. После этого, в зависимости от результатов идентификации и от требуемого действия (постановки в режим охраны или снятия с охраны), центральный блок 1 управления осуществляет определенное программой своей работы воздействие на узлы 4 блокирования функциональных органов ТС.

Идентификация транспондера 2 при снятии ТС с режима охраны начинается по сигналам одного или нескольких охранных датчиков 5, обнаруживающих присутствие пользователя ТС (или злоумышленника). Сигналы охранных датчиков 5 поступают в центральный блок 1 управления, который формирует команду включения блока 3 дистанционного считывания для проверки наличия транспондера 2 в зоне действия блока 3 дистанционного считывания. Блок 3 дистанционного считывания обменивается с транспондером 2 идентификационными кодами, в результате чего осуществляется опознавание пользователя ТС. Если блок 3 дистанционного считывания опознает идентификационный код транспондера 2 как допустимый, то он формирует код разблокирования, который передается в центральный блок 1 управления. Получив указанный код, центральный блок 1 управления формирует команду разблокирования и передает ее на соответствующие узлы 4 блокирования функциональных органов ТС, например на иммобилайзер или на управляемые реле, которые осуществляют блокирование/разблокирование двигателя ТС.

При попытках проникновения злоумышленника в поставленное на охрану ТС, а также при попытках демонтажа или хищения составных частей и принадлежностей ТС, охранными датчиками 5 вырабатываются сигналы, которые поступают (например, по кабельной бортовой сети) в центральный блок 1 управления. После обработки полученных сигналов в центральном блоке 1 управления формируются команды на приведение в действие узлов 4 блокирования функциональных органов ТС и на включение узлов 6 тревожной сигнализации. В обратном направлении из узлов 4 блокирования функциональных органов ТС и узлов 6 тревожной сигнализации в центральный блок 1 управления поступают сигналы, подтверждающие срабатывание указанных узлов.

В рассматриваемой охранно-противоугонной системе предусмотрена, кроме того, возможность оповещения по радиоэфиру пользователя ТС и/или диспетчерского центра 7 о попытках несанкционированного использования ТС. Передача соответствующих посылок оповещения может осуществляться по стандартной сети подвижной связи, например по стандартной GSM-сети, по транкинговой сети, либо по какой-либо специализированной сети. Передача соответствующих посылок оповещения в указанные сети производится с помощью радиомодема 8 и приемопередатчика 9, характеристики которых зависят от вида используемой сети.

В обратном направлении из диспетчерского центра 7 и/или от терминальной аппаратуры пользователя ТС могут посылаться команды блокирования функциональных органов ТС и управления охранными датчиками 5. Через приемопередатчик 9 и радиомодем 8 эти команды поступают в центральный блок 1 управления, который преобразует их в команды соответствующих форматов, позволяющих воздействовать на соответствующие узлы 4 блокирования функциональных органов ТС и/или на охранные датчики 5.

Большое неудобство для пользователей ТС и окружающих представляют ложные срабатывания охранных датчиков 5, вызываемые внешними механическими и звуковыми воздействиями на ТС, например вследствие механического удара по корпусу ТС, удара молнии и вследствие других аналогичных воздействий. Причиной ложной тревоги могут быть и некоторые виды неисправностей охранных датчиков 5.

В рассматриваемой охранно-противоугонной системе для ТС в качестве признака для распознавания того, что в салоне ТС действительно находится человек, предлагается использовать дистанционно улавливаемые электрические сигналы биения сердца человека. Электрические сигналы, свидетельствующие о том, что в салоне ТС находится человек, принимаются с помощью антенны блока 10 считывания биений сердца. Принятые сигналы посылаются в блок 11 предварительной фильтрации и усиления. Здесь они подвергаются аналоговой обработке, в результате которой повышается отношение сигнал/шум. После этого сигналы подаются в блок 12 цифровой обработки (фиг.2), где с помощью АЦП 13 они преобразуются в цифровые коды. Далее, в узле 14 цифровой фильтрации цифровые коды сигналов подвергаются цифровой фильтрации и поступают на вход узла 15 принятия решений. Узел 14 цифровой фильтрации выделяет частоты, на которых преимущественно происходят сердечные биения.

Узел 15 принятия решений (фиг.3) определяет показатель сердечной активности - кардиограмму сокращений желудочков сердца, так называемую QRS кардиограмму. Указанный показатель фиксируется с помощью детектора 16 комплекса QRS кардиограммы, после чего детектор 17 сердечных сокращений рассчитывает частоту сердечных сокращений. Если частота сердечных сокращений лежит в диапазоне, характерном для человека, то в центральный блок 1 управления подается команда о том, что тревога не была ложной, а в салоне ТС находится злоумышленник.

Центральный блок 1 управления формирует новое тревожное сообщение, подтверждающее предыдущее тревожное сообщение, сформированное на основе извещений от охранных датчиков 5, и через радиомодем 8 и приемопередатчик 9 посылает его по радиоэфиру в диспетчерский центр 7. Диспетчерский центр 7 после получения этого подтверждения тревожного сообщения предпринимает необходимые действия для предотвращения угона ТС.

Таким образом, существенно уменьшается вероятность ложной тревоги. При этом для передачи тревожного и подтверждающего сообщений может быть использован достаточно простой и экономичный радиоканал, например GSM-канал в режиме передачи SMS-сообщений.

Необходимо отметить, что прием сердечных биений человека может быть использован и для сервисных целей обслуживания пользователя ТС (после снятия ТС с охраны одним из пользователей ТС). Для этого детектор 17 сердечных сокращений (входящий в состав узла 15 принятия решений) должен быть выполнен с возможностью анализа ритмичности биения сердца пользователя ТС, находящегося на месте водителя. При возникновении у этого пользователя ТС сильной сердечной аритмии детектор 17 сердечных сокращений направляет соответствующий сигнал в центральный блок 1 управления, который формирует команды, подаваемые:

- в узлы 4 блокирования функциональных органов ТС, например на иммобилайзер ТС, - для блокирования движения ТС (больному водителю недопустимо вести ТС);

- в узлы 6 тревожной сигнализации для светового и/или звукового оповещения пассажиров и заболевшего водителя о тревожной ситуации, связанной с болезненным состоянием водителя;

- через радиомодем 8 в приемопередатчик 9 для оповещения о нештатной ситуации в ТС путем передачи SMS-сообщения, направляемого в диспетчерский центр 7 и пользователям ТС, находящимся вне салона ТС.

Таким образом, в результате решения поставленной задачи изобретения может быть создана охранно-противоугонная система для ТС с приемлемым для практического использования уровнем ложных тревог и с дополнительными сервисными возможностями.

Обеспечиваемый технический результат заключается в использовании для установления факта нахождения в салоне ТС злоумышленника электрических сигналов биений сердца человека. Кроме того, дополнительным техническим результатом является возможность оперативного установления факта нарушения сердечной деятельности у водителя ТС с последующей остановкой ТС и оповещением о нештатной ситуации.

С учетом практической реализуемости и новизны предлагаемой совокупности элементов настоящее предложение может быть классифицировано как изобретение.

1. Охранно-противоугонная система для транспортного средства, содержащая центральный блок управления, связанный с блоком дистанционного считывания, радиомодемом, охранными датчиками и узлами блокирования функциональных органов транспортного средства, а также транспондер, выполненный с возможностью индуктивной связи с антенной блока дистанционного считывания, и приемопередатчик, который связан с радиомодемом и выполнен с возможностью связи по радиоэфиру с диспетчерским центром, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные блок считывания биений сердца, блок предварительной фильтрации и усиления и блок цифровой обработки, при этом центральный блок управления выполнен с дополнительным входом, к которому подключен выход блока цифровой обработки.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок считывания биений сердца содержит антенну, выполненную с возможностью дистанционного приема электрических сигналов, вызванных биениями сердца человека.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок цифровой обработки включает в себя последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом блока цифровой обработки, узел цифровой фильтрации и узел принятия решений, выход которого является выходом блока цифровой обработки.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что узел принятия решений включает в себя последовательно соединенные детектор комплекса QRS кардиограммы, вход которого является входом узла принятия решений, и детектор сердечных сокращений, выход которого является выходом узла принятия решений.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что узел принятия решений выполнен с возможностью выявления у пользователя транспортного средства, находящегося на месте водителя, нарушений сердечной деятельности и формирования сигнала об этом, направляемого в центральный блок управления для выработки команд оповещения и остановки транспортного средства.