RU157697U1 - Тахограф - Google Patents

Abstract

1. Тахограф с навигационно-криптографическим блоком, использующий стабилизированный источник питания, включающий в себя ряд формирователей напряжения, и содержащий центральный процессор, к которому подключены: энергонезависимое запоминающее устройство, средства ввода и вывода информации, интерфейсы для подключения внешних устройств, отличающийся тем, что стабилизированный источник питания является управляемым, центральный процессор включает в себя часы реального времени для точного определения времени в условиях нестабильной связи и связан с двумя сопроцессорами, один из которых связан со входами включения/выключения, по меньшей мере, двух формирователей напряжения, а другой предназначен для взаимодействия с навигационно-криптографическим блоком, выполняющим функции аутентификации карт СКЗИ, приема и регистрации данных о текущем времени, скорости и о координатах местоположения транспортного средства, при этом навигационно-криптографический блок включает в себя защищенное запоминающее устройство для хранения информации в некорректируемом виде и хранения информации, используемой для создания электронной подписи, а стабилизированный источник питания снабжен управляемыми электронными ключами, так, что напряжение от соответствующего формирователя передается на выход стабилизированного источника питания через электронный ключ, управляемый сигналами от центрального процессора, или электронный ключ, управляемый сигналами от одного сопроцессора, или электронный ключ, управляемый сигналами от другого сопроцессора.3. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что включает в себя модем, связанный с упомян

Description

Полезная модель относится к области контрольно-измерительных устройств и предназначена для регистрации параметров движения транспортных средств и контроля за соблюдением водителями режимов движения, труда и отдыха.

Известен тахограф с навигационным блоком и криптографическим блоком защиты информации), использующий стабилизированный источник питания и содержащий центральный процессор, к которому подключены: энергонезависимое запоминающее устройство, средства ввода и вывода информации, интерфейсы для подключения внешних устройств (полезная модель RU 149144 U1 «Тахограф цифровой электронный», МПК G07C 5/00 (2006.01), публикация 20.12.2014). Недостатками данного решения является отсутствие возможности точного определения и регистрации времени в условиях отсутствия связи со спутниками. Однако этот недостаток может быть устранен за счет использования в тахографе центрального процессора со встроенными часами реального времени, которые, в частности могут корректироваться, по данным, получаемым от навигационных средств.

В таком случае регистрация и передача соответствующему субъекту доступа данных о скорости перемещения и географических координатах местоположения на основании данных глобальной навигационной спутниковой системы, других событиях, данных о текущем времени в формате UTC будет осуществляться на основании показаний собственных часов, которые могут корректироваться, например, по данным, получаемым от навигационных средств.

Следствием такого решения, требующего расширения функциональных возможностей центрального процессора, стала необходимость использования сопроцессора с возложением на последний обработки сигналов навигационно-криптографического блока. Однако привлечение дополнительных процессорных средств увеличивает энергопотребление, что весьма нежелательно при использовании автономных источников питания, то есть на транспортном средстве, не имеющем связи с линиями электроснабжения. Такая проблема решается путем оптимизации энергопотребления, то есть путем обеспечения электропитанием тех элементов устройства, которые задействованы в данный момент.

Для оптимизации электропитания используется управляемый источник питания, в котором управление подачей питания на узлы устройства, задействованные в данный момент, осуществляется соответствующим управляющим устройством. При этом использование сопроцессора и управляемого источника питания обеспечивает возможность использования усовершенствованного навигационно-криптографического блока, включающего в себя дополнительные процессорные средства. При этом для реализации процесса управления питанием и потреблением энергии с использованием управляемого источника питания требует использования дополнительного, специально предназначенного для этого сопроцессора

Таким образом, техническим результатом, который в конечном счете достигается в данной полезной модели, является оптимизация энергопотребления, позволяющая использовать более мощные процессорные средства, обеспечивающие расширение функциональных возможностей тахографа.

Технический результат достигается за счет того, что разработан тахограф с навигационно-криптографическим блоком, использующий стабилизированный источник питания, включающий в себя ряд формирователей напряжения, и содержащий центральный процессор, к которому подключены: энергонезависимое запоминающее устройство, средства ввода и вывода информации, интерфейсы для подключения внешних устройств; стабилизированный источник питания является управляемым, центральный процессор включает в себя часы реального времени для точного определения времени в условиях нестабильной связи, и связан с двумя сопроцессорами, один из которых связан со входами включения/выключения, по меньшей мере, двух формирователей напряжения, а другой предназначен для взаимодействия с навигационно-криптографическим блоком, выполняющим функции аутентификации карт СКЗИ, приема и регистрации данных о текущем времени, скорости и о координатах местоположения транспортного средства, при этом навигационно-криптографический блок включает в себя защищенное запоминающее устройство для хранения информации в некорректируемом виде и хранения информации, используемой для создания электронной подписи, а стабилизированный источник питания снабжен управляемыми электронными ключами, так, что напряжение от соответствующего формирователя передается на выход стабилизированного источника питания через электронный ключ, управляемый сигналами от центрального процессора, или электронный ключ, управляемый сигналами от одного сопроцессора, или электронный ключ, управляемый сигналами от другого сопроцессора.

Тахограф включает в себя модем, связанный с упомянутым другим сопроцессором.

Средства ввода информации включают в себя клавиатуру, соединенную с центральным процессором.

Тахограф содержит, по меньшей мере два слота для смарт-карт, связанные с центральным процессором.

Тахограф содержит USB-порт, связанный с центральным процессором.

Средства вывода информации включают в себя дисплей и печатающее устройство

Тахограф содержит средство для звукового оповещения.

Средство для звукового оповещения выполнено в виде зуммера.

Тахограф содержит разъем для калибровки, настройки и выгрузки данных с возможностью передачи информации по интерфейсам RS-232, K-LINE и через цифровые входы/выходы.

Используется модем с, по меньшей мере, одной SIM картой, встроенной GSM/GPRS антенной и разъемом для подключения внешней GSM/GPRS антенны.

Стабилизированный источник питания является вторичным источником электропитания, блока питания, при этом в тахографе предусмотрен разъем для подключения его к внешнему источнику питания.

Тахограф содержит батарею резервного питания.

Интерфейсы для подключения внешних устройств включают в себя: вход включения освещения, вход включения зажигания, два CAN интефейса, вход индикации отключения массы автомобиля, импульсный вход от датчика скорости, вход и выход датчика скорости для обмена криптографической информацией, два выхода скорости, для подключения к исполнительным узлам автомобиля, импульсный выход для отправки информации о пройденной дистанции, по меньшей мере два цифровых входа для подключения к исполнительным узлам автомобиля, интерфейс RS-485, вход от тревожной кнопки и два интерфейса K-LINE.

Тахограф дополнительно содержит 3D-сенсор движения, соединенный с центральным процессором.

На Фиг. 1 представлена структурная схема цифрового тахографа данной полезной модели. На фиг. 2 показана схема управления электропитанием элементов тахографа.

Цифровой тахограф состоит из установленного в корпусе, центрального процессора 1 со встроенными часами реального времени, накопителя информации 2, выполненного на энергонезависимой памяти, дисплея 3, клавиатуры 4, зуммера звукового оповещения 5, печатающего устройства 6, по меньшей мере двух слотов смарт карт 7 и 8, выполненных с возможностью считывания и записи данных, USB разъема 9, разъема 10 для получения калибровки, настройки и выгрузки данных, включающего в себя интерфейсы RS-232, K-LINE и цифровые входы/выходы, сопроцессора 11, к которому подключен навигационно-криптографический блок 12 с встроенной ГЛОНАСС/GPS антенной 13 и разъемом 14 для подключения внешней ГЛОНАСС/GPS антенны, модема 15, с по меньшей мере одной SIM картой 16, встроенной GSM/GPRS антенной 17 и разъемом 18 для подключения внешней GSM/GPRS антенны, батареи резервного питания 19, многофункционального блока питания 20, выполненного с возможностью стабилизации по меньшей мере двух номиналов напряжений на его выходах и блока внешних интерфейсов 21. Последний включает в себя: разъем внешнего питания, вход включения освещения, вход включения зажигания, два CAN интефейса, вход индикации отключения массы автомобиля, импульсный вход от датчика скорости, вход и выход датчика скорости для обмена криптографической информацией, два выхода скорости для подключения к исполнительным узлам автомобиля, импульсный выход для передачи информации о пройденном расстоянии на внешние устройства, по меньшей мере два цифровых входа для подключения к исполнительным узлам автомобиля, интерфейс RS-485, вход от тревожной кнопки, два интерфейса K-LINE. Многофункциональный блок питания 20 управляющими входами подключен к сопроцессору 22 управления питанием и потреблением, связанному с блоком внешних интерфейсов 21. Центральный процессор 1 связан с сопроцессором 11, слотами смарт карт 7 и 8, печатающим устройством 6, дисплеем 3, клавиатурой 4, зуммером звукового оповещения 5, накопителем информации 2, USB разъемом 7, разъемом 9 для получения калибровки, настройки и выгрузки данных, сопроцессором 22 и блоком внешних интерфейсов 21, сопроцессор 11 соединен с модемом 15 и навигационно-криптографическим блоком 12. Тахограф обеспечивает непрерывную, некорректируемую регистрацию информации о скорости и маршруте движения транспортных средств, о режиме труда и отдыха водителей транспортных средств.

В качестве примера представлено описание одного из режимов работы цифрогого тахографа: в режиме «Вождение» цифровой тахограф работает следующим образом:

Водитель транспортного средства (далее ТС), на котором установлен тахограф, перед началом движения вставляет карту водителя в слот смарт карт 7, 8 и производит действия для идентификации посредством ввода пин кода. Средствами навигационно-криптографического блока 12 производится аутентификация карты. При начале движения ТС от датчика скорости, подключенного к тахографу, через блок интерфейсов 21 поступает информация о скорости движения ТС в виде импульсов на центральный процессор 1. Далее центральный процессор 1, обрабатывает полученную информацию, записывает ее в накопитель информации 2 и передает ее через сопроцессор 11 в навигационно-криптографический блок 12, а также выдает на входы скорости исполнительных узлов автомобиля. Навигационно-криптографический блок 12 фиксирует в своей памяти телеметрические данные с учетом информации о скорости, полученной от центрального процессора 1.

В частном случае выполнения тахографа, по запросу, телеметрические данные из навигационно-криптографического блока 12 через сопроцессор 11 поступают в модем 15 для отправки на внешний сервер.

Каждое изменение режима работы тахографа фиксируется в накопителе энергонезависимой памяти 2 и памяти навигационно-криптографического блока 12.

Многофункциональный блок питания 20 предназначен для подачи стабилизированного питания на различные узлы заявленного устройства. На его выходах создаются разные номиналы напряжений, такие как 3.3 В, 5 В, 7 В, 8 В. Блок 20 своими управляющими входами подключен сопроцессору 22 для обеспечения подачи питания только на те блоки, которые задействованы в текущий момент времени.

Многофункциональный блок питания 20 включает в себя следующие функциональные узлы:

23 - схема защиты от скачков напряжения

24 - формирователь напряжения 5 В (для питания дисплея 3)

25 - формирователь напряжения 3,7 В (для питания модема 15)

26 - формирователь напряжения 3,3 В (для питания накопителя 2 и сопроцессора 22)

27 - формирователь напряжения 7 В (для питания датчика скорости 28)

29 - формирователь напряжения 8 В (для питания печатающего устройства 6)

31-34 - управляемые ключи

35 - формирователь дежурного питания 3,3 В

Формирователь 24 предназначен для питания дисплея 3.

Формирователь 24 предназначен для питания модема 15.

Формирователь 26 предназначен для питания накопителя 2 и сопроцессора 22.

Формирователь 27 предназначен для питания датчика скорости 28.

Формирователь 35 предназначен для питания сопроцессора 11.

Кроме того, микросхема управления слотами карт (7 и 8) 30 получает питание от трех формирователей 24, 26 и 29.

Питание НКБ 12 и ЦП1 может обеспечиваться от батареи резервного питания 19 через коммутатор 36.

Таким образом к блоку питания 20 подключены следующие устройства:

15 - модем

12 - блок НКБ

6 - печатающее устройство

3 - дисплей

11 - сопроцессор НКБ и модем

1 - центральный процессор ЦП

22 - сопроцессор управления питанием

28 - датчик скорости

30 - микросхема управления слотами карт (7 и 8)

2 - накопитель

21 - блок внешних интерфейсов, включающий в себя вход внешнего питания.

Многофункциональный блок питания 20 содержит схему защиты от скачков напряжения 23, вход которой присоединяется к разъему внешнего питания блока внешних интерфейсов 21, а к выходу подключены входы формирователя напряжения 5 В 24, формирователя напряжения 7 В 27 и формирователя напряжения 8 В 29. Входы формирователей напряжения 3,3 В и 3,7 В 25 и 26 подключены к выходам формирователя 24. Управляющие входы (входы включения/выключения) формирователей 24 и 27 подключены к сопроцессору 22 Управляющий вход (вход включения/выключения) формирователя 29 подключен к центральному процессору 1, с которого поступают команды управления печатью. Напряжение 3,3 В используется для питания сопроцессоров 11 и 22 и ЦП 1. Управление питанием части элементов тахографа, а именно дисплея 3, блока НКБ 12, модема 15, микросхемой управления слотами осуществляется через управляемые ключи 31-34 соответственно. При этом управление ключами управления 31 и 34 осуществляется по сигналам центрального процессора 1. Управление ключами 32 и 33 осуществляется по сигналам сопроцессора 11 Питание накопителя информации 2, датчика скорости и печатающего устройства 6 осуществляется без использования управляемых ключей.

Определение отсутствия задействованности блоков, составляющих тахограф, осуществляется сответственно центральным процессором 1 и сопроцессорами 11 и 22.. Возобновление рабочего состояния соответствующего блока (подача питания от управляемого источника) производится по команде центрального процессора 2, формируемой при необходимости обращения центрального процессора 2 к указанному блоку либо соответствующими сопроцессорами 11 или 22.

Центральный процессор 1 со встроенными часами реального времени обеспечивает сбор, обмен и обработку данных, функциональное управление и управление режимами питания устройств, соединенных с ним, а так же запись информации в накопитель данных. Возможность управления режимами подачи питания, подавая питание только на те блоки, которые задействованы в текущий момент времени, позволяет эффективно использовать энергию батареи резервного питания в случае отключения основного питания и оптимизировать энергопотребление устройства в целом. Часы реального времени обеспечивают точное определение времени при регистрации параметров движения в случае отсутствия возможности определения времени (UTC) средствами навигационно-криптографического блока 12, например в условиях слабых сигналов с навигационных спутников. В условиях стабильной связи с навигационными спутниками производится периодическая синхронизация часов реального времени с данными навигации по стандарту UTC.

Сопроцессор 11 предназначен для обмена данными с модемом, навигационно-криптографическим блоком и центральным процессором, обработки полученной информации, запроса генерации цифровой подписи для подписи запрашиваемых данных от навигационно-криптографического блока, аутентификации карт СКЗИ средствами навигационно-криптографического блока, а также выгрузки накопленных данных.

Сопроцессор 22 предназначен для управления подачей сигналов управления включением и выключением формирователей стабилизированного напряжения 5 В и 7 В управляемого источника питания 20.

Накопитель информации 2 выполнен на основе энергонезависимой памяти и предназначен для записи, хранения и обмена информацией с центральным процессором о параметрах движения транспортного средства и режимах труда и отдыха водителя, сервисной информацией, хранению параметров настройки и калибровки тахографа.

Дисплей 3 служит для отображения информации при различных режимах работы тахографа, таких как настройка, калибровка, управление режимами работы, а так же отображению актуальной оперативной информации в текущем режиме работы.

Клавиатура 4 предназначена для управления режимами работы тахографа.

Зуммер звукового оповещения 5 предназначен для подачи звуковых сигналов в качестве дополнительной индикации событий, а также привлечению внимания водителя в нештатных ситуациях.

Печатающее устройство 6 служит для распечатывания текстовой и графической информации.

Слоты смарт карт 7 и 8 выполнены с контактными считывателями для считывания и записи данных смарт карт СКЗИ (средство криптографической защиты информации) с контактной площадкой.

Для работы с тахографом используются следующие виды смарт карт СКЗИ:

1) карта водителя - обеспечивает идентификацию и аутентификацию водителя с использованием шифровальных (криптографических) средств, а также хранение данных о деятельности водителя;

2) карта контролера - обеспечивает идентификацию и аутентификацию контрольного органа и соответствующего сотрудника контрольного органа (владельца карты) с использованием шифровальных (криптографических) средств;

3) карта мастерской - обеспечивает идентификацию и аутентификацию держателя карты с использованием шифровальных (криптографических) средств;

4) карта предприятия - обеспечивает идентификацию и аутентификацию юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих деятельность, связанную с эксплуатацией транспортных средств (далее - транспортные предприятия), с использованием шифровальных (криптографических) средств, установку блокировки (ограничения) доступа к данным тахографа и данным карт водителей.

Навигационно-криптографический блок 12 предназначен:

- для обмена данными с сопроцессором;

- аутентификации карт СКЗИ;

- приема и регистрации данных о текущем времени и о координатах местоположения транспортного средства с дальнейшим хранением в некорректируемом виде;

- регистрацию информации в некорректируемом виде в защищенной памяти;

- хранение информации ограниченного доступа, используемой для создания электронной подписи и проверки электронной подписи и аутентифицирующей информации;

Навигационно-криптографический блок содержит управляющий микроконтроллер (УМ), модуль спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS (МН), криптографический сопроцессор, выполняющий функции защищенного хранения ключевой информации, вычисления криптограмм, удостоверяющих подлинность данных, сохраняемых в микросхеме энергонезависимой памяти, обеспечения криптографической защиты информации в процессе передачи данных от МН, проведения аутентификации и обеспечения безопасного обмена данными с идентифицированными субъектами доступа, генерации случайных чисел, а также выполняющий криптографические и иные функции, связанные с обеспечением информационной безопасности, микросхему энергонезависимой памяти, обеспечивающую хранение некорректируемых данных о текущих координатах, скорости движения транспортного средства, даты и времени вычисления географических координат местоположения, данных о внутренних событиях блока, включая информацию о времени и дате начала и окончания линейного и углового перемещения блока в трех плоскостях и данных, поступающих для регистрации и некорректируемого хранения, а также переданных по запросу идентифицированных субъектов доступа. Возможно использование датчика ускорения, выполняющего функции акселерометра и датчика движения, остановки, линейного и углового перемещения блока в трех плоскостях;

УМ обеспечивает реализацию коммуникационных интерфейсов взаимодействия с внешней средой, управление функционированием блока, обработку и архивирование данных, взаимодействие с микроконтроллером МН по сформированному криптографическими методами защищенному каналу приема данных о времени, скорости перемещения и географических координатах места положения ТС, а также обеспечивается взаимная аутентификация УМ и МН.

В частности, в качестве навигационно-криптографического блока может быть использован навигационно-криптографический модуль по патенту RU 119193 U1.

Батарея резервного питания 19 служит для подачи питания в многофункциональный блок питания при сбое подачи основного питания от источника транспортного средства. В случае отключения основного питания одновременно с подключением батареи резервного питания центральный процессор подает команду записи в накопитель информации всех несохраненных данных.

Многофункциональный блок питания 20 предназначен для подачи стабилированного питания на различные узлы заявленного устройства. На его выходах создаются разные номиналы напряжений, такие как 3.3 В, 5 В, 7 В, 8 В. Блок 20 своими управляющими входам подключен к сопроцессору 22. Определение отсутствия задействованности дисплея 3, печатающего устройства 6 и микросхемы 30, осуществляется центральным процессором 1, блока НКБ 12 и модема 15 - сопроцессороми 11, а датчика скорости 28 - сопроцессором 22. Возобновление рабочего состояния соответствующего блока (подача питания от управляемого источника) производится по сигналам центрального процессора 1 и/или соответствующих сопроцессоров 11 и 22.

Claims (14)

1. Тахограф с навигационно-криптографическим блоком, использующий стабилизированный источник питания, включающий в себя ряд формирователей напряжения, и содержащий центральный процессор, к которому подключены: энергонезависимое запоминающее устройство, средства ввода и вывода информации, интерфейсы для подключения внешних устройств, отличающийся тем, что стабилизированный источник питания является управляемым, центральный процессор включает в себя часы реального времени для точного определения времени в условиях нестабильной связи и связан с двумя сопроцессорами, один из которых связан со входами включения/выключения, по меньшей мере, двух формирователей напряжения, а другой предназначен для взаимодействия с навигационно-криптографическим блоком, выполняющим функции аутентификации карт СКЗИ, приема и регистрации данных о текущем времени, скорости и о координатах местоположения транспортного средства, при этом навигационно-криптографический блок включает в себя защищенное запоминающее устройство для хранения информации в некорректируемом виде и хранения информации, используемой для создания электронной подписи, а стабилизированный источник питания снабжен управляемыми электронными ключами, так, что напряжение от соответствующего формирователя передается на выход стабилизированного источника питания через электронный ключ, управляемый сигналами от центрального процессора, или электронный ключ, управляемый сигналами от одного сопроцессора, или электронный ключ, управляемый сигналами от другого сопроцессора.

3. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что включает в себя модем, связанный с упомянутым другим сопроцессором.

4. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что средства ввода информации включают в себя клавиатуру, соединенную с центральным процессором.

5. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере два слота для смарт-карт, связанные с центральным процессором.

6. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что содержит USB-порт, связанный с центральным процессором.

7. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что средства вывода информации включают в себя дисплей и печатающее устройство

8. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что содержит средство для звукового оповещения.

9. Тахограф по п. 8, отличающийся тем, что средство для звукового оповещения выполнено в виде зуммера.

10. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что содержит разъем для калибровки, настройки и выгрузки данных с возможностью передачи информации по интерфейсам RS-232, K-LINE и через цифровые входы/выходы.

11. Тахограф по п. 3, отличающийся тем, что в нем использован модем с, по меньшей мере, одной SIM картой, встроенной GSM/GPRS антенной и разъемом для подключения внешней GSM/GPRS антенны.

12. Тахограф по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стабилизированный источник питания является вторичным источником электропитания, блока питания, при этом в тахографе предусмотрен разъем для подключения его к внешнему источнику питания.

13. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что содержит батарею резервного питания.

14. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что интерфейсы для подключения внешних устройств включают в себя: вход включения освещения, вход включения зажигания, два CAN интефейса, вход индикации отключения массы автомобиля, импульсный вход от датчика скорости, вход и выход датчика скорости для обмена криптографической информацией, два выхода скорости для подключения к исполнительным узлам автомобиля, импульсный выход для отправки информации о пройденной дистанции, по меньшей мере два цифровых входа для подключения к исполнительным узлам автомобиля, интерфейс RS-485, вход от тревожной кнопки и два интерфейса K-LINE.

15. Тахограф по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит 3D-сенсор движения, соединенный с центральным процессором.

Images