Навигационные системы, интегрированные в штатную электронику автомобиля, давно стали принадлежностью топовых комплектаций автомобилей класса выше среднего. Можно ли использовать навигатор, установленный автопроизводителем, в противоугонных целях? Оказывается, можно.
Скажу сразу, эта идея до промышленной реализации не дошла и реализуется пока в качестве эксперимента. Основная техническая проблема – в обилии схемных решений, в отсутствии унификации между аппаратурой разных производителей. Пока набираются опыт и статистика, потом возможно будет предложить и потребительские решения (с рядом ограничений, о которых позже). Делается это в Москве, инженерами одной фирмы, занимающейся раскодировкой и русификацией штатных навигационных блоков и адаптацией карт и ПО для России.
Итак, суть в следующем. Штатный навигатор большинства автомобилей начинает работать сразу после включения зажигания. Сам аппарат может быть и выключен, но питание на модуль GPS-приёмника всё равно поступает, дабы сократить время «холодного старта» при включении навигации. Даже более того: приёмник продолжает работать некоторое время и после выключения зажигания, у некоторых производителей этот период достигает нескольких часов и без труда перепрограммируется и на боле длительный срок, до нескольких дней или даже недель. Благо, энергопотребление GPS-чипсетов SiRFStar, MTK и SiRFAtlas минимально, меньше тока саморазряда АКБ. Соответственно, автомобиль почти всегда «знает» где он находится, если только ему «видны» навигационные спутники.
Есть и ещё одно преимущество у встроенных навигаторов по отношению к тем же PND или отдельным радиомаякам – наличие МЭМС-гироскопа, который позволяет по анализу отклонений построить траекторию движения автомобиля даже без участия спутников, в определённых, конечно, пределах. Но в этих пределах точность будет даже выше, чем у GPS, гироскоп способен уловить отклонения в несколько миллиметров. Это значит, что автомобиль с такой системой навигации знает свои точные координаты даже находясь на большой подземной стоянке, в экранированном боксе, да вообще везде. И, заметьте, всё это при формально выключенном питании.
Такое свойство штатных навигаторов грех не использовать. Самое простое, что тут можно сделать — «снять» каким-то образом информацию о координатах и попытаться передать её владельцу. То есть, встроить в навигатор GSM-модуль. На случай отключения штатной АКБ нужно предусмотреть ещё и аварийное питание, небольшой аккумулятор или батарейку, благо, энергии много не нужно.
Оказалось, что даже такая модернизация сопряжена с множеством технологических трудностей, от отсутствия места в блоке навигации до сложности расшифровки протоколов межмодульного взаимодействия. Но, пройдя этот этап, разработчики пришли к выводу, что такая работа не стоит примитивности результата: по сути, мы получаем дубликат радиомаяка. Да, с лучшим определением координат и с меньшим риском обнаружения (в штатную «магнитолу» никто не полезет искать закладки), но столь же уязвимый перед экранированием GSM-сети.
А вот с противодействием глушению такой треккер справляется не в пример лучше. Дело в том, что угонщики работают с дорогими машинами по более-менее устоявшемуся алгоритму: «быстрый» угон с «глушилкой» GPS, помещение машины в закрытый бокс и спокойный поиск противоугонных закладок. В экранированном помещении глушилку выключают, там она не нужна. Тем боле, если машина прошла ревизию и в ней не обнаружилось сторонних GPS-маяков. Кстати, можете быть уверены: все места установки СОС-систем и автономных маяков угонщикам прекрасно известны и подобная ревизия сложности не представляет. Штатный же треккер «держит» свои координаты крепко, их нужно только передать. А пользовательское устройство уже само наложит их на карту или экстраполирует в навигационную программу.
Тут нужно упомянуть ещё один элемент отработанной схемы угона: GSM-глушилку выключают позже, чем GPS, убедившись в отсутствии связи с абонентской станцией. Для этого используются специальные радиочастотные GSM-детекторы, недешёвые, но эффективные. Либо когда на примере собственных телефонов угонщики убеждаются: в данном боксе сотовая связь не работает.
Что же делать? Предлагается совершенно фантастическая идея: через bluetooth-модуль автомобиля «взломать» чужой сотовый телефон! Поместить туда микропрограмму, которая незаметно для владельца телефона будет отправлять координаты автомобиля его законному владельцу, по заданному списку номеров. Технологически особой проблемы в этом нет, bluetooth-протокол «ломается» достаточно легко, вирусы для мобильных платформ тоже не первый день существуют. А здесь речь идёт именно о вирусной программе, точнее, троянской, которая не причиняет вреда, но использует чужой смартфон в собственных целях. Происходит это так: штатный bluetooth-модуль автомобиля модернизируется таким образом, чтобы он автоматически включался «по событию», независимо от включённости зажигания и даже вообще наличия питания в энергосистеме автомобиля. «Событием» может быть определённый промежуток времени после выключения зажигание, пропадание питания (что означает переключение на аварийную батарейку), отсутствие приёма GPS сигналов. При определённых финансовых вложениях устройство можно оснастить и детектором факта глушения GPS/GSM, но это дорого и пока не проходит по габаритам.
Столь непростая схема нужна для того, чтобы иметь возможность коннекта там, где не работают иные средства связи. Ведь человек с «заражённым» телефоном рано или поздно выйдет на простор функционирования GSM-сети! Тогда-то «троян» и перешлёт координаты на мобильное устройство владельца автомобиля, по стандартному протоколу, а оно, в свою очередь, активирует программу поиска.
Тут мы вступаем на скользкий путь противозаконности подобных действий. И дело даже не в том, что в качестве базовой программы поиска применён «ломаный» и модифицированный «Навител» (хотя и за это по голове не погладят), а в том, что распространение вредоносных программ для ЭВМ – это статья уголовного кодекса (273, если кто не знает), до трёх лет (правда, прецедентов такого наказания пока нет). Не знаю уж, насколько смартфон может быть отнесён к ЭВМ или «иным машинным носителям», но путь этот явно не самый законный. И это главная причина, по которой не называется имя автора разработки. Она же надёжно страхует такие устройства от массового распространения и открытой, легальной продажи.
Заметим, несанкционированный коннект по bluetooth хоть и возможен, но является взломом. А вот коннект по WiFi возможен совершенно легально, тем более, что всё больше телефонов оснащаются «вай-фаем». И не только на приём, но и на раздачу. А дальность действия WiFi даже побольше будет, чем у bluetooth. Поэтому разрабатывается сразу двухмодульная схема. По WiFi, кстати, можно вести машину в городе, с его обилием хот-спотов, и это позиционирование мало будет уступать GPS. Эта функция незаменима при угоне методом погрузки в КУНГ, когда экранируется GPS. Например, в сети БиЛайн-ВайФай, покрывающей Москву, можно найти «закладку» точнее, чем с LBS.
Теперь принципиальный вопрос: зачем городить огород и заниматься встраиванием такого устройства в штатную навигацию, не проще ли сделать отдельную автономную противоугонку? Некоторые аргументы в пользу такого решения были приведены выше, но они не исключают и создание отдельного устройства. Правда, с ним сложнее всё в том же юридическом плане: модернизация готового аппарата – это одно, а выпуск целенаправленного распространителя «троянов» — немного другое.
Понятно, что уязвимостей у описанного решения хватает. В конце концов, многих сигнал приведёт на радиорынок, где продаются ворованные штатные «магнитолы» — в том случае, если автомобиль угоняли на запчасти. Но в активе всегда останется малая распространённость, отсутствие рекламы и подробной информации о принципах работы. Значит, угонщики не будут считать это угрозой своему бизнесу и разрабатывать меры противодействия.
Обсуждение в форуме
Достоинства штатных навигационных систем
Безусловный и главный плюс штатных навигационных систем – их безопасность для водителя. Заводская навигация протестирована производителем на совместимость с другими узлами автомобиля, она не вызовет наводок на другие электронные компоненты вашего «железного коня», не вызовет замыканий в проводке. Работа штатных устройств гарантирована производителем автомобиля, в отличие от безымянных китайских поделок, работа которых оставляет желать лучшего.
Как правило, такая система имеет дополнительные органы управления на рулевом колесе или рядом с ним (подрулевой джойстик), которые позволяют частично контролировать систему навигации, не убирая рук от органов управления во время движения.
Второй ощутимый плюс – в отличие от отдельно продаваемых навигаторов и планшетов, заводская навигационная система встроена в приборную панель так, чтобы не перекрывать водителю обзор. А ведь полноценный обзор дороги впереди себя – также важный фактор безопасности. Интеграция штатной системы с приборной панелью создает эргономику в использовании, комфорт в салоне автомобиля, свой оригинальный дизайн, присущий конкретной марке автомобиля.
Третий важный момент – интеграция со звуковой системой автомобиля, с которой навигация чаще всего составляет единый комплекс. Вы не пропустите голосовую подсказку или сигнал о неровной дороге из-за работающего радио или музыки на диске – умная навигационная система сама приглушит звук мультимедийного источника во время произнесения звуковой подсказки.
Четвертый момент, к сожалению, весьма актуальный на неохраняемых парковках – штатная система, интегрированная в панель, вызывает у криминальных элементов куда меньше внимания, чем навигатор или планшет на держателе-присоске. Ведь чтобы снять штатную систему потребуется не менее 10-15 минут и специальные инструменты съемники, индивидуальные для каждого автомобиля, а отдельный GPS-навигатор можно похитить за 30 секунд.
Пятым полезным фактором является то, что на большинстве современных автомобилей экран заводской навигационной системы может использоваться для вывода изображения с камеры заднего вида, что обеспечивает дополнительную сохранность автомобиля при парковке.
Также могут быть реализованы дополнительные приятные опции, вроде подсветки кнопок системы вместе с подсветкой приборной панели авто, регулировка яркости по датчику света, вывод предупреждений о неисправностях на большой дисплей заводской навигации и многое другое.
Проблемы штатных навигационных систем
Почему же штатные навигационные системы давно стали обыденностью в странах Евросоюза и США, но все еще остаются малопопулярны у нас, и, как правило, это последняя опция, на которую обращают внимание потенциальные покупатели?
Ответ достаточно банален. К сожалению, в силу недостаточного внимания производителей картографических материалов для автомобильных систем к региону СНГ. Купив новый автомобиль с заводской навигационной системой, вы скорее всего столкнетесь с крайне низким качеством карт в таком устройстве.
Пара улиц в миллионных городах и отсутствие мелких населенных пунктов в принципе – горькая реальность большинства штатных навигационных систем в СНГ и в нашем регионе в частности. Например, в штатных автомобильных картах Беларуси город Минск представлен только кольцевой дорогой. При этом даже официальные дилеры данной марки ничем помочь не могут – производитель просто не повышает качество карт, считая наш рынок слишком мелким и, соответственно, малорентабельным.
Остается лишь два пути – менять штатную навигацию на сомнительного происхождения китайское устройство (в котором из преимуществ штатной системы практически ничего не останется), либо найти пути доработать альтернативной прошивкой заводскую (родную) систему, чтобы она могла работать не только с родными картами, но и с более распространенными в СНГ навигационными системами. А заодно можно и расширить функционал системы, научив ее, к примеру, воспроизводить видео – чего попусту пропадать большому экрану в 6.5-8 дюймов, или снабдив систему калькулятором.
Доброго времени суток, уважаемые! Написать сей пост меня побудило обсуждение в одном из топиков, где люди выражали свое недовольство штатными навигационными комплексами многих автомобилей. В итоге, раз уж автомобильная тема получила на хабре такое развитие, затронем нави. В этой теме я попытаюсь поподробнее раскрыть суть работы подобных систем. И, коли уж я тесно работаю с BMW, возьму ее за основу.
Немного истории
Для начала, как мне кажется, стоит отправиться назад в прошлое, чтобы увидеть, откуда есть пошла навигация.
Одним из первых автомобилей на европейском рынке, оснащенных штатной навигационной системой, была BMW 7-й серии (заводское обозначение е38). Компьютер мог похвастаться дисплеем с соотношением сторон 4:3, кассетной декой (веяние того времени) и достаточно неплохим по тогдашним меркам качеством отображения цветов. Стоит отметить уже тогда достаточно глубокую интеграцию c остальными функциями автомобиля, а именно радио, бортовой компьютер, опциональные тогда cd-чейнджер и тв-тюнер. Архитектурно все это хозяйство состояло из самого бортового монитора (на фото ниже)
,
радиомодуля BM24 и непосредственно навигационного компьютера MK1. Если более подробно остановиться на нем, то можно увидеть слот для навигационного CD-диска, а так же выделенный зеленой стрелкой отдельно расположенный GPS-модуль (сам антенный модуль+гироскоп).
Это основа, заложенная в середине 90-х, являлась постоянной буквально до следующего века. Шли годы, менялись радиомодули, диагональ дисплея возросла до 6,5 дюймов с форматом 16:9, CD-диски уступили свое место носителям с картами на DVD, GPS полностью переехал в навигационный ЭБУ, но суть была той же. С пользовательской стороны же все по-прежнему управлялось кучей кнопок, правым энкодером на бортовом мониторе с ветвистыми подменю.
Начало двухтысячных
Следующее обновление головных устройств произошло спустя смешные по автомобильным меркам два года. Оно привнесло смену операционной системы на VxWorks, интеграцию навигационного модуля в головное устройство. ЭБУ, имеющий название CCC (Car Communication Computer) стал чуть ли не первым блоком от BMW, содержавшим в себе большое количество реальных и виртуальных блоков (тюнер, аудио-контроллер, антенный модуль, шлюз обмена данными, базовую операционную систему и ее приложение). Здесь следует отметить постепенную интеграцию, при которой множество систем упаковывались в одну «коробку». Для пользователя же суть изменений свелась к упрощению основного меню до четырех пунктов против первоначальных восьми; появлению, наконец-то, кнопки «Menu», с помощью которой можно было вернуться в корень системы; а так же отсутствию необходимости лезть в багажник ради того, чтобы вставить диск с картой (привод теперь располагался в центральной консоли). Субъективное же сравнение говорило о несколько большей тормознутости системы, но несколько большем «юзабилити». К слову, поддержка такого популярного формата, как mp3 пришла только в 2005 году. Последующие улучшения добавили пикселей монитору и клавиш-закладок, на которые водитель мог повесить нужные ему меню или функции.
Настоящее
И вот, наконец, сентябрь 2008 года, новая «семерка» и новая нави aka CIC (Car Infortainment Computer) производства Harman Becker. По сравнению с тем, что было раньше, это настоящий «вау»! Дисплей с HD-разрешением 1280х480, операционная система на основе QNX, размещенная на жестком диске объемом 80 гб. Главное же, качественно иная система навигации с 3d-прорисовкой, возможность записи своей музыки на жесткий диск (а точнее выделенный 12-гигабайтовый сектор) и воспроизведение DVD-видео. Контроллер обзавелся шестью дополнительными клавишами быстрого доступа, что, вкупе с полной переработкой меню и более быстрым процессором добавило системе скорости. Так же, автопроизводитель сделал очередной шаг в борьбе с пиратством. Парой абзацов выше можно было увидеть, что навигационные карты распространялись на CD/DVD. Естественно, даже 5-7 лет назад сделать его копию не составляло никакого труда. Решение от BMW? Раз уж навигационные данные переехали на встроенный накопитель, они защитили его так называемым FSC (Freischalt Code). Грубо говоря, это так называемый ключ, которым защищается карта, которую хочет купить клиент. Теперь диски, это просто диски, и производитель продает их по самой обычной цене, вместо этого зарабатывая по 200 евро за набор цифр и букв, которые клиент должен будет ввести для обновления карты.
К слову об очередных парадоксах: жесткий диск в этом блоке — ноутбучного форм-фактора 2,5″ с интерфейсом IDE. С чем это связано — тайна для меня. Так же, большинство клиентов марки интересует, почему они не могут слушать музыку с внешнего носителя, а лишь только сохранять на HDD, почему нельзя смотреть видео и пр. Ответ в данном случае прост: большинство возможностей, отсутствующих в функционале встроенного блока предусмотрены в качестве опций. И ни один производитель не даст слушать музыку с айпода в «базе», если это можно продать как отдельную опцию за отдельные деньги.
Еще?
Что дальше? Дальнейшая интеграция, встроенные в головное устройство телефонные модули, внешние usb, а так же более плотная интеграция с телефонами и смартфонами (доступ в интернет, локальный поиск Google, BMW Apps и прочая). Надеюсь, у меня будет возможность вам об этом рассказать.
Изначально, слово «навигация» относилось только к мореплаванию и означало искусство управления кораблем. Со временем, пришла навигация и в сухопутные транспортные средства, в том числе, в автомобили.
Что такое спутниковая навигация и зачем она нужна автомобилю?
Спутниковая навигация – это комплекс электронно-технических систем, который представляет собой совокупность наземного и воздушного оборудования, работающего по принципу «передатчик-приемник». Система используется для определения местоположения, точного времени и параметров движения (скорости и направления.) Проще говоря, такая система позволяет определить, где территориально находится приемник (в данном случае, автомобиль), в какую сторону он движется и с какой скоростью. Кроме того, навигатор может заранее просчитать маршрут от одной точки до другой и провести по нему автомобиль, сопровождая движение голосовыми комментариями. Опционально для современных навигаторов может быть доступна функция загрузки данных о местоположении камер контроля скорости и пробок.
Разница в том, что автономная навигация не входит в комплектацию автомобиля и покупается отдельно. Такой навигатор имеет собственную систему питания, процессор и приемник сигнала. Оснащается дисплеем и панелью управления. Штатная навигация – это навигационная система, которую производитель самостоятельно устанавливает в автомобиль при сборке. Плюсы штатной навигации в том, что она полностью совместима со всем бортовым оборудованием, интегрирована в бортовой компьютер и, как правило, работает быстрее автономной.
Эволюция автомобильной навигации
Прототип автомобильной навигационной системы появился еще в 1920 году и назывался Plus Fours Routefinder. Нехитрое приспособление состояло из скрученной карты местности закрепленной между двумя деревянными палочками. Вращать «навигатор» приходилось вручную.
Спустя 10 лет система была доработана, и автомобилисты получили IterAvto. В этот раз карта закреплялась под стеклом, встроенным в корпус навигатора. Двигалась она с помощью троса, который используется в современных механических спидометрах. Благодаря этой системе скорость прокручивания была пропорциональная скорости движения. Однако при повороте автомобиля карту по-прежнему приходилось вращать вручную.
Первая электронная навигация появилась не так давно, всего 30 лет назад. Разработали систему японские инженеры. Первыми автомобилями, в качестве дополнительной опции к которым предлагалась навигация, стали модели Honda – Accord и Vigor. Датируется изобретение 1981 годом и называется Electro Gyrocator. Примечательно, что японская навигация не была связана со спутниками. Для использования навигатора водителю было необходимо вставить пластиковую карту местности и переместить курсор на место своего текущего положения. За дальнейшие перемещения курсора отвечал встроенный гироскоп, который определял направление и скорость движения автомобиля. Система не получила широкого распространения из-за чересчур высокой стоимости установки – почти в четверть цены самого Аккорда.
Первая спутниковая навигационная система, которая была встроена в бортовой компьютер, появилась в 1995 году на автомобиле Oldsmobile 88. Она уже могла определять и контролировать положение автомобиля самостоятельно, используя сигнал от ближайшего спутника.
С тех пор штатную навигацию устанавливает на свои автомобили абсолютное большинство производителей. Принцип работы системы за последние десятилетия не претерпел кардинальных изменений, упор делался на повышение оперативности передачи информации и расширение интерактивных возможностей пользователя.
Подвергался доработкам, в первую очередь, бортовой компьютер. Увеличение размеров дисплея, качества изображения, а с недавних пор внедрение сенсорного управления. Постоянно обновлялась электронная «начинка», разрабатывались специальные операционные системы, место CD заняли карты памяти и жесткие диски. Например, современная штатная навигация BMW 7 серии представляет собой практически полноценный компьютер: дисплей с разрешение 1280×480, собственная мобильная операционная система QNX и жесткий диск на 80 гб.
Набор этих характеристик позволяет «баварцу» не только загружать карты с качественной 3D прорисовкой маршрута, но и закачивать музыку и воспроизводить DVD.
Как это работает
Работают навигационные системы по принципу измерения расстояния между источником и приемником сигнала. Основывается такой метод на передаче радиоволн и вычислении скорости их распространения. Для точной фиксации времени, которое затрачивается на передачу сигнала, используются синхронизированные с системным временем атомные часы (особенность таких часов заключается в том, что в качестве периодического процесса используется колебания, вызванные на уровне атомов и молекул). Получается следующая цепочка: часы приемника синхронизируются с системным временем, и по ним вычисляется задержка между каждым циклом передачи сигнала и его приемом.
Сам приемник штатной навигации встроен в систему бортового компьютера и отображает данные на дисплей. Кроме данных о местонахождении автомобиля и прокладывания маршрутов, бортовой компьютер отвечает за взаимодействие всех электронных систем компьютера, в том числе, парктроника, акустической системы, датчиков «мертвых зон» и т.д.
Многие современные автомобильные навигаторы не только могут провесит автолюбителя из пункта А в пункт Б, но и предоставят ему информацию обо всех объектах, которые находится на маршруте. В памяти программы хранится информация о расположении АЗС, магазинов, стоянок, кафе и прочих объектов, которые могут быть полезными во время движения.
Еще одна полезная функция современной навигационной системы – это возможность голосового управления, которая позволяет прокладывать маршрут или осуществлять поиск объекта, не отрываясь от управления автомобилем.
Среди основных плюсов штатной навигации можно выделить высокую точность, оперативность работы системы и отсутствие задержек в передаче сигнала и обновлении карт. В то же время, есть у штатной навигации и весьма серьезные недостатки. К примеру, замена штатного навигатора на автономный может нарушить работу вышеперечисленных систем, да и сама процедура замены является весьма дорогостоящей. Точность карт штатной навигации не всегда радует пользователя, распространенное явление – карта загружается быстро, но не отображаются номера домов. Нередки также случаи, когда навигатор просто сбивает автомобилиста с пути, предлагая совершенно неправильный маршрут. Жирную черту под недостатками штатной навигации подводит отсутствие возможности выбрать навигационную систему.
Время на прочтение
