Противоугонное устройство для транспортного средства

 

Изобретение относится к технике предотвращения недозволенного пользования транспортными средствами. На транспортном средстве установлены источник питания, токоограничивающий резистор, светодиод, геркон, генератор прерывистых сигналов, электромагнитное реле, дистанционный переключатель, задающий генератор, фазовый манипулятор и передатчик, связанный с передающей антенной. На приемном пункте имеются измерительный и два пеленгационных канала, в состав которых входят приемные антенны, гетеродины, смесители, блок поиска, усилители первой и второй промежуточной частоты, удвоитель частоты, измерители частоты, измерители ширины спектра, блок сравнения, пороговый блок, линия задержки, ключи, частотный детектор, фазовые детекторы, триггер, блоки регистрации, перемножители, узкополосные фильтры и вычислительный блок. Устройство обеспечивает не только передачу по радиоканалу тревожной информации об угнанном транспортном средстве и определение его азимута, но и позволяет пассивным фазовым методом определять дальность до транспортного средства, его радиальную скорость и угловую скорость по азимуту. Это предопределяет повышенную надежность защиты транспортного средства от угона и краж. 4 ил.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к устройствам для предотвращения недозволенного пользования транспортными средствами, например автомобилями.

Известны противоугонные устройства для транспортных средств (патенты РФ 2006394, 2011574, 2018128, 2021927, 2033352, 2033353, 2033354, 2040416, 2042548, 2058906, 2061320, 2061321: Дикарев В.И., Кайнаш Б.В., Медведев В.М. Защита транспортных средств от угона и краж. СПб, 2000 г. и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Противоугонное устройство для транспортного средства" (патент РФ 2042548, В 60 R 25/10, 1992), которое и выбрано в качестве ближайшего аналога.

Указанное устройство обеспечивает передачу тревожной информации по радиоканалу на приемный пункт. Причем для передачи указанной информации используется сигнал с фазовой манипуляцией, обладающий повышенной устойчивостью к помехам, структурной и энергетической скрытностью. За счет свертки спектра осуществляется обнаружение и структурная селекция ФМН-сигналов. Точная и однозначная пеленгация транспортного средства достигается за счет использования трех антенн и двух измерительных баз. При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Причем антенна измерительного канала является общей для антенн пеленгационных каналов.

Данное устройство позволяет также повысить чувствительность за счет сверки спектра принимаемых ФМН-сигналов, пеленгация источника излучения которых осуществляется на фиксированной частоте кварцевого второго гетеродина, что исключает влияние нестабильности несущей частоты принимаемых ФМН-сигналов на результаты пеленгации. Следует также отметить, что указанный пеленгатор инвариантен к виду модуляции принимаемых сложных сигналов. Кроме того, исключаются случайные выключения противоугонного устройства.

Однако потенциальные возможности данного устройства используются не в полной мере. Указанное устройство обеспечивает только пеленгацию угнанного транспортного средства, но не позволяет определять его местоположение и параметры движения, что снижает надежность защиты транспортного средства от угона и краж.

Технической задачей изобретения является повышение надежности защиты транспортного средства от угона и краж путем определения его местоположения и параметров движения.

Поставленная задача решается тем, что противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее на транспортном средстве генератор прерывистых сигналов, один из питающих выводов которого через ключ зажигания соединен с плюсовой шиной источника питания, электромагнитное реле, обмотка которого подключена к выходу генератора прерывистых сигналов, а размыкающий контакт включен в цепь катушки зажигания последовательно с ключом зажигания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, размыкающими и замыкающими контактами.

Последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора превышающих сигналов, и передатчик, связанный с передающей антенной, с плюсовой шиной источника питания соединены непосредственно один из выводов токоограничивающего резистора, первый и второй обмоток дистанционного переключателя, а через ключ зажигания - один из питающих выводов задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика, замыкающий и размыкающий контакты первой обмотки дистанционно переключателя включены между одним из выводов геркона и вторыми выводами соответственно первой и второй обмоток дистанционного переключателя, замыкающий контакт второй обмотки которого включен между другим выводом токоограничивающего резистора и анодом светодиода, катод которого и другой вывод геркона непосредственно, а другие питающие выводы задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика через размыкающий контакт второй обмотки дистанционного переключателя соединены с минусовой шиной источника питания, и расположенные на приемном пункте измерительный канал, состоящий из последовательно включенных блока поиска, первого гетеродина, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, усилителя первой промежуточной частоты, удвоителя частоты, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, первого ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, частотного детектора, триггера и первого блока регистрации, и из последовательно подключенных к выходу первого гетеродина второго ключа, второй вход которого соединен с выходом порогового блока, первого измерителя частоты и второго блока регистрации, при этом выход порогового блока дополнительно соединен с входами линии задержки и блока поиска, и два пеленгационных канала, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина измерительного канала, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты измерительного канала, узкополосного фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина измерительного канала, и блока регистрации, снабжено третьим и четвертым перемножителями, третьим, четвертым и пятым узкополосными фильтрами, пятым и шестым смесителями, четвертым усилителем первой промежуточной частоты, третьим и четвертым фазовыми детекторами, вторым и третьим измерителями частоты, вычислительным блоком, пятым и шестым блоками регистрации, причем к выходу усилителя первой промежуточной частоты измерительного канала последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты второго пеленгационного канала, третий узкополосный фильтр, второй измеритель частоты и пятый блок регистрации, к выходу приемной антенны первого пеленгационного канала последовательно подключены четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты второго пеленгационного канала, четвертый узкополосный фильтр, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора первого пеленгационного канала, и вычислительный блок, к выходу приемной антенны измерительного канала последовательно подключены пятый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом блока эталонных частот, четвертый усилитель первой промежуточной частоты, шестой смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом блока эталонных частот, пятый узкополосный фильтр и третий измеритель частоты, первый выход которого соединен с шестым блоком регистрации, а второй выход подключен к второму входу вычислительного блока, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с выходами первого и второго измерителей частоты и третьего фазового детектора соответственно.

Структурные схемы предлагаемого устройства представлены на фиг.1 и 2. Принцип пеленгации угнанного транспортного средства фазовым методом иллюстрируется фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, изображены на фиг.4.

Противоугонное устройство для транспортного средства содержит на транспортном средстве: источник 1 питания, токоограничивающий резистор 2, дистанционный переключатель 3 с двумя противофазными обмотками 4 и 5, светодиод 6, геркон 7, ключ 8 зажигания, генератор 9 прерывистых сигналов, электромагнитное реле 10, задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12, передатчик 13 и передающую антенну 14; на приемном пункте: первую 15, вторую 16 и третью 17 приемные антенны, первый 20, третий 21 и четвертый 22 смесители, блок 18 поиска, первый гетеродин 19, первый 23, второй 24 и третий 25 усилители первой промежуточной частоты, обнаружитель 26, первый 27 и второй 29 измерители ширины спектра, удвоитель 28 частоты, блок 30 сравнения, пороговый блок 31, линию 32 задержки, первый 33 и второй 34 ключи, первый измеритель 35 частоты, второй блок 36 регистрации, второй гетеродин 37, второй смеситель 38, усилитель 39 второй промежуточной частоты, частотный детектор 40, триггер 41, первый блок 42 регистрации, первый 43 и второй 44 перемножители, первый 45 и второй 46 узкополосные фильтры, первый 47 и второй 48 фазовые детекторы, третий 49 и четвертый 50 блоки регистрации, третий перемножитель 51, третий узкополосный фильтр 52, второй измеритель частоты 53, пятый блок 54 регистрации, четвертый перемножитель 55, четвертый узкополосный фильтр 56, третий фазовый детектор 57, четвертый фазовый детектор 58, вычислительный блок 59, пятый 60 и шестой 63 смесители, блок 61 эталонных частот, четвертый усилитель 62 первой промежуточной частоты, пятый узкополосный фильтр 64, третий измеритель частоты 65 и шестой блок 66 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Транспортное средство может находиться в двух режимах: в режиме нормальной эксплуатации, когда противоугонное устройство выключено, и в режиме охраны, когда противоугонное устройство включено.

В первый режим транспортное средство переводится путем поднесения постоянного магнита, выполненного, например, в виде брелока, к геркону 7, установленному за обшивкой транспортного средства в месте, известном только владельцу. При этом обмотка 4 дистанционного переключателя 3 через замкнутые контакты 4.1 и геркон 7 оказывается подключенной к источнику 1 питания. Дистанционный переключатель 3 переводится в свое первое устойчивое состояние, при котором контакты 4.2 замыкаются, а контакты 4.1 размыкаются. Контакты 5.1 и 5.2 находятся в разомкнутом состоянии. При включении зажигания напряжение питания поступает на катушку зажигания, и двигатель работает в нормальном режиме, неисправность в цепи зажигания отсутствует.

Для перевода транспортного средства в режим охраны, т.е. включения противоугонного устройства, владелец опять подносит постоянный магнит к геркону 7.

В этом случае срабатывает обмотка 5, и дистанционный переключатель 3 переводится во второе устойчивое состояние, при котором контакты 4.1, 5.1 и 5.2 замыкаются, а контакты 4.2 размыкаются. Именно такая ситуация изображена на фиг.1. При этом напряжение питания через токоограничивающий резистор 2 и замкнутые контакты 5.1 поступает на светодиод 6, который срабатывает и сигнализирует владельцу о том, что противоугонное устройство включено. При включении зажигания через замкнутые контакты 5.2 корпус транспортного средства подключается к вторым входам генератора 9 прерывистых сигналов, задающего генератора 11, фазового манипулятора 12 и передатчика 13. Генератор 9 начинает вырабатывать прямоугольные импульсы (фиг.4, б), периодически размыкая и замыкая контакты 10.1 электромагнитного реле 10, а задающий генератор 11 начинает вырабатывать гармоническое напряжение (фиг.4, а). При этом запуск двигателя осуществляется в период замкнутого состояния контактов 10.1, но угон невозможен, так как через некоторое время генератор 9 подает импульс, контакты 10.1 размыкаются, система зажигания и двигатель отключаются.

Лицо, пытающееся совершить угон, начинает последовательно искать причину отказа в работе двигателя. При этом исходит из того, что большинство неисправностей приходится на систему зажигания. Обычно начинают проверку системы зажигания, так как убедиться в ее неисправности наиболее просто (по наличию искры на проводах высокого напряжения, подходящих к свечам). Допустим лицо, пытающееся совершить угон, поднесло провод высокого напряжения к массе и прокручивает двигатель. Если при этом искра есть (период, когда генератор 9 импульсов не подает), то угонщик переключается на поиск неисправности в системе питания и начинает последовательно проверять участки питания, т.е. уходит в сторону от правильного пути поиска.

Если при проверке искра отсутствует (период подачи генератором 9 импульса), то угонщик исследует цепь электрооборудования и ищет поврежденный участок до перерыва в подаче импульса и исчезновения неисправности. Это служит указателем для замены якобы неисправного участка цепи, т.е. опять вводит в заблуждение. Поиск неисправности усложняется.

Следовательно, отсутствие звуковой сигнализации не вызывает беспокойства и позволяет злоумышленнику длительное время заниматься своей преступной деятельностью. При этом угонщик, предприняв неоднократные попытки запустить двигатель, все же имеет реальную возможность обнаружить наличие противоугонного устройства, раскрыть принцип его работы и совершить угон транспортного средства.

Для предотвращения угона транспортного средства используется радиоканал, по которому передается тревожная информация на приемный пункт, где принимаются меры по задержанию угонщика.

При замыкании контактов 5.2 напряжение питания подается на генератор 9 прерывистых сигналов, задающий генератор 11, фазовый манипулятор 12 и передатчик 13 через замкнутый ключ 8 зажигания.

Гармоническое напряжение (фиг.4, а) U_o(t) = V₀•Cos(2πf₀•t+ϕ₀), где U₀, f₀, ϕ₀, - амплитуда, несущая частота и начальная фаза напряжения, вырабатываемое задающим генератором 11, с его выхода поступает на первый вход фазового манипулятора 12, на второй вход которого подаются прямоугольные импульсы (модулирующий код M(t)) (фиг.4, б). Модулирующий код содержит сведения о номерном знаке транспортного средства, его владельце, цвете, марке и т.п. На выходе фазового манипулятора образуется фазоманипулированный (ФМН) сигнал Uc(t) = Vc•Cos[2πf_ot+ϕк(t)+ϕ_O], 0≤t≤Tc, где Vc, Тc - амплитуда и длительность сигнала; ϕк(t) = {0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующими кодом M(t) (фиг.4, б), причем ϕк(t) = const при Kτ_u<t>(K+1)τ_u и может изменяться скачком при t = Kτ_u, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1,2,..., N-l), τ_u, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тc (Тc=Nτ_u).

Данный сигнал после усиления в передатчике 13 излучается передающей антенной 14 в эфир.

На приемном пункте просмотр заданного частотного диапазона и поиск ФМН-сигналов осуществляется с помощью блока 18 поиска, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 19. Ключи 33 и 34 в исходном состоянии закрыты.

Принимаемые ФМН-сигналы: U₁(t) = Vc•Cos[2πf_ot+ϕк(t)+ϕ₁], U₂(t) = Vc•Cos[2πf_ot+ϕк(t)+ϕ₂], U₃(t) = Vc•Cos[2πf_ot+ϕк(t)+ϕ₃], 0≤t≤Tc,
с выходов приемных антенн 15-17 поступают на первые входы смесителей 20-22 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение линейно изменяющейся частоты с выхода гетеродина 19
Uг₁(t) = Vг₁•Cos[2πfг₁t+πγt²+ϕг₁], 0≤t≤Tn,
где Vг₁, fг₁, ϕг₁, Tп, - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина 19;
γ=Df/Tп - скорость изменения частоты гетеродина 19 (скорость перестройки гетеродина 19).

На выходах смесителей 20-22 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 23-25 выделяются напряжения первой промежуточной частоты
Unр₁(t) = Vnр₁•Cos[2πfnp₁•t+ϕк(t)-πγt²+ϕnp₁],
Unр₂(t) = Vnр₁•Cos[2πfnp₁•t+ϕк(t)-πγt²+ϕnp₂],
Unр₃(t) = Vnр₁•Cos[2πfnp₁•t+ϕк(t)-πγt²+ϕnp₃],
где Vпр₁=1/2 К₁VcVг₁;
K₁ - коэффициент передачи смесителей;
fпp₁=f₀-Wг₁ - первая промежуточная частота;
ϕnp₁= ϕ₁-ϕг₁,
ϕnp₂= ϕ₂-ϕг₁,
ϕnp₃= ϕ₃-ϕг₁,
представляющие собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотой модуляций (ФМН-ЛЧМ).

Напряжение Uпр₁(t) с выхода усилителя 23 первой промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя 26, состоящего из измерителей 27 и 29 ширины спектра, удвоителя 28 частоты, блока 30 сравнения, порогового блока 31 и линии 32 задержки.

На выходе удвоителя 28 частоты образуется гармоническое напряжение

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует. Ширина спектра второй гармоники Δf₂ определяется длительностью Тс сигнала (Δf₂=1/Тс). Тогда как ширина спектра ФМН-сигнала первой промежуточной частоты определяется длительностью τ_и его элементарных посылок (Δf_c= 1/τ_u). Следовательно, при умножении первой промежуточной частоты на два спектр ФМН-сигнала "сворачивается" в N раз (Δf_c/Δf₂= N). Это обстоятельство и позволяет обнаружить и отселектировать ФМН-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемного устройства меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра Δfc ФМН-сигнала измеряется с помощью измерителя 27 ширины спектра, а ширина спектра второй гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 29 ширины спектра. Напряжения V₁ и V₂ и пропорциональные Δf_c и Δf₂ соответственно с выходов измерителей 27 и 29 ширины спектра поступают на два входа блока 30 сравнения. Так как ₁>>V₂, то на выходе блока 30 сравнения формируется постоянное напряжение, которое сравнивается с пороговым уровнем V_пор в пороговом блоке 31. Пороговый уровень V_пор выбирается таким образом, чтобы этот уровень не превышал случайные помехи, пороговый уровень V_пор превышается только при обнаружении сложного ФМН-сигнала. При превышении порогового уровня Vпop в пороговом блоке 31 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 33 и 34, открывая их, на вход линии 2 задержки и на управляющий вход блока 18 поиска, переводя его в режим остановки. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Df и поиск ФМН-сигналов прекращается на время анализа и регистрации обнаруженного ФМН-сигнала, которое определяется временем задержки τ_з линии 32 задержки.

Частота гетеродина 19 измеряется измерителем 35 частоты и фиксируется блоком 36 регистрации. Зная частоту перестраиваемого гетеродина 19 в момент обнаружения ФМН-сигнала, можно определить и несущую частоту fо обнаруженного ФМН-сигнала.

Транспортные средства определенных территорий и районов могут иметь свои несущие частоты, что является дополнительным признаком опознавания угнанного транспортного средства.

При прекращении перестройки гетеродина 19 усилителями 23-25 первой промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Unр₄(t) = Vnр₁•Cos[2πfnp₁•t+ϕк(t)+ϕnp₁],
Unр₅(t) = Vnр₁•Cos[2πfnp₁•t+ϕк(t)+ϕnp₂],

Напряжения Uпр₅(t) и Uпр₆(t) с выходов усилителей 24 и 25 первой промежуточной частоты поступают на первые входы перемножителей 43 и 44 соответственно. Напряжение Uпр₄(t) (фиг.4, в) с выхода усилителя 23 первой промежуточной частоты через открытый ключ 33 поступает на первый вход смесителя 38, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 37, частота которого стабилизирована кварцем
Uг₂(t) = Vг₂•cos[2πfг₂•t+ϕк(t)+ϕг₂],
где Vг₂, fг₂, ϕг_2/ - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина 37.

На выходе смесителя 38 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 39 выделяется напряжение второй промежуточной частоты (фиг.4, г)

где Vпр₂=1/2 К₁Vпр₁Vг₂;
fпр₂=fпр₁-Wг₁ - вторая промежуточная частота;
ϕnp₄= ϕ₁-ϕг₂,
которое поступает на вход частотного детектора 40. На входе последнего образуются короткие разнополярные импульсы (фиг.4, д), соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы принимаемого ФМН-сигнала второй промежуточной частоты Uпр₇(t) (фиг.4, г). Указанные импульсы поступают на вход триггера 41. Каждым положительным коротким импульсом триггер 41 переводится в одно устойчивое состояние, а каждым отрицательным коротким импульсом - в другое устойчивое состояние. На выходе триггера 41 формируются прямоугольные импульсы M'(t) (фиг.4, е), соответствующие модулирующему коду M(t) (фиг.4, б). Эти импульсы фиксируются блоком 42 регистрации.

При этом каждое транспортное средство имеет свой модулирующий код, который состоит из адресной и информационной частей. Адресная часть состоит из n элементарных посылок и используется для передачи сведений, например о номере стоянки, гаража, района и т.д. Информационная часть состоит из m элементарных посылок (m=N-n) и используется для передачи сведений о номерном знаке транспортного средства и его владельце. Причем модулирующий код M(t) выделяется из принимаемого ФМН-сигнала без традиционного опорного напряжения. Для этого используются структурные свойства ФМН-сигнала, частотный детектор 40 и триггер 41.

Пеленгация транспортного средства, подвергающегося угону или угнанного, осуществляется фазовым методом, которому свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла. Действительно, согласно формуле
Δϕ = 2π•d/λ•cosβ,
где d - измерительная база (расстояние между приемными антеннами);
λ - длина волны;
β - угол прихода радиоволны.

Фазовая система тем чувствительнее к изменению угла β, чем больше относительный размер базы d/λ. Однако с ростом d/λ уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета.

Напряжение Unp₇(t) с выхода усилителя 39 второй промежуточной частоты одновременно поступает на вторые входы перемножителей 43 и 44, на выходах которых образуются гармонические напряжения:
U₅(t) = V₅•cos[2πfг₂•t+ϕг₂+Δϕ₁],
U₅(t) = V₅•cos[2πfг₂•t+ϕг₂+Δϕ₂], 0≤t≤Tc,
где V₅=•1/2K₂Vпр₁Vпр₂;
K₂ - коэффициент передачи перемножителей;
Δϕ₁= ϕ₂-ϕ₁, Δϕ₂= ϕ₃-ϕ₁ - фазовые сдвиги, определяющие направление на источник излучения (транспортное средство).

Указанные напряжения выделяются узкополосными фильтрами 45, 46 и поступают на первые входы фазовых детекторов 47 и 48, на вторые входы которых подается напряжение Uг₂(t) с выхода гетеродина 37. На выходах фазовых детекторов 47 и 48 образуются постоянные напряжения:
Uн₁(β) = Vн•sinΔϕ₁,
Uн₂(β) = Vн•sinΔϕ₂,
где V_н=•1/2К₃V₅Vг₂;
К₂ - коэффициент передачи фазовых детекторов;
Δϕ₁= ϕ₂-ϕ₁= 2π•d/λ•sinβ,
Δϕ₂= ϕ₃-ϕ₁= 2π•d/λ•sinβ,
которые фиксируются блоками 49 и 50 регистрации.

Между относительными размерами измерительных баз устанавливается следующее соотношение:
d/λ<1/2<2d/λ.
При этом меньшая база d образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база 2d - точную, но неоднозначную шкалу отсчета.

Местоположение транспортного средства, подвергающегося угону или угнанного, осуществляется также фазовым методом. С этой целью определяется косвенным методом дальность D до транспортного средства (ТС) (фиг.3). Для этого принимаемый ФМН-сигнал U₂(t) с выхода приемной антенны 16 подается на первый вход перемножителя 55, на второй вход которого поступает напряжение Uпр₆(t) с выхода усилителя 25 первой промежуточной частоты. На выходе перемножителя 55 образуется гармоническое колебание на частоте fг₁ первого гетеродина 10 с сохранением фазовых соотношений
U₇(t) = V₇•cos[2πfг₁•t+ϕг₁+Δϕ₃], 0≤t≤Tc,
где V₇=•1/2K₂V_cVг₁;
Δϕ₃= ϕ₂-ϕ₃= 2π•d/λ•sinβ₃.
Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 56 и поступает на первый вход фазового детектора 57, на второй вход которого подается напряжение Uг₁(t) с выхода гетеродина 19. На выходе фазового детектора 57 образуется постоянное напряжение
Uн₃(β) = Vн₃•sinΔϕ₃,
где Vн₃=•1/2К₃V₇Vг₁.

Это напряжение поступает на вход вычислительного блока 59 и на первый вход фазового детектора 58, на второй вход которого подается напряжение Uн₁(β) с выхода фазового детектора 47. На выходе фазового детектора 58 образуется напряжение:
U_н(β) = Vн₄•sinΔ(Δϕ₁-Δϕ₃),
где Vн₄=•1/2К₃VнVн₃,
которое поступает на соответствующий вход вычислительного блока 59, в вычислительном блоке 59 обрабатывается разность разностей фаз (фиг.3)
Δ(Δϕ₁-Δϕ₃) = 2π•d/λ(sinΔϕ₁-sinΔϕ₃).
Выразив sinΔϕ₁ и sinΔϕ₃ через стороны прямоугольных треугольников 15 15' ТС, 16 16' ТС и 17 17' ТС, получили:


где D - дальность до источника излучения сложных сигналов (дальность до транспортного средства).

Вышеприведенные выражения можно записать в приближенном виде:
sinβ₁≅sinβ+d/Dcos²β,
sinβ₃≅sinβ-d/Dcos²β.
Значение разности разностей фаз в приближенном виде выглядит следующим образом:
Δ(Δ₁-Δϕ₃) = 2π•d/λ•2d/D•cos²β.
Искомая дальность D до транспортного средства оценивается по следующей формуле:

По измеренным значениям азимута β и дальности D в вычислительном блоке 59 определяется местоположение угнанного транспортного средства.

Параметры движения угнанного транспортного средства определяются путем использования эффекта Доплера. Сущность его заключается в том, что частота fc принимаемых колебаний отличается от частоты fо излучаемых колебаний, если излучатель и приемник перемещаются относительно друг друга.

Как известно из общих положений теории относительности, связь между частотами fc и fo определяется соотношением:

где С - скорость света;
V - полная скорость движения источника излучения сигнала;
- радиальная составляющая скорости источника излучения сигнала (излучателя).

Поскольку


то выражение для частоты принимаемых колебаний можно записать в следующем виде:

Ограничиваясь первыми слагаемыми в правой части приведенного равенства, получаем:

где Fg - доплеровское смещение частоты.

Замена точного соотношения приближенным обуславливает методическую погрешность измерения радиальной скорости излучателя.

Для измерения радиальной скорости излучателя (угнанного транспортного средства) в измерительном канале предлагаемого устройства осуществляется двойное преобразование принимаемого ФМН-сигнала U₁(t) с использованием двух эталонных частот f₁, f₂ и частоты подставки Fо, которая вводится для определения знака доплеровского смещения.

Для измерения радиальной скорости излучателя (угнанного транспортного средства) принимаемый ФМН-сигнал с выхода приемной антенны 15 поступает на первый вход смесителя 60, на второй вход которого подается напряжение первой эталонной частоты f₁ с первого выхода блока 61 эталонных частот. На выходе смесителя 60 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 62 выделяется напряжение первой промежуточной частоты:
fпp₁=fс-f₁=fо+Fg-f₁,
которое поступает на первый вход смесителя 63. На второй вход смесителя 63 подается напряжение, эталонная частота которого определяется выражением:
f₂=fо-f₁-fо,
где Fо - частота подставки, которая вводится для определения знака доплеровского смещения Fg.

На выходе смесителя 63 формируется колебание следующей частоты
f₃=fпp₁-f₂=fо+Fg-f₁-fо+f₁+Fо=Fg₁+Fо,
которое выделяется узкополосным детектором 64, измеряется измерителем частоты 65 и поступает в вычислительный блок 59 и блок 66 регистрации.

По величине и знаку доплеровского смещения оценивается величина и направление радиальной скорости источника излучения сигнала (угнанного транспортного средства).

В зависимости от того, f₃>Fо или f₃<Fо, определяется знак доплеровского смещения Fg, а следовательно, и направление радиальной скорости.

Измерение угловой скорости транспортного средства основано на сравнении доплеровского смещения в двух системах разнесенных антенн. При этом измеряется производная направляющего косинуса

От производной нетрудно перейти к угловой скорости по азимуту:

где ΔFg=Fg₂-Fg₁ - разность доплеровских частот в азимутальной плоскости.

Таким образом, для измерения угловой скорости источника излучения сигнала, кроме разности доплеровских частот, необходимо измерить направляющий косинус в азимутальной плоскости.

По найденному значению угловой скорости определяется тангенциальная составляющая вектора скорости источника излучения сигнала:

Модуль вектора скорости транспортного средства

находится как результат измерения четырех радионавигационных параметров двух координат β, D и двух скоростей
Для измерения угловой скорости излучателя (угнанного транспортного средства) по азимуту β напряжения Uпр₄(t) и Uпр₆(t) с выходов усилителей 23 и 25 первой промежуточной частоты поступают на два входа перемножителя 51 соответственно. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение на частоте, равной разности доплеровских частот:
ΔFg = Fg₂-Fg₁.Fg = Fg₂ - Fg₁.

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 52 и поступает на первый вход измерителя частоты 53. Указанная разность доплеровских частот в азимутальной плоскости измеряется измерителем частоты 53 и поступает в вычислительный блок 59 и блок 54 регистрации.

В вычислительном блоке 59 определяются тангенциальная составляющая вектора скорости излучателя:

и модуль вектора скорости излучателя

Время задержки τ_З линии 32 задержки выбирается таким образом, чтобы можно было зарегистрировать и проанализировать основные параметры обнаруженного ФМН-сигнала. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 32 задержки поступает на вход сброса порогового блока 31 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом блок 18 поиска переводится в режим поиска, а ключи 33 и 34 закрываются, т.е. возвращаются в свои исходные состояния. При обнаружении следующего ФМН-сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.

Получив на приемном пункте информацию о частоте, модулирующем коде, местоположении и параметрах движения угнанного транспортного средства, сотрудники ГИБДД принимают соответствующие меры по задержанию угонщика и транспортного средства.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими аналогичными устройствами обеспечивает не только передачу по радиоканалу тревожной информации об угнанном транспортном средстве и определение его азимута β, но и позволяет пассивным фазовым методом определить дальность D до угнанного транспортного средства, его радиальную скорость и угловую скорость по азимуту β. При этом по измеренным значениям дальности D и угловой скорости определяется тангенциальная составляющая V₂ вектора скорости транспортного средства, а по измеренным значениям четырех радионавигационных параметров: двух координат D, β и двух скоростей определяется модуль вектора скорости транспортного средства, т.е. наряду с местоположением определяются и параметры движения угнанного транспортного средства. Тем самым расширяются технические возможности противоугонного устройства и повышается надежность защиты транспортного средства от угона и краж.

Формула изобретения

Противоугонное устройство для транспортного средства, содержащее на транспортном средстве генератор прерывистых сигналов, один из питающих выводов которого через ключ зажигания соединен с плюсовой шиной источника питания, электромагнитное реле, обмотка которого подключена к выходу генератора прерывистых сигналов, а размыкающий контакт включен в цепь катушки зажигания последовательно с ключом зажигания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, размыкающими и замыкающими контактами, последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора прерывистых сигналов, и передатчик, связанный с передающей антенной, с плюсовой шиной источника питания соединены непосредственно один из выводов токоограничивающего резистора, первой и второй обмоток дистанционного переключателя, а через ключ зажигания - один из питающих выводов задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика, замыкающий и размыкающий контакты первой обмотки дистанционного переключателя включены между одним из выводов геркона и вторыми выводами соответственно первой и второй обмоток дистанционного переключателя, замыкающий контакт второй обмотки которого включен между другим выводом токоограничивающего резистора и анодом светодиода, катод которого и другой вывод геркона непосредственно, а другие питающие выводы задающего генератора, фазового манипулятора и передатчика через размыкающий контакт второй обмотки дистанционного переключателя соединены с минусовой шиной источника питания, и расположенные на приемном пункте измерительный канал, состоящий из последовательно включенных блока поиска, первого гетеродина, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, усилителя первой промежуточной частоты, удвоителя частоты, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, первого ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, частотного детектора, триггера и первого блока регистрации, и из последовательно подключенных к выходу первого гетеродина второго ключа, второй вход которого соединен с выходом порогового блока, первого измерителя частоты и второго блока регистрации, при этом выход порогового блока дополнительно соединен с входами линии задержки и блока поиска, и два пеленгационных канала, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина измерительного канала, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты измерительного канала, узкополосного фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина измерительного канала, и блока регистрации, отличающееся тем, что оно снабжено третьим и четвертым перемножителями, третьим, четвертым и пятым узкополосными фильтрами, пятым и шестым смесителями, четвертым усилителем первой промежуточной частоты, третьим и четвертым фазовыми детекторами, вторым и третьим измерителями частоты, вычислительным блоком, пятым и шестым блоками регистрации, причем к выходу усилителя первой промежуточной частоты измерительного канала последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты второго пеленгационного канала, третий узкополосный фильтр, второй измеритель частоты и пятый блок регистрации, к выходу приемной антенны первого пеленгационного канала последовательно подключены четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты второго пеленгационного канала, четвертый узкополосный фильтр, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора первого пеленгационного канала, и вычислительный блок, к выходу приемной антенны измерительного канала последовательно подключены пятый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом блока эталонных частот, четвертый усилитель первой промежуточной частоты, шестой смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом блока эталонных частот, пятый узкополосный фильтр и третий измеритель частоты, первый выход которого соединен с шестым блоком регистрации, а второй выход подключен к второму входу вычислительного блока, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с выходами первого и второго измерителей частоты и третьего фазового детектора соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4