Автомобильные иммобилайзеры – инновационный подход к проектированию

Размещено на http://www.Allbest.ru/

ЗАО «В-Моторс Групп»

Автомобильные иммобилайзеры - инновационный подход к проектированию

Кузнецов В.А., руководитель

г. Москва

Введение

Автомобильный иммобилайзер, как противоугонное средство, прочно вошел в современную практику защиты автомобилей от угона. Иммобилайзеры могут работать как в составе противоугонного комплекса, так и самостоятельно. В данной статье рассматривается электронный иммобилайзер, представляющий собой устройство, управляемое с помощью электронной метки, и блокирующее значимые узлы автомобиля, тем самым, предотвращая несанкционированное пользование автомобилем.

В настоящее время на рынке представлено великое множество электронных иммобилайзеров, различающихся способом управления, логикой работы программного обеспечения, управляющего иммобилайзером, сервисными функциями, размером и типом корпуса, электрическими характеристиками, ценой. Надо признать, что в конкурентной гонке, захлестнувшей в последнее десятилетие российский рынок, большинство производителей автомобильных иммобилайзеров, зачастую не уделяет должного внимания вопросам инновационного развития иммобилайзеров, поиску принципиально новых решений в данной области техники.

Инновационный подход в проектировании иммобилайзеров крайне необходим. За последние несколько лет электрическая система автомобиля претерпела беспрецедентное усложнение, и продолжает усложняться. Появляются гибридные двигатели, развиваются интерфейсы между узлами и блоками автомобиля. Существующие на сегодняшний день иммобилайзеры характеризуются типовыми (как и десять лет назад) решениями: блокировкой той или иной цепи с помощью электромеханических реле [1, 2, 3], отображением сервисной информации с помощью светоизлучающего точечного элемента и\или звукового извещателя [4], наличием собственного, не изменяемого алгоритма работы управляющего программного обеспечения [1, 2, 3, 4]. Более того, из-за применения электромеханических реле блокировки общий ток потребления зависит от количества установленных реле и может достигать сотен миллиампер.

По мнению автора, коренным образом должны быть переработаны: узлы блокировки, подсистема отображения сервисной информации, программная платформа. Данные подсистемы и узлы сохраняются в неизменном виде много лет, и технически устарели. Так же не лишним представляется анализ существующих устройств, препятствующих доступу в подкапотное пространство.

Ниже представлены недостатки каждой подсистемы, и пути их устранения.

Узлы блокировки - как было указано выше, в неизменном виде существуют много лет, если не десятилетий (речь идет об оконечных элементах узла блокировки). В сегодняшних решениях [1, 2, 3, 4], как и раньше, в качестве оконечного элемента узла блокировки применяется электромеханические реле (ЭМР). Недостатков у ЭМР много и они хорошо известны: чувствительность к монтажному положению, низкая надежность ввиду присутствия истираемых частей, искрения и образования частиц пыли, большие габариты и большой потребляемый ток управления, прямо пропорциональные максимальному допустимому току через контакты.

Одним из возможных решений, представляется применение узлов блокировки, в которых в качестве оконечного элемента используется полупроводниковый силовой ключ с изолированным управлением (ПСКИУ). Такой узел блокировки содержит полупроводниковый силовой ключ со схемой изолированного управления, источник стабилизированного напряжения, формирующий необходимые уровни электропитания, и управляющий элемент, воспринимающий на своем входе кодированный сигнал управления (посредством проводной или беспроводной связи), а на своем выходе формирующий сигнал управления полупроводникового силового ключа.

По сравнению с электромеханическими реле, ПСКИУ обладают явными преимуществами, в том числе, не имеют дребезга контактов и проблем вследствие ударов, вибрации и безразличны к монтажному положению. Они не содержат изнашивающегося механизма, который ограничивал бы количество срабатываний, не создают магнитных полей, электрического шума и нечувствительны к электромагнитным помехам. ПСКИУ так же отличает сверхмалый потребляемый ток на управление, измеряемый долями микроампер, что на пять порядков меньше чем у ЭМР.

Более того, ПСКИУ имеет аттестованные рабочие характеристики в диапазоне температур от -40 до +125 градусов по Цельсию (но могут работать вплоть до +175 градусов), усиленную изоляцию более 3 кв (киловольт), а стойкость к переходным помехам более 1кв/мкс и обеспечение отличного подавления шума со входа на выход и между разомкнутыми выводами на выходе, позволяет снизить нежелательные переходные явления. Так же немаловажным является тот факт, что габариты ПСКИУ в десятки раз меньше, чем габариты ЭМР, имеющего схожие параметры по максимальному току через контакты.

Достоинства ПСКИУ позволяют спроектировать и изготовить узел блокировки, в разы меньших габаритов, с непревзойденной надежностью. По сути, они могут работать вечно.

Подсистема отображения сервисной информации - крайне необходима в составе иммобилайзера. Подсистема отображения сервисной информации (ПОСИ) имеет своей целью визуальное и\или звуковое информирование пользователя о текущем режиме работы иммобилайзера, об обнаруженных неисправностях, попытках взлома, других сервисных параметров. Такое информирование должно быть легко читаемым и\или слышимым, с тем, что бы пользователь смог отреагировать на него своевременно и корректно.

В существующих решениях [4], ПОСИ, как правило, выполнено следующим образом: в поле зрения пользователя устанавливается светоизлучающий элемент, который с помощью изменения цвета, частоты и длительности вспышек информирует пользователя. Пользователь должен подсчитать количество вспышек, понять их цвет, отличить темп вспышек, и на основании этих данных, идентифицировать «сообщение». В случае звукового извещателя отличительными признаками информационного «сообщения» являются тональность, частота и длительность звуковых сигналов. электронный иммобилайзер противоугонный автомобиль

Понятно, что это крайне неудобно. Пользователь физически не в состоянии запомнить все виды простых «сообщений», а если их количество уменьшить до нескольких, то их информативность резко падает. Более того, с помощью таких ПОСИ невозможно передать пользователю информацию, например, о дате и времени попытки взлома. Передача такого рода информации требует принципиально другого подхода в реализации ПОСИ.

Конечно, существуют дополнительные блоки GSM, которые пользователь может дополнительно установить на автомобиль, подключив их информационные входы к информационным выходам иммобилайзера. Но за это надо дополнительно платить - как за устройство и установку, так и за трафик. Но даже установка такого рода устройств как дополнения к иммобилайзеру, не очевидна с точки зрения их стоимости отнесенной к результату, так как информационные выходы существующих иммобилайзеров могут передавать на вход модуля GSM только дискретные сигналы, например «открыта дверь», и не могут передавать многобайтовые информационные посылки.

Здесь нужно отметить, что существуют GSM решения, позволяющие передавать так же дополнительную информацию (напряжение бортовой сети, температура, прочие сервисные параметры), однако они не могут воспринимать на своем входе информационные потоки от иммобилайзеров, по причине того, что последние не имеют такой функции. К тому же, разные производители иммобилайзеров по своему проектируют выходы, и не каждый GSM модуль совместим с тем или иным иммобилайзером.

Одним из возможных решений проблемы информирования пользователя о текущем состоянии иммобилайзера, представляется использование ПОСИ с функцией передачи звуковой и\или текстовой информации на дисплей штатного радиоприемника автомобиля с помощью радиоволн. Передача может осуществляться на любой частоте, например FM - диапазона.

Такой подход обеспечит своевременное информирование пользователя, информация будет представлена в легко читаемом и\или слышимом виде. Настройки современного штатного радиоприемника позволяют переключить частоту радиоприемника на требуемую для передачи важной информации. Информационные входы такой ПОСИ легко настроить на прием информации от других установленных на автомобиле компонентов (способных такого рода информацию передавать), и включить эту информацию в информационный поток, передаваемый на штатный радиоприемник.

Программная платформа - вкупе с управляющим процессором, является сердцем любого иммобилайзера. В первом приближении, программная платформа представляет собой логический автомат состояний (ЛАС), который формирует реакцию в ответ на события, с учетом текущего состояния. Алгоритм работы ЛАС в существующих решениях описывается в руководстве пользователя и, как правило, не может быть изменен. В некоторых устройствах можно подключать или отключать те или иные функции (например, сигнализацию указателями поворотов, звуковые сигналы и пр.), но абсолютно невозможно программирование пользователем уникальной, отличной от заводских установок, реакции на то или иное событие.

Очевидно, что такой подход не является безупречным, так как не существует возможности обеспечить полную совместимость с другими, представленными на рынке дополнительными модулями (например, GSM модулями, всевозможными датчиками, модулями блокировок и пр.). Каждый производитель обеспечивает поддержку только собственных устройств и решений, в результате чего становиться затруднительной реализация полноценного противоугонного комплекса, на базе устройств от разных производителей.

Так же из-за этого становится затруднительной (если вообще возможной) установка тех или иных иммобилайзеров на автомобили, имеющие отличные от широко распространенных, сигналы, например, от датчиков открытия дверей. В таких случаях приходится применять дополнительные внешние преобразователи, которые усложняют установку иммобилайзера, и вносят неопределенность в его работу.

Для решения данной проблемы, по мнению автора, следует применить полностью открытый, настраиваемый пользователем ЛАС. В качестве поддержки при начальной инициализации, изготовитель может осуществлять первичное программирование базовой логики ЛАС, но основную настройку производит пользователь. Такой подход позволит решить абсолютно любые проблемы совместимости с любыми существующими на рынке устройствами, позволит намного более корректно интегрировать иммобилайзер в электрическую систему автомобиля, позволит более полно использовать ресурсы иммобилайзера для защиты от угона, а защита от угона - его основное назначение.

Так же открытая архитектура ЛАС позволит интегрировать внутри иммобилайзера дополнительные элементы: GSM модуль, модуль управления замками капота, модуль беспроводных блокировок, акселерометры и гироскопы, элементы долговременной памяти, часы реального времени и прочие элементы. Все входы и выходы иммобилайзера могут быть настроены пользователем по собственному усмотрению.

Отдельного рассмотрения, как представляется, заслуживает узел замка капота. Такие замки широко известны, и так же широко применяются. Однако существует как минимум одна проблема, связанная с применением электромеханических замков капота. Проблема эта связана с тем, что электромеханические замки управляются напряжением постоянного тока изменяемой полярности. То есть, из корпуса электродвигателя замка капота выходят два силовых провода, при подаче напряжения одной полярности на которые замок открывается, при смене полярности - закрывается.

В случае если злоумышленники предпримут попытку подготовки угона на СТО (а такие случаи возможны), то они просто подключат собственные провода к проводам, идущим от электродвигателя (удлинят их), и выведут их концы в заранее известное скрытое место. При угоне, им будет достаточно просто подать на них напряжение, и капот будет разблокирован.

Препятствовать такому развитию событий, может видоизмененный узел электродвигателей замка капота. В такой видоизмененный узел дополнительно устанавливается контроллер, который своими выходами управляет электродвигателями, а на входе воспринимает кодовые посылки от основного блока иммобилайзера. Таким образом, подготовка угона на СТО способом, описанным выше, становиться попросту невозможна.

Таким образом, принципиально улучшить характеристики иммобилайзера можно, используя узлы блокировки, с проводным или беспроводным управлением, оконечным элементом которых является силовой полупроводниковый ключ, подсистему отображения сервисной информации, выполненной с возможностью передавать информацию на дисплей штатного радиоприемника посредством радиоволн, программную платформу, основанную на полностью открытой архитектуре логического автомата состояний, позволяющую программирование всех, без исключения, возможных вариантов состояний, и используя замок капота, существенным отличием которого, является дополнительная взломостойкая оболочка корпуса электродвигателей, внутри которой установлен управляющий элемент, воспринимающий на своем входе кодированный сигнал управления от управляющей схемы иммобилайзера, а выходы которого подключены к схеме управления электродвигателями.

Литература

1. Патент РФ №2160196

2. Патент РФ №2090395

3. Патент РФ №2124992

4. Патент РФ №2373083

Размещено на Allbest.ru