кодовый замок для контейнеров

Формула изобретения

Кодовый замок для контейнеров, содержащий на контейнере кодовое устройство, включающее магнитоуправляемые контакты, включенные в цепь управления электромеханическим запорным устройством, и магнитный ключ, выполненный в виде блока изолированных друг от друга магнитов, ориентированных в направлении лицевой панели ключа, источник питания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, обмотку реле тревожной сигнализации, контакты тревожной сигнализации и последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, при этом магнитоуправляемые контакты разделены на группы “запрет” и “разрешение” и установлены под лицевой панелью контейнера, количество и расположение магнитов соответствует числу и расположению контейнеров группы “разрешение”, задающий генератор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор и усилитель мощности через замыкающие контакты реле тревожной сигнализации соединены с источником питания, обмотка реле через замыкающие контакты тревожной сигнализации соединена с источником питания, электромеханическое запорное устройство выполнено в виде двух исполнительных блоков, кинематически связанных с механическим замком, к источнику питания последовательно подключены обмотки дистанционного переключателя, кодовое устройство и электромеханическое запорное устройство через контакты дистанционного переключателя разнонаправленного действия, на диспетчерском пункте - блок регистрации и последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, удвоитель фазы, первый измеритель ширины спектра, блок сравнения, второй вход которого через второй измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя высокой частоты, и первый фазовый детектор, второй вход которого через последовательно включенные делитель фазы на два и узкополосный фильтр соединен с выходом удвоителя фазы, отличающийся тем, что он снабжен фазовращателем на +30°, фазовращателем на -30°, фазовращателем на +90°, вторым и третьим фазовыми детекторами, первым и вторым блоками вычитания, причем к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, первый блок вычитания, фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к блоку регистрации, к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к запирающим устройствам и может быть использовано для защиты контейнеров от несанкционированного доступа посторонних лиц.

Известны кодовые замки для контейнеров (авт. свид. СССР №№ 358.495, 475.450, 506.693, 592.693, 596.707, 878.889, 1.000.547, 1.252.468, 1.776.744; патенты РФ №№ 2.002.020, 2.037.046, 2.186.919; патенты США №№ 4.831.860, 5.209.088; патенты Великобритании №№ 2.141.774, 2.261.254; патенты Франции №№ 2.197.406, 2.559.193, 2.692.309; патенты ФРГ №№ 3.407.128, 3.907.326; патенты Японии №№ 59-192.167, 60-29.912 и др.).

Из известных кодовых замков для контейнеров наиболее близким к предлагаемому является “Кодовый замок для контейнеров” (патент РФ № 2.186.919, Е 05 В 47/00, 2001), который и выбран в качестве прототипа.

Данный замок обеспечивает повышение секретности. Это достигается тем, что магнитный ключ выполнен в виде блока изолированных друг от друга магнитов, ориентированных в направлении лицевой панели ключа, а магнитоуправляемые контакты разделены на группы “запрета” и “разрешения” и установлены под лицевой панелью контейнера, при этом количество и расположение магнитов соответствует числу и расположению магнитоуправляемых контактов группы “разрешения”. Кроме того, известный замок снабжен тревожной сигнализацией, которая обеспечивает передачу тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт.

Однако известный замок имеет сравнительно низкую помехоустойчивость к узкополосным помехам и достоверность передачи тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности передачи тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт путем подавления узкополосных помех.

Поставленная задача решается тем, что кодовый замок для контейнеров, содержащий на контейнере кодовое устройство, включающее магнитоуправляемые контакты, включенные в цепь управления электромеханическим запорным устройством, и магнитный ключ, выполненный в виде блока изолированных друг от друга магнитов, ориентированных в направлении лицевой панели ключа, источник питания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, обмотку реле тревожной сигнализации, контакты тревожной сигнализации и последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, при этом магнитоуправляемые контакты разделены на группы “запрета” и “разрешения” и установлены над лицевой панелью контейнера, количество и расположение магнитов соответствует числу и расположению контактов группы “разрешения”, задающий генератор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор и усилитель мощности через замыкающие контакты реле тревожной сигнализации соединены с источником питания, обмотка реле через замыкающие контакты тревожной сигнализации соединены с источником питания, электромеханическое запорное устройство выполнено в виде двух исполнительных блоков, кинематически связанных с механическим замком, к источнику питания последовательно подключены обмотки дистанционного переключателя, кодовое устройство и электромеханическое запорное устройство через контакты дистанционного переключателя разнонаправленного действия, на диспетчерском пункте - блок регистрации и последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, удвоитель фазы, первый измеритель ширины спектра, блок сравнения, второй вход которого через второй измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя высокой частоты, пороговый блок, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты и первый фазовый детектор, второй вход которого через последовательно включенные делитель фазы на два и узкополосный фильтр соединен с выходом удвоителя фазы, снабжен фазовращателем на +30°, фазовращателем на -30°, фазовращателем на +90°, вторым и третьим фазовыми детекторами, первым и вторым блоками вычитания, причем к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, первый блок вычитания, фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к блоку регистрации, к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания.

Структурная схема кодового замка для контейнеров представлена на фиг.1 и 2.

Кодовый замок для контейнеров содержит на контейнере последовательно подключенные к источнику питания 1 дистанционный переключатель 2 с двумя противофазными обмотками 3 и 4, кодовое устройство 5, состоящее из магнитного ключа, выполненного в виде блока изолированных друг от друга магнитов 6, и магнитоуправляемых контактов, состоящих из групп "разрешения" 7 и "запрета" 8, и электромеханическое запорное устройство 9, состоящее из исполнительных блоков 10 и 11, кинематически связанных с механическим замком 12, через контакты разнонаправленного действия дистанционного переключателя 2. К источнику питания 1 подключена обмотка 13 реле тревожной сигнализации через замыкающие контакты 14 тревожной сигнализации. Контейнер также снабжен последовательно включенными задающим генератором 15, фазовым манипулятором 17, второй вход которого соединен с выходом генератора 16 модулирующего кода, усилителем 18 мощности и передающей антенной 19.

При этом задающий генератор 15, генератор 16 модулирующего кода, фазовый манипулятор 17 и усилитель 18 мощности соединены с источником питания 1 через замыкающие контакты 13.1 реле тревожной сигнализации.

Диспетчерский пункт содержит последовательно включенные приемную антенну 20, усилитель 21 высокой частоты, удвоитель фазы 23, первый измеритель 24 ширины спектра, блок 26 сравнения, второй вход которого через второй измеритель 25 ширины спектра соединен с выходом усилителя 21 высокой частоты, пороговый блок 27, ключ 28, второй вход которого соединен с выходом усилителя 21 высокой частоты и первый фазовый детектор 31, второй вход которого через последовательно включенные делитель 29 фазы на два и узкополосный фильтр 30 соединен с выходом удвоителя 23 фазы. К выходу узкополосного фильтра 30 последовательно подключены фазовращатель 33 на +30°, второй фазовый детектор 35, второй вход которого соединен с выходом ключа 28, первый блок 37 вычитания, фазовращатель 38 на +90° и второй блок 39 вычитания, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 31, а выход подключен к блоку 32 регистрации. К выходу узкополосного фильтра 30 последовательно подключены фазовращатель 34 на -30° и третий фазовый детектор 36, второй вход которого соединен с выходом ключа 28, а выход подключен к второму входу блока 37 вычитания. Удвоитель 23 фазы, измерители 24 и 25 ширины спектра, блока 26 сравнения, пороговый блок 27 и ключ 28 образуют обнаружитель 22 сигнала.

Положение магнитоуправляемых контактов как группы “разрешения” 7, так и группы “запрета” 8 могут меняться, таким образом устанавливается код на управление устройством.

Кодовый замок работает следующим образом.

При поднесении магнитного ключа к панели управления магнитное поле, создаваемое магнитами 6, воздействует на магнитоуправляемые контакты 7 группы “разрешения”, которые срабатывают и создают электрическую цепь для дистанционного переключателя 2 и исполнительного блока 10. При этом исполнительный блок 10 через замкнутые контакты 3.2 подключается к источнику 1 питания, срабатывает и воздействует на механический замок 12, который закрывает контейнер. Обмотка 3 дистанционного переключателя 2 переводится в свое первое устойчивое состояние, при котором контакты 4.1 и 4.2 замыкаются, а контакты 3.1 и 3.2 размыкаются.

При повторном поднесении магнитного ключа к панели управления магнитное поле, создаваемое магнитами 6, опять воздействует на магнитоуправляемые контакты 7 группы “разрешения”, которые опять срабатывают и создают электрическую цепь для дистанционного переключателя 2 и исполнительного блока 11 через замкнутые контакты 4.1 и 4.2. При этом исполнительный блок 11 срабатывает и воздействует на механический замок 12, который открывает контейнер. Так реагирует кодовый замок при действии лица, которое знакомо с принципом действия замка и установленным в данное время кодом.

В случае попытки открывания контейнера лицом, знакомым с принципом действия кодового замка, но не знающим установленный в данное время код, даже в том случае, когда сработали все переменные магнитоуправляемые контакты “разрешения” 7 и сработал любой из магнитоуправляемых контактов “запрета” 8, электрическая цепь для питания дистанционное переключателя 2 и исполнительного блока 11 не создается и запорное устройство не срабатывает.

При попытке вскрыть контейнер злоумышленником путем физического воздействия на запорное устройство 9 замыкаются контакты 14 тревожной сигнализации, и реле 13 срабатывает. Через ее замкнутые контакты 13.1 питание подается на задающий генератор 15, генератор 16 модулирующего кода, фазовый манипулятор 17 и усилитель 18 мощности.

Задающим генератором формируется сигнал высокой частоты

u_c(t)=U_c sin ( _ct+ _c), 0tТ _с,

где U_c, _с, _с, Т_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала, который поступает на первый вход фазового манипулятора, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 16 модулирующего кода. На выходе фазового манипулятора 17 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал

u₁(t)=U_c sin [ _ct+ _к(t)+ _с]= U_c M(t) sin ( _ct+ _c), 0tT _c,

где _к(t)={o,} -манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем _к(t)=const при _э<t<(к+1) _э и может изменяться скачком при t= _э, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2,..., N-1);

_э, N -длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_с (Т _с=N _э), который после усиления в усилителе 18 мощности излучается антенной 19 в эфир.

Принимаемый ФМн-сигнал u ₁(t) с выхода приемной антенны 20 через усилитель 21 высокой частоты поступает на вход обнаружителя 22, состоящего из удвоителя 23 фазы, измерителей 24 и 25 ширины спектра, блока 26 сравнения, порогового блока 27 и ключа 28. На выходе удвоителя 23 фазы образуется гармоническое напряжение

u₂ (t)=U_c sin [2 _ct+2 _к(t)+2 _с]=U_c sin (2 _ct+2 _с), 0tТc.

Так как 2 _к(t)={о,2}, то в выходном напряжении удвоителя 23 фазы манипуляция фазы уже отсутствует. Принимаемый ФМн-сигнал поступает на вход измерителя 25 ширины спектра. Ширина спектра fc ФМн-сигнала определяется длительностью _э его элементарных посылок (fc=1/ _э). Тогда как ширина спектра f ₂ второй гармоники сигнала определяется его длительностью Т_с (f ₂=1/Т_с).

Следовательно, при удвоении фазы принимаемого ФМн-сигнала его спектр сворачивается в N раз (f _с/f ₂=N).

Это обстоятельство обеспечивает обнаружение ФМн-сигнала на диспетчерском пункте даже тогда, когда отношение сигнал/шум меньше единицы. Напряжения U₁ и U₂ , пропорциональные f _с и f ₂ соответственно, с выходов измерителей 25 и 24 ширины спектра поступают на два входа блока 26 сравнения. Так как U ₁>>U₂, то на выходе блока 26 сравнения формируется постоянное напряжение, которое превышает пороговый уровень U_пор в пороговом блоке 27. Пороговое напряжение U_пор выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи и шумы. При превышении порогового уровня U_пор в пороговом блоке 27 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 28, открывая его. В исходном состоянии ключ 28 всегда закрыт.

Если в эфире действует узкополосная помеха

u_п(t)=U_п sin ( _пt+ _п),

частота _п которой незначительно отличается от несущей частоты _с принимаемого ФМн-сигнала

_п- _с= _ф,

где _ф -полоса пропускания фазовых детекторов 31, 35 и 36, то аддитивная смесь принимаемого ФМн-сигнала u₁ (t) и узкополосной помехи u_п(t)

u(t)=u ₁(t)+u_п(t),

с выхода усилителя 21 высокой частоты через открытый ключ 28 поступает на информационный вход фазовых детекторов 31, 35 и 36.

Напряжение u₂ (t) с выхода удвоителя 23 фазы поступает на вход делителя 29 фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое напряжение

u₃(t)=U_c sin ( _ct+ _c), 0tТ _c,

которое выделяется узкополосным фильтром 30, используется в качестве опорного напряжения и подается на опорный вход фазового детектора 31 и на входы фазовращателей 33 и 34 на +30° и на -30° соответственно, на выходе которых образуются следующие напряжения:

u₄(t)=U _c sin ( _ct+ _c+30°),

u₅(t)=U_c sin ( _ct+ _c-30°), 0tТ _c,

которые подаются на опорный вход фазовых детекторов 35 и 36 соответственно. На выходе фазовых детекторов 31, 35 и 36 образуются следующие низкочастотные напряжения:

u_н1(t)=U_н1 M(t)+U_н2 cos [( _п- _c)t+ _п- _с]

u_н2(t)=U_н1 M(t) cos(-30°)+ U_н2 cos [( _п- _c)t+ _п- _с-30°]

u_н3(t)=U_н1 M(t) cos30°+ U_н2 cos [( _п- _c)t+ _п- _c+30°],

где U_н1=¹ /₂ K₁ U²_с;

U_н2=¹/₂ K₁ U _п U_c;

K₁ -коэффициент передачи фазовых детекторов.

На выходе первого блока 37 вычитания образуется следующая разность:

u _н1(t)=u_н2(t)-u_н3(t)=U_н2 {cos[ _п- _c)t+ _п- _с-30°]-cos [( _п- _c)t+ _п- _c+30°]}= 2U_н2 sin [( _п- _c)t+ _п- _с] sin30°= U_н2 sin[( _п- _c)t+ _п- _c].

Анализ полученной разности u _н1(t) показывает, что она представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотном по фазе на +90°.

Разностное напряжение u _н1(t) с выхода блока 37 вычитания поступает на вход фазовращателя 38 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

u _н2(t)=U_н2 cos [( _п- _с)t+ _п- _с], 0tТ _с.

Напряжение u_н1(t) с выхода первого фазового детектора 31 поступает на первый вход блока 39 вычитания, на второй вход которого подается напряжение u _н2(t) с выхода фазовращателя 38 на 90°. На выходе блока 39 вычитания образуется следующее разностное напряжение

u _н3(t)-u_н1(t)-u _н2(t)=U_н1 M(t),

в котором помеховая составляющая отсутствует.

Напряжение u _н3(t) фиксируется блоком 32 регистрации. Каждый охраняемый контейнер имеет свой индивидуальный модулирующий код. Получив указанную тревожную информацию, на диспетчерском пункте принимается решение о задержании злоумышленников. При этом для передачи тревожной информации по радиоканалу используются сложные ФМн-сигналы, которые позволяют применять новый вид селекции и обнаружения - структурную селекцию.

С точки зрения обнаружения ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами. Причем энергия ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов.

Структурная скрытность ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Таким образом, предлагаемый замок по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности передачи тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт. Это достигается за счет подавления узкополосных помех фазокомпенсационным методом.