Радиоуправление автосигнализациями
Для передачи команд с брелока и приема тревожных сообщений в современных сигнализациях используется радиоканал. Радиоканал обладает множеством преимуществ по сравнению с другими способами связи:
— связь возможна не только в прямой видимости, но и из-за препятствия, а так же на большом расстоянии
— связь по радиоканалу бесшумна и незаметна.
Вместе с тем, имея приемник, настроенный на частоту передачи, можно незаметно подслушать передаваемые данные. Поэтому эти данные обычно шифруются.
Вредный совет от бывалого: Устанавливайте клиенту сигнализацию со статическим кодом.
Ведь она гораздо дешевле, а замки открывает точно так же!
В современных сигнализациях используется только двухсторонний радиоканал, то есть и брелок и приемопередатчик в автомобиле могут как передавать, так и принимать данные. Для этого используются специальные микросхемы —
трансиверы. Структурная схема цифрового трансивера сигнализаций StarLine серии Dialog изображена на рисунке.
Рисунок 91. Структурная схема цифрового ОЕМ-трансивера |
Основной элемент трансивера — это синтезатор, высокоточный генератор с цифровым управлением, который отвечает за частоту обмена или за канал. Синтезатор используется как для приема так и для передачи, на выходе синтезатора получается частота, лежащая в рабочем диапазоне сигнализации 433.92 ±0.15 МГц.
Кратко приведем алгоритм работы передатчика и приемника. Передатчик берет высокочастотный сигнал с синтезатора и модулирует его с помощью цифрового модулятора. Далее сигнал поступает на усилитель мощности, затем в антенну и передается в эфир.
Приемник усиливает сигнал, полученный через антенну из эфира с помощью малошумящего усилителя (МШУ), и подает его на смеситель. Смеситель с помощью сигнала синтезатора понижает частоту, а затем цифровой демодулятор выделяет из сигнала полезную информацию.
Микросхема трансивера имеет внешний интерфейс, который позволяет подключить ее к управляющему микроконтроллеру. Именно по этому интерфейсу поступают данные, которые затем будут отправлены в эфир.
Большинство операций в трансивере выполняется в цифровом виде, что позволяет увеличить чувствительность приемника а значит и увеличить дальность и надежность связи. Это хорошо видно на примере сигнализаций StarLine Dialog.
Вообще говоря, на дальность и устойчивость связи влияет множество параметров. Основные из них это:
— мощность передатчика;
— чувствительность приемника;
— тип модуляции;
— ширина канала связи;
— количество каналов связи;
— ландшафт.
Мощность передатчика
Мощность передатчика в брелоке ограничивается емкостью элемента питания, в то время как мощность передатчика в приемопередатчике, установленном в автомобиле можно сделать выше — автомобильный аккумулятор обладает гораздо большей емкостью и к тому же подзаряжается.
Чувствительность приемника
Чувствительность приемника показывает, какой мощности должен быть сигнал, чтобы на выходе демодулятора появилась полезная составляющая (чтобы приемник смог получить из эфира понятную команду от передатчика). Чем выше чувствительность, тем дальше можно отнести передатчик, обеспечив приемнику нормальный уровень на входе.
Чувствительность приемника — это паспортная характеристика трансивера при определенных условиях — частоте приема, вида модуляции, параметров модуляции, ширине канала и пр. Но на чувствительность сильно влияют и собственные свойства трансивера, поэтому у разных микросхем будет разная чувствительность при одинаковых параметрах канала. Чувствительность приемника у трансивера StarLine одна из лучших в индустрии.
Тип модуляции
Модуляция — это способ изменения чистого синусоидального сигнала синтезатора с целью передать какую-то полезную информацию.
Сигнал синтезатора изменяется синхронно с данными поступающими на вход передатчика. Обратная операция в приемнике (выделение полезных данных) называется демодуляцией. В современных сигнализациях используется два вида модуляции: амплитудная (AM) и частотная (ЧМ).
Рисунок 92. Амплитудная и частотная модуляция |
При использовании амплитудной модуляции сигнал с синтезатора изменяется по амплитуде (величине). Так как сигнал данных цифровой и имеет два состояния (О и 1), то наиболее удобный способ амплитудной модуляции это включать и выключать высокочастотный сигнал синхронно с сигналом данных.
К достоинствам амплитудной модуляции можно отнести более низкое потребление энергии (когда сигнал выключен — передается 0 — ток не потребляется), однако это достоинство компенсируется низким коэффициентом полезного действия (КПД) передачи данных. То есть при прочих равных условиях передатчик с амплитудной модуляцией должен иметь большую мощность для обеспечения требуемой дальности.
При частотной модуляции сигнал синтезатора изменяется по частоте — при передаче 0 частота сигнала уменьшается, при передаче 1 — увеличивается. Сигналы с частотной модуляцией менее чувствительны к импульсным помехам в радиоканале, поэтому системы с частотной модуляцией гораздо надежнее систем с амплитудной модуляцией.
Амплитудная модуляция это первый вид модуляции, освоенный практически, она до сих пор используется для радиосвязи на длинных волнах. И приемники и передатчики, использующие амплитудную модуляцию, гораздо проще в изготовлении и настройке чем, к примеру, приемники и передатчики с частотной модуляцией. Однако появление на рынке однокристальных трансиверов с частотной модуляцией переломило ситуацию. Современные сигнализации, такие как StarLine Dialog имеют трансиверы частотной модуляции и показывают лучшие характеристики, чем их предшественники.
Ширина канала связи
Ширина канала связи — это диапазон частот, в пределах которого радиосигнал передается без существенного искажения его формы.
Ширина канала связи влияет на чувствительность приемника, а значит дальность и устойчивость связи. Чем ширина канала меньше, тем чувствительность приемника выше. Это происходит из-за того, что эфирного шума в узкий канал умещается меньше, а значит, соотношение сигнал/шум будет выше.
Рисунок 93. Радиоэлектронные шумы |
Казалось бы — давайте уменьшим ширину канала до минимума! Но не все так просто. Ширина канала определяет максимальную скорость передачи данных. То есть, чем уже канал, тем меньше скорость, тем меньше данных уместится в этот канал (так же как и шумов). А для диалоговой сигнализации необходима достаточно высокая скорость обмена, так как данных передается много. Кроме того, при сужении канала придется использовать более дорогие компоненты, а значит повышать цену сигнализации. В современных системах найдено оптимальное решение с наименее узким каналом связи при достаточно высокой скорости обмена данными.
Следует заметить, что при прочих равных условиях частотно-модулированные сигналы имеют ширину канала меньшую, чем системы с амплитудной модуляцией. Это еще один заметный плюс частотной модуляции, из-за которого обеспечивается большая дальность и устойчивость связи.
Количество каналов связи
До недавнего времени большинство сигнализаций использовало только одну фиксированную частоту из диапазона 433.92 ±0.15 МГц и все сигнализации одной модели работали на одной этой частоте. Такие одноканальные системы приносили много хлопот своим владельцам.
Представьте, что будет, если у одного из сотен автомобилей на парковке перед супермаркетом сработает тревога. Сигнализация начнет передавать тревожный сигнал, почти постоянно занимая эту частоту. А владельцы других автомобилей будут вынуждены по несколько раз нажимать на кнопку, чтобы снять с охраны свой автомобиль.
Новые трансиверы позволяют организовать многоканальную связь, так как имеют цифровой синтезатор, частоту которого очень просто перестроить в отличие от старых систем с амплитудной модуляцией.
Каждой системе назначается свой собственный начальный канал передачи данных. В разрешенном диапазоне 433.92±0.15 МГц может уместиться до 100 независимых каналов, поэтому частоты «размазываются» по эфиру и ситуация с одновременной работой нескольких сигнализаций в одном канале маловероятна.
Кроме того, номер канала меняется динамически в ходе диалогового обмена, что позволяет еще больше увеличить помехозащищенность системы.
Ландшафт
Внешнее окружение, ландшафт местности, городские постройки очень сильно влияют на дальность связи. Именно поэтому в характеристиках принято указывать дальность связи на открытом пространстве — в этом случае все сигнализации имеют одинаковые условия испытаний и дальность определяется только параметрами приемопередатчиков.
Совет: никогда не обещайте клиенту устойчивую связь в городе, указанную в паспорте сигнализации. Это — дальность на открытой местности. В городе дальность может быть в несколько раз меньше в зависимости от расположения машины и брелока.
Почему же дальность уменьшается в городских условиях? Есть две основные причины — препятствия на пути распространения радиоволн и многолучевое распространение.
Препятствия — это постройки из железобетона, через которые радиоволна пройти не может. Волна частично поглощается препятствиями, частично отражается. Например, высотный дом может полностью перекрывать сигнал от машины до брелока.
Многолучевое распространение — это эффект наложения нескольких волн друг на друга. Волны отражаются от домов, поверхности земли и приходят в антенну с разным запаздыванием. Если сложить эти волны, может оказаться так, что суммарная волна будет гораздо меньше, чем если бы отражений не было, и чувствительности приемника не хватает для устойчивой связи. Такой эффект называют «замиранием». Эффект многолучевого распространения очень хорошо заметен, если автомобиль стоит на стоянке около большого супермаркета. Как правило, ангары супермаркетов строят из материалов, которые хорошо отражают радиоволны.
Многолучевое распространение гораздо опаснее для амплитудно- модулированных сигналов. Поэтому современные трансиверы с частотной модуляцией в супермаркетах и вообще в городе работают надежнее и устойчивее.
В качестве итога сформулируем три пункта:
1. Использование частотной модуляции позволило сделать радиоканал с большей дальностью и надежностью.
2. Большое количество каналов снижает радиочастотный шум, что хорошо сказывается на дальности и устойчивости связи.
3. Радиоканал с частотной модуляцией лучше подходит для использования в городской застройке.
Для систем StarLine А62, 92, В62, 92 Dialog дальность радиоканала управления составляет 800 м, а канала оповещения — 2000 м.
Рисунок 94. Схема-памятка «Радиоуправление автосигнализациями» |
Указатели поворотов и аварийная сигнализация
Указатели поворотов
Регламентируются нормативами ЕЭС 76/759, ЕЭК R6, StVZO §54 (FMVSS/CUR).
Группы 1 (передняя установка), 2 (установка сзади) и 5 (сбоку) предназначены для транспортных средств двухколейного типа.
Фонари группы 5 могут не устанавливаться, если длина транспортного средства менее 6 м.
Фонари указателей поворота группы 2 являются достаточными для установки на мотоциклы и мопеды. Лампа индикатора указателя поворота приборного щитка может быть любого необходимого цвета.
Частота проблесков находится в пределах 90±30 циклов в минуту.
Определена установка двух желтых фонарей указателей поворотов спереди автомобиля. Требуется установка индикатора внутри автомобиля.
Сзади автомобиля определена установка двух фонарей указателей поворотов желтого цвета.
Сбоку автомобиля устанавливается два фонаря желтого цвета.
Система аварийной сигнализации и указателей поворотов
В соответствии с требованиями норм StVZO (FMVSS/CUR) и Директивой ЕЭС 76/756, стандартную систему освещения автомобиля регламентируется дополнять визуальными сигнальными устройствами, информирующими о поворотах автомобиля и используемыми в качестве аварийной мигающей сигнализации на всех автомобилях, максимальная скорость движения которых превышает 25 км/ч.
Мигающие сигналы: сигналы с частотой мигания порядка 60 – 120 циклов в минуту и относительным периодом включения света порядка 30-80%. После включения сигнала излучение света должно происходить не позже чем через 1,5 с. При выходе из строя одной лампы остальные лампы должны продолжать работать.
Указатели поворотов прерывистого действия: синхронно срабатывающая сигнализация, действующая при включении всех указателей поворотов на одной боковой стороне автомобиля.
Контроль за работой указателей поворотов осуществляется электрическим способом. Предусмотрена индикация неисправности этих указателей.
Система аварийной сигнализации прерывистого действия: все указатели поворотов работают синхронно доже при выключении зажигания на автомобиле. Обязательно использование светового индикатора работы системы.
Система аварийной сигнализации и указателей поворотов для автомобилей, эксплуатируемых без прицепа
Электронная система мигающей аварийной сигнализации и указателей поворотов содержит импульсный генератор для включения ламп через реле и контрольную схему для изменения частоты мигания в случае выхода из строя любой лампы. С помощью рычажного переключателя осуществляется управление работой указателей поворотов, в то время как включение системы аварийной сигнализации производится отдельным выключателем.
Система аварийной сигнализации и указателей поворотов для автомобилей, эксплуатируемых с прицепом и без него
Этот тип системы мигающей аварийной сигнализации и указателей поворотов отличается от той, что используется на автомобилях, эксплуатируемых без прицепа, тем, что в ее схему входит устройство для контроля работы системы.
Односхемный блок контроля
Тягач и прицеп оборудуются общим односхемным блоком контроля, служащим для включения двух индикаторных ламп с определенной частотой мигания. Этот тип контрольного блока не может применяться для локализации выхода из строя любого фонаря, т.к. при этом частота мигания не изменяется.
Двухсхемный блок контроля
Тягач и прицеп оборудуются раздельными блоками контроля. Локализация неисправности осуществляется индикаторной лампой, которая в этом случае включается в работу. Частота мигания фонарей при этом остается постоянной.
скользящих кодов и шифрование | Как работает
Современная система бесключевого доступа, транслируемая на частоте от 300 до 400 МГц (мегагерц). Но если бы ваш брелок посылал всего один сигнал, то каждый брелок открывал бы все машины этой марки и модели. Чтобы гарантировать, что никто не сможет использовать свой брелок, чтобы открыть дверь вашего автомобиля, необходимо создать сигнал, уникальный для каждого автомобиля.
Здесь вступают в действие скользящих кодов , также известных как скачкообразных кодов . Всякий раз, когда вы нажимаете кнопку, чтобы отпереть свой автомобиль, точная частота, передаваемая брелоком, изменяется, и приемник внутри автомобиля захватывает только именно этот сигнал. Другими словами, код «катится» или «прыгает» каждый раз, когда вы его используете. Микросхема контроллера внутри автомобиля получает сигнал и отвечает за изменение кода при каждом нажатии кнопки блокировки или разблокировки.
Advertisement
До того, как была разработана эта система с изменяющимся кодом, воры могли использовать электронные устройства, называемые «кодграбберами», для захвата уникального сигнала вашего брелока. При скользящих кодах сигнал каждый раз уникален, что делает бесполезным код-граббер [источник: Lake].
Кроме того, код хранится внутри автомобиля, а не в брелоке. Вору нужно будет проникнуть в машину, чтобы получить доступ к коду, что в первую очередь противоречит цели его получения.
Числа, генерируемые при скачках кода, случайны. Однако теоретически проницательный хакер, твердо намеренный украсть вашу машину, мог бы найти способ предугадать следующий код в последовательности. По этой причине коды также зашифрованы, поэтому каждый электронный брелок имеет миллиарды возможных кодов.
Однако ни одна система безопасности не является полностью надежной. В 2007 году группа исследователей обнаружила уязвимость в алгоритме, используемом почти всеми производителями автомобилей для шифрования своих кодов безопасности. С помощью этой уязвимости они обнаружили, что могут разблокировать любой автомобиль этого автопроизводителя с помощью брелока только одного из них [источник: Zetter].
Вам нужно беспокоиться о том, что ваш автомобиль украдут с вашей парковки таким образом? Возможно нет. Ведь упомянутый выше метод чрезвычайно высокотехнологичен и на самом деле очень сложен. Это ставит его вне досягаемости большинства угонщиков автомобилей. Просто угонщику проще и быстрее попытать счастья, разбив окно и попытавшись зажечь зажигание.
В следующем разделе мы рассмотрим более совершенные системы защиты от кражи, встроенные в ваши ключи, и проанализируем, стоят ли они своих затрат.
А как насчет еще более совершенных противоугонных систем? Стоят ли они дополнительных затрат? Прочтите следующую страницу, чтобы узнать.
Процитируйте это!
Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:
Патрик Э. Джордж
«Могут ли другие люди открыть дверь моей машины с помощью пульта дистанционного управления?»
18 февраля 2009 г.
HowStuffWorks.com.
Как работает бесключевой доступ в автомобиль?
Главная // Автомобильный // Как работает бесключевой доступ в автомобили? //
Insights
Автомобильные центральные замки с дистанционным управлением без ключа входят в стандартную комплектацию или в качестве опции для 70% современных автомобилей.
Они состоят из брелка-передатчика и приемника внутри автомобиля. Для работы им нужна частота, которая в Европе составляет 433,92 МГц (315 МГц в США и Японии). Чтобы удовлетворить спрос на системы удаленного доступа без ключа, Европа также открыла полосу частот 868 МГц.Как работает система доступа без ключа?
Давайте разберемся, что такое вход без ключа:
- Когда вы нажимаете кнопку на брелоке, вы пробуждаете его центральный процессор (ЦП) внутри.
- ЦП отправляет поток данных на радиочастотный (РЧ) передатчик. Бесключевой пульт на самом деле радио.
- Этот поток данных содержит команду и для безопасности скользящие коды.
- Приемник дистанционной системы без ключа в автомобиле улавливает радиочастотный сигнал, извлекает его и отправляет поток данных в ЦП.
- ЦП расшифровывает его и отправляет команды командному модулю.
Задача проектирования
Производители должны подумать о том, как создать прочную и надежную систему с низким потреблением тока, которая может обеспечить хороший диапазон при минимально возможных затратах.
Время работы от батареи имеет ключевое значение как для передатчика, так и для приемника, которые должны быть всегда включены и готовы к приему передачи. Некоторые системы предназначены для того, чтобы оставлять приемник включенным на короткое время. Он переходит в спящий режим на все остальное время, но может быстро «проснуться» при необходимости.
Пассивный вход без ключа (PKE)
Для максимального комфорта и удобства водителя вы можете запирать и отпирать свой автомобиль и запускать двигатель, даже не держа ключ в руках. Вам просто нужно иметь его при себе, будь то в кармане или сумочке. Системы такого типа, иногда называемые смарт-ключами или пассивным входом без ключа, распространены в автомобилях класса люкс.
Когда водитель приближается к своей машине, он идентифицируется по парному чипу радиотранспондера внутри автомобильного ключа. Двери отпираются и открываются, когда водитель дергает за ручку. Двигатель запускается нажатием кнопки на приборной панели.
Кнопка выполняет работу ключа, замыкая цепь на двигателе.
Это сделано не только для удобства. Кнопка старт/стоп должна обеспечить лучшую защиту от угонщиков. Компьютер автомобиля может распознавать код только со специального брелока водителя. Без брелока машину не угнать.
Закрыть машину при выходе так же просто. Водитель просто нажимает кнопку на дверной ручке — некоторые системы даже блокируются, когда водитель выходит за пределы досягаемости. В некоторых автомобилях даже есть системы открывания багажника без ключа с датчиками на заднем бампере. Потрясите ногой под бампером, и багажник откроется, что особенно удобно, если руки заняты.
Проблемы с системами дистанционного доступа без ключа?
Как упоминалось ранее, без брелка машину не угнать. Во всяком случае, это теория. Воры, однако, принимают вызов, используя радиопередатчики для выполнения «эстафетных» взломов автомобилей, чтобы перехватить сигнал с автомобильного брелока. Чтобы обойти это, владельцы автомобилей могут обратиться к своим дилерам, чтобы узнать, есть ли какие-либо обновления программного обеспечения, которые можно выполнить.