Диссертация (1137287), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Однако такая реализация предусматриваетмногократные итерации разработки и отладки такого специфичного ПО свысокими рисками отрицательного результата.Таким образом, при проектировании БРМ, необходимо учитыватьструктуруивычислительнуюмощностьпрограммногообеспечения.Оптимизируя вычислительные ресурсы на различных уровнях модели ВОС иперераспределяя вычислительную нагрузку, можно значительно сократитьколичество составных элементов БРМ, а следовательно уменьшить массогабаритные показатели и энергопотребление изделия в целом.3.4 Оценка времени работы системы от штатной батареи автомобиляРОСА выполняет свои охранные функции в 90% случаев, когдаавтомобиль простаивает с выключенным двигателем внутреннего сгорания(ДВС), а значит и неактивным бортовым генератором электрической энергии,который приводится в движение от ДВС, поэтому единственным источникомэнергии является бортовая аккумуляторная батарея (АБ) транспортногосредства.Очевидно,чтоэнергопотреблениесистемыопределяетдлительность его автономной работы (дежурства).

Недопустимо, чтобыРОСА чрезмерно разряжала АБ автомобиля за достаточно короткое время.Для увеличения стойкости к взлому необходима резервная АБ малойёмкости, предназначенная для работы системы в случае её отключениязлоумышленником от основной АБ. В штатном режиме резервная АБподзаряжается от бортовой сети. Другой вариант – полностью автономноепитание, что актуально для блоков-закладок.93По данным Росстата до 75% населения России живет в городах, примернотакое же распределение и автомобилей. Значит, транспортные средстваэксплуатируются преимущественно на короткие расстояния с частымициклами «старт-стоп», что приводит к недозаряду батареи автомобилей.Реальный заряд АБ городского автомобиля оказывается в пределах 40-60% еёёмкости. Кроме того, ёмкость уменьшается со временем вследствиедеградации батареи, а её саморазряд (ток утечки) возрастает.

С учётом этого,реальный заряд АБ автомобиля, «доступный» РОСА оказывается порядка 2040% его номинальной ёмкости.Например, для среднего аккумулятора номинальной ёмкостью 55 Ачреальный заряд оказывается около 20-35 Ач.Расчёт максимально допустимого тока потребления РОСА включает в себяследующие факторы: Снижение ёмкости АБ из-за деградации Неполный заряд АБ из-за режима эксплуатации автомобиля Средний ток, потребляемый штатной электроникой автомобиля Ток утечки АБ Средний ток, потребляемый БОСРеальный заряд АБ автомобиля q рлн ограничен реальной ёмкостью АБ Q рлн :q рлн   Qрлн ,(34)где 0    1 – коэффициент полноты заряда.Последняя ограничена номинальной ёмкостью АБ Qном :Qрлн   Qном ,где 0    1 – коэффициент полноты ёмкости.(35)94РеальныйзарядАБрасходуетсянапускДВС,работуштатногоэлектрооборудования автомобиля в режиме простоя, работу БОС, а также наутечку заряда (саморазряд) вследствие деградации батареи.

Тем самым,q рлн   qдвг  qшт  qохр  q утч   qохр   N пуск I пускTпуск  I штTдеж  I утчTдеж   I охрTдеж(36)где N пуск – запас попыток пуска ДВС (порядка 5), I пуск – ток, необходимыйдля пуска ДВС (200-400 А), Tпуск – длительность одной попытки пуска ДВС(1-3 с), Tдеж – максимальная длительность простоя автомобиля (дежурстваБОС).Поэтому Qном  Nпуск I пускTпуск   I охр  I шт  I утч Tдеж,(37)илиI охр  Qном  N пуск I пускTпускTдеж I шт  I утч(38)– уравнение время-токовой характеристики БОС.Поскольку все параметры, входящие в это уравнение, кроме Tдеж и I охр ,можно считать заданными постоянными, выражение (38) принимает видI охр ATдеж B,A, B  0 .Задавая минимальный ток I охр , получаем максимальную длительность Tдеж :maxTдеж Qном  N пуск I пускTпускAminminI охрBI охр I шт  I утчВерхняя (недостижимая) оценка Tдеж получается при I охр  0 :maxmin(39)95maxTдежОднако при I охрA  Qном  N пуск I пускTпускBI шт  I утч(40),I шт  I утч эта оценка будет достаточно точной.Емкость резервной АБ определяется следующим образом:резрезрезQном  I охр  I утчTдеж.(41)Рассмотрим пример расчета, используя полученные ранее выражения.Возьмем для оценки батарею емкостью 55 Ач, которая используется длябольшинства легковых автомобилей.

Будем полагать, что данная батареязаряжена на 50% ёмкости, что обусловлено городским циклом эксплуатацииавтомобиля с частыми остановками и запусками двигателя. Для оценкивремени примем величину тока покоя размером в 5 мА – которую потребляетэлектроника автомобиля, и 50 мА – утечка.При I охр  1 мА получаем Tдеж  20 суток . (Рисунок 25)minmaxЕсли положить: 10 мА – утечка рез. АБ, 3 суток – работа от рез. АБ, тополучимрезQном 1 А·ч .Рисунок 25 – Оценка времени работы радиоохранного модуля от АКБавтомобиля963.5 ВыводыРеализована инженерная методика, позволяющая спроектировать готовыйпечатный узел РОСА, отвечающий заданным требованиям техническогозадания.Предложены математическая модель, позволяющая оценить время работыспроектированнойсистемыотштатногоАКБ.Рассмотренсостависпользуемого в методике ПО и возможности его взаимодействия дляполучения комплекса моделей бортового радиоохранного модуля.97РАЗДЕЛ 4.

Практическая реализация автомобильной охранной системыс применением предлагаемой методикиДанная глава посвящена реализации РОСА по описанной в третьейглавеинженернойохранногомодуляметодике.сРассматриваютсярасширеннойвопросыфункциональностьюразработкиспомощьюизложенного во второй главе метода и разработанных в третьей главеустройств и методики. Сформулированы требования к модулю РОСА [52].В результате работы, описанной в данной главе, будут полученыструктурная схема, описание ее составных частей и их реализации и примерпрактической реализации по ней радиоохранного модуля.4.1 Требования к модулю автомобильной радиоохранной системыТребования ТЗ по назначению (функциональным возможностям):РОСА должна обеспечивать защиту автомобиля от угона, вскрытия иповреждения; передачу телеметрии и местоположения через сеть Интернетпользователю.

Модуль РОСА предназначен для установки на автомобильныетранспортные средства категорий М (пассажирские) и N (грузовые). Модульдолжен быть реализован на плате с габаритами не более 140 мм × 80 мм.Суммарная стоимость элементной базы не должна превышать 10000 руб.Модуль РОСА предназначен для эксплуатации на борту автомобиля с цельюполучения набора информации о различных параметрах автотранспортногосредства находящегося в движении, а также находящегося в режиме простояи передачи её по радиоканалу. Набор информации должен представлять98собойосновныеэксплуатационныехарактеристикиавтомобиля:координатное расположение автомобиля в текущий момент времени, пробег,скорость, температуру двигателя и др.

параметры, которые могут бытьсчитаны с шины CAN. Модуль РОСА разрабатывается для использования всети мобильной связи GSM 900/1800, должен соответствовать требованиям,описанным в ГОСТ Р 54620-2011[32], для реализации дополнительнойфункциональности и обеспечения совместимости с системами вызоваэкстренных оперативных служб “ЭРА-ГЛОНАСС” и eCall, которая должнабыть развернута на территории стран Европейского союза.Требования по составу модуля[32]:НавигационныйприемникГЛОНАССидругихдействующихглобальных навигационных спутниковых систем.Антенна приемника ГНСС (внутренняя или внешняя).Коммуникационный модуль (модем) GSM и UMTS, Тональный модем.Антенна для коммуникационного модуля GSM и UMTS (внутренняяили внешняя).Встроенная не снимаемая универсальная многопрофильная SIM/eUICC микросхема. (MFF2 форм-фактор -40С - +125С, 10 лет, не менее500000 записей на логический сектор, объем памяти на картеSIM/eUICC должен быть не менее 64 КБ).ДатчикавтоматическойидентификацииДТП(толькодлятранспортных средств категорий М1 и N1).Дополнительные компоненты, предназначенные для записи профиляускорения при ДТП и (или) оценки тяжести ДТП.Блок интерфейса пользователя с кнопками "Экстренный вызов" и"Дополнительные функции".Индикатор состояния АС.99Внутренняяэнергонезависимаяпамятьиоперативнаяпамять.Внутренняя память должна предусматривать возможность хранения неменее 100 сообщений содержащих МНД.Управляющий микроконтроллер.Интерфейс доступа к диагностическим данным, предназначенный длясчитывания и очистки содержимого внутренней энергонезависимойпамяти устройства.Источник питания.Требования по механическим воздействиям из ГОСТ Р 54620-2011[32]:проверка устойчивости АС к воздействию одиночных механическихударов с ускорением 75g.АС подвергают воздействию ударов в каждом из трех взаимноперпендикулярных положении при следующих значениях воздействующихфакторов:пиковое ударное ускорение - 98 м/с (10g);частота повторения удара - не более 80 ударов/мин;длительность удара - от 5 до 15 мс (предпочтительно - 10 мс);число ударов по каждому направлению - 333 (при общем числе ударов1000).Требования по температурным диапазонам, на которые должно бытьрассчитано функционирование проектируемого бортового оборудованиядостаточно широки.

По тепловому режиму работы, в соответствии с ГОСТ Р54618-2011 [31], на примере системы экстренного реагирования при авариях,блоки автомобильной электроаппаратуры должны функционировать притемпературах от -40С до +85С. Также корпуса функционально законченныхблоков должны соответствовать стандарту ГОСТ 14254 IP 52 - для всехсоставных частей автомобильной системы, изготовленных в корпусномисполнении и IP 67 - только для датчиков автоматической идентификации100дорожно-транспортныхпроисшествий,исполненныхвкачествесамостоятельной составной части, входящей в состав автомобильнойсистемы.

В свою очередь в ГОСТ 15150-69 [34] указываются расширенныетемпературные диапазоны для различных климатических исполненийоборудования и входящих в его самостоятельных составных частей.4.2 Выбор элементной базы по предложенной методикеПроведем подбор и анализ имеющейся на Российском рынкеэлементной базы для реализации радиоохранного модуля, а именно:микроконтроллеров, флеш памяти, GPS/ГЛОНАСС приемников, GSMмодемов, антенн, CAN драйверов, DC-DC преобразователей и пр. [51]Был проведен поиск электронных компонентов. Примерно по 5-7компонентов было отобрано в каждом классе согласно методике. Реализацияпо требованиям ТЗ и ТУ оценена как положительная, то есть требования невыходят за рамки возможностей существующей элементной базы.

Поэтомуреализация данной системы технически возможна.Ниже приводятся особенности выбора и характеристики конкретныхмоделей. Цена на микросхемы определялась методом репрезентативнойвыборки из магазинов сети Интернет, поэтому её следует считатьориентировочной.Характеристики выбранных моделей микроконтроллеров представленыв таблице 5.101Таблица 5.

Характеристики

Список файлов диссертации