RU2475860C1

RU2475860C1 - Noncontact high-security electronic code unlocking device

Info

Publication number: RU2475860C1
Application number: RU2012104468/08A
Authority: RU
Inventors: Виталий Павлович Кузнецов; Юрий Тимофеевич Алексеев; Борис Валерьевич Рябцев
Original assignee: Виталий Павлович Кузнецов; Юрий Тимофеевич Алексеев; Борис Валерьевич Рябцев
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-02-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device has a low-power radio frequency transmitter with high-frequency signal code pulse modulation in form of an electronic key which consists of an encryptor, a modulator, a driving generator, an antenna and a modulation control button; a receiving device which consists of an antenna in form of a spiral, a receiver, a decoder and an integrating circuit for controlled series-connected trinistors; an input device as part of a hermetic contact and a solenoid, placed together with the antenna of the receiving device on a chassis made from nonmagnetic material; a self-charging battery; the antenna of the electronic key is in form of a brass tube which ends with a magnetic rod of the same diameter as the tube inside which the hermetic contact is fitted; the outer diameter of the antenna of the electronic key and the inner diameter of the input hole in the chassis of the input device are of comparable size; the input device is enclosed in a metal shield.

EFFECT: more secure and reliable unlocking of any secure technical objects having an actuating locking mechanism in their composition.

3 dwg

Description

Устройство относится к радиоэлектронным средствам защиты и может быть использовано при конструировании охранных систем повышенной секретности.The device relates to electronic protective equipment and can be used in the design of security systems of high security.

Известны различные автомобильные охранные противоугонные системы отечественного и зарубежного производства, электронные и механические, характеризующиеся различными схемами и способами их подключения к элементам автомобиля (Андрианов В.И., Соколов А.В. Автомобильные охранные системы. Справочное пособие. - СПб.: Арлит, 2000 г.), а также охранные системы отечественных производителей PANTERA, TOMAHAWK, SOBR, STARLINE, SCHERKHAN, BLACK BUG, DRAGAN и другие, а также охранные системы, в частности, фирмы Magic Systems (г. Санкт-Петербург) - системы контроля автомобиля CAR-Online и Car Mobile, суть которых заключается в установке на автомобиле сигнализации, GSM-пейджера и обеспечении определения текущего местоположения автомобиля с помощью компьютера, подключенного к Интернету, или сотового телефона, оснащенным поддержкой Java-приложений и стандартом Bluetooth. Кроме того, например, система Car Mobile обеспечивает возможность дистанционной передачи команд на автосигнализацию посредством компьютера, подключенного к Интернету, или сотового телефона, в частности на запуск или блокировку двигателя, а также установку в автомобиле фотокамеры. Эта система может быть использована как для дистанционного управления автосигнализацией, так и для наблюдения за транспортным средством.There are various automobile security anti-theft systems of domestic and foreign production, electronic and mechanical, characterized by various schemes and how to connect them to the elements of a car (Andrianov V.I., Sokolov A.V. Automobile security systems. Reference manual. - St. Petersburg: Arlit, 2000), as well as security systems of domestic manufacturers PANTERA, TOMAHAWK, SOBR, STARLINE, SCHERKHAN, BLACK BUG, DRAGAN and others, as well as security systems, in particular, Magic Systems (St. Petersburg) - car control systems CAR-Online and Car Mobile, with which is to be mounted on a car alarm, GSM-pager and ensuring determine the current location of the vehicle using a computer connected to the Internet, or cell phone equipped with support for Java-based applications, and Bluetooth standard. In addition, for example, the Car Mobile system provides the ability to remotely transmit commands for car alarms using a computer connected to the Internet or a cell phone, in particular for starting or blocking the engine, as well as installing a camera in the car. This system can be used both for remote control of car alarms, and for monitoring a vehicle.

Все эти системы, включающие в себя дистанционное управление носимым брелоком, работающим на инфракрасном излучении, требуют прямой видимости. Более поздние модели брелоков используют работу охранных систем на радиочастоте. Они конструктивно более сложны, но не требуют прямой видимости охраняемого объекта.All these systems, including the remote control of a wearable keyfob, operating on infrared radiation, require direct line of sight. Later models of trinkets use the work of security systems on the radio frequency. They are structurally more complex, but do not require direct visibility of the protected object.

Брелоки также используются в охранных системах жилых домов, складских помещений, гаражей. Такие брелоки могут иметь клавиатуру, на которой пользователь для получения доступа к объекту должен ввести PIN-код.Trinkets are also used in security systems of residential buildings, warehouses, garages. Such key rings can have a keyboard on which the user must enter a PIN code to gain access to the object.

Известен также бесконтактный релейный кодовый замок с пятизначным шифром (И.Н.Сидоров. «Электронные кодовые замки», С.-Петербург, «Полигон», 2000 г.), устанавливаемый на дверях охраняемых объектов, содержащий кодовое устройство, электрическую часть (блок питания, исполнительные реле привода) и исполнительный механизм.Also known is a non-contact relay code lock with a five-digit code (I.N. Sidorov. "Electronic code locks", St. Petersburg, "Polygon", 2000), installed on the doors of protected objects, containing a code device, an electrical part (block power supply, actuator actuating relays) and actuator.

Однако все рассмотренные охранные системы обладают низкой надежностью из-за наличия у них следующих недостатков:However, all the considered security systems have low reliability due to the presence of the following disadvantages:

1. Легкая доступность к управляющей части кодового замка, расположенной с внешней стороны охраняемого объекта (на брелоке, сотовом телефоне), и возможность перехвата сигнала посторонними техническими средствами в момент его подачи на охраняемый объект.1. Easy access to the control part of the code lock located on the outside of the guarded object (on a key fob, cell phone), and the ability to intercept the signal by extraneous technical means at the time of its submission to the guarded object.

2. Постоянное нахождение охранной системы во включенном режиме.2. The constant presence of the security system in the on mode.

Кроме того, такие охранные системы обладают существенно высокой стоимостью комплектации и установки в потребительском сегменте «цена - надежность».In addition, such security systems have a significantly high cost of assembly and installation in the consumer segment “price - reliability”.

Задачей изобретения является создание бесконтактного кодового электронного отпирающего устройства повышенной секретности и надежности отпирания (рассоединения, расстыковки) любых охраняемых технических объектов, имеющих в своем составе исполнительный замковый механизм.The objective of the invention is the creation of a contactless electronic code unlocking device of increased secrecy and reliability of unlocking (disconnection, undocking) of any protected technical objects that include an executive locking mechanism.

Задача достигается тем, что устройство содержит радиочастотный передатчик малой мощности с кодовой импульсной модуляцией высокочастотного сигнала в виде электронного ключа, состоящего из последовательно соединенных шифратора, модулятора, задающего генератора, антенны и кнопок управления модуляцией, а также содержит приемное устройство, состоящее из последовательно соединенных антенны в виде спирали, приемника, дешифратора и интегрирующей цепочки управляемых последовательно соединенных тринисторов, входное устройство, в составе геркона и соленоида, размещенных вместе с антенной приемного устройства, на каркасе из немагнитного материала, и аккумулятор с автоматической подзарядкой, причем антенна электронного ключа выполнена в виде латунной трубки, заканчивающейся магнитным стержнем того же диаметра, что и трубка, в полость которой встроен геркон, при этом наружный диаметр антенны электронного ключа и внутренний диаметр входного отверстия в каркасе входного устройства соизмеримы, а входное устройство заключено в металлический экран.The objective is achieved in that the device contains a low-frequency radio transmitter with pulse code modulation of a high-frequency signal in the form of an electronic key, consisting of a series-connected encoder, modulator, master oscillator, antenna and modulation control buttons, and also contains a receiver device consisting of series-connected antennas in the form of a spiral, receiver, decoder and integrating chain of controlled series-connected trinistors, an input device, consisting of a rcon and a solenoid, placed together with the antenna of the receiving device, on a frame made of non-magnetic material, and a battery with automatic recharging, and the antenna of the electronic key is made in the form of a brass tube ending with a magnetic rod of the same diameter as the tube into the cavity of which the reed switch is embedded, the outer diameter of the antenna of the electronic key and the inner diameter of the inlet in the frame of the input device are comparable, and the input device is enclosed in a metal screen.

На фиг.1 представлена блок-схема бесконтактного кодового электронного отпирающего устройства повышенной секретности; на фиг.2 - «пассивный режим» устройства (конструктивная схема расположения элементов устройства до его приведения в «активный режим»); на фиг.3 - «режим ожидания» устройства (конструктивная схема расположения элементов устройства, готового к работе в «активном режиме»).Figure 1 presents a block diagram of a contactless code electronic unlocking device of high security; figure 2 - "passive mode" of the device (structural layout of the elements of the device before bringing it into "active mode"); figure 3 - "standby" of the device (structural layout of the elements of the device, ready to work in "active mode").

Направления основных функциональных процессов в устройстве обозначены стрелками. Функциональные элементы устройства обозначены:The directions of the main functional processes in the device are indicated by arrows. Functional elements of the device are indicated:

1 - шифратор,1 - encoder,

2 - модулятор,2 - modulator

3 - задающий генератор,3 - master oscillator,

4 - антенна электронного ключа,4 - antenna electronic key

5 - магнитный стержень,5 - magnetic rod

6 - геркон,6 - reed switch,

7 - источник питания,7 - power source,

8 - приемник,8 - receiver

9 - дешифратор,9 - decoder,

10 - интегрирующая цепочка управляемых последовательно соединенных тринисторов,10 is an integrating chain of controlled series-connected trinistors,

11 - антенна в виде спирали,11 - antenna in the form of a spiral,

12 - геркон,12 - reed switch

13 - соленоид,13 - solenoid,

14 - аккумулятор с автоматической подзарядкой,14 - battery with automatic recharging,

15 - исполнительный замковый механизм,15 - executive locking mechanism,

16 - латунная трубка,16 - brass tube

17 - каркас,17 - frame

18 - входное отверстие каркаса,18 - inlet of the frame,

19 - кнопка управления,19 - control button,

20 - корпус электронного ключа,20 - electronic key housing,

21 - экран.21 is the screen.

Устройство содержит (см. фиг.1, 2) электронный ключ, включающий в себя последовательно соединенные шифратор 1, модулятор 2, задающий генератор 3, антенну 4, магнитный стержень 5, геркон 6, источник питания 7; приемное устройство, включающее в себя последовательно соединенные приемник 8, дешифратор 9, интегрирующую цепочку управляемых последовательно соединенных тринисторов 10 и антенну 11; входное устройство, в состав которого входят геркон 12 и соленоид 13; аккумулятор с автоматической подзарядкой 14; исполнительный замковый механизм 15. При этом антенна 4 (см. фиг.2) выполнена в виде латунной трубки 16, заканчивающейся магнитным стержнем 5, в полость которой встроен геркон 6. Антенна в виде спирали 11, а также геркон 12 и соленоид 13 конструктивно размещены на каркасе 17 входного устройства.The device contains (see Fig. 1, 2) an electronic key that includes a series-connected encoder 1, a modulator 2, a master oscillator 3, an antenna 4, a magnetic rod 5, a reed switch 6, a power source 7; a receiving device including a series-connected receiver 8, a decoder 9, an integrating chain of controlled series-connected trinistors 10 and an antenna 11; an input device, which includes a reed switch 12 and a solenoid 13; battery with automatic recharging 14; an actuating locking mechanism 15. In this case, the antenna 4 (see FIG. 2) is made in the form of a brass tube 16 ending with a magnetic rod 5, in the cavity of which a reed switch 6 is integrated. The antenna in the form of a spiral 11, as well as a reed switch 12 and a solenoid 13 are structurally placed on the frame 17 of the input device.

Все основные штатные блоки предлагаемого устройства выполнены в стандартной конфигурации с применением современных отечественных электрорадиоизделий.All the main regular units of the proposed device are made in a standard configuration using modern domestic radio and electronic products.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для отпирания (рассоединения, расстыковки) любых технических объектов, т.е. для приведения устройства в «активный режим» (см. фиг.2 и 3), необходимо вставить антенну 4 во входное отверстие 18 входного устройства; при этом геркон 6 установится на одном уровне с соленоидом 13, а магнитный стержень 5 - на одном уровне с герконом 12. Под действием магнитного поля магнитного стержня 5 произойдет замыкание контактов геркона 12, что приведет к включению источника питания 14 и подаче напряжения на приемник 8, дешифратор 9, интегрирующую цепочку тринисторов 10 и соленоид 13, который своим магнитным полем включит геркон 6, что в свою очередь приведет к включению источника питания 7 и подаче напряжения к шифратору 1, модулятору 2 и задающему генератору 4. Устройство примет «режим ожидания» и будет готово к работе в «активном режиме».To unlock (disconnect, undock) any technical objects, i.e. to bring the device into "active mode" (see figure 2 and 3), you must insert the antenna 4 into the inlet 18 of the input device; the reed switch 6 will be installed at the same level with the solenoid 13, and the magnetic rod 5 will be at the same level with the reed switch 12. Under the influence of the magnetic field of the magnetic rod 5, the contacts of the reed switch 12 will be closed, which will turn on the power source 14 and supply voltage to the receiver 8 , a decoder 9, integrating a chain of trinistors 10 and a solenoid 13, which will turn on the reed switch 6 with its magnetic field, which in turn will turn on the power source 7 and supply voltage to the encoder 1, modulator 2 and the master oscillator 4. The device will accept “Standby mode” and will be ready to work in “active mode”.

После набора закодированного радиосигнала на шифраторе 1 с помощью кнопок 19, расположенных на корпусе 20 электронного ключа, преобразованная высокочастотная составляющая после модулятора 2 и задающего генератора 3 поступит на передающую антенну 4.After dialing the encoded radio signal on the encoder 1 using the buttons 19 located on the housing 20 of the electronic key, the converted high-frequency component after the modulator 2 and the master oscillator 3 will go to the transmitting antenna 4.

Принятый приемником 8 сигнал поступит на дешифратор 9, а затем на интегрирующую цепочку тринисторов 10, работа которых рассчитана на последовательный и строго определенный порядок нажатия кнопок (санкционированный набор закодированного радиосигнала - PIN-код) для срабатывания исполнительного замкового механизма 15; при этом число возможных комбинаций кодирования при попытке несанкционированного набора составляет несколько тысяч.The signal received by receiver 8 will go to a decoder 9, and then to an integrating chain of trinistors 10, whose operation is designed for a sequential and strictly defined order of pressing buttons (authorized set of encoded radio signal - PIN code) for actuating the actuating lock mechanism 15; however, the number of possible encoding combinations when attempting unauthorized dialing is several thousand.

Незначительная длина антенны 4, расположение ее во время взаимодействия электронного ключа с входным устройством в непосредственной близости к антенне 11, а также использование в конструкции входного устройства в качестве экранирующих элементов: каркаса 17 входного устройства, выполненного из немагнитного материала, металлического экрана 21, надетого на входное устройство, обеспечивают экранизацию высокочастотного радиосигнала и препятствуют его излучению за пределы входного устройства охраняемого объекта, что исключает его обнаружение и фиксацию посторонними техническими средствами.The insignificant length of the antenna 4, its location during the interaction of the electronic key with the input device in close proximity to the antenna 11, as well as the use in the design of the input device as shielding elements: the frame 17 of the input device made of non-magnetic material, a metal screen 21, worn on the input device, provide the screening of the high-frequency radio signal and prevent its radiation outside the input device of the protected object, which excludes it is detected and fixing by extraneous technical means.

Высокая степень секретности и надежности устройства по сравнению с рассматриваемыми выше системами достигается за счет следующих факторов:A high degree of secrecy and reliability of the device compared to the systems considered above is achieved due to the following factors:

1. Устройство имеет индивидуальную схему компоновки и установки на разных объектах, при этом входное устройство может быть установлено как в пределах охраняемого объекта, так и за его пределами в произвольном месте.1. The device has an individual layout and installation scheme for different objects, while the input device can be installed both within the protected object and outside it in an arbitrary place.

2. Радиосигнал передатчика помехоустойчив ко всем видам электронных воздействий, он защищен от внешнего сканирования и подавления, не распространяется за пределы охраняемого объекта в связи с тем, что он имеет малую мощность и конструктивно экранирован.2. The radio signal of the transmitter is noise-immune to all types of electronic influences, it is protected from external scanning and suppression, does not extend beyond the boundaries of the protected object due to the fact that it has low power and is structurally shielded.

3. Отпирание объекта может быть осуществлено только при совмещении антенны электронного ключа с входным отверстием входного устройства и санкционированном наборе закодированного радиосигнала (PIN-кода) кнопками управления модуляцией. Даже в «режиме ожидания», т.е. при поданном питании, но до набора PIN-кода кнопками управления модуляцией система работать не будет.3. Unlocking of the object can be carried out only by combining the antenna of the electronic key with the inlet of the input device and the authorized set of the encoded radio signal (PIN code) with the modulation control buttons. Even in “standby mode”, i.e. when the power is supplied, but until the PIN code is entered with the modulation control buttons, the system will not work.

4. До отпирания объекта, т.е. до взаимодействия антенны электронного ключа с входным устройством, вся система обесточена.4. Before unlocking the object, ie Before the electronic key antenna interacts with the input device, the entire system is de-energized.

5. Отсутствует типичный алгоритм работы устройства, в связи с тем что дешифратор приемного устройства соединен с интегрирующей цепочкой управляемых тринисторов, работа которых рассчитана на последовательный и строго определенный порядок нажатия кнопок для срабатывания исполнительного механизма.5. There is no typical algorithm for the operation of the device, due to the fact that the decoder of the receiving device is connected to an integrating chain of controlled trinistors, the operation of which is designed for a sequential and strictly defined order of pressing buttons for actuating the actuator.

6. Система работоспособна в самых труднодоступных местах, таких как тоннели, подземные паркинги, железобетонные укрытия и т.д. Все вышеперечисленные факторы обеспечивают защиту системы от различного рода несанкционированных, злоумышленных и прочих вмешательств, а также при возникновении форс-мажорных обстоятельствах.6. The system is operational in the most inaccessible places, such as tunnels, underground parking, reinforced concrete shelters, etc. All of the above factors protect the system from various kinds of unauthorized, malicious and other interventions, as well as in cases of force majeure.

Сравнение заявляемого бесконтактного кодового электронного отпирающего устройства повышенной секретности с перечисленными выше техническими решениями в данной области показывает, что оно соответствует критерию «новизна».Comparison of the claimed non-contact code electronic unlocking device of increased secrecy with the above technical solutions in this field shows that it meets the criterion of "novelty."

Изготовлен и испытан макет бесконтактного кодового электронного отпирающего устройства повышенной секретности. Испытания дали положительный результат.A model of a contactless code electronic unlocking device of increased secrecy was manufactured and tested. Tests gave a positive result.

Claims

Бесконтактное кодовое электронное отпирающее устройство повышенной секретности, характеризующееся тем, что содержит радиочастотный передатчик малой мощности с кодовой импульсной модуляцией высокочастотного сигнала в виде электронного ключа, состоящего из последовательно соединенных шифратора, модулятора, задающего генератора, антенны и кнопок управления модуляцией, а также содержит приемное устройство, состоящее из последовательно соединенных антенны в виде спирали, приемника, дешифратора и интегрирующей цепочки управляемых последовательно соединенных тринисторов, входное устройство в составе геркона и соленоида, размещенных вместе с антенной приемного устройства на каркасе из немагнитного материала, и аккумулятор с автоматической подзарядкой, причем антенна электронного ключа выполнена в виде латунной трубки, заканчивающейся магнитным стержнем того же диаметра, что и трубка, в полость которой встроен геркон, при этом наружный диаметр антенны электронного ключа и внутренний диаметр входного отверстия в каркасе входного устройства соизмеримы, а входное устройство заключено в металлический экран. A non-contact code electronic unlocking device of increased secrecy, characterized in that it contains a low-frequency RF transmitter with a pulse code modulation of a high-frequency signal in the form of an electronic key, consisting of an encoder, modulator, master oscillator, antenna and modulation control buttons connected in series, and also contains a receiving device consisting of series-connected antennas in the form of a spiral, receiver, decoder and integrating chain controlled connected trinistors, an input device consisting of a reed switch and a solenoid placed together with the antenna of the receiving device on a frame made of non-magnetic material, and a battery with automatic recharging, the antenna of the electronic key being made in the form of a brass tube ending with a magnetic rod of the same diameter as the tube , in the cavity of which a reed switch is integrated, while the outer diameter of the antenna of the electronic key and the inner diameter of the inlet in the frame of the input device are comparable, and the input device The property is enclosed in a metal screen.