Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola dopravní, Praha 1, Masná 18 Masná 18, 110 00 Praha 1 Obor vzdělání: Zaměření: 26-41-M/01 Elektrotechnika Výpočetní a komunikační technika MATURITNÍ PRÁCE Téma: Zabezpečení osobního vozidla Třída: E4 Školní rok: 2013/2014.
Prohlašuji, že maturitní práci jsem vypracoval samostatně na základě uvedeného seznamu použité literatury. Souhlasím, aby tato maturitní práce byla použita k výukovým účelům Vyšší odborné školy a Střední průmyslové školy dopravní, Praha 1, Masná 18. Dne.. podpis žáka
Shrnutí Tato práce pojednává o současném zabezpečování osobních vozidel. Jsou zde popsány nejběžnější druhy elektronických a mechanických zabezpečovacích prvků, jejich funkce a možné modifikace. Dále se v práci zabývám dálkovým ovládáním alarmů a v neposlední řadě návrhem vlastního zabezpečení vozidla. Uvedeny jsou zde sběrnice CAN, FlexRay a MOST.
Obsah 1 Mechanické prvky zabezpečení vozidla... 1 1.1 Zámek pedálů... 1 1.1.1 Zámek volantu a pedálu... 1 1.1.2 Zámek dvou pedálů... 2 1.2 Zámek volantu... 3 1.3 Zámek řadicí páky... 4 1.4 Bezpečnostní botičky... 5 1.4.1 Zámek kapoty... 6 1.5 Zámky motocyklů... 7 1.5.1 Řetězový zámek... 7 1.5.2 Lanový zámek... 8 1.5.3 Visací zámek... 9 1.5.4 Motocyklové botičkové zámky... 10 1.6 Kódování karosérie přepsat nebo citace... 11 1.7 Kódování autoskel... 12 2 Elektrické prvky zabezpečení prostoru a pláště vozidla... 13 2.1 Imobilizér... 13 2.1.1 Detektory otevření dveří a kapoty... 15 2.1.2 Ultrazvukové detektory... 15 2.1.3 Náklonové detektory... 16 2.1.4 Mikrovlnné detektory... 17 3 Popis autoalarmů a motoalarmů... 18 3.1.1 Autoalarm... 18 3.1.2 Motoalarm... 19 3.1.3 Ovládání autoalarmů a moto alarmů... 20 3.1.3.1 Kontaktní... 20 3.1.3.2 Bezkontaktní... 20 3.1.3.2.1 GSM pager... 20 3.1.3.2.2 Rádiový pager... 21 3.1.3.3 Speciální zajištění... 22 3.1.3.4 Bezpečnostní folie na okna... 22 4 Popis vybraných datových sběrnic CAN, FlexRay a MOST... 23
4.1 CAN BUS... 23 4.1.1 Potřeba sériové komunikace v automobilech... 23 4.1.2 Základní vlastnosti protokolu CAN... 25 4.1.3 Fyzické médium a fyzická vrstva... 26 4.1.4 Linková vrstva protokolu CAN... 27 4.1.5 Řízení přístupu k médiu a řešení kolizí... 27 4.1.6 Zabezpečení přenášených dat... 28 4.1.6.1 Monitoring... 28 4.1.6.2 CRC kód... 28 4.1.6.3 Vkládání bitu (bit stuffing)... 29 4.1.6.4 Kontrola zprávy (message frame check)... 29 4.1.6.5 Potvrzení přijetí zprávy (acknowledge)... 29 4.1.7 Signalizace chyb... 29 4.1.7.1 Aktivní (Error Active)... 29 4.1.7.2 Pasivní (Error Passive)... 30 4.1.7.3 Odpojené (Bus-off)... 30 4.1.7.4 Základní typy zpráv... 30 4.1.7.5 Datová zpráva (Data Frame)... 30 4.1.7.6 Standardní zpráva (Standard Frame)... 31 4.1.7.7 Rozšířený rámec (Extended Frame)... 32 4.1.7.8 Žádost o data (Remote Frame)... 32 4.1.7.9 Zpráva o chybě (Error Frame)... 33 4.1.7.10 Zpráva o přetížení (Overload Frame)... 33 4.1.8 Datová sběrnice FlexRay... 34 4.1.9 Základní parametry komunikace FlexRay... 34 4.1.10 Topologie FlexRay sběrnice/sítě... 35 4.1.11 MOST... 36 5 Dálkové ovládání autoalarmů vozidla... 37 6 Vlastní návrh zabezpečení osobního vozidla... 38
Obsah obrázků Obrázek 1: Ukázka zámku pedálu a volantu... 1 Obrázek 2: Ukázka zámku pedálů... 2 Obrázek 3 : Ukázka zámků volantu... 3 Obrázek 4 : Ukázka zámků volantu s ochranou airbagu... 3 Obrázek 5 : Zámek řadicí páky... 4 Obrázek 6 : Část zámku řadicí převodovky... 4 Obrázek 7 : Aplikovaná botička na kolo skládací... 5 Obrázek 8 : Botička na kolo... 5 Obrázek 9 : Elektrické ovládání zámku kapoty... 6 Obrázek 10 : Mechanismus zámku kapoty... 6 Obrázek 11 : Řetězový zámek s bezpečnostním zámkem... 7 Obrázek 12 : Řetězový zámek... 7 Obrázek 13 : Lanový zámek motocyklu s alarmem... 8 Obrázek 14 : Ukázka visacího bezpečnostního zámku... 9 Obrázek 15 : Zámek motocyklové kotoučové brzdy... 10 Obrázek 16 : Kódování karoserie etikety OV DOT... 11 Obrázek 17 : Ukázka VIN kódu... 12 Obrázek 18 : autorizace přístupu čipem imobilizéru... 14 Obrázek 19 : Ultrazvukový detektor... 15 Obrázek 20 : Náklonový detektor Jablotron CA-550... 16 Obrázek 21 : Mikrovlnný detektor Jablotron GT-432... 17 Obrázek 22 : Schéma zapojení autoalarmu... 18 Obrázek 23 : Motoalarm JablotronGT-970... 19 Obrázek 24 : GSM pager SIM900 bez ochraného obalu... 21 Obrázek 25 : Zjednodušená ukázka komunikace... 21 Obrázek 26 : Pager od autoalarmu - zobrazující stav vozidla... 22 Obrázek 27 : Ukázka bezpečnostní fólie na rozbitém okně vozidla... 22 Obrázek 28 : Příklad realizace fyzické vrstvy protokolu CAN... 26 Obrázek 29 : Fyzické uspořádání sítě CAN podle ISO 11898... 27 Obrázek 30 : Datová zpráva podle specifikace CAN 2.0A... 31 Obrázek 31 : Začátek datové zprávy (standardní formát) podle specifikace 2.0B... 32 Obrázek 32 : Začátek datové zprávy (rozšířený formát) podle specifikace 2.0B... 32 Obrázek 33 : Zpráva o chybě protokolu CAN... 33 Obrázek 34 : Zpráva o přetížení... 34 Obrázek 35 : Ukázka dvou kanálového vedení FlaxRay... 35 Obrázek 36 : Dálkové ovládání centrálního zamykání... 37
Úvod Problematika zabezpečení osobního vozidla je velice rozsáhlá a komplikovaná. Vlivem rychlého vývoje výpočetní techniky je nutno neprodleně reagovat na požadavky zákazníků, ale především nové techniky zlodějů. Se zabezpečením osobních automobilů se jejich výrobci i uživatelé zabývají již od vzniku prvních sériově vyráběných exemplářů. V současnosti se využívá především elektronického zabezpečení, velmi často částečně kombinované s mechanickým. Díky tomu se pak stává zabezpečení maximálně odolným.
1 Mechanické prvky zabezpečení vozidla Mechanické prvky zabezpečení jsou nejstarším způsobem zabezpečení vozidla. Pachatele většinou odrazuje jejich viditelnost. Jedná se o prvky pasivní, ovšem velmi často jsou přímou či nepřímou součástí aktivních zabezpečovacích prvků, nebo jsou jimi alespoň ovládány. 1.1 Zámek pedálů Mezi prvky mechanického zabezpečení patří zamykání pedálů, které má za úkol znehybnit alespoň jeden ze tří pedálu, což znemožňuje sešlápnutí spojky, brzdy nebo akcelerátoru, tedy pohybu vozidla. Použití bývá většinou jednoduché, ale ne tak rychlé a pohodlné jak by si to většina z nás představovala. 1.1.1 Zámek volantu a pedálu Jedná-li se o zámek určený k zamknutí jednoho pedálu k volantu. Zamezí se sešlápnutí pedálu i pohybu volantem. Tím se stává vozidlo pro nezkušeného a neznalého pachatele naprosto nepoužitelným. Technologické provedení bývá o něco jednodušší, než u předchozího typu. Zřejmě právě proto se pachatelé rychle naučili překonávat toto zabezpečení tekutým dusíkem, který nanesli na zámek a po omrznutí rozbili úderem z obou stran. Proto se výrobci rozhodli pro jiné odolnější mechanismy a materiály, z nichž jsou tyto bezpečnostní páky vyráběny v současnosti. Již se nejedná o běžné slitiny, ale o karbonitrid, který má vlastnosti podobné nerezové oceli. Tepelně je téměř nevodivý, proto je téměř nemožné jej řezat ruční okružní pilou. Navíc je odolný proti již zmíněnému nástřiku tekutého dusíku. Zámky jsou vyrobeny z materiálu odolnému proti odvrtání a klíče k nim jsou osazeny vertikálními i bočními stavítky. Ochranný epoxidový nátěr zabraňuje porušení vlivem chemických látek a mechanickému poškození povrchové úpravy. Obrázek 1: Ukázka zámku pedálu a volantu 1
1.1.2 Zámek dvou pedálů V případě zámku určeného k zamknutí dvou pedálu, se pedály zasunou do ok a dosednou na stabilizační plošky, oka se uzavřou za koncem plochy, tedy na začátku krku pedálu. Poté se stabilizační vzpěra zapřená o podlahu pod určitým úhlem, který je dán ploškami, zapře o podlahu. Následně je možné jej uzamknout. Podobně jako u předchozího typu je i tento prvek z karbonitridu a disponuje i epoxidovým nátěrem. Jako příklad zámku pro dva pedály je zde Bullock Excellence, který těmito všemi vlastnostmi disponuje. Který je také vyobrazen na následujícím obrázku. Obrázek 2: Ukázka zámku pedálů 2
1.2 Zámek volantu Úkolem zámku volantu je, jak sám název napovídá, aretace volantu. Pomocí speciálního zámku ve tvaru T, kde dva kratší konce jsou uchyceny přímo k volantu. Delší část směřuje po palubní desce k čelnímu oknu, což zamezí pohybu volantu v jakémkoli směru. V současnosti bývají tyto typy často doplněny o ochranu airbagu před krádeží speciálním ramenem směřujícímu k podlaze vozidla přes střed volantu, tedy umístění airbagu. Druhým zabezpečením je rozvěrná tyč. Její použití je jednoduché, na výsuvné části je opatřena koncovkou ve tvaru U a v polovině druhého části také. Tyto koncovky se zapřou o vnitřní stranu rukověti. Nevýhodou je menší univerzálnost. Obrázek 3 : Ukázka zámků volantu Obrázek 4 : Ukázka zámků volantu s ochranou airbagu 3
1.3 Zámek řadicí páky Zámek převodovky je jeden z nejpoužívanějších zabezpečení již dlouhá léta. Především protože je velice efektivní, přitom nenápadný, nehyzdí interiér vozidla a relativně jednoduchý na instalaci, ale především snadný na obsluhu. Pro uzamknutí stačí speciální klíč zasunout do zámku, který je nenápadně umístěného pod řadicí pákou a otočit. Zámek je vybaven vertikálními i horizontálními stavítky, aby nemohlo dojít k tomu, že by se jej pachateli podařilo snadno překonat. Ovšem samotné uzamknutí se odehrává v prostoru pod krytem řadicí páky, kde je umístěno celý zamykací mechanismus. Toto ústrojí se skládá z již zmíněného bezpečnostního zámku a speciálního očka, do kterého při zařazení zpětného převodového stupně bude po uzamčení pevně uchycena tyč řadicí páky. Což znemožní její pohyb, tedy zařazení jiného rychlostního stupně. Na následujících obrázcích je vyobrazeno nejprve umístění zámku v prostoru vozidla, poté samotná část zámku řadicí páky. Obrázek 5 : Zámek řadicí páky Obrázek 6 : Část zámku řadicí převodovky 4
1.4 Bezpečnostní botičky Jedná se o konstrukčně jednoduchý zabezpečovací prvek, který je i přesto velmi efektivním zabezpečením vozidla před jeho krádeží. Toto zařízení má za úkol znemožnit pohyb jednomu kolu v jakémkoli směru. Jeho použití je velmi jednoduché a zvládne jej každý. Botička se skládá z těla, které obsahuje veliký bezpečnostní zámek s ochranou před odvrtáním a několik výsuvných ramen směřující vlevo, vpravo a vzhůru, zakončenými pravoúhlým hákem. Poté co přiloží botička s vysunutým hřebenem, tedy postranními rameny, a sklopeným horním hákem vedle kola automobilu. Celá botička se zasune za kolo automobilu a horní hák se sklopí pootočením za pneumatiku. Nasadí se dodávaný universální imbusový klíč a jeho zatočením ve směru hodinových ručiček se spodní vodorovná část botičky posune směrem vzhůru a vtiskne se do pneumatiky, tím se botička velmi pevně zajistí na pneumatice. Potom se botička uzamkne otočením klíče v zajišťovacím zámku botičky. Samozřejmostí je použití tvrzených materiálů, odolným proti zmrazení dusíkem, či řezání ruční okružní pilou. Nevýhodou je veliká hmotnost nejčastěji deset až patnáct kilogramů a poměrně dlouho trvající aplikace. Naopak výhodou je fakt, že většinu pachatelů odradí už jen to, že by při její demontáži byli příliš nápadní. Na prvním ze dvou následujících obrázků je vyobrazena mobilnější skládací a odlehčená verze tohoto typu zabezpečení. Obrázek 7 : Aplikovaná botička na kolo skládací Obrázek 8 : Botička na kolo 5
1.4.1 Zámek kapoty Zámek kapoty zabraňuje neautorizovanému přístupu pod kapotu i při vniknutí do vozidla. Speciální zámek ovládaný elektronicky z interiéru vozidla je téměř vždy kombinovaný s jiným zámkem. Nejčastěji se zámkem převodovky, kdy může být uzamykání sjednoceno na zámek převodovky, nebo zvlášť na samostatný čip. Ukázka elektricky ovládaného zámku kapoty je znázorněna na následujícím obrázku. Další obrázek pak znázorňuje přímo mechanismus zámku. Obrázek 9 : Elektrické ovládání zámku kapoty Obrázek 10 : Mechanismus zámku kapoty 6
1.5 Zámky motocyklů 1.5.1 Řetězový zámek Základem odolného řetězového zámku je, aby byl složen ze silných ok, nebo z lamel ze zakalené karbonitridové oceli. Tento materiál zaručuje vysokou odolnost proti řezání a vrtání. Materiál je velmi špatné tepelně vodivý - po nástřiku tekutého dusíku se vytvoří pouze povrchová námraza, která po úderu odpadne. Řetěz je potažen ochranným plastovým nebo tkaným obalem, což zabrání poškození zabezpečovaného motocyklu a znesnadní poškození řetězu. Na prvním z následujících obrázků je vyobrazený řetězový zámek s bezpečnostním uzamykáním. Poté je zobrazen samostaně řetězový zámek bez zámku, stejně jako předchozí v ochranné textílií. Obrázek 11 : Řetězový zámek s bezpečnostním zámkem Obrázek 12 : Řetězový zámek 7
1.5.2 Lanový zámek Lano se v současnosti příliž nevyužívá, důvodem je nepřizpůsobivist, daná odpovídající odolností proti přestřižení a přeříznutí. Přestože použitý materiál je stejně odolný jako je tomu u řetězů, je zde stále možnost, že by se pachateli podařilo překonat povrchovou úpravu a dostat se k samostaným vláknů. Ty už není takový problém přestříhnou, postupně jeden po druhém. Některá lana pro Motocykly jsou vybavena i alarmem, například tak jak je tomu na následujícím obrázku. Nevýhodou je nutnost dobíjení integrované baterie. Výhodou je samotný alarm. Obrázek 13 : Lanový zámek motocyklu s alarmem 8
1.5.3 Visací zámek Visaci zámek by měl mít bezpečnostní konstrukci, která je odolná proti běžně používaným nástrojům na jeho překonání. Kterémi jsou nejčastěji pákové kleště, ruční okružní pila či polití tekutým dusíkem. Především proto se vyrábí z karbonitridové oceli, lacinější pouze z tvrzené oceli. Dále se opatřují výstupky chránící pohyblivou část zámku, podobně jak je tomu na následujícím obrázku. Obrázek 14 : Ukázka visacího bezpečnostního zámku 9
1.5.4 Motocyklové botičkové zámky Pro motocykly nejsou řešeny stejně, jako je tomu u aut, ale jsou zde v podobě zámků kotoučových brzd, které zabrání pohybu kola a tím pohybu celé motorky. Nevýhodou může být snad jen možnost, že si tohoto zabezpečení pachatel nevšimne. Tím by došlo k poškození brzd a při následném pádu i celého motocyklu. Obrázek 15 : Zámek motocyklové kotoučové brzdy 10
1.6 Kódování karosérie přepsat nebo citace Kódování karoserie výrazně zvyšuje ochranu vozidel před odcizením. Podstatně snižuje zájem zlodějů o vozidla vybavená systémem AUTODOT OCIS. Výrazně zvyšuje pravděpodobnost dohledání, identifikace a navrácení odcizených vozidel. Omezuje snadné pozměňování identity odcizených vozidel a tak znesnadňuje jejich nezákonné uvádění do provozu na území ČR. Brání následnému prodeji kriminálně závadových vozidel. Umožňuje snadnou identifikaci důležitých dílů vozidel. Zabraňuje realizaci neobjednaných výměn dílů na vozidlech, při předání vozidla do autoservisu. Zvýšená ochrana vozidla před odcizením spočívá v instalaci nezaměnitelných a nepřenositelných identifikačních prvků tohoto systému, které spolu s identifikačním číslem vozidla VIN tvoří trvalou vazbu. Základní principy systému AUTODOT OCIS. Tento systém spočívá v umístění technologicky unikátních doplňkových identifikátorů na nosné díly karoserie. Nedílnou součástí je preventivní registrace údajů o vozidle a jeho vlastníku v mezinárodním informačním Systému OCIS (Open Car Information System). Systém poskytuje další služby, a to cestou nepřetržitého pokrádežového centra HelpDesk OCIS. Zaměřené na vyhledávání a navracení odcizených vozidel v rámci ČR a Evropy. Každý klient má možnost využívat bezplatně řady takzvaných pokrádežových služeb, které jsou nedílnou součástí registrace do mezinárodního informačního Systému OCIS. Kombinace světově unikátních kovových holografických etiket OV METAL, speciálních kovových hologramů s kódem, a kovového inteligentního prachu - mikroteček OV DOT. Náhled těchto kódů je na následujících obrázcích. Obrázek 16 : Kódování karoserie etikety OV DOT 11
1.7 Kódování autoskel Pískování nebo leptání autoskel kódem VIN nebo vlastním unikátním kódem. Kód může obsahovat minimálně 7 znaků a maximálně 17, u vlastního kódu je počet omezen na 15 znaků, příklad - VIN kódu: TMBGL21U1Y1234567. VIN čísli je číslo karoserie, mezinárodně označované jako Vehicle Identification Number, je jedinečným celosvětovým identifikátorem vozidla. Obsahuje rovněž mnoho informací o vozidle, kterými jsou údaje o typu motoru, karoserie, převodovky a následné výrobní číslo. Mezi výhody patří jeho neodstranitelné vyznačení na všechna skla vozidla, čímž se zajistí, že policie nebo veřejnost může kdykoliv prokazatelně identifikovat vozidlo v uzamčeném stavu. Většina vozidel má již VIN kód viditelný za předním sklem vozidla. Zloděj rovněž musí vyměnit všechna okna v případě, že se rozhodne vozidlu zaměnit identitu. Zaměnit VIN čísla na karosérii za jiná. Nevýhodou je, že podle VIN kódu si případný zloděj s dobrými znalostmi může naprogramovat klíč k vozu nebo si pořídit vlastní řídící jednotku, která bude mít odblokovaný originál imobiliséru, nebo rozkódovat přesně co vozidlo obsahuje, to znamená mnohdy běžně neidentifikovatelné údaje, jako obsah motoru, výbavu vozu atd. Následující obrázek znázorňuje jak přesně bude VIN kód vypadat na vozidle. Obrázek 17 : Ukázka VIN kódu 12
2 Elektrické prvky zabezpečení prostoru a pláště vozidla 2.1 Imobilizér Jedním ze základních elektricky ovládaných aktivních bezpečnostních prvků je Imobilizér, ten se nachází ve všech nových vozech. Toto zařízení je pevně spojeno s řídící jednotkou, pokud tato jednotka zjistí, že nedošlo k deaktivaci systému originálním klíčem s čipem, nebude možné nastartovat vozidlo, z důvodu cíleného nespuštění palivového čerpadla u vznětových a nepřivedení elektrické energie do startéru u zážehových motorů. Problémem v současné době je, že pachatelé originální imobilizéry překonávají výměnou řídící jednotky, kterou si rovnou přinesou s sebou i s jejím klíčem. Přesto se stále používá jako základní zabezpečující prvek, jehož alternativy od různých nezávislých výrobců zabezpečovací techniky pro osobní vozidla se instalují nejčastěji ještě k originálním. Toto doplnění v sobě ukrývá zásadní rozdíly a to nejen v samotném zapojení elektroinstalace tohoto prvku do elektroinstalace zabezpečovaného vozidla, téměř vždy složitější. Prodlužuje odporový čas nutný pro překonání tohoto rozšířeného zabezpečení. Po instalaci ze zabezpečení zdvojnásobí, protože nyní je potřeba vložit do zapalování originální klíč, ale ještě přiložit k druhému imobilizéru speciální čip v podobě přívěsku nebo karty. Kde každý z nich je schopen zablokovat až tři okruhy zapojení důležitých pro chod motoru, jako jsou okruhy pro startér, palivové čerpadlo nebo řídící jednotku vstřikování paliva a další. Imobilizér je aktivní vždy, když je vytažen klíček ze zapalování. Po jeho vložení se pokusí načíst z čipem vybavených klíčků, přívěsků či karet jeho kód, shodují-li se s kódem uloženým v imobilizéru, jsou okruhy uzavřeny a je možno nastartovat. V případě že se kódy neshodují, okruhy zůstanou rozpojeny, motor se tedy nemůže rozběhnout. Každý výrobce těchto zařízení používá principiálně stejné zapojení, ale realizace je u každého z nich trochu jiná. Výhodou je, že tento prvek není možné nainstalovat nikde jinde, než-li u autorizovaného servisu prodejce. Čím méně lidí zná zapojení, tím menší je pravděpodobnost jeho vyzrazení což znamená, že nebude v tak velkém povědomí pachatelů. Proto u elektrického zabezpečení vozidla, a nejen u něho, platí pravidlo čím více specifické (originální, jedinečný) provedení tím lépe, není-li tak známo, nebude ho tak snadné překonat. Navíc mnohdy tyto zařízení disponují speciálními funkcemi, jako je protiúnosový režim po zapnutí zapalování probíhá přihlášení ovladače. V případě že by došlo k násilnému vyhození řidiče ven z vozu i s bezkontaktním ovladačem nebo by se 13
signál z ovladače nedostal do jedné minuty k přijímači, motor bude přerušovaně blokován každých šedesát sekund a vozidlo na sebe bude akusticky upozorňovat, do doby uplynutí šesti minut. Poté bude motor definitivně zablokován. Nevýhodou je veliká zátěž autobaterie. Další rozšiřující funkcí bývá připojení ovládání centrálního zamykání, kde se v manuálním režimu centrální zamykání zamkne nebo odemkne po stisku tlačítka na dálkovém ovladači. V automatickém režimu se po přiblížení ovladače k autu centrální zámek automaticky odemkne a po vypnutí zapalování a vzdálení se ovladače na pět až patnáct metrů znamená pro centrální zamykání automaticky zamknout vozidlo. Na následujícím obrázku je znázorněno nejčastější umístění čtečky čipů. Obrázek 18 : Autorizace přístupu čipem imobilizéru 14
2.1.1 Detektory otevření dveří a kapoty Jedná se o plášťovou ochranu vozidla, která má za úkol informovat majitele o stavu zabezpečení vozidla. Tedy zda jsou zavřeny a zajištěny všechny dveře a kapota. Ochrana je zajišťována obvykle kontaktními spínači, kde sepnutý stav znamená zabezpečeno. Magnetické snímače se zde z důvodu magneticky ovlivnitelné konstrukce vozu příliš nepoužívají. 2.1.2 Ultrazvukové detektory Ultrazvukové detektory patří mezi aktivní prvky zabezpečení. Jejich úkolem je střežení vnitřního prostoru kabiny vozidla. Skládají se ze dvou částí, vysílače a přijímače. Využívají princip Dopplerova odrazu ultrazvuku. Vyhodnocují pohyb uvnitř kabiny vozidla. V případě detekce pohybu spustí alarm. Obrázek 19 : Ultrazvukový detektor 15
2.1.3 Náklonové detektory Náklonové detektory jsou součástí zabezpečení vozidla. Reagují již na náklon 1 pro jednotlivou osu X,Y. V případě že se pachatel pokusí násilně vniknout do vozidla, nebo s ním manipulovat bude spuštěna zvuková výstraha. V případě opakovaní, bude spuštěn alarm. Ke spuštění dojde také, pokusí-li se pachatel vozidlo naložit na odtahový vůz, či demontovat kola. Ukázku takovéhoto detektoru je zobrazena na následujícím obrázku. Obrázek 20 : Náklonový detektor Jablotron CA-550 16
2.1.4 Mikrovlnné detektory Úkolem mikrovlnných detektorů je aktivně střežit prostor vozidla a jeho plášť. Nejhojnější použití je u vozidel se sklápěcí střechou (kabrioletů). Díky tomu, že mikrovlny kmitající nejen na frekvenci 2,45 GHz mají schopnost pronikat i pevnými překážkami, je možné za předpokladu správného nastavení signalizovat už jen pouhé přiblížení se osoby obvykle na několik centimetrů k povrchu vozu. Umisťují se na středový panel směrem ke střeše, tak aby mohly střežit celý vůz rovnoměrně. Tyto detektory se rozdělují na dva základní typy. Prvním typem jsou detektory jednozónové, jedním z nich je Jablotron GT-432 pracující na již zmíněné frekvenci 2,45 GHz. Druhým typem jsou detektory dvouzónové, které při narušení první zóny akusticky upozorní a při narušení i druhé zóny teprve vyhlásí poplach a spustí alarm. Obrázek 21 : Mikrovlnný detektor Jablotron GT-432 17
3 Popis autoalarmů a motoalarmů 3.1.1 Autoalarm Jedná se o zabezpečovací prvek, který má za úkol chránit, či alespoň informovat o neoprávněném vniknutí a použití vozidla. Všechny současné autoalarmy jsou vybaveny imobilizéry s alarmy. Autoalarm je napojen na dveřní, kapotové a zavazadlové spínače. Dalším standardem je možnost dálkově ovládat centrální zamykání. Téměř vždy bývají propojeny digitální technologií CAN BUS, flex ray, nebo most, která umožňuje propojit autoalarm s řídící jednotkou. Další funkcí je kontrola dovření oken a v případě elektricky ovládaných i jejich zavření, v opačném případě upozorní, že vozidlo nemůže být zajištěno. Samozřejmostí je záložní zdroj energie. Následující obrázek znázorňuje schéma zapojení běžného autoalarmu. Obrázek 22 : Schéma zapojení autoalarmu 18
3.1.2 Motoalarm Motoalarm je velmi podobný autoalarmům, nabízejí téměř stejné funkce, jako je dálkové ovládání nebo vlastní záložní zdroj. Rozdílem může být snad jen standardně dodávaný spínač zatížení sedadla a stojánku, nebo náklonový detektor. Samozřejmostí je připojení k řídící jednotce a ovládání zapalování. Na následujícím obrázku je vyobrazen jeden z mnoha motoalarmů, tento konkrétně od známého výrobce Jablotron. Obrázek 23 : Motoalarm JablotronGT-970 19
3.1.3 Ovládání autoalarmů a moto alarmů 3.1.3.1 Kontaktní U současných automobilů nepoužitelné, není jet totiž možné propojit s elektricky ovládaným centrálním zámkem. Nevýhodami bylo právě kontaktní ovládání, které se stalo zdlouhavým a snadno napadnutelným. Díky příchodovému času, což je časový limit, do kterého musí být provedena autorizace přístupu za pomoci klávesnice či skrytého spínače. Jinak by došlo k vyhlášení poplachu. Tato doba umožňovala pachateli alarm, nebo jeho ovládací prvky vyhledat a překonat deaktivovat. Navíc se díky rychlému vývoji výpočetní a komunikační techniky stalo velmi nepohodlným. Nezůstal jediný důvod proč jej používat. 3.1.3.2 Bezkontaktní 3.1.3.2.1 GSM pager Jedná se o velmi účinnou součást zabezpečovacího systému. GSM pager lze připojit téměř ke každému alarmu. Jeho výhodami je okamžitá informovanost majitele o aktuálním stavu vozidla. Tyto informace bude majitel dostávat prostřednictvím SMS zpráv nebo hlasovými hovory s přednastavenými tóny v případě že došlo ke spuštění alarmu. Prostřednictvím SMS zpráv je také možné ovládat nezávislá zařízení, kterými jsou nejčastěji klimatizace vozidla. Majitel má možnost nastavit si, kdy a jakým způsobem bude v případě nekompletního zajištění vozidla, spuštění alarmu, či rušení GSM signálu informován. Možnosti jsou již zmíněné SMS zprávy nebo hlasové hovory s předdefinovanými tóny, v případě že majitel hovor nepřijímá, bude se hovor opakovat do té doby, dokud se hovor neuskuteční. Mezi funkce GSM pagerů patří kontrola pohybu, měření maximální rychlosti či přibližná lokalizace vozidla. V případě že je pager doplněn o GPS modul je měření rychlosti a lokalizace mnohonásobně vyšší, přesnost satelitní polohy je na dvacet metrů a přesnost měřené rychlosti na pět kilometrů se zpožděním, dle stavu sítě, pět sekund. Mezi hlavní výhody patří takřka neomezený dosah, daný technologii přenosu. Již zmíněná lokalizace a měření rychlosti nebo možnost zastavit vozidlo zasláním SMS zprávy. Součástí pageru je záložní zdroj, který udrží zařízení v provozu i po odpojení hlavního zdroje napájení. Dojde-li tedy k odpojení nebo poklesu napětí na baterii, bude odeslána varovná SMS zpráva s touto informací. V případě, že se podaří pachateli dostat se do 20
vozidla, je možné jej odposlouchávat. Tento odposlech je prostřednictvím běžného hlasového hovoru. Je-li pager vybaven i reproduktorem je možné na pachatele i hovořit. Ukázka takovéhoto GSM modulu je vyobrazena na následujícím obrázku. Díky moderním technologiím je možné přijatá data ihned zpracovat, zobrazit a zpravovat i historii a nastavení ve webovém rozhraní. Zjednodušenou ukázka komunikace je zobrazena na druhém z následujících obrázků. Obrázek 24 : GSM pager SIM900 bez ochraného obalu Obrázek 25 : Zjednodušená ukázka komunikace 3.1.3.2.2 Rádiový pager Pager se skládá z jednotky ve střeženém vozidle a Pager má majitel u sebe. Vysílaný radiový signál je zákonem omezen na jeden kilometr. Jedná se o vysílání na vysokofrekvenčních kanálech. Umožňuje kódovaným adresným signálem přenos jedné nebo více informací. Přijímač akusticky a opticky signalizuje příjem zpráv. Vyhlášení poplachu je nejčastěji akusticky sirénou, popřípadě klaksonem vozu, a je doprovázeno pro zvýraznění místa poplachu optickou signalizací, nejčastěji blikáním varovných nebo hlavních světel. Akustický poplach je z normy omezen na dobu 30 vteřin a elektronika autoalarmu nesmí umožnit cyklování poplachu ani při trvale aktivovaném poplachovém vstupu alarmu. Účinnost autoalarmu zvyšuje přenosové zařízení, informující majitele o vyhlášeném poplachu. Pomocí rádio pageru. 21
Obrázek 26 : Pager od autoalarmu - zobrazující stav vozidla 3.1.3.3 Speciální zajištění Jedná se o neúplné zajištění vozidla, například po nehodě, která znemožňuje úplné uzavření některých dveří, bude majitel akusticky upozorněn. Tato možnost eliminuje zajištění vozidla s otevřenými dveřmi nebo kapotou, tak aby nedošlo k nechtěnému jen částečnému zajištění vozidla. 3.1.3.4 Bezpečnostní folie na okna Bezpečnostní fólie brání rozsypání skla okna a tím zamezují pachateli vniknout do vozidla. Vydrží i několik úderů sekyrou či kladivem. Typů bezpečnostních fólií je několik, čiré, tónované nebo s odrazem světla. Na obrázku níže je zobrazeno rozbité okno s bezpečnostní fólií. Obrázek 27 : Ukázka bezpečnostní fólie na rozbitém okně vozidla 22
4 Popis vybraných datových sběrnic CAN, FlexRay a MOST Díky moderním polovodičovým technologiím se místo mechanicky poháněných agregátů využívají stále více součástky elektricky řízené. Veškerá elektronická zařízení, která se vyskytují v automobilech, je potřeba mezi sebou navzájem propojit, aby byla jejich spolupráce co nejrychlejší a nejefektivnější. Signály, které jednotlivá zařízení vydávají, se pomocí sběrnic dostávají do centrální řídící jednotky, která signály vyhodnocuje a přidává jim prioritu podle závažnosti a důležitosti probíhajících situací. S vývojem automobilových komponentů v autech se zvyšuje délka kabeláže i nároky na její funkčnost. 4.1 CAN BUS CAN BUS byl vynalezen v roce 1983 firmou Bosch. Prvním automobilem vybavený touto technologií, bylo BMW 850 coupe v roce 1986. Úspora na tomto vozidle byla až dva kilometry kabeláže, 50% konektorů a hmotnost se snížila o 50kg. Výhodou je kromě zjednodušené výměny elektronických prvků, také diagnostika závady prováděna přes speciální servisní konektor, místo několika různých. Od roku 2008 jsou povinni všichni automobiloví výrobci v Evropě a v severní Americe vybavit svá vozidla touto technologií. Rozdělení sběrnice CAN na tři typy, HSCAN vysokorychlostní sběrnice, MSCAN středněrychlostní sběrnice, LSCAN nízkorychlostní sběrnice. 4.1.1 Potřeba sériové komunikace v automobilech Většina vozidel je vybavena celou řadou elektronických řídicích systémů. Růst elektroniky v automobilovém průmyslu je podmíněn jednak vzrůstajícími nároky uživatelů, tak také tlakem jednotlivých vlád na neustálé snižování spotřeby zdrojů a požadavky vyplývající ze snahy snížit vypouštěné emise do ovzduší. Komplexnost využívaných funkcí implementovaných v těchto nejrůznějších systémech si vynutila potřebu vzájemné komunikace mezi těmito systémy. V konvenčních systémech je pro každý přenášený signál vyhrazena jedinečná přenosová linka, což se ale pro velký počet přenášených signálů stává z finančního hlediska neúnosné. Navíc to přináší mnohé komplikace vyplývající z takto vysokého počtu vodičů určených pro přenos dat. Veškeré jednotky, které mají potřebu komunikovat ať už mezi sebou, či s jednotlivými senzory zajišťujcími sběr informací jsou propojeny navzájem právě pomocí sběrnice CAN. Účelem použití této sběrnice v 23