БЛИЗОСТИ ПРИЕМНО-ПЕРЕДА ЩИХ РАДИОУСТРОЙСТВ

Изобретение относится к системам охранной сигнализации, осуществляющим сиг- нализацию о краже или потере вещей или объектов на основе мониторинга близости ра- диоустройств, одно из которых находится у владельца, а другие установлены на охраняе- мых вещах или объектах. Преимущественной областью применения изобретения являют- ся системы охранной сигнализации с использованием мобильного телефона, смартфона, коммуникатора, лэптопа, ноутбука, и устройств/технологий ближней радиосвязи (Blu- etooth™, WeeBree™, ZigBee™).

Известен способ защиты мобильного телефона и других предметов от краж (Па- тент на полезную модель RU 67306, МПК (2006.01) G08B 13/00, заявлен 26.02.2006), осно- ванный на RPTD-технологии (Radio Frequency Identification - радиочастотная идентифика- ция), предусматривающей применение пассивных или активных микрочипов-радиометок (RFID-меток). В способе используется прерывание взаимодействия RFID-метки с прием- но-передающим устройством при превышении радиуса их взаимодействия, которое вызы- вает включение сигнального устройства. Для охраны мобильного телефона в основном варианте способа владелец телефона носит на одежде, частях тела сигнальное устройство с пассивной RFID-меткой, а в телефоне устанавливают приемно-передающее RFID- устройство. RFID-метка принимает закодированный электромагнитный сигнал от прием- но-передающего RFID-устройства, установленного в телефоне, и направляет обратно за- кодированный сигнал, который принимается указанным приемно-передающим устройст- вом телефона и идентифицируется в устройстве обработки информации. Вследствие не- болыного радиуса взаимодействия пассивной RFID-метки с приемно-передающим уст- ройством (3 10 метров), при нарушении взаимодействия включается сигнал тревоги в виде звукового и/или светового сигнала в сигнальной устройстве с пассивной RFID- меткой и/или в мобильном телефоне. Для охраны других предметов от краж пассивная RFID-метка должна быть установлена на этих предметах.

Достоинством способа является сигнализация о краже практически в момент ее со- вершения. Однако недостатками способа являются необходимость излучения значитель- ной мощности электромагнитного поля приемно-передающим RFID-устройством для ак- тивации пассивных RFID-меток при радиусах взаимодействия более 1 -^ 2 метров, несо- _ вместимость RFID-технологий с имеющимися на рынке мобильными телефонами и отсут- ствие в них электромагнитного излучателя, пригодного для активации RFID-меток.

Известна система для поиска потерянных вещей на основе мобильного телефона (Патент на полезную модель RU 80639, МПК (2006.01) Н04М1/00, заявлен 21.01.2008), состоящая из мобильного телефона и набора сигнальных ярлыков, закрепляемых на со- храняемых носимых вещах. Мобильный телефон содержит средства для генерации и пе- редачи кодированных радиосигналов, соединенные с микропроцессором мобильного те- лефона, а каждый из ярлыков содержит средства для приема и декодирования радиосиг- налов, передаваемых мобильным телефоном, средства для сравнения информации, зако- дированной в принятых радиосигналах, с идентификационной информацией, хранящейся в ярлыке, и средства для генерации звуковых и/или световых сигналов, соединенные с указанными средствами для сравнения информации и позволяющие пользователю обна- ружить ярлык. В случае потери предмета, снабженного ярлыком, пользователь системы подает сигнал вызова с мобильного телефона, выбирая на дисплее название или изобра- жение искомого предмета. Ярлык, закрепленный на искомом предмете, уловив сигнал вы- зова, подает звуковые и/или световые сигналы отклика, помогающие пользователю найти искомый предмет.

Достоинством системы является возможность совмещения с существующими мо- делями мобильных телефонов. Однако система не решает задачи оповещения владельца вещи в момент ее пропажи, например кражи.

Известна также система для мониторинга и предупреждения владельца мобильного телефона о превышении телефоном заданной дистанции между владельцем и телефоном, основанная на непрерывной радиосвязи между устройством, носимым пользователем с собой (брелком), и телефоном (Патентная заявка США US 2007/0129113. Cell Phone Alert- ing System. МПК (2006.01) H04B1/38, заявл. 1 дек. 2005, опубл. 7 июня 2007). Сигнал о превышении расстояния, задаваемого мощностью излучения брелка, подается визуальны- ми, звуковыми или вибрационными средствами, размещенными в брелке или мобильном телефоне. В одном из вариантов реализации, брелок имеет передающее средство для пе- редачи идентифицирующего сигнала установленной мощности в мобильный телефон, а телефон программируется для приема и мониторинга силы этого сигнала, и включения визуальных, звуковых или вибрационных средств предупреждения, установленных в те- лефоне, когда расстояние до брелка превышает заданное. В другом варианте реализации брелок имеет приемное средство для мониторинга идентифицирующего сигнала от охра- няемого телефона, а телефон программируется для передачи этого сигнала в брелок; бре- лок программируется для включения установленных в нем средств оповещения при пре- вышении заданного расстояния между брелком и телефоном. В третьем варианте реализа- ции брелок имеет приемное и передающее средства, программируется для приема первого идентифицирующего сигнала от мобильного телефона и посылает второй сигнал в мо- бильный телефон в ответ на полученный первый сигнал; мобильный телефон программи- руется для передачи первого сигнала в брелок и включения установленных в телефоне средств предупреждения, когда брелок находится на установленном расстоянии от теле- фона. В четвертом варианте реализации брелок имеет приемное и передающее средства, которые посылают первый идентифицирующий сигнал в телефон и затем отслеживают второй сигнал от телефона; мобильный телефон программируется на получение первого сигнала от брелка и передачу второго сигнала в брелок в ответ на получение первого сиг- нала; брелок программируется не включение средств предупреждения, когда телефон на- ходится на заданном расстоянии от брелка. Система предназначена для предотвращения потерь и минимизации краж мобильных телефонов.

Однако эта система не решает задачу охранной сигнализации носимых вещей с ис- пользованием мобильного телефона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прото- типом) является способ охранной сигнализации носимых вещей, основанный на монито- ринге радио близости и описанный в Европейском патенте ЕР2122593 (А1) Radio Proximi- ty Monitoring, опубликованном 25 декабря 2009, МПК: G08B13/14, а также в международ- ной заявке WO2008087409 (А1) и в патентной заявке США US 2010/0156624. МПК (2006.01) G08B1/08, Н04В7/00, опубликованной 24 июня 2010 г. Согласно этому способу, для предотвращения потери вещей их близость к владельцу отслеживается с помощью ра- диоустройств, одно из которых находится у владельца, а другие закреплены на охраняе- мых вещах.

В общей форме осуществления способа-прототипа мониторинг близости произво- дится с помощью аппаратуры, содержащей: передающее устройство, осуществляющее пе- редачу электромагнитных сигналов; приемное устройство, осуществляющее прием элек- тромагнитных сигналов для того, чтобы установить связь между устройствами; и модуля мониторинга близости, осуществляющего слежение за близостью передающего и прием- ного устройства, используя электромагнитные сигналы, при этом передающее устройство может быть настроено на передачу электромагнитных сигналов с набором различных мощностей передачи, каждая из которых соответствует своей установленной близости.

В предпочтительных формах осуществления способа электромагнитные сигналы являются радиосигналами и используют Bluetooth технологию ближней радиосвязи, при этом в качестве передающего устройства используют бирку, закрепляемую на носимых вещах или объектах и содержащую трансивер Bluetooth, а в качестве приемного устрой- ства - мобильный телефон, носимый владельцем охраняемых вещей, и также содержащий Bluetooth - трансивер, при этом слежение за близостью осуществляют путем измерения параметров сигнала, излученного передающим устройством и принятого приемным уст- ройством, в модуле мониторинга близости, расположенном в мобильном телефоне. Уст- ройства Bluetooth в бирках и мобильном телефоне при включении устанавливают радио- каналы обмена данными путем передачи, приема и обработки кодированных радиосигна- лов, соответствующих Bluetooth-протоколу радиосвязи, при этом устройства Bluetooth ра- ботают с автоматической регулировкой мощности передачи для начального установления надежной радиосвязи (режим сопряжения - PARING). При переходе в режим охраны про- изводят отключение функции регулирования мощности вызовом с телефона функции низ- кого уровня в бирке, содержащей Bluetooth, что не требует доступа к функциям Bluetooth низкого уровня в телефоне. Такой доступ обычно не разрешен приложениям, запущенным в телефоне, так как в мобильных телефонах используются стандартные приложения высо- кого уровня. Отключение регулировки мощности в бирке приводит к отключению регу- лировки мощности передачи в телефоне вследствие сопряжения Bluetooth-устройств бир- ки и телефона. Поэтому в режиме охраны передающие устройства Bluetooth бирок и теле- фона передают радиосигналы заданных фиксированных мощностей, каждая из которых соответствует определенной близости, при отключении автоматической регулировки мощности в устройствах Bluetooth. Отслеживание близости осуществляется расположен- ным в телефоне модулем мониторинга близости. В простой форме осуществления спосо- ба близость определяют по измеряемой силе принимаемого сигнала (RSSI - Received Sig- nal Strength Indication) от каждой из бирок, при этом уменьшение сигнала от какой-либо бирки до установленного минимума означает выход этой бирки из заданной охранной зо- ны близости, что приводит к включению сигнализации. Задание зоны близости для каж- дой бирки производят установкой в ней соответствующей фиксированной мощности из- лучения. В более совершенной форме осуществления способа для определения близости бирки от приемника используют измерение силы принимаемого сигнала (RSSI) и качества Bluetooth соединения, определяемого по коэффициенту появления ошибочных битов в ко- дах идентификации (BER - Bit Error Rate), передаваемых кодированными радиосигнала- ми, поддерживающими канал связи. В еще более совершенной форме осуществления способа для отслеживания расстояния между двумя Bluetooth устройствами (бирки и те- лефона) используют, помимо измеряемой силы принимаемого сигнала (RSSI) и коэффи- циента бит-ошибок (BER) Bluetooth-соединения, еще и данные счетчика задержки соеди- нения, показывающего количество попыток, затраченных устройствами Bluetooth на установление корректного соединения (многократные попытки восстановле- ния соединения предусмотрены Bluetooth-протоколом радиосвязи). Возможно также ис- пользование корреляции между двумя или более из этих измеряемых величин для мони- торинга близости. В этих комбинированных формах определения близости бирки и теле- фона используют моделирование для определения показателя достоверности прерывания связи и включения сигнала тревоги при выходе бирки из зоны близости, при этом в моде- лях используют данные измерений силы принимаемого сигнала (RSSI), коэффициента бит-ошибок (BER) Bluetooth-соединения и показания счетчика задержки соединения.

Достоинством прототипа является возможность использования широко распро- страненных мобильных телефонов, имеющих встроенные Bluetooth устройства, без аппа- ратных переделок, и бирок с использованием промышленно выпускаемых миниатюрных устройств Bluetooth, для создания системы охранной сигнализации личных вещей вла- дельца мобильного телефона. Однако реализация охранной сигнализации по способу- прототипу имеет следующие недостатки:

1. Установление факта выхода бирки из заданной охранной зоны близости на осно- ве Bluetooth-протокола ближней радиосвязи предусматривает многократные повторные запросы при неполучении возвратного сигнала от бирки, после чего активируется сигнал тревоги. Это время возрастает при использовании комбинированных форм определения близости с использованием моделирования для определения показателя достоверности прерывания связи и включения сигнала тревоги. В результате сигнал тревоги о потере бирки возникает не ранее, чем через 5 + 7 секунд после пропадания ответного сигнала от бирки, т.е. после выхода бирки из охранной зоны, что подтверждено испытаниями ком- мерческой системы охранной сигнализации nio™ Bluetooth alarm (bluenio), сайт: http://www.bluenio.co.uk, реализующей изобретение-прототип и разработанной патентооб- ладателем - английской компанией Tenbu Technologies Limited. В течение этого времени украденная вещь, снабженная биркой, может быть перемещена, особенно в случае умыш- ленной кражи в людном месте, на достаточное расстояние, исключающее возможность ее вернуть, но система охранной сигнализации своевременно не обнаружит этого.

2. Использование в охранной сигнализации по способу-прототипу счетчика за- держки включения тревоги, показывающего количество попыток, затраченных устройст- вами Bluetooth на установление корректного соединения, приводит к низкой помехо- устойчивости охранной сигнализации, так как при наличии помех происходит быстрое заполнение счетчика вследствие нарушения кодов радиосигналов и ложное включение тревоги. 3. Использование для охранной сигнализации мобильных телефонов с программ - ным обеспечением, построенным на основе функций высокого уровня (что реализовано в способе-прототипе), требует заданного программой порядка обращения к Bluetooth уст- ройству, установленного производителем, при котором интервал между запросами при- сутствия бирок в охранной зоне составляет 6 -^- 10 секунд. В течение этого интервала бир- ка может выйти из охранной зоны на достаточно большое расстояние, и этот выход не бу- дет своевременно обнаружен охранной сигнализацией. Этот недостаток не позволяет ис- пользовать изобретение-прототип для охраны вещей в зоне непосредственной близости к владельцу.

4. Использование коммерческих мобильных телефонов с устройствами Bluetooth, программное обеспечение которых построено на основе функций высокого уровня, в ре- жиме охранной сигнализации с Bluetooth-бирками, закрывает доступ к другим функциям телефона, кроме ответа на входящий звонок. Это требует выхода из режима охраны для использования других функций телефона, например, при необходимости позвонить або- ненту, что ограничивает возможности охранной системы.

Основной задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание способа охранной сигнализации на основе мониторинга близости приемно-передающих радиоуст- ройств, преимущественно мобильных телефонов и устройств Bluetooth, обеспечивающего экспресс-сигнализацию владельцу носимых вещей об их исчезновении из зоны непосред- ственной близости к владельцу, составляющей 0,5 + 3 метра, с задержкой во времени не более 0,5 2 секунд. Это позволит владельцу обнаружить кражу в момент ее совершения и принять экстренные меры к выявлению похитителя и возвращению украденной вещи даже в людном месте, например в метро, где похитителю легко затеряться в толпе. Кроме того, такая сигнализация напоминает владельцу о забытых вещах, что предупреждает их потерю. Предусматривается также универсальность использования этого способа для ох- раны вещей и объектов в расширенных охранных зонах, составляющих, например, 5 10 или 20 50 метров.

Заявляемое изобретение решает также задачу повышения помехоустойчивости ох- ранной сигнализации.

Другой задачей является упрощение систем охранной сигнализации, реализующих способ, за счет исключения сигнальных устройств тревоги в бирках, которые неэффек- тивны, так как могут быть легко заглушены или выведены из строя похитителем.

Решаемой задачей является также сохранение ненарушенного функционирования стандартного программного обеспечения мобильного телефона, использующего приложе- ния высокого уровня, в режиме охранной сигнализации. Сущность заявляемого изобретения во всех формах его выполнения выражается в следующей совокупности существенных признаков:

- способ охранной сигнализации на основе мониторинга близости приемно- передающих радиоустройств с использованием приемно-передающего радиоустройства «база», носимого владельцем охраняемых вещей или объектов, и одного или нескольких сопряженных с ней приемно-передающих радиоустройств «бирка», закрепляемых на этих вещах или объектах, при котором «база» производит передачу, прием от «бирок» и обра- ботку кодированных радиосигналов, поддерживающих канал связи, создавая радиоканалы обмена данными с «бирками», формирует индивидуальную запись в базу данных иденти- фикационной информации о «бирках» и о сигналах тревоги для каждой из «бирок», и включает сигнал тревоги при нарушении радиосвязи с хотя бы одной из «бирок», иденти- фицирующий «бирку» с активированной тревогой, а каждая из «бирок» осуществляет прием, обработку и обратную передачу кодированных радиосигналов, поддерживающих канал связи, для создания устойчивого радиоканала связи с «базой», при этом в «базе» и «бирках» устанавливают заданные фиксированные мощности передачи, о т л и ч а ю щ и й с я от прототипа тем, что для охранной сигнализации применяют кодированные радио- сигналы охранной сигнализации, передаваемые «базой» и «бирками» по общим каналам связи, созданным и поддерживаемым кодированными радиосигналами, предназначенны- ми для поддержания канала связи, при этом «база» формирует и хранит в своей базе дан- ных коды охранной сигнализации для каждой из «бирок», периодически производит фор- мирование серий опросных радиосигналов охранной сигнализации с заданными для каж- дой из «бирок» периодами Г, следования серий и периодами τ, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серии, их передачу, обратный прием и декодирование, а включение сигналов тревоги, идентифицирующих «бирки» с активированной тревогой, «база» производит по истечении заданных промежутков времени tm передач и обратного приема «базой» кодированных радиосигналов охранной сигнализации, отсчитываемых от моментов отправки «базой» первых радиосигналов охранной сигнализации в сериях и равных twi— (0,7 1) „ где i - номер бирки, если в течение этих промежутков ею не полу- чен хотя бы один возвратный радиосигнал с ненарушенным кодом охранной сигнализации от каждой из «бирок».

В большинстве форм реализации способ охранной сигнализации отличается от прототипа тем, что периоды τ, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серий с периодами T _t , задаваемыми для каждой из бирок, устанавливают равными Т; = 0,001 - 0,1 Т, .

В предпочтительной форме общей формы реализации способ охранной сигнализа- ции отличается от прототипа тем, что в качестве «базы» используют мобильный телефон или другое аналогичное устройство, причем мобильный телефон и «бирка» снабжены приемно-передающими устройствами Bluetooth и используют Bluetooth технологию ра- диосвязи.

В важном частном случае предпочтительной формы реализации способ охранной сигнализации отличается от прототипа тем, что для охранного программного обеспечения мобильного телефона используют функции низкого уровня, позволяющие осуществить способ охранной сигнализации с сохранением ненарушенного функционирования стан- дартного программного обеспечения мобильного телефона, использующего приложения высокого уровня.

В наиболее важной для практического использования конкретной форме воплоще- ния способа охранной сигнализации, реализующей его преимущества в ближней охранной зоне, способ отличается от прототипа тем, что для экспресс информирования владельца «базы» о потере личных вещей или объектов, снабженных «биркой», мощность радиосиг- нала, излучаемого «биркой», при настройке устанавливают равной значению, при котором нарушение целостности кода охранной сигнализации в передаваемом «биркой» ответном радиосигнале охранной сигнализации наступает в «базе» при расстоянии между «биркой» и «базой», равном 0,5 3 метра, при этом временной промежуток t , выделенный для прохождения хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сигнализации с периодом следования τ,, задают равным 0,5 2 секунды.

В другой конкретной форме воплощения способа охранной сигнализации отличие от прототипа состоит в том, что для сигнализации водителю автотранспортного средства о потере/краже груза или бортового навесного оборудования, мощность радиосигнала, из- лучаемого «биркой», при настройке устанавливают равной значению, при котором нару- шение целостности кода охранной сигнализации в передаваемом «биркой» ответном ра- диосигнале охранной сигнализации наступает в «базе» при расстоянии между «биркой» и «базой», равном 5 -^ 10 метров, при этом временной промежуток tm, выделенный для прохождения хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сигнализации с периодом следования г;, задают равным 3 -^ 8 секунд.

В возможной альтернативной форме воплощения способа охранной сигнализации отличие от прототипа состоит в том, что для сигнализации родителям и/или воспитателям детских садов о выходе детей, имеющих «бирки», из охранной зоны, мощность радиосиг- нала, излучаемого «биркой», при настройке устанавливают равной значению, при котором нарушение целостности кода охранной сигнализации в передаваемом «биркой» ответном радиосигнале охранной сигнализации наступает в «базе» при расстоянии между «биркой» и «базой», равном 20 50 метров, при этом временной промежуток tm, выделенный для прохождения хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сигнализации с периодом следования τ,, задают равным 8 -^ 15 секунд.

Технический результат, достигаемый от использования заявляемого способа ох- ранной сигнализации, состоит в следующем:

- Контроль наличия «бирок» в охранной зоне производят с заданной периодично- стью „ выбираемой в зависимости от радиуса охранной зоны, с получением ответа в те- чение заданных временных промежутков twi передач и обратного приема «базой» кодиро- ванных радиосигналов охранной сигнализации, и включением сигнала тревоги по истече- нии этих промежутков, если «базой» не получен хотя бы один возвратный радиосигнал с ненарушенным кодом охранной сигнализации от каждой из «бирок». В результате сигнал тревоги возникает с заданной фиксированной задержкой twt от начала периода опроса Г„ в отличие от способа-прототипа, где эта задержка не имеет определенного значения.

При этом периоды опроса T _t и временные промежутки twt практически не имеют ограничения со стороны малых значений времени и задаются такими, чтобы возможное удаление «бирки» за пределы охранной зоны в промежутках времени twt было допусти- мым для принятия срочных мер по обнаружению и возвращению охраняемых вещей или объектов. Отсутствие этого ограничения достигнуто также благодаря тому, что охранное программное обеспечение мобильного телефона в заявляемом изобретении построено с использованием функций низкого уровня, что исключает программную задержку опроса «бирок», существующую в изобретении-прототипе вследствие использования программ- ного обеспечения высокого уровня (например, Java). Это особенно важно в ближней ох- ранной зоне 0,5 3 метра, используемой для охраны вещей, находящихся в руках и на те- ле владельца телефона. Задание временного промежутка twt, выделяемого для прохожде- ния хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сигнализа- ции с периодом следования г,, равным 0,5 2 секунды для этой зоны, обеспечивает экс- пресс-информирование владельца о пропаже вещи и возможность принять срочные меры для задержания похитителя и возвращения вещи. Заданные временные промежутки t _Wi оп- роса в средней и большой охранных зонах (указанные в пунктах 6 и 7 формулы изобрете- ния) дают уверенность владельцу охранной системы в получении результатов опроса «би- рок» с постоянной заданной периодичностью „ ограничивающей возможную дистанцию выхода «бирки» за пределы охранной зоны, что улучшает оценку им обстановки в охра- няемой зоне.

- Предлагаемый способ позволяет повысить помехоустойчивость охранной сигна- лизации, так как для подтверждения наличия «бирки» в охранной зоне требуется получе- ние хотя бы одного возвратного радиосигнала с ненарушенным кодом охранной сигнали- зации в период опроса «бирки» серией опросных импульсов.

- Предлагаемый способ позволяет упростить систему за счет исключения сигналь- ных устройств тревоги в «бирках», которые неэффективны, так как могут быть легко за- глушены или выведены из строя похитителем.

- Предлагаемый способ дает возможность владельцу мобильного телефона исполь- зовать все функции телефона одновременно с осуществлением охранной сигнализации благодаря построению охранного программного обеспечения мобильного телефона с ис- пользованием функций низкого уровня, позволяющих осуществить способ охранной сиг- нализации с сохранением ненарушенного функционирования стандартного программного обеспечения мобильного телефона, использующего приложения высокого уровня.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

- на фиг. 1 представлена структурная схема системы охранной сигнализации, реа- лизующей предлагаемый способ охранной сигнализации в общей форме его осуществле- ния, соответствующей п. 1 формулы изобретения;

- на фиг. 2 изображена структурная схема системы охранной сигнализации, исполь- зующей мобильный телефон и «бирку» с приемно-передающими устройствами Bluetooth, в соответствии с п. 3 формулы изобретения.

Предлагаемый способ охранной сигнализации в общей форме реализации (фиг. 1) использует приемно-передающее устройство «база» 1, носимое владельцем охраняемых вещей или объектов, и одно или несколько приемно-пере дающих устройств «бирка» 2, закрепляемых на охраняемых вещах или объектах. «База» 1 производит передачу/прием с использованием приемно-передающего блока 3 и обработку в процессоре 4 кодированных радиосигналов 5, поддерживающих канал связи, создавая радиоканалы 6 обмена с «бир- ками» 2, а также формирует индивидуальную запись в базу данных 7 идентификационной информации о «бирках» 2 и о сигналах тревоги для каждой из «бирок» 2. Кроме того, «база» 1 с использованием блока 8 включает сигнал тревоги при нарушении радиосвязи с хотя бы одной из «бирок» 2, идентифицирующий «бирку» с активированной тревогой. Это может быть звуковая, вибрационная и визуальная на экране дисплея 9 сигнализация. На дисплее 9 отображают идентификационные изображения «бирок» и производят визуа- лизацию бирок с активированной тревогой. Создание сигнала тревоги, идентифицирую- щего «бирку» с активированной тревогой, производится с использованием информации о сигналах тревоги для каждой из «бирок», хранящейся в базе данных 7. Каждая из «бирок» 2 осуществляет прием с использованием приемно-передающего блока 10, обработку в процессоре 11 и обратную пе- ре дачу блоком 10 кодированных радиосигналов 5, поддерживающих канал связи, для соз- дания устойчивого радиоканала связи 6 с «базой». Этот радиоканал 6 обмена данными «база» - «бирка» используется для охранной сигнализации, как в изобретении-прототипе, так и в заявляемом изобретении. Для осуществления способа охранной сигнализации, мощности передачи радиосигналов в приемно-передающем блоке 3 «базы» 1 и приемно- передающих блоках 10 бирок 2 устанавливают заданными фиксированными.

Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что для охранной сиг- нализации применяют кодированные радиосигналы охранной сигнализации 12, переда- ваемые «базой» 1 и «бирками» 2 по общим каналам связи 6, созданным и поддерживае- мым кодированными радиосигналами 5, предназначенными для поддержания канала свя- зи. При этом «база» 1 формирует и хранит в своей базе данных 7 коды охранной сигнали- зации для каждой из «бирок» 2, периодически производит в процессоре 4 формирование серий опросных радиосигналов охранной сигнализации с заданными для каждой из «би- рок» периодами T _t следования серий и периодами τ, следования сигналов охранной сигна- лизации внутри серии, их передачу, обратный прием приемно-передающим блоком 3 и декодирование в процессоре 4. Для формирования серий опросных радиосигналов с ис- пользованием кодов охранной сигнализации, а также значений Г, и Т/ для каждой из «би- рок», используют настолько короткие модулирующие импульсы и настолько высокую не- сущую частоту, чтобы обеспечить последовательный опрос всех «бирок» за время, по крайней мере в 100 раз меньшее наименьшего периода опроса «бирок». При нахождении «бирки» 2 в охранной зоне радиосвязь с «биркой» устойчива, и после декодирования в процессоре 4 каждого из серии опросных радиосигналов охранной сигнализации, полу- ченных от «бирки», восстанавливается код охранной сигнализации, совпадающий с ко- дом, хранящимся в базе данных 7 для соответствующей «бирки». Процессор 4 проверяет совпадение восстановленных кодов охранной сигнализации с кодами, хранящимся в базе данных 7, для всех «бирок» в течение заданных в таймере 13 промежутков времени tw _t пе- редач и обратного приема «базой» кодированных радиосигналов огранной сигнализации, отсчитываемых от моментов отправки «базой» первых радиосигналов охранной сигнали- зации в сериях и равных twt = (0,7 1) T _t , где / - номер «бирки», и при наличии ответных сигналов блокирует включение сигнала тревоги. При выходе «бирки» 2 из охранной зоны или при ее нахождении на границе этой зоны, ответные сигналы от «бирки», передавае- мые приемно-передающим блоком 10 «бирки» 2 и принимаемые приемно-передающим блоком 3 «базы» 1 , могут отсутствовать или иметь искаженный код охранной сигнализа- ции. В этом случае процессор 4, сравнивая результат декодирования ответных радиосиг- налов охранной сигнализации от «бирки» с хранящимся в базе данных 7 кодом охранной - . „ сигнализации для этой бирки, обнаружит отсутствие сигнала или несовпадение кода ох- ранной сигнализации, и через время tw, установленное в таймере 13 для данной бирки, включит сигнал тревоги через блок включения сигнала тревоги 8 и визуализирует «бирку» с активированной тревогой на дисплее 14. При наличии нескольких «бирок» процессор 4 «базы» 1 включит сигнал тревоги, идентифицирующий «бирки» с активированной трево- гой, по истечении заданных промежутков времени tw _t передач и обратного приема «базой» кодированных радиосигналов охранной сигнализации, отсчитываемых от моментов от- правки «базой» первых радиосигналов охранной сигнализации в сериях и равных tw _\ ⁼ (0,7 + 1) Г, , если в течение этих промежутков «базой» не получен хотя бы один возвратный сигнал с ненарушенным кодом охранной сигнализации от каждой из «бирок». Установка периодов Г, следования серий опросных радиосигналов охранной сигнализации «бирок» 2, а также периодов τ, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серии производится в процессоре 4; эти периоды задаются различным для ближней, средней и большой охранной зоны. Установка времени ожидания ответных радиосигналов «бирок» 2 с ненарушенным кодом охранной сигнализации tm производится в таймере 13.

Максимальное время ожидания tw _t не может превышать периода Г, охранного оп- роса «бирок» 2; с другой стороны, нецелесообразно делать его меньшим, чем 0,7 T _t , чтобы увеличить вероятность получения возвратных радиосигналов от «бирок» 2 с ненарушен- ным кодом охранной сигнализации. Компромиссным выбором является tm = 0,9 _г , что даст хорошую надежность работы аппаратных средств при увеличенной за счет этого времени вероятности получения возвратных радиосигналов с ненарушенным кодом ох- ранной сигнализации от «бирок» 2.

Периоды т, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серии опрос- ных радиосигналов «бирок» 2 устанавливают в процессоре 4 в диапазоне Т/ = 0,001 -^ 0,1 Tj, что обеспечивает простоту технической реализации создания серии опросных радио- сигналов в процессоре 4 и приемно-передающем блоке 3. Включение режима охранной сигнализации производят с помощью клавиатуры 14, которая может использоваться так- же для выбора идентификационных изображений «бирок». Для питания «базы» исполь- зуют аккумулятор 15, «бирки» - постоянно включенный элемент электропитания 16.

В предпочтительной форме общей формы реализации заявляемого способа охран- ной сигнализации (фиг. 2) в качестве «базы» используют мобильный телефон 17 или дру- гое аналогичное устройство (смартфон, айфон, коммуникатор, лэптоп, ноутбук), причем мобильный телефон и «бирка» 18 снабжены приемно-передающими устройствами Blu- etooth 19, 20 и используют Bluetooth технологию радиосвязи (Веб-сайт: http://www.bluetooth.com/Bluetooth/SIG/: Стандарт Института инженеров по электротехни- ке и электронике IEEEStd 802.15.1-2005, Веб-сайт: http://ieeexplote.ieee.org/; Веб-сайт: http://ru.wikipedia.org/wiki/Bluetooth). Это позволяет уменьшить затраты на реализацию способа за счет использования мобильного телефона владельца охраняемых вещей без ап- паратных переделок телефона с учетом наличия в современных мобильных телефонах встроенного устройства Bluetooth, и дешевых, высокотехнологичных и экономичных уст- ройств (чипов) Bluetooth. Мобильный телефон 17 не имеет аппаратных переделок и осна- щен дисплеем 21, клавиатурой 22 и стандартным программным обеспечением 23, исполь- зующим приложения высокого уровня, а также встроенным устройством Bluetooth 19 и аккумулятором 24 для обеспечения штатного функционирования телефона. Для реализа- ции способа охранной сигнализации в телефон 17 вводят дополнительное программное обеспечение 25 охранной сигнализации и охранной работы с Bluetooth-устройством 19. Устройства Bluetooth 19 и 20 в телефоне 17 и «бирке» 18 имеют приемно-передающие блоки 26, 27, осуществляющие радиосвязь телефона и бирки, и процессоры 28 и 29. Про- цессор 28 предназначен для программного обеспечения Bluetooth-протокола радиосвязи мобильного телефона с «бирками», а процессор 29 - для обеспечения Bluetooth-протокола радиосвязи «бирки» с мобильным телефоном 17. Устройство Bluetooth 20 в «бирке» 18 имеет также аппаратное средство установки мощности излучения 30 и отключения авто- матической регулировки мощности излучения в режиме охраны, с помощью которого при настройке задают радиус охранной зоны «бирки», определяемый мощностью радиосигна- ла, излучаемого «биркой» 18. В «бирке» 18 установлено программное обеспечение охран- ной сигнализации 31 , которое производит декодирование радиосигналов охранной сигна- лизации, принятых биркой, их сравнение с кодом охранной сигнализации, хранящимся в «бирке», и при их совпадении - формирование и передачу в телефон 17 ответного радио- сигнала охранной сигнализации через процессор 29 и приемно-передающий блок 27 уст- ройства Bluetooth 20. Это программное обеспечение может быть установлено в процессо- ре 29 устройства Bluetooth 20, если позволяет его объем, либо установлено в дополни- тельном процессоре. «Бирка» 18 непрерывно питается элементом электропитания 32 в те- чение срока его службы, который для «бирок», работающих в ближней охранной зоне, может составлять 1 + 2 года.

В важном частном случае реализации способа охранной сигнализации с использо- ванием мобильного телефона 17 и «бирки» 18, содержащих устройства Bluetooth 19, 20, отличие от изобретения-прототипа состоит в том, что для охранного программного обес- печения 25 мобильного телефона используют функции низкого уровня (нативное про- граммное обеспечение), позволяющие осуществить способ охранной сигнализации с со- хранением ненарушенного функционирования стандартного программного обеспечения мобильного телефона, использующего приложения высокого уровня (например, JAVA). Приложения низкого уровня для охранной сигнализации различаются только тем, для ка- кой операционной системы они написаны, и будут защищаться свидетельствами на реги- страцию программы для ЭВМ. Благодаря построению охранного программного обеспече- ния 25 на основе приложений низкого уровня, для проведения опроса «бирок» не требует- ся обращения к приложениям высокого уровня в стандартном программном обеспечении 23 телефона, поэтому опрос «бирок» в ближней охранной зоне производится с периодом Tj = 0,5 + 2 с, значительно меньшим установленного производителем интервала между запросами присутствия бирок в охранной зоне, составляющим 6 -^ 10 секунд при исполь- зовании приложений высокого уровня.

Программное обеспечение охранной сигнализации 25 выполняет следующие функ- ции:

- Установка периодов Г, следования серий опросных радиосигналов охранной сиг- нализации для каждой из «бирок»;

- Установка периодов т, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серии;

- Введение в базу данных: идентификационной информации о «бирках»; информа- ции о сигналах тревоги для каждой из «бирок»; кодов охранной сигнализации для каждой из «бирок»;

- Установка в таймере времён ожидания ответных радиосигналов «бирок» с нена- рушенным кодом охранной сигнализации twi, ⁼ (0,7 1) ,;

- Включение сигнала тревоги с идентификацией тревожных «бирок»;

- Вывод на дисплей 21 охранной информации.

Способ охранной сигнализации согласно изобретению в форме реализации с ис- пользованием мобильного телефона 17 и «бирки» 18, содержащих устройства Bluetooth 19, 20 (фиг. 2), осуществляется следующим образом.

Радиосвязь Bluetooth производится в свободном от лицензирования диапазоне 2,4- 2,4835 ГГц. В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной пере- стройкой частоты FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Метод FHSS прост в реали- зации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование стоит не- дорого. Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих каналов шириной в 1 МГц). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не ме- шают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты кон- фиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования, а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно. Без поме- хоустойчивого кодирования это обеспечивает передачу данных со скоростями 433,9 кбит/с в обоих направлениях. Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point» (от точки к точке), но и соединение «point-to-multipoint» (от точки к мно- жеству точек).

Кодовые пакеты, используемые для модуляции несущих частот и формирования кодированных радиосигналов по Bluetooth протоколу радиосвязи, содержат блоки кодов, поддерживающих канал связи, и блоки кодов для передачи информации пользователя, т.е. кодов охранной сигнализации. Блоки кодов, поддерживающих канал связи, содержат ин- формацию об адресах бирок, о задаваемой мощности передачи, о начале и окончании пе- редачи кодов охранной сигнализации, о задаваемой синхронной несущей частоте в сле- дующем сеансе связи, о кодах проверки целостности переданной пакетом информации, и другую информацию для поддержания канала связи. После модуляции несущей частоты они создают кодированные радиосигналы Bluetooth протокола радиосвязи 33, поддержи- вающие канал связи (фиг. 2). Блоки кодов охранной сигнализации после модуляции не- сущей частоты создают кодированные радиосигналы охранной сигнализации 34, сопря- женные с Bluetooth протоколом радиосвязи. Кодированные радиосигналы 33, поддержи- вающие канал связи, и кодированные радиосигналы охранной сигнализации 34 передают- ся в эфире единым потоком. При первичном включении системы охранной сигнализации (фиг. 2), использующей мобильный телефон 17 с программным обеспечением охранной сигнализации 25, и «бирок» 18 с устройствами Bluetooth 19 и 20, программное обеспече- ние 25 производит инициализацию Bluetooth-соединений, включающую сопряжение (PAIRING - паринг) Bluetooth устройств, в задачу которого входит создание секретных ключей связи, обеспечивающих радиообмен только между устройствами Bluetooth, вхо- дящими в охранную систему, а также взаимную аутентификацию этих устройств. При со- пряжении устройство Bluetooth 19 в телефоне является главным (MASTER), а устройства Bluetooth 20 в «бирках» 18 - ведомыми (SLAVE). Перед началом процедуры сопряжения необходимо ввести PIN-коды (Personal Identification Number - персональный идентифика- ционный номер) всех Bluetooth устройств, входящих в систему. PIN-коды выбираются пользователем системы и с клавиатуры 22 вводятся в процессоры 28, 29 Bluetooth- устройств и в базу данных программного обеспечения 25, в раздел идентификационной информации о бирках. Сразу после введения PIN-кодов, процессоры 28, 29 Bluetooth уст- ройств начинают сопряжение по алгоритмам Е22, Е21 Bluetooth-протокола радиосвязи, оперируя BD ADDR адресом Bluetooth устройства (аппаратный 48-битный адрес устрой- ства, присваиваемый изготовителем и позволяющий однозначно идентифицировать его) и введенным PIN-кодом устройства. Создание ключа связи Bluetooth устройства произво- дится по алгоритму Е21 Bluetooth-протокола радиосвязи, для которого необходимы BD ADDR адрес устройства, 128-битное генерируемое случайным образом число (LK RAND), используемое для обмена с другими Bluetooth устройствами, а также значе- ние числа (LK RAND) другого устройства (других устройств), с которым связано рас- сматриваемое устройство. Эти величины хранятся в памяти каждого Bluetooth устройства.

После сопряжения Bluetooth устройств производится их взаимная аутентификация, т.е. проверка связи в двух направлениях по созданным каналам связи. Она осуществляется процессорами 28, 29 Bluetooth устройств 19, 20 по схеме «запрос-ответ» с использованием алгоритма Е1 Bluetooth-протокола радиосвязи, оперирующего BD ADDR адресами, клю- чами связи и случайно генерируемыми 128-битными словами, передаваемыми от одного Bluetooth устройства к другому в двух направлениях (33 на фиг.2). Алгоритм включает проверку правильности передачи генерируемых слов.

По результатам процедуры сопряжения, программное обеспечение 25 охранной сигнализации вводит в базу данных мобильного телефона 17 идентификационную инфор- мацию о «бирках»: PIN-коды, BD ADDR адреса (регистрация). Программное обеспече- ние 25 позволяет также придать BD ADDR адресу смысловую текстовую, иллюстратив- ную и аудио идентификацию. Типовое программное обеспечение Bluetooth имеет стан- дартный комплект идентификаторов, но позволяет при желании пользователю использо- вать собственные названия, графику и аудио идентификаторы. Помимо идентификацион- ной информации о «бирках», программное обеспечение 25 вводит в базу данных инфор- мацию о сигналах тревоги для каждой из «бирок» и кодах охранной сигнализации для ка- ждой из «бирок»;

После перевода системы в режим охраны с клавиатуры 22 мобильного телефона 17 программа охранной сигнализации 25 переводит устройство Bluetooth 19 в телефоне 17 в режим работы с постоянной мощностью излучения, а также активирует соединение этого Bluetooth устройства с Bluetooth устройствами 20, находящимися в «бирках» 18, устанав- ливая в них режим работы с заданными постоянными мощностями излучения. Программ- ное обеспечение 25 мобильного телефона 17 периодически производит формирование се- рий опросных радиосигналов охранной сигнализации 34 с заданными для каждой из «би- рок» периодами Г, следования серий и периодами т, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серии, их передачу через приемно-передающий блок 26 устройства Bluetooth 19 телефона, обратный прием этих радиосигналов от приемно-передающих бло- ков 27 устройств Bluetooth 20 «бирок» и их декодирование. Полученные таким путем ко- ды охранной сигнализации, а также BD ADDR адреса Bluetooth устройств 20 «бирок» 18, от которых пришел ответ, сравниваются с информацией из базы данных программного обеспечения 25, и при их совпадении накапливаются в буфере программного обеспечения 25 отдельно для каждой из «бирок». По истечении заданных для каждой из «бирок» про- межутков времени tm передач и обратного приема серий кодированных радиосигналов охранной сигнализации 34, отсчитываемых от моментов отправки телефоном 17 первых радиосигналов охранной сигнализации в сериях и равных tm = (0,7 1)7^, где г - номер «бирки», программное обеспечение 25 включает сигнал тревоги, если в течение этих промежутков мобильным телефоном 17 не получен хотя бы один возвратный радиосигнал с ненарушенным кодом охранной сигнализации от каждой из «бирок». Промежутки вре- мени t устанавливают в таймере программного обеспечения 25. Включение сигнала тре- воги сопровождается идентификацией тревожных «бирок» и визуализацией «бирок» с ак- тивированной тревогой на дисплее 21 мобильного телефона.

Программное обеспечение 25 охранной сигнализации производит последователь- ный опрос «бирок» с учетом периодов Т ₍ следования серий опросных радиосигналов ох- ранной сигнализации и периодов т, следования радиосигналов охранной сигнализации внутри серий для каждой из бирок, формируя кодированные радиосигналы охранной сиг- нализации таким образом, чтобы исключить взаимное наложение этих сигналов.

Радиус охранной зоны, т.е. расстояния, при котором нарушается связь «бирка» - «база», определяется мощностью излучения и чувствительностью приемно-передающего устройства «бирки». При использовании в «бирках» коммерческих устройств Bluetooth следует исходить из того, что их чувствительность примерно одинакова, а радиус дейст- вия определяется классом устройства, однозначно связанным с максимальной мощностью излучения Рмлкс- Bluetooth устройства 1 класса имеют Рмлкс = 100 мВт и радиус дейст- вия 100 м, устройства 2 класса имеют Рмлкс ⁼ 2,5 мВт и радиус действия 10 м, а устройст- ва 3 класса Рмлкс ⁼ 1 мВт и радиус действия 1 м. Подстройка радиуса действия может производиться схемным средством установки фиксированной мощности излучения (30 на фиг. 2).

В наиболее важной для практического использования конкретной форме воплоще- ния способа охранной сигнализации по п.1 или 3 формулы изобретения, реализующей его преимущества в ближней охранной зоне для экспресс информирования владельца «базы» о потере личных вещей или объектов, снабженных «биркой», мощность радиосигнала, из- лучаемого «биркой», при настройке устанавливают равной значению, при котором нару- шение целостности кода охранной сигнализации в передаваемом «биркой» ответном ра- диосигнале охранной сигнализации наступает в «базе» при расстоянии между «биркой» и «базой», равном 0,5 3 метра, при этом временной промежуток tm, выделенный для про- хождения хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сиг- нализации с периодом следования τ,, задают равным 0,5 2 секунды. Для этой цели в «бирке» целесообразно использовать Bluetooth устройства 3 класса.

В другой конкретной форме воплощения способа охранной сигнализации по п.1 или 3 формулы изобретения, для сигнализации водителю автотранспортного средства о потере/краже груза или бортового навесного оборудования, мощность радиосигнала, из- лучаемого «биркой», при настройке устанавливают равной значению, при котором нару- шение целостности кода охранной сигнализации в передаваемом «биркой» ответном ра- диосигнале охранной сигнализации наступает в «базе» при расстоянии между «биркой» и «базой», равном 5 ^- 10 метров, при этом временной промежуток tm, выделенный для прохождения хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сигнализации с периодом следования т„ задают равным 3 -^ 8 секунд. Для этой цели в «бирке» целесообразно использовать Bluetooth устройства 2 класса.

В возможной альтернативной форме воплощения способа охранной сигнализации по п.1 или 3 формулы изобретения, для сигнализации родителям и/или воспитателям дет- ских садов о выходе детей, имеющих «бирки», из охранной зоны, мощность радиосигнала, излучаемого «биркой», при настройке устанавливают равной значению, при котором на- рушение целостности кода охранной сигнализации в передаваемом «биркой» ответном радиосигнале охранной сигнализации наступает в «базе» при расстоянии между «биркой» и «базой», равном 20 50 метров, при этом временной промежуток tm, выделенный для прохождения хотя бы одной ненарушенной отправки и приема радиосигналов охранной сигнализации с периодом следования т„ задают равным 8 15 секунд. В этом случае в «бирке» целесообразно использовать Bluetooth устройства 1 класса.

Предложенный способ охранной сигнализации может быть реализован с использо- ванием других, аналогичных Bluetooth, устройств/технологий ближней радиосвязи, таких как WeeBree™, ZigBee™, с использованием принятых для них протоколов радиосвязи.