Диссертация (Разработка и исследование энергоэффективных радиоохранных устройств для автотранспортных средств)

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшегообразования«Национальный исследовательский университет«Высшая школа экономики»На правах рукописиКолганов Андрей АндреевичРАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХРАДИООХРАННЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХСРЕДСТВСпециальность 05.12.04 – Радиотехника,в том числе системы и устройства телевиденияДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н., проф.

С.У. УвайсовМосква - 20172ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ.. .................................................................................................................... 4РАЗДЕЛ 1. Анализ предметной области и постановка задач исследования ........ 111.1 Анализ особенностей современных автомобильных охранных систем ....... 111.2 Тенденции развития радиоохранных систем ................................................... 181.3 Спектр возмущающих факторов, влияющих на радиоохранные системы ...

211.4 Традиционные подходы к проектирования радиоохранных систем ............. 241.5 Постановка задачи исследования ...................................................................... 331.6 Выводы ................................................................................................................. 34РАЗДЕЛ 2. Метод проектирования бортовой радиоохранной системы ............... 362.1 Анализ и формирование требований к методу проектирования....................

362.2 Разработка метода проектирования бортовой радиоохранной системы....... 382.3 Алгоритм подбора оптимальной по энергопотреблению элементной базы . 422.4 Основные возмущающие факторы при проектировании радиоохраннойсистемы.......................................................................................................................

542.5 Алгоритм проектирования радиоохранной системы ...................................... 702.6 Выводы ................................................................................................................. 74РАЗДЕЛ 3. Программно-методическое обеспечение процесса проектирования 753.1 Определение состава и разработка структуры программного обеспечения.

753.2 Разработка инженерной методики проектирования ........................................ 793.4 Оценка времени работы системы от штатной батареи автомобиля .............. 923.5 Выводы ................................................................................................................. 96РАЗДЕЛ 4. Практическая реализация автомобильной охранной системы сприменением предлагаемой методики ........................................................................

974.1 Требования к модулю автомобильной радиоохранной системы ................... 9734.2 Выбор элементной базы по предложенной методике ................................... 1004.3 Разработка проекта печатного узла радиоохранного модуля....................... 1074.4 Численное моделирование внешних воздействий на печатный узел .......... 1124.5 Выводы ............................................................................................................... 120ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 122СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................

124ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акты внедрения ........................................................................... 1404ВВЕДЕНИЕАктуальность темыНа текущий момент рынок гражданского автомобилестроения являетсяодним из самых динамично развивающихся в мире, где присутствует серьезнаяконкуренция между производителями. Данный факт способствует применениюпоследнихтехнологическихнаработок компанийпри проектировании иразработке новых моделей автомобилей, что неизбежно увеличивает сложностьпроизводимого изделия, увеличивается количество электронных компонентов,используемых в современных автомобилях, а это приводит к увеличениюконечной стоимости.

Таким образом, цена транспортного средства может бытьсопоставима, а в некоторых случаях даже больше, чем на недвижимое имущество.Данный факт является одним из определяющих, что делает автомобильпривлекательной для кражи материальной ценностью, а задачу охраны –востребованной и актуальной. Стоит отметить, что данная задача решается исамими автопроизводителями, путем внедрения новых штатных систем охраны,но встроенные решения обеспечивают защиту только в течение несколькихмесяцев после выхода на рынок, что обусловлено легкой доступностью данныхсистем для анализа и минимизированными схемотехническими решениями, ввидусерийного производства данных систем.

Поэтому задача встраивания иразработкидополнительныхуникальныхохранныхсистемостаетсявостребованной и актуальной, что обеспечивает новый уровень защиты.Степень проработанности темыТеоретические аспекты радиоохраны были рассмотрены в работахразличныхотечественныхученыхБондарикаА.Н.,ГерасимчукаА.Н.,Шептовецкого А.Ю. и зарубежных Марвина Р., Диксона С., Хата Т. Бортовыерадиоохранные системы раскрыты в работах отечественных ученых ТюльпановаА.Л.,ЛабазоваЮ.Г.,зарубежныхSumitaE.Y,HapsariA.T.Методампроектирования радиотехнических систем посвящены работы отечественных5ученых Кечиева Л.Н., Увайсова С.У., Статникова Р.Б., зарубежных Прокиса Дж.

идр.Несмотря на большой вклад этих ученых, ряд проблем недостаточнопроработан. Основная проблема заключается в противоречии между постояннымувеличением сложности радиоохранных систем и отсутствием методов и средствих проектирования при наличии ограничений на энергопотребление системы имассогабаритные показатели.Также стоит отметить, что автомобиль всегда находится в жестких условияхэксплуатации, как по тепловому режиму работы электроники, так и помеханическим и электромагнитным воздействиям. При разработке электроникинеобходимо учитывать постоянные перемещения транспортного средства и сменуокружающей электромагнитной обстановки, что накладывает определенныеограничения при проектировании радиоохранных систем. Стоит учитывать, чтоэлектромагнитные воздействия могут быть и умышленными, специальнонаправленными на вывод охранного устройства из строя.В связи с этим, целью диссертационной работы является разработка методапроектирования уникальных автомобильных радиоохранных систем, а такжеразработка методики оценки конечного изделия на соответствие заданнымтребованиямпомеханическойпрочности,тепловомурежимуработы,электромагнитной совместимости.Предложенная методика с одной стороны, должна учитывать всевозможныехарактеристики и особенности различных вариантов реализации бортовойрадиоохранной системы, а с другой, быть ориентирована на разработчика иучитывать его изначальные требования, заданные при проектировании.Крометого,методикавыборатехническихсредствкомплексарадиоохранной системы в данной работе может быть использована как основа дляреализациипрограммногообеспечения,котороепозволитзаказчикусамостоятельно выбрать требуемую конфигурацию модулей радиоэлектронныхкомпонентов оборудования охранной системы, получить техническую и ценовуюхарактеристику его составляющих.6Объектом исследования является процесс проектирования уникальныхавтомобильных радиоохранных систем.Предметомисследованияявляютсяметод,модели,алгоритмыпроектирования энергоэффективных радиоохранных систем автомобиля.Целью работы является повышение длительности автономной работыбортовойэлектроникиавтомобиля за счет сниженияэнергопотреблениярадиоохранной системы.Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решеныследующие задачи:1.Анализсостоянияпроблемыкомплекснойохраннойзащитыавтотранспортного средства от кражи и угона;2.Выявление тенденций в проектировании новых уникальных радиоохранныхсистем автомобиля;3.Разработка концепции и метода проектирования радиоохранной системыавтотранспортного средства;4.Разработка моделей, алгоритмов, программно-методических средств дляучета внешних возмущающих факторов при создании радиоохраннойсистемы автотранспортного средства;5.Разработка модели для оценки времени работы охранной системы отвстроенного аккумулятора автомобиля;6.Апробация и внедрение результатов исследования в процесс разработкирадиоохранных систем.Методы исследованияТеория проектирования радиотехнических, вычислительных систем иустройств, теория систем и системного анализа, методы математическогомоделирования, теория электромагнитной совместимости, методы системногоанализа, теория надежности.Научная новизна полученных результатовПри решении задач, поставленных в диссертационной работе, полученыследующие новые научные результаты:71.