DE19505199A1

DE19505199A1 - Eigensichere Funkalarmanlage mit tragbaren Sendern und Empfängern

Info

Publication number: DE19505199A1
Application number: DE1995105199
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Sachs; Reiner Stockfisch; Helmut Meier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 1996-08-29

Description

Funkalarmanlagen mit Sensoren zum Auslösen von Alarm bei bestimmten Ereignissen werden in verschiedenen einschlägigen Offenlegungsschriften erwähnt (siehe DE 41 37 213 A1, DE 43 37 211 C1, G 94 05 153.4, DE 42 39 702 C1). Nachteilig bei diesen erwähnten Systemen sind jedoch die Verfahren zur Datensicherheit und die sehr allgemein und unklar beschriebenen Hinweise auf die praktische Verwendung der Sensorik und Umsetzung in ein konkretes Produkt.

Im Rahmen dieser Erfindung wird ein Produkt vorgeschlagen, welches diese Nachteile beseitigt und als eigensicheres System in vielen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann.

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein System, welches im wesentlichen aus folgenden neuen Komponenten besteht und nachfolgend näher beschrieben wird.

a) Tragbare Sender und Empfänger, die mit Akkumulatoren gespeist werden und auch den Betrieb mit Netzteilen und Ladegeräten zulassen (siehe Skizze 2).
b) Passiver Infrarotbewegungsmelder im Sender (siehe Skizze 2)
c) Sensor, der Bewegungen des Senders registriert (siehe Skizze 1)
d) Kodiertes Übertragungsverfahren, welches eine Manipulation sowie "Frame Grabbing" verhindert durch "Rollkode" (siehe Skizze 3)
e) Vorher nicht bestimmbare und unstabile Senderfrequenz.
f) Bedienung und Steuerung des Senders durch einen Infrarotgeber im Empfänger.
g) Optische und akustische Alarmmeldung am Empfänger und Sender.
h) Funktelefonweitermelder

zu a)
Sender und Empfänger werden durch Akkumulatoren gespeist, welche einen tragbaren Betrieb zulassen und genügend lange Sende- und Empfangszeiten zulassen. Gesendet wird in einem entsprechend den Zulassungen freigegegebenen Frequenzband. Die Reichweite beträgt hierbei einige hundert Meter. Dadurch werden Anwendungen z. B. als Kfz Diebstahlwarnanlage, Fahrradsicherung oder Objektschutz und Raumüberwachung ermöglicht. Durch individuelle Einstellmöglichkeit der Sensoren über Infrarotstrecke kann der Sender auf den jeweiligen Anwendungsfall bequem eingestellt werden.

In Skizze 2 werden die wesentlichen Elemente des Systems gezeigt:

1: Sendeantenne, abgestimmt auf den jeweiligen Frequenzbereich
2: Optische Anzeigeeinheiten
3: Empfängerantenne, abgestimmt auf den jeweiligen Frequenzbereich
4: Bedienknöpfe, um die verschiedenen Betriebszustände zu steuern
5: Akustischer Alarmgeber Empfänger
6: Linse des passiven Infrarotbewegungsmelders
7: Infrarotempfänger
8: Steckkontakt für den Funktelefonweitermelder
9: Netzteil, Ladegerätanschlußbuchse Empfänger
10: Netzteil, Ladegerätanschlußbuchse Sender
11: Akustischer Alarmgeber Sender
12: Infrarotsendediode

zu b)
Der Infrarotbewegungsmelder ist eine Weitwinkelausführung. Über diesen Sensor sind Räume bis ca. 10 m Reichweite im Erfassungsbereich überwachbar.

zu c)
Der Sensor zur Erkennung von Bewegungen erkennt so kleine Beschleunigungen, daß sowohl das Versetzen des Senders als auch der damit verbundenen Objekte (Fahrzeuge, Gegenstände) eindeutig erkannt werden. Der Sensor arbeitet nach dem im Patentanspruch 4 formulierten Prinzips des "Kugeltransformators" (siehe Skizze 1):
Kernstück dieses Sensors ist die Anordnung von Primärspule (8), getrieben durch einen Oszillator (7) mit einigen 100 Khz und den beiden Sekundärspulen (9, 10). Die Primärspule ist auf einen Spulenkörper mit zwei Kammern (1) mit einigen hundert Windungen (6) aufgewickelt. Von den symmetrischen Sekundärspulen (5) ist jeweils eine Wicklung in der linken bzw. rechten Kammer gewickelt, getrennt durch eine Wandung (3). Dadurch wird zunächst eine symmetrische Wechselspannung U1, U2 in den Sekundärwicklungen induziert. Im Innenraum des Spulenkörpers (2) ist im Zentrum eine Hohlkugel angebracht, in deren Inneren sich eine bewegliche Metallkugel (4) befindet. Je nach Lage der Kugel wird nun durch Veränderung des magnetischen Flusses eine verschiedene Spannung in U1, U2 übertragen. Durch Auswerten dieser Spannungen wird dann ein entsprechendes Signal erzeugt. Durch Anpassung der Windungsverhältnisse und der Auswerteschaltung können praktisch beliebige Bewegungs/Signalverhältnisse erzeugt werden.

zu d)
Vom Sender werden Statusmeldungen über Alarmzustand der Sensoren, Ergebnisse der im Prozessor ablaufenden Eigentests (Ladezustand der Akkumulatoren, Power Down usw.) und kodierte Informationen über Gerätekennung und Kodegültigkeit übermittelt. Das Verfahren arbeitet im Prinzip nach dem an sich bekannten Algorithmus der Übertragung eines öffentlichen Schlüssels und der Rekonstruktion der Nachricht durch auf beiden Seiten gleich abgelegte Kodierungstabellen. Neu an dem im Patentanspruch 1 beschriebenen Verfahren ist die Verbindung eines öffentlichen Schlüssels mit gleichzeitiger Kodierung eines fortlaufenden Zählers plus Gerätekennung. Ein Beobachter oder Angreifer ist dann nicht mehr in der Lage zum einen die nächste Sendung vorherzusagen, zum anderen auf die Gerätekennung zu schließen (Format siehe Skizze 3). Letztlich entscheidend bei diesem Verfahren ist, daß aus einem Kodevorrat aus 32 Bit Gerätekode und 32 Bit Zahlerzustand nur 2ˆ4/2ˆ32 "gültige" Kombinationen möglich sind. Praktisch heißt dies, daß die Chance einen gültigen Kode zufällig zu treffen bei 2ˆ32/2ˆ64 liegt, also etwa eins zu vier Milliarden. Für die Gültigkeit des nächsten Kodes muß der Zahlerstand erhöht sein, wenn der Sender innerhalb des festgelegten Zeitintervalls Routineprotokolle mit Statusinformationen überträgt. Wenn derselbe Kode nochmal ankommt, oder ein früher gesendeter mit tieferer Zahlernummer ist dies ein sicherer Sabotageversuch, Alarm wird ausgelöst. Desgleichen wird bei Ausbleiben des Protokolls eine Warnung ausgegeben, denn hier kann eine Störung der Funkstrecke oder ein Reichweitenproblem vorliegen.

zu e)
Durch Streuung der Herstelltoleranzen und temperaturbedingte Einflüsse von frequenzbestimmenden Elementen wird der Sender so ausgelegt, daß die jeweiligen Sendefrequenzen nicht vorherbestimmbar sind. Dies ermöglicht wie im Patentanspruch 3 beschrieben ein "schmalbandiges Breitbandsystem", welches einen entscheidenden Vorteil in der wirtschaftlichen Herstellbarkeit darstellt. Der Empfänger wird so ausgelegt, daß er das in Frage kommende Frequenzband schmalbandig absucht und durch Auswertung im Mikroprozessor den richtigen Sender anhand der spezifischen Gerätekodierung erkennt, oder weitersucht.

zu f)
Zur Steuerung der Funktionen des Senders wird wie in Patentanspruch 2 formuliert eine Infrarotübertragungsstrecke verwendet. Der Geber hierfür sitzt im Empfängerteil und wird mittels Tastenbedieneinheit gesteuert. In dieser Weise werden alle Funktionen des Senders eingestellt wie Scharfmachen der Anlage, Auswahl der Sensoren, Art des Alarms still, optisch oder akustisch, Ausschalten der Anlage usw. Der Zustand des Senders wird durch LEDs auch von weiterer Entfernung sichtbar gemacht. Durch die Rückmeldung vom Sender über die HF Strecke werden alle Einstellungen am Empfänger auf Richtigkeit überprüft.

zu g)
Durch die Möglichkeit zwischen stillem, optischem oder akustischem Alarm oder allem zu wählen, kann die Anlage individuell eingesetzt werden. Es ist sogar möglich, nur den Sender zu betreiben, wenn der Anwender in Hörreichweite ist, z. B. in Wohnbereichen.

zu h)
Durch einen Kontakt am Sender (8, Skizze 2) kann ein bestimmtes Ereignis von einem Funktelefon detektiert und an den Empfänger weitergemeldet werden. Dieses Ereignis kann sowohl eine akustische Meldung als auch ein beliebig anderes elektrisches Signal sein.

Die Anlage stellt durch den Rollkode und die Anordnung der Sensoren ein eigensicheres System dar, welches nur mit erheblichem Aufwand überwunden werden kann. Denn sowohl die Annäherung als auch das Berühren lösen Alarm aus. Desgleichen wird bei Ausbleiben des Sendeprotokolls eine Warnung ausgegeben, die dem Anwender zeigt, daß entweder die Funkstrecke gestört ist oder ein Sabotageversuch vorliegt.

Claims

1. Eigensichere Funkalarmanlage dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinheit durch Akkumulatoren und Netzteile betrieben werden und mobile Einheiten bilden, daß durch die Anordnung der Sensoren nach b) und c) ein Annähern und Entfernen des Senders nicht ohne Alarmauslösung möglich ist, daß durch Bilden einer Rollkodierung nach d) eine Manipulation von außen ausgeschlossen wird (versuchtes Kode oder Frame Grabbing).

2. Funkalarmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Senders eine Infrarotübertragungsstrecke verwendet wird.

3. Funkalarmanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderfrequenz innerhalb eines freigegebenen Bandes nicht vorherbestimmbar und unstabil ist und der Empfänger durch Absuchen des Frequenzbandes anhand der eingelesenen Kodierung den richtigen Sender erkennt, oder entsprechend weitersucht sowie zwischen Nutz- und Störsignal unterscheidet. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein "schmalbandiges Breitbandsystem" gebildet wird: der Sender bleibt schmalbandig, der Empfänger jedoch sucht schmalbandig das in Frage kommende Frequenzband ab.

4. Funkalarmanlage nach Anspruch 1, 2, oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der Bewegungen des Senders ein Sensor nach dem Prinzip des "Kugeltransformators" benützt wird.

5. Funkalarmanlage nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß durch einen speziellen Eingang an der Sendeeinheit eine Funktelefonweitermeldung ermöglicht wird.