Система радиоуправления объектами преимущественно на транспортных средствах
Полезная модель относится к технике закрытого взломоустойчивого радиоуправления объектами и предназначена для преимущественного использования при реализации дистанционного управления отдельными компонентами транспортных средств. Система содержит находящийся у пользователя брелок, и установленный на объекте управления базовый модуль, соединенные друг с другом радиоканалом с возможностью двухстороннего диалога. Брелок и базовый модуль выполнены на основе индивидуальных микроконтроллера и приемопередатчика, взаимосвязанных между собой и подключенных к соответствующему узлу питания. В состав брелока входят также блок кнопок и светодиодный индикатор, подключенные соответственно к управляющему входу и выходу микроконтроллера брелока, а в состав базового модуля - буфер выходов, подключенный к выходу микроконтроллера базового модуля. В брелоке и базовом модуле приемопередатчики выполнены с возможностью работы в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц (ISM Band), разбитом на 120 канальных поддиапазонов по 695 кГц, а микроконтроллеры - с возможностью попеременного перевода приемопередатчиков на каждый из 120 канальных поддиапазонов с обеспечением отстройки от помех с наиболее распространенными законами их распределения. Система обеспечивает эффективное противодействие целенаправленному подавлению канала связи. Технический результат, выражается в повышении общей надежности радиоуправления. 5 з.п. ф-лы. 3 ил.
Полезная модель относится к технике закрытого взломоустойчивого радиоуправления объектами и предназначена для преимущественного использования при реализации дистанционного управления отдельными компонентами транспортных средств.
Известны транспондерные системы идентификации и управления доступом в транспортные средства, построенные по классической структуре брелок - радиоканал - базовый модуль (БМ) (US6639509 В1, 28.10.2003; US 2004/0070490 A1, 15.04.2004; US 6956472 B1, 18.10.2005; RU 58474 U1, 27.11.2006 - наиболее близкий аналог). В известных системах проблема снижения влияния помех на передаваемую по радиоканалу информацию решается за счет качественной модуляции несущей частоты, использования hopping-сигналов (со скачкообразным изменением несущей частоты), совершенствования антенных устройств, преднамеренного уменьшения чувствительности приемных органов. Однако известные системы не обеспечивают в должной мере отстройку от применяемых злоумышленниками специальных средств подавления связи.
Задачей полезной модели является создание системы радиоуправления с эффективным противодействием целенаправленному подавлению канала связи. Технический результат, выражается в повышении общей надежности радиоуправления.
Поставленная задача решается тем, что в системе радиоуправления объектами, преимущественно на транспортных средствах, содержащей
находящийся у пользователя брелок, и установленный на объекте управления БМ, соединенные друг с другом радиоканалом с возможностью двухстороннего диалога, при этом брелок и БМ выполнены на основе индивидуальных микроконтроллера и приемопередатчика, взаимосвязанных между собой и подключенных к соответствующему узлу питания, в состав брелока входят также блок кнопок и светодиодный индикатор, подключенные соответственно к управляющему входу и выходу микроконтроллера брелока, а в состав БМ - буфер выходов, подключенный к выходу микроконтроллера БМ, - в брелоке и БМ приемопередатчики выполнены с возможностью работы в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц (ISM Band), разбитом на 120 канальных поддиапазонов по 695 кГц, а микроконтроллеры - с возможностью попеременного перевода приемопередатчиков на каждый из 120 канальных поддиапазонов с обеспечением отстройки от помех с наиболее распространенными законами их распределения.
Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки полезной модели.
Микроконтроллеры брелока и БМ выполнены с возможностью перемешивания канальных поддиапазонов работы приемопередатчиков по случайному или псевдослучайному законам.
Микроконтроллеры брелока и БМ выполнены с возможностью использования криптографического алгоритма Blowfish с 64-битным ключом.
Блок кнопок выполнен с возможностью формирования команд, определяемых целевой системой, например команд постановки транспортного средства на охрану, снятия транспортного средства с охраны, открытия багажника, автозапуска двигателя.
Светодиодный индикатор брелока выполнен двухцветным с возможностью отображения установления или не установления радиосвязи между брелоком и БМ при нажатии на любую кнопку
брелока и последующего отображения уровня заряда аккумуляторной батареи брелока.
Мощности приемопередатчиков брелока и БМ не превышают 3 мВт.
На фиг.1 и 2 представлены функциональные схемы соответственно брелока и БМ предложенной системы радиоуправления объектами. На фиг.3 показан используемый частотный диапазон (в виде зависимости мощности Р сигналов от частоты F).
Брелок и БМ выполнены на основе индивидуальных микроконтроллера 1.1(1.2) и приемопередатчика 2.1(2.2), взаимосвязанных между собой и подключенных к соответствующему узлу питания 3.1 (3.2). В состав брелока входят также блок 4 кнопок и светодиодный индикатор 5, подключенные соответственно к управляющему входу и выходу микроконтроллера 1.1 брелока. В состав БМ входит буфер 6 выходов, подключенный к выходу микроконтроллера 1.2 БМ. Блок 4 имеет до 6-ти кнопок, соответственно буфер 6 имеет 6 цифровых (TTL) выходов. БМ представляет собой печатную плату размером 20×35 мм.
Приемопередатчики 2.1 и 2.2 выполнены с возможностью работы в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц (ISM Band) (фиг.3), разбитом на 120 канальных поддиапазонов по 695 кГц, а микроконтроллеры 1.1 и 1.2 - с возможностью попеременного перевода приемопередатчиков на каждый из 120 канальных поддиапазонов с обеспечением отстройки от помех с наиболее распространенными, в том числе преднамеренными, законами их распределения. Микроконтроллеры 1.1 и 1.2 выполнены с возможностью перемешивания канальных поддиапазонов работы приемопередатчиков 2.1 и 2.2, в частности, по случайному или псевдослучайному законам и с возможностью использования криптографического алгоритма Blowfish с 64-битным ключом. Блок 4 кнопок выполнен с возможностью формирования команд, определяемых целевой системой, например команд постановки транспортного средства
на охрану, снятия транспортного средства с охраны, открытия багажника, автозапуска двигателя. Светодиодный индикатор 5 выполнен двухцветным с возможностью отображения установления или не установления радиосвязи между брелоком и БМ при нажатии на любую кнопку брелока и последующего отображения уровня заряда аккумуляторной батареи брелока. Мощности приемопередатчиков брелока и БМ не превышают 3 мВт.
На основе БМ можно собрать:
- систему управления центральным замком;
- систему автосигнализации;
- противоугонный комплекс (несколько контуров);
- иммобилайзер;
- любое иное устройство бытового характера.
Максимальное количество кнопок в блоке 4 соответствует 6-ти кнопкам. Именно столько позволяет использовать разработанный алгоритм. На самом деле количество кнопок будет зависеть от конструкции БМ, типа брелока (корпуса), функциональной необходимости.
В процессе работы системы, как уже указывалось, между брелоком и БМ осуществляется двухсторонний диалог путем передачи кодовых сигналов. К БМ могут относиться несколько брелоков, но все они должны быть запрограмированны одновременно. Пользователь должен знать, сколько существует "действующих" брелоков и может это выяснить с помощью светодиода на любом брелоке. Это нужно для предотвращения ситуации, когда установщик (а еще хуже производитель) сигнализации программируют "себе" еще один брелок.
При нажатии на кнопку в блоке 4 брелока на соответствующем выводе буфера 6 БМ появляется напряжение +5в, в соответствии с TTL спецификацией. Таким образом, команды могут быть любые, кроме постановки на охрану и снятия с охраны, например:
открытие багажника, режим «паника», автозапуск. Все зависит непосредственно от целевой системы.
При осуществлении диалога между брелоком и БМ обеспечивается возможность анализа состояния эфира и исключения в алгоритмах статистических и вероятностных подходов (за исключением, разумеется, самой первой фазы).
Отметим, что задача алгоритма перемешивания каналов состоит не в создании сложности перехвата данных (для этой задачи используется криптография), а в создании помехоустойчивости вплоть до специально организованного технического средства подавления канала связи. Суть его заключается в том, что по кругу используются 7 подходов передачи одного пакета данных, где каждый подход предназначен для противодействия "своему" из известных методов генерирования помех.
Например, генератор злоумышленника есть сканирующий узкополосный передатчик большой мощности. Такой передатчик будет "давить" сначала 1-ый канал, затем 2-й, потом 3-й, и т.д. Дойдя до конца он вернется в начало и все повторится, причем скорость смены каналов нам не известна. Она не должна быть слишком мала - ведь пока будет "давиться" канал N3, в канале N25 уже осуществится передача. Она не должна быть слишком большой, так как узкополосный передатчик "размажет" свою мощность по диапазону, а кроме того (по Котельникову), часть излучаемой энергии "перенесется" в другие частотные диапазоны. Для борьбы с подобным методом подавления, средство связи (например приемопередатчик 2.1 брелока) должен сам двигаться последовательно по каналам (как бы бежать впереди паровоза или за паровозом - лишь бы не в паровозе, что маловероятно), также менять направление и скорость. (Использованы несколько комбинаций, заложенных как "оптимальные" константы).
Или например генератор злоумышленника формирует мощные импульсы Эрмита, или Гауссовы импульсы, тем самым создавая кратковременный энергетический всплеск во всем диапазоне частот. Здесь между импульсами естественно будут промежутки времени. И опять - если промежутки большие, то пакет успеет проскочить. Если маленькие, то в частотной области образуются "сгущения" и некоторые каналы освобождаются. В этом этапе приемопередатчик 2.1 брелока будет искать такие "дыры" с помощью обхода диапазона по простому алгоритму псевдослучайной последовательности, захватывающей все значения без повторений (метод линейного конгруэнта).
Таким образом, даже в случае целенаправленного подавления канала связи, система подберет противодействующий метод передачи. Конечно, можно собрать комплекс, охватывающий все методы (и то неизвестно как они будут интерферировать между собой), но бюджет такого подавителя представить трудно (он может оказаться дороже автомобиля).
Итак, система отстраивается от помех меняя рабочую частоту "канальный поддиапазон". Для отстройки от обычных (бытовых и промышленных) помех достаточно менять каналы регулярно и по принципу простейшего генератора случайных чисел. Для противодействия же угрозе использования специального средства подавления связи используются 7 подходов, которые представляют из себя 7 алгоритмов (объединенных в один) выбора последовательности смены рабочих частот (канальных поддиапазонов). Каждый из них ориентирован на "свой" метод генерирования помех (вернее на отстройку от помех, сгенерированных по такому принципу). В итоге в предложенной системе радиоуправления имеет место эффективное противодействие целенаправленному подавлению канала связи. Что позволяет существенно повысить общую надежность радиоуправления.
Мощности передатчиков в брелоке и БМ не превышают 3-х мВт, что дает срабатывание на расстоянии до 30 метров (на открытом пространстве). Разрешенная же нормативными документами мощность для работы в этом диапазоне частот до 10мВт.
1. Система радиоуправления объектами преимущественно на транспортных средствах, содержащая находящийся у пользователя брелок, и установленный на объекте управления базовый модуль, соединенные друг с другом радиоканалом с возможностью двухстороннего диалога, при этом брелок и базовый модуль выполнены на основе индивидуальных микроконтроллера и приемопередатчика, взаимосвязанных между собой и подключенных к соответствующему узлу питания, в состав брелока входят также блок кнопок и светодиодный индикатор, подключенные соответственно к управляющему входу и выходу микроконтроллера брелока, а в состав базового модуля - буфер выходов, подключенный к выходу микроконтроллера базового модуля, отличающаяся тем, что в брелоке и базовом модуле приемопередатчики выполнены с возможностью работы в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц (ISM Band), разбитом на 120 канальных поддиапазонов по 695 кГц, а микроконтроллеры - с возможностью попеременного перевода приемопередатчиков на каждый из 120 канальных поддиапазонов с обеспечением отстройки от помех с наиболее распространенными законами их распределения.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что микроконтроллеры брелока и базового модуля выполнены с возможностью перемешивания канальных поддиапазонов работы приемопередатчиков по случайному или псевдослучайному законам.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что микроконтроллеры брелока и базового модуля выполнены с возможностью использования криптографического алгоритма Blowfish с 64-битным ключом.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок кнопок выполнен с возможностью формирования команд, определяемых целевой системой, например команд постановки транспортного средства на охрану, снятия транспортного средства с охраны, открытия багажника, автозапуска двигателя.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что светодиодный индикатор брелока выполнен двухцветным с возможностью отображения установления или не установления радиосвязи между брелоком и базовым модулем при нажатии на любую кнопку брелока и последующего отображения уровня заряда аккумуляторной батареи брелока.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что мощности приемопередатчиков брелока и базового модуля не превышают 3 мВт.
