Устройство для дистанционного управления функциональными органами транспортного средства

 

Изобретение относится к электронному оборудованию транспортных средств (ТС). Устройство содержит связанные звуковым каналом источник звуковых фрагментов и микрофон, блок шумоподавления, микроконтроллер с блоком управления, блоком памяти, аналого-цифровым преобразователем, анализатором амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента, блоком сравнения и многокритериальным решающим устройством, а также электронную систему защиты ТС, связанную с блоками управления функциональными органами ТС. Многокритериальное решающее устройство включает в себя регистр памяти, умножитель, сумматор и пороговый блок. Устройство обладает расширенными функциональными возможностями и обеспечивает дистанционный запуск двигателя ТС и управление защитой ТС от угона с помощью электронных предметов личного пользования, позволяющих хранить и воспроизводить различные звуковые фрагменты (сотового телефона, электронного будильника и т.д.). 4 з.п. ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к электронному оборудованию транспортных средств (ТС) и предназначено для дистанционного управления узлами и агрегатами ТС, например, для защиты ТС от угона, для дистанционного запуска двигателя и т.п.

В последние годы широкое распространение получили автомобильные комплекты громкой связи ("hands free" или "свободные руки") - приспособления, обеспечивающие возможность владельцу ТС и уполномоченным им лицам (далее пользователям ТС) при управлении ТС разговаривать по мобильному телефону, не держа его в руках (см., например, RU №2211159, В 60 R 27/00, 27.08.03).

Типовой автомобильный комплект громкой связи включает в себя микрофон, громкоговоритель, держатель мобильного телефона и соединительный кабель. Применение комплекта громкой связи на борту ТС значительно снижает вероятность возникновения опасных ситуаций на дорогах.

Комплект громкой связи может применяться также совместно с электронной системой защиты ТС от несанкционированного использования.

Способы и электронные системы защиты достаточно широко рассмотрены в патентно-технической литературе, например в патентах RU №2076815, В 60 R 25/00, 31.10.1995, DE №19514074, В 60 R 25/04 13.04.1995 и др. Они позволяют эффективно защитить ТС от угона или кражи. Защита в общем случае заключается в том, что для любого лица, кроме пользователей, блокируются двери ТС, окна, капот и багажник, а при механическом срыве цепей блокировки с целью проникновения в охраняемое ТС включаются звуковая и/или световая сигнализации. Противоугонная функция реализуется с помощью специальных иммобилайзеров, приводящих двигатель и/или модули управления ТС в такое состояние, при котором для всех лиц, кроме пользователей, передвижение ТС становится невозможным. При этом считается, что лицо, проникшее в охраняемое ТС с целью угона (далее угонщик), не будет разбираться в причинах отказа в работе ТС, а просто покинет его. Для блокирования двигателя используют также пейджинговый канал связи (RU №2155683, В 60 R 25/00, 10.09.2000, RU №2159191, В 60 R 25/00, 20.11.2000 и др.).

В качестве прототипа данного изобретения выбрано автомобильное устройство дистанционного управления, в состав которого входит комплект громкой связи и система электронной защиты ТС от несанкционированного использования, по заявке GB №2363287, В 60 R 25/10, G 08 В 25/10, Н 04 М 11/04, 17.06.2000.

Это устройство содержит центральный блок управления, связанный с блоком хранения данных о телефонных номерах и секретных кодах пользователей ТС, электронную систему защиты ТС, блок ввода данных, блок таймера и управления подачей питания, подключенный к бортовой сети питания и к электронной системе защиты ТС, блок памяти речевых сообщений, подключенный к одному из выходов центрального блока управления, мобильный телефон, автомобильный комплект громкой связи, включающий в себя микрофон, громкоговоритель, держатель мобильного телефона и соединительный кабель, при этом выходы блока хранения данных о телефонных номерах и секретных кодах пользователей ТС и блока памяти речевых сообщений подключены к соответствующим входам держателя мобильного телефона, а центральный блок управления выполнен с возможностями

- подтверждения срабатывания системы электронной защиты ТС (например, прекращения подачи масла и т.п.);

- подтверждения открывания (и/или закрывания) дверей ТС;

- управления соединением входящего звонка и набором номера для работы мобильного телефона;

- определения последовательности и времени выдачи сигналов блоком памяти речевых сообщений;

- приема входной информации от блока ввода данных и сравнения ее с секретными кодами пользователей ТС;

- с другими возможностями (которые, однако, не существенны для настоящего изобретения).

Предметом настоящего изобретения является устройство для дистанционного управления функциональными органами ТС, содержащее связанные звуковым каналом источник звуковых фрагментов и микрофон, микроконтроллер, в котором выход блока управления подключен к первому входу блока памяти, электронную систему защиты ТС, выходы которой подключены ко входам блоков управления функциональными органами ТС, которое снабжено блоком шумоподавления, а в микроконтроллер введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), анализатор амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента, блок сравнения и многокритериальное решающее устройство, при этом вход блока шумоподавления подключен к микрофону, а выход - ко входу АЦП, выход которого соединен со входом анализатора амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента и со входом блока управления, выход анализатора амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента подключен к первому входу блока сравнения и ко второму входу блока памяти, второй вход блока сравнения соединен с первым выходом блока памяти, а выход подключен к первому входу многокритериального решающего устройства, второй вход которого подключен ко второму выходу блока памяти, один из выходов - ко входу электронной системы защиты ТС, а другие выходы - ко входам блоков управления функциональными органами ТС.

Частными существенными признаками изобретения являются следующие.

Блок шумоподавления выполнен в виде последовательно соединенных усилителя и селективного частотного фильтра.

Блок памяти выполнен с возможностью хранения образцов амплитудно-частотных и временных параметров звуковых фрагментов, например звуков электронного будильника или мелодий вызова сотового телефона, а также с возможностью хранения весовых коэффициентов для многокритериального решающего устройства.

Блок памяти выполнен с возможностью изменения программным путем образцов амплитудно-частотных и временных параметров звуковых фрагментов, а также весовых коэффициентов для многокритериального решающего устройства.

Многокритериальное решающее устройство выполнено в виде последовательно соединенных регистра памяти, умножителя, сумматора и порогового устройства, причем вход регистра памяти является первым входом многокритериального решающего устройства, а второй вход умножителя - вторым входом многокритериального решающего устройства.

Рассматриваемое изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей дистанционного управления электронной системой защиты ТС и другими функциональными органами ТС.

Техническим результатом изобретения является обеспечение дистанционного запуска двигателя ТС с помощью электронных предметов личного пользования, позволяющих хранить и воспроизводить различные звуковые фрагменты (сотового телефона, электронного будильника и т.п.) без внесения каких-либо изменений в их электронную схему.

Суть изобретения поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 приведена структурная схема заявляемого устройства для дистанционного управления функциональными органами ТС.

На фиг.2 приведена структурная схема одного из возможных вариантов аппаратурной реализации блока шумоподавления.

На фиг.3 приведена структурная схема одного из возможных вариантов аппаратурной реализации многокритериального решающего устройства. Структурная схема на фиг.3 представляет собой тот частный случай реализации многокритериального решающего устройства, в котором отсутствуют формирователи управляющих воздействий на блоки управления функциональными органами ТС.

На фиг.1-3 использованы следующие обозначения:

1 - источник звуковых фрагментов (мелодий); 2 - микрофон; 3 - блок шумоподавления; 4 - усилитель; 5 - селективный частотный фильтр; 6 - АЦП; 7 - анализатор амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента; 8 - блок управления; 9 - блок памяти; 10 - блок сравнения; 11 - многокритериальное решающее устройство; 12 – регистр памяти; 13 - умножитель; 14 - сумматор; 15 - пороговое устройство; 16 - электронная система защиты ТС; 17 - блоки управления функциональными органами ТС; 18 - микроконтроллер.

Рассматриваемое устройство для дистанционного управления функциональными органами ТС (фиг.1) содержит микрофон 2, подключенный через блок 3 шумоподавления к АЦП 6. В качестве источника 1 звуковых фрагментов для конкретности показан сотовый телефон, хотя это может быть и любой другой источник устойчивых, повторяющихся звуковых фрагментов (мелодий), например пейджер, электронный будильник и т.п. В частном случае блок 3 шумоподавления представляет собой последовательное соединение усилителя 4 и селективного частотного фильтра 5 (фиг.2).

Выход АЦП 6 подключен ко входу анализатора 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента и ко входу блока 8 управления, выход которого подключен к первому входу блока 9 памяти. Выход анализатора 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента подключен ко второму входу блока 9 памяти и первому входу блока 10 сравнения. Первый выход блока 9 памяти подключен ко второму входу блока 10 сравнения. Выход блока 10 сравнения соединен с первым входом многокритериального решающего устройства 11, второй вход которого подключен ко второму выходу блока 9 памяти.

В частном случае (фиг.3) многокритериальное решающее устройство 11 может быть выполнено в виде последовательно соединенных регистра 12 памяти, умножителя 13, сумматора 14 и порогового устройства 15, выход которого соединен со входом электронной системы 16 защиты ТС. При этом второй вход умножителя 13 подключен ко второму выходу блока 9 памяти.

В общем случае (фиг.1) многокритериальное решающее устройство 11 может быть выполнено с двумя или с большим количеством выходов, рассчитанных на подключение как к электронной системе 16 защиты ТС, так и к другим блокам 17 управления функциональными органами ТС.

Выход электронной системы 16 защиты ТС (независимо от вида исполнения многокритериального решающего устройства 11) соединен со входами блоков 17 управления функциональными органами TС.

Рамкой на фиг.1 обведен микроконтроллер 18, представляющий собой единый конструктивный узел. Микрофон 2 с блоком 3 шумоподавления входит в состав автомобильного комплекта громкой связи REEF HE-100 ("свободные руки"), серийно выпускаемого предприятием-заявителем (сертификат соответствия №РОСС RU.ME30.B.01281).

АЦП 6, анализатор 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента, блок 8 управления, блок 9 памяти, блок 10 сравнения и многокритериальное решающее устройство 11 выполнены на единой плате микроконтроллера 18. В распознавателе звукового фрагмента RZ-01, серийно выпускаемом предприятием-заявителем, используется высокоэкономичный 16-битовый микроконтроллер MSP430F149, производимый фирмой Texas Instruments (США) (www.ti.com).

Основная область применения распознавателя RZ-01 - активация дистанционного запуска двигателя по телефону.

Электронная система 16 защиты ТС и блоки 17 управления функциональными органами ТС серийно производятся и реализуются предприятием-заявителем под торговыми марками BLACK BUG и REEF (см., например, Техническую информацию по автомобильным охранным системам, "Альтоника", 2003).

Таким образом, возможность практической реализации заявляемого устройства для дистанционного управления функциональными органами ТС не вызывает сомнений.

Рассматриваемое устройство для дистанционного управления функциональными органами ТС работает следующим образом.

Для дистанционного распознавания пользователя ТС и управления функциональными органами ТС используются звуковые фрагменты (мелодии). Источником звуковых фрагментов 1 может быть, например, электронный будильник или сотовый телефон. Его звук преобразуется в электрический сигнал с помощью микрофона 2. Сигнал с выхода микрофона 2 пропускается для улучшения отношения сигнал/шум через блок 3 шумоподавления, в качестве которого могут быть использованы, например, последовательно включенные усилитель 4 и селективный частотный фильтр 5 (см. фиг.2). На этом заканчивается аналоговая часть обработки сигнала. Далее осуществляется аналого-цифровое преобразование в АЦП 6. После этого последовательность выборок цифрового кода поступает в анализатор 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента и на вход блока управления 8, выход которого подключен к первому входу блока 9 памяти. В анализаторе 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента цифровой код подвергается спектральному преобразованию, например быстрому преобразованию Фурье, пороговой обработке и другим операциям, позволяющим определить ряд устойчивых спектральных и временных параметров, например ширину спектра, соотношения амплитуд гармоник и т.п.

Настройка (обучение) устройства для дистанционного управления функциональными органами ТС осуществляется заранее с помощью эталонных звуковых фрагментов, например мелодий вызова сотового телефона.

Для этого эталонный звуковой фрагмент с помощью микрофона 2 преобразуют в электрический сигнал, улучшают его отношение сигнал/шум в блоке 3 шумоподавления и преобразуют в последовательность выборок цифрового кода с помощью АЦП 6. Далее, анализатор 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента выделяет заданный набор параметров и передает его на второй вход блока 9 памяти, в котором эти параметры по команде блока 8 управления записываются в качестве эталонных кодов амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента (далее, для краткости, образцов).

В процессе распознавания звукового фрагмента указанная последовательность действий повторяется с той лишь разницей, что при появлении распознаваемого звукового фрагмента на входе АЦП 6 последний формирует запрос, который подается через блок 8 управления на первый вход блока 9 памяти, в котором хранятся образцы. По данному запросу заданные наборы образцов подаются из блока 9 памяти на второй вход блока 10 сравнения, на первый вход которого одновременно из анализатора 7 амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента поступают измеренные значения указанных амплитудно-частотных и временных параметров распознаваемого звукового фрагмента. Поскольку различные параметры по-разному могут влиять на результат правильной идентификации звукового фрагмента, результаты сравнения амплитудно-частотных и временных параметров принятого звукового фрагмента с образцами подвергаются обработке в многокритериальном решающем устройстве 11. В частном случае многокритериальное решающее устройство 11 может быть построено по схеме, показанной на фиг.3, в виде последовательно соединенных регистра 12 памяти, умножителя 13, сумматора 14 и порогового устройства 15.

При этом обработка заключается

- в последовательном запоминании результатов сравнения (на регистре 12 памяти);

- в умножении запомненных результатов сравнения на весовые коэффициенты, получаемые из блока 9 памяти (на умножителе 13);

- в суммировании полученных результатов умножения (на сумматоре 14);

- в сравнении полученной суммы с величиной допустимого порога (на пороговом устройстве 15);

- в формировании на выходе порогового устройства 15 (являющегося первым выходом многокритериального решающего устройства 11) импульса, свидетельствующего о распознавании заданного звукового фрагмента, при превышении суммой на выходе сумматора 14 величины допустимого порога;

- в сбросе сумматора 14 по окончании промежутка времени распознавания звукового фрагмента.

В частности, в серийном распознавателе звукового фрагмента RZ-01, созданном на предприятии-заявителе, используется звуковой фрагмент длительностью 5 с. Образцы для сравнения и весовые коэффициенты хранятся в энергонезависимом блоке 9 памяти. Образцы и весовые коэффициенты можно изменять путем программирования. В качестве звуковых фрагментов используются звуки с высокой точностью и устойчивостью воспроизведения (постоянная скорость воспроизведения и спектральный состав). При правильном распознавании заданного звукового фрагмента на выходе многокритериального решающего устройства 11 появляется отрицательный импульс длительностью 1 с, которым воздействуют на электронную систему 16 защиты ТС, вызывая срабатывание определенных блоков 17 управления функциональными органами ТС, например аварийное открытие багажника или дверей ТС с временным подавлением тревожной сигнализации в тех случаях, когда электронные ключи пользователя остались внутри салона ТС. При этом электронная система 16 защиты ТС не отключается, и ТС остается защищенным от угонщиков. Сигналами с выходов многокритериального решающего устройства 11 можно также воздействовать и непосредственно на различные блоки 17 управления функциональными органами ТС, например осуществить дистанционный запуск двигателя.

Если по окончании промежутка времени распознавания звукового фрагмента сигнал на выходе сумматора 14 оказывается меньше допустимого порога, пороговое устройство 15 не выдает выходных сигналов. Это означает, что устройство определило звуковые сигналы, как сигналы угонщика, и электронная система 15 защиты ТС будет в полной мере препятствовать проникновению в ТС любого лица.

В соответствии с вышеизложенным предлагаемое техническое решение обладает новизной, полезностью и позволяет решить поставленную задачу - обеспечить пользователю возможность дистанционного воздействия на электронную систему защиты и функциональные органы ТС с помощью различных электронных предметов личного пользования (сотового телефона, электронного будильника и т.п.) без внесения каких-либо изменений в их электронную схему.

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного управления функциональными органами транспортного средства, содержащее связанные звуковым каналом источник звуковых фрагментов и микрофон, микроконтроллер, в котором выход блока управления подключен к первому входу блока памяти, электронную систему защиты транспортного средства, выходы которой подключены ко входам блоков управления функциональными органами транспортного средства, отличающееся тем, что оно снабжено блоком шумоподавления, а в микроконтроллер введены аналого-цифровой преобразователь, анализатор амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента, блок сравнения и многокритериальное решающее устройство, при этом вход блока шумоподавления подключен к микрофону, а выход ко входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом анализатора амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента и со входом блока управления, выход анализатора амплитудно-частотных и временных параметров звукового фрагмента подключен к первому входу блока сравнения и ко второму входу блока памяти, второй вход блока сравнения соединен с первым выходом блока памяти, а выход подключен к первому входу многокритериального решающего устройства, второй вход которого подключен ко второму выходу блока памяти, один из выходов - ко входу электронной системы защиты транспортного средства, а другие выходы - ко входам блоков управления функциональными органами транспортного средства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок шумоподавления выполнен в виде последовательно соединенных усилителя и селективного частотного фильтра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок памяти выполнен с возможностью хранения образцов амплитудно-частотных и временных параметров звуковых фрагментов, например, звуков электронного будильника или мелодий вызова сотового телефона, а также с возможностью хранения весовых коэффициентов для многокритериального решающего устройства.

4. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что блок памяти выполнен с возможностью изменения программным путем образцов амплитудно-частотных и временных параметров звуковых фрагментов, а также весовых коэффициентов для многокритериального решающего устройства.

5. Устройство по любому из пп.1, 3 и 4, отличающееся тем, что многокритериальное решающее устройство выполнено в виде последовательно соединенных регистра памяти, умножителя, сумматора и порогового устройства, причем вход регистра памяти является первым входом многокритериального решающего устройства, а второй вход умножителя - вторым входом многокритериального решающего устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3