CN103973447A - 便携式电子装置中的化学传感器的认证 - Google Patents

Abstract

公开了便携式电子装置中的化学传感器的认证。通过下述方式来认证便携式电子装置（1）的化学传感器（11）：从该化学传感器的存储器中读取密码传感器标识符，并且将传感器相关数据从该便携式电子装置传送至远程评估单元（6），其中该传感器相关数据包括该密码传感器标识符。可以以加密形式传送传感器相关数据。传感器相关数据可以补充有便携式电子装置的装置标识符。

Description

便携式电子装置中的化学传感器的认证

技术领域

本发明涉及对便携式电子装置的化学传感器进行认证的方法、相应地配置的便携式电子装置、相应的基于服务器的认证***、以及相应的软件。

背景技术

诸如移动电话、平板电脑、笔记本电脑等的便携式电子装置在日常生活中已经无处不在。如今这样的装置装配有多个传感器，包括陀螺仪、加速度传感器、磁场传感器、接近传感器、摄像装置、GPS模块等。期望能够将更多的传感器特别是对化学分析物（chemical analyte）敏感的传感器集成到便携式电子装置中。这样的传感器在下面将被称为“化学传感器”。

特别地，已知半导体传感器用于这一目的。这样的传感器具有敏感层，该敏感层具有至少一个在存在一个或更多个分析物的情况下发生变化的电性能。在一些实施方式中，敏感层必须加热到一定的操作温度。例如，已知金属氧化物传感器；这些传感器要在几百摄氏度的升高的温度下操作。为了在敏感层中达到这些温度，在获取传感器读数之前和/或在获取传感器读数期间对热耦合到该敏感层的加热器进行加热。

大多数化学传感器不仅对单一分析物敏感，而且还对大量其他分析物展现出交叉敏感性。可以由传递函数来描述这样的传感器的响应行为。对传递函数的输入为作为时间的函数的、传感器对其敏感的所有分析物的浓度，而传递函数的输出是作为时间的函数的原始传感器信号。通常可以由线性模型来对传递函数进行合理的近似，其中该线性模型以传感器偏移、对主分析物的敏感性、以及对次要分析物的交叉敏感性为特征。然而，可能更合适的是由更复杂的模型来对传递函数进行近似，与简单的线性模型相比，这些更复杂的模型将以更多的参数为特征，例如，通过加入更高阶项和/或通过考虑输入与输出之间的时间延迟的方式来实现。传递函数通常将取决于操作条件。例如，敏感层的温度的变化通常将会引起对任何给定分析物的敏感性的变化。

可以将若干化学传感器组合成传感器阵列，或者化学传感器可以包括多个传感器单元以获得多分析物传感器。于是每个单独的传感器或传感器单元将由其自身的传递函数进行描述，而每个传递函数又以对该传递函数进行近似的模型的许多参数为特征。

即使在传感器不操作并且对传感器没有任何化学刺激时，传递函数也可通过传感器漂移而随时间缓慢地变化。漂移可以例如通过偏移和敏感性漂移来体现。漂移可能很大程度上取决于传感器历史，例如传感器操作的频度、操作之间的间隔、自上次检修过程起的时间、传感器被暴露于的化学物等，因此可能难以预测漂移。即使所有的传感器都具有相同的传感器历史，传感器批次之间的漂移特性也可能发生变化；而来自单一批次（特别地，来自同一晶片）的传感器则趋向于针对相同的传感器历史展现相似的漂移行为。

考虑到所有这些，这意味着针对给定分析物成分的原始传感器输出信号通常以不容易预测的方式取决于大量的因素。对传感器进行校准，即适当地考虑到所有不同的因素以便能够根据原始传感器输出来确定有意义的传感器读数，可能会是具有挑战的任务。这对于多分析物传感器尤其如此。例如，即使已知操作条件和传感器历史，根据原始传感器信号确定多单元传感器的多个已知分析物的浓度也会是非常具有挑战性的。这样的确定可能涉及在计算上昂贵的算法和/或与存储在数据库中的数据的比较。

因此，可能期望的是例如通过云计算在远程评估单元（远程服务器）中而不是在便携式电子装置自身中进行部分或全部分析。例如，远程评估单元可以用于确定要被应用于将原始传感器信号变换成有意义的传感器读数的校准值。为此，远程评估单元可以从传感器接收数据并且可以向便携式电子装置返回校准值。然后，这些值会在后续的测量中在便携式电子装置中本地地应用于原始传感器信号。

在这样的过程中可能需要唯一地标识相应的传感器。原则上，这可以通过对每个传感器分配序列号并且将该序列号连同每个请求一起传送至远程评估单元来完成。

在评估单元中进行的数据分析可能需要专业知识，并且该数据分析的进展可能是复杂的和耗时的。因此，相应的算法和所涉及的参数可能表示高度有价值的专有技术，并且可能不期望使未授权的第三方能够利用这些算法和参数。然而，第三方可能在未被授权的情况下试图使用远程评估单元。例如，第三方可能使用具有相同设计的伪造传感器作为原传感器并且可能对这些传感器分配与原传感器的序列号遵循相同方案的序列号。基于序列号格式，评估单元然后可能会错误地认为来自伪造传感器的数据是源自具有相同序列号的原传感器。因此，评估单元可能将来自伪造传感器的数据以这些数据好像源自原传感器的方式来对待，并且可能向包含伪造传感器的便携式电子装置返回结果。这个结果可能是完全无意义的，因为具有相同序列号的原传感器的校准数据可被应用于源自伪造传感器的信号。更坏的是，评估单元可能因此响应于针对伪造传感器而发送的数据来修改校准参数和其他关于原传感器的参数。因此，原传感器的未来读数也可能受到危害，并且传感器读数可能变得不可靠。此外，如果已知序列号格式，则通过采集现有的原传感器的序列号，第三方可以总结出敏感的商业相关信息，如所生产的传感器的数量。

发明内容

本发明的一个目的是改进在将传感器相关数据发送到远程评估单元的方案中所获得的结果的可靠性。本发明的另一目的是防止伪造传感器被误认为原传感器。

这些目的和其他目的由具有权利要求1的特征的方法来实现。本发明的另外的实施例在从属权利要求中公开。

因此，提供了用于对便携式电子装置的化学传感器进行认证的方法。该方法包括从化学传感器的存储器中读取密码传感器标识符并且将传感器相关数据从便携式电子装置传送至远程评估单元（在下文中也将称为远程服务器），传感器相关数据包括密码传感器标识符。如此，评估单元能够检测到未授权用户何时试图将传感器数据发送至评估单元。

在本发明的上下文中，密码传感器标识符是某一预定长度的串（以二进制格式，数值0和数值1的序列）。该串以下述这样的方式对传感器标识进行编码：如果已经知道已分配给任何有限数量的便携式电子装置的传感器标识符时，实际上不可能猜测到已分配给另外的便携式电子装置的传感器标识符。例如，密码传感器标识符可以是伪随机数。在其他实施例中，通过应用加密算法从明文传感器标识符获得密码传感器标识符。例如，密码传感器标识符可以是由对明文传感器标识符（如传感器序列号）应用密码散列函数而产生的散列值。

化学传感器包括存储器。这样的存储器可以用于其他目的而不仅仅用于认证，例如用于与数字电路连接以进行数字信号处理。密码传感器标识符可以由传感器的制造商在生产时创建（例如通过对顺序的序列号应用加密算法的方式来实现）并且可以永久地存储在化学传感器的存储器中。存储有密码传感器标识符的存储器优选地是只读存储器，即在没有特定电路或特定装备的情况下不能修改其内容的存储器。在一些实施例中，可以将密码传感器标识符硬件编码在存储器中以防止篡改。本发明的方法包括从存储器中读取密码传感器标识符。对存储器的读取请求可以触发下述算法：该算法将存储器的内容转换成密码传感器标识符，其中该密码传感器标识符只在运行时读出的情况下才被提供。然而，如果密码传感器标识符基本上以其被读出的形式存储在存储器中，则是优选的。

评估单元可以与数据库交互，即评估单元可以通信地连接至数据库。数据库可以存储关于一组化学传感器的认证信息。认证信息可以包括例如有效的明文或密码标识符的列表或者与这些标识符有关的值（如本身是通过应用散列函数而从明文或密码标识符得到的散列值）的列表。评估单元可以被配置成接收传感器相关数据、从传感器相关数据中提取密码传感器标识符、并将所提取的密码传感器标识符与存储在数据库中的认证信息进行比较。如此，评估确定由便携式电子装置发送的密码传感器标识符是否有效，例如，该密码传感器标识符是否被包含在数据库中。从而认证了化学传感器。

根据认证的结果，评估单元可以进行另外的步骤。特别地，评估单元可以分析传感器相关数据和/或从便携式电子装置请求另外的传感器相关数据以由评估单元随后进行分析。同一数据库或第二数据库可以包含与传感器标识符相关联的另外的数据库条目，例如校准值、与传感器历史有关的信息、批次信息等，并且传感器相关数据的分析可以涉及从数据库中检索这样的另外的数据库条目。该方法可以包括向便携式电子装置返回数据分析的结果和/或根据数据分析的结果来修改至少一个数据库条目（例如至少一个校准值）。可以例如以（校正的）传感器读数的形式或者以用于下述算法的校准值的形式返回该结果：该算法要被应用于原始传感器数据，以从原始传感器数据得到传感器读数。

优选地，将包含密码传感器标识符的传感器相关数据以加密形式传送至服务器，以防止未授权的第三方窃听。换言之，优选地采用二级加密。在第一级，由传感器制造商对明文传感器标识符进行加密并且将其以加密形式（即作为密码传感器标识符）存储在传感器的存储器中，以防止伪造。在第二级，在发送至评估单元之前再一次对包含这些密码传感器标识符的传感器相关数据进行加密（优选地，通过不同于第一级加密的加密算法），以便防止窃听。例如，可以使用对称密钥算法（如高级加密标准（AdvancedEncryption Standard，AES）分组密码或RC4流密码）对传感器相关数据进行加密。或者，可以通过公共密钥加密算法（如RSA算法）对传感器相关数据进行加密。在这两种情况中，评估单元可以被配置成对加密后的密码传感器标识符进行相应的解密。如果传感器相关数据包含明文传感器标识符而不是密码传感器标识符，则传送加密形式的传感器相关数据也将是有用的，并且该方法不限于传感器标识符是密码传感器标识符的情况。

如果不仅将密码传感器标识符传送至评估单元、而且还传送便携式电子装置自身的装置标识符，则可以进一步改进针对原传感器获得的结果的可靠性。换言之，发送至评估单元的传感器相关数据优选地还包括便携式电子装置的装置标识符。该方法于是可以包括进行密码传感器标识符与装置标识符之间的一致性检查。如此，可以检测出由未授权的第三方进行的传感器标识符的复制。特别地，如果连接至评估单元的数据库包含一组便携式电子装置的装置标识符和相关联的传感器标识符二者，则评估单元可以检查接收到的传感器标识符与接收到的装置标识符是否匹配，即它们是否形成有效的标识符对。此外，如此可以进行传感器相关数据的特定于装置的分析。特别地，如果评估单元或数据库包含或者能够获得关于属于特定装置标识符的装置类型的信息，则评估单元可以以特定于装置的方式进行数据分析，例如，评估单元在数据分析期间可以考虑特定的装置几何结构，如装置中传感器的位置以及装置壳体中相关开口的尺寸等。如果传感器相关数据包含明文传感器标识符，则除传感器标识符之外装置标识符的传送也是有用的，并且该方法不限于传感器标识符是密码传感器标识符的情况。

装置标识符可以是与便携式电子装置永久地相关联的任何标识符。优选地由便携式电子装置的制造商或者由便携式电子装置的不同于传感器的组件的制造商将装置标识符分配至便携式电子装置，而由通常不同于装置制造商或组件制造商的传感器制造商来将传感器标识符分配至传感器。装置标识符可以包括或者得自不限于下述中的一个或更多个：任意格式的由装置制造商选择的标识符，例如任意的明文或密码装置标识符；便携式电子装置的国际移动台设备识别码（IMEI）编号；以及便携式电子装置的一个或更多个网络接口的介质访问控制（MAC）地址。例如，便携式电子装置可以包括至少一个通信模块，例如蓝牙模块和/或WLAN（无线局域网）模块，特别地，根据标准IEEE 802.11、具有特定MAC地址的通信模块。由于MAC地址通常与通信模块永久地相关联，并且由于现代便携式电子装置的通信模块通常不易于更换，因此可以认为这样的通信模块的MAC地址代表整个便携式电子装置的有效装置标识符。

传感器标识符可以与便携式电子装置的用户的用户账户相关联。传感器标识符然后可以用于认证用户账户的用户。便携式电子装置可以例如请求用户为用户账户提供他/她的登录数据，并且可以将登录数据与传感器标识符一起发送至评估单元以用于认证。评估单元或数据库可以保持登录数据和相关联的传感器标识符的记录。因此可以将登录数据与传感器标识符进行比较来检查这些项目是否一致。还可以针对传感器来创建和/或使用特定于用户的简档。例如，如果不同用户使用便携式电子装置进行呼吸酒精测量或其他种类的呼吸分析，则服务器可以创建并且（在数据库中）存储在校准测量中针对每个用户单独确定的特定于用户的校准数据。在其他的实施例中，便携式电子装置可以不请求任何登录数据，而是可以简单地将传感器标识符传送至评估单元，并且可能将装置标识符传送至评估单元。评估单元然后可以查询包含有传感器标识符和相关联的用户账户数据的数据库来查找与传感器标识符相关联的一个或更多个用户账户。如此，传感器标识符被用于用户认证。如果传感器标识符包含明文，则将传感器标识符与用户账户相关联也是有用的，并且该方法不限于传感器标识符是密码传感器标识符的情况。

另一方面，本发明提供了便携式电子装置。便携式电子装置包括具有存储器和控制单元的化学传感器。密码传感器标识符被存储在化学传感器的存储器中。控制单元被配置成从存储器中读取密码传感器标识符并将传感器相关数据从便携式电子装置传送至远程评估单元，传感器相关数据包括密码传感器标识符。如上所述，控制单元可以被配置成对传感器相关数据进行加密并将传感器相关数据以加密形式传送至远程服务器。针对结合上述方法提及的且由便携式电子装置进行的每个任务，可以在便携式电子装置中设置相应的模块。这些模块可以全部或部分地在软件和/或固件中实现。在本文中结合本发明的方法所讨论的所有观点同样适用于便携式电子装置。

另一方面，本发明提供了用于对便携式电子装置中的化学传感器进行认证的认证***。***包括被配置用于与多个便携式电子装置通信的评估单元以及通信地连接至评估单元的数据库。数据库存储关于一组化学传感器的认证信息。评估单元包括：

接收模块，其被配置成从便携式电子装置接收传感器相关数据；

提取模块，其被配置成从传感器相关数据中提取密码传感器标识符；

比较模块，其被配置成将密码传感器标识符与存储在数据库中的认证信息进行比较。

如上所述，接收模块可以被配置成接收加密形式的传感器相关数据并对传感器相关数据进行解密。提取模块可以进一步被配置成从传感器相关数据中提取便携式电子装置的装置标识符，并且比较模块可以被配置成进行密码传感器标识符与装置标识符之间的一致性检查。针对结合上述方法提及的且由评估单元进行的每个任务，可以在认证***中设置相应的模块。这些模块可以完全或部分地在软件和/或固件中实现。在本文中结合本发明的方法所讨论的所有观点同样适用于认证***。

又一方面，本发明提供了当在处理器中被执行时则进行本发明的方法的中心部分的计算机程序代码单元。每个计算机程序单元包括计算机实现的指令以使处理器进行特定方法。计算机程序代码单元可以以任何适合的形式来提供，包括源代码或目标代码。特别地，计算机程序代码单元可以存储在计算机可读介质上或体现在数据流中。可以通过网络（例如因特网）存取数据流。

特别地，本发明提供了包括计算机代码的计算机程序单元，该计算机程序单元当在包括化学传感器的便携式电子装置的处理器中执行时，进行下述步骤：

从化学传感器的存储器中读取密码传感器标识符；

将传感器相关数据从便携式电子装置传送至远程评估单元，传感器相关数据包括加密传感器标志符。

此外，计算机代码可以被配置成进行结合上述方法提及的且在便携式电子装置中进行的任何其他任务。

本发明还提供了包括计算机代码的计算机程序单元，该计算机程序单元当在连接至数据库的评估单元的处理器中执行时，进行下述步骤：

从便携式电子装置接收传感器相关数据；

从传感器相关数据中提取密码传感器标识符；以及

将密码传感器标识符与存储在数据库中的认证信息进行比较。

此外，计算机代码可以被配置成进行结合上述方法提及的且在上述认证***的评估单元中进行的任何其他任务。

附图说明

下面参考附图描述本发明的优选实施例，附图是为了说明本发明的当前优选实施例而不是为了限制这些实施例。在附图中，

图1示出了配备有化学传感器的移动电话；

图2示出了图1的移动电话的高度示意性框图；

图3示出了化学传感器的传感器芯片的高度示意性顶视图；

图4示出了图3的传感器芯片的单个传感器单元的高度示意性截面；

图5示出了便携式电子装置如何可以经由网络而连接至认证***的图解；

图6示出了认证***的高度示意性框图；并且

图7是示出了用于认证具有化学传感器的便携式电子装置并且用于进行随后的数据分析的方法的示例性实施例的示意性流程图。

具体实施方式

图1示出了移动电话1形式的便携式电子装置。移动电话具有壳体10、触摸屏显示器17形式的输入/输出装置、以及按钮12形式的另外的输入装置。在壳体10的前面的第一开口13的下方布置有扬声器形式的输出装置。在壳体10的较低的侧壁区域设置有另外的开口14、开口15和开口16。在这些开口后面，设置有诸如麦克风、另外的扬声器和连接器的部件。此外，在这些开口中的任何一个的后面可以布置有传感器，如湿度传感器、温度传感器以及用于检测至少一个化学分析物的传感器（即一个或更多个化学传感器）。化学传感器可以包括一个或更多个传感器单元，每个传感器单元对所选择的分析物展现不同的敏感性。移动电话运行用于操作化学传感器的操作***的例行程序或应用程序（app）。

取代移动电话，便携式电子装置可以是下述中的任何一个：手持计算机、电子阅读器、平板电脑、游戏控制器、指向装置、照相机或摄像机、或者计算机***装置。该列表应理解为非限制性的。

图2示出了移动电话1的示意性的面向硬件的框图。微处理器21经由引线22连接至化学传感器11以及至少一个另外的传感器23（例如，湿度传感器、温度传感器、惯性传感器等）。化学传感器11包含存储器110。传感器标识符以密码形式（例如以传感器11的序列号的密码散列值的形式）永久地存储在存储器110中。微处理器21从传感器接收传感器信号，并且针对密码传感器标识符来查询存储器110。在微处理器21中执行的程序单元（program element）对传感器信号进行处理。微处理器与存储器25交互，存储器25也可以存储程序单元。移动电话包括也由微处理器21控制的各种无线数据通信接口26、27，例如UMTS模块和WLAN模块。如前面提及的输入/输出装置还可以连接至微处理器21。

因此，移动电话1包括对至少一个化学分析物敏感的一个或更多个化学传感器11。这些传感器中的每个传感器可以包括一个或更多个半导体传感器元件。这些半导体传感器元件可以包括至少一个敏感层，针对该至少一个敏感层，当存在至少一个化学分析物时，由于敏感层表面上的吸收和/或化学反应（包括敏感层作为催化剂的催化反应），导致至少一个电性能（特别地，导电性）发生变化。传感器可以包括集成在传感器内部以将敏感层加热到其操作温度的至少一个热源。特别地，敏感层可以是金属氧化物（MOX）层。具有至少一个MOX层作为敏感层的传感器将在下面被称为MOX传感器。金属氧化物可以是例如氧化锡、氧化钨、氧化镓、氧化铟或氧化锌。

每个传感器可以包括对所选择的分析物具有不同的敏感性的两个或更多个传感器元件（“单元”）。传感器单元可以被布置成一维或二维阵列。每个传感器单元可以提供这样的材料的敏感层：该材料对传感器对其敏感的一些分析物或全部分析物展现不同的敏感性。例如，传感器阵列的每个单元可以特别地对不同的分析物“主要地”敏感并且因此可以使得便携式电子装置能够检测到这样的分析物的存在或不存在或其浓度。该上下文中的“主要地”意指传感器单元对对象分析物比对其他分析物更敏感。然而，这样的传感器阵列的传感器单元可以不仅对其主分析物展现出敏感性，而且还对不同于主分析物的分析物展现出敏感性，这是由于这样的传感器单元可以对针对其他单元可能是主分析物的一个或更多个分析物展现出交叉敏感性。在这种情况下，优选的是，不同的传感器单元针对传感器对其敏感的各种分析物具有不同的敏感性分布。例如，讨论特别简单的示例，如果一个单元以某一敏感性对乙醇敏感并且以某一其他敏感性对丙酮敏感，那么优选的是，另一传感器单元以不同的敏感性比例对乙醇和丙酮敏感，以使得通过比较这两个单元的信号，可以分离分析物乙醇和丙酮。

传感器单元可以在不同操作条件下对多种不同的分析物具有不同的敏感性。例如，传感器单元可以在加热至第一温度Tx时主要易于接收第一分析物x，并且可以在加热至与第一温度Tx不同的第二温度Ty时主要易于接收第二分析物y。为了利用这个性能，各传感器单元中的每个传感器单元或者传感器单元的特定群组可以设置有单独的加热器。在其他的实施例中，可以由同一加热器加热所有传感器单元。在一些实施例中，第一传感器和/或第二传感器可以只包括在不同操作条件下对多种不同分析物具有不同敏感性的单个传感器单元。

在化学传感器包括多于一个传感器元件或传感器单元的情况下，各个传感器单元可以被实施为分立的传感器单元。传感器单元优选地安装在便携式电子装置的公共导体板上。传感器单元可以采用多芯片的形式。每个单独的芯片可以独立封装，即包封。在替代的布置中，多个或所有芯片可以封装在公共封装件中，以使得这些芯片通过公共包封进行包封。在另外的实施例中，多个或所有传感器单元单片式地集成在具有用于多个或所有传感器单元的公共基板的公共传感器芯片中。这样的单片式多传感器芯片也可以被包封，并且被布置在便携式电子装置的导体板上并被电连接至该导体板。

图3和图4以高度示意性的方式示出了实现如上所述的化学传感器的传感器芯片30的示例。芯片30包括化学传感器结构31，该化学传感器结构31采用包括多个传感器单元32的传感器阵列的形式，在本示例中，多个传感器单元32为6×6传感器单元32。另外，湿度敏感结构33可以紧挨着化学传感器结构32进行布置，并且电子电路34被集成到化学传感器芯片30中，该电子电路34负责将传感器信号线性化及进行A/D转换，并且负责输出所测量的变量。湿度敏感结构33还可以是安装在化学传感器芯片30附近的分立的部件。这后一种电路可以包括已经结合图2讨论过的存储器110。图4示出了示意的单独的传感器单元32的截面。凹槽被制造到传感器芯片的基板38中以获得薄膜37。敏感层35被布置在薄膜之上，并且电阻加热器36被布置在膜中或膜之上。可以将膜表示为微热板（micro-hotplate）。敏感层35由金属氧化物材料制成。在获取传感器读数之前或者获取传感器读数期间由加热器36对敏感层35进行加热，以确保敏感层35的温度足以使得以足够的速率发生分析物和敏感层35之间的催化反应。因此，敏感层35的导电性被修改。操作温度可以根据使用的材料而从约100℃至约450℃而变化。

然而，本发明不限于MOX传感器。例如，可以使用基于光学原理而起作用的传感器，即，可以修改传感器材料的光学性能（如传感器材料的透射率），并且确定该光学性能。另一个可能的测量原理是化学机械（chemomechanical）原理，其中，例如在吸收时产生的质量变化被转换成表面声波或者被转换成悬臂共振。

应用可以包括有毒气体的检测、用户的呼吸中的乙醇的检测、气味的检测和/或识别以及许多其他应用。因此，配备有化学传感器的移动电话除了其原有功能之外还可以提供关于其环境的化学信息。用户可以了解装置的周围环境中存在的化学物质及成分，并且可以使用、传送或进一步地分析这样的信息。这样的信息可以被传送至其他地方并且可以在其他地方使用，或者用户自己可以从化学传感器所提供的信息中受益。电子装置可以主要设计用于计算和/或电信和/或IT领域中的其他任务，但是可以通过提供关于其环境的化学信息的功能而增强电子装置。

图5示出了移动电话1如何通过网络4连接至服务器6形式的远程评估单元。远程评估单元连接至数据库3。数据库3可以与评估单元6处于相同的位置，或者其可以处于不同的位置。服务器6和数据库3交互以进行各种任务，这些任务包括对从移动电话传送至服务器6的传感器相关数据的分析以及对试图连接至服务器6的移动电话的认证。在这一方面，服务器6和数据库3可以被视为形成了认证***。

图6中示出了服务器6的可能的实施例的高度示意性框图。服务器具有处理器61、存储器62和网络通信模块63。处理器61执行具有若干软件模块的服务器程序，这些软件模块包括下述模块：接收模块64，该接收模块64被配置成从便携式电子装置（如移动电话1）接收传感器相关数据；提取模块65，该提取模块65被配置成从传感器相关数据中提取密码传感器标识符；以及比较模块66，该比较模块66被配置成将密码传感器标识符与存储在数据库3中的认证信息进行比较。

图7显示了示出用于传感器认证及随后的数据分析的可能的协议的流程图。在步骤711中，移动电话1利用传感器11进行测量。这可以通过在移动电话1的处理器中执行程序单元来完成，其中，程序单元可以是移动电话的操作***的一部分或者移动电话中运行的应用程序的一部分。移动电话从存储器110读取密码传感器标识符S/N。移动电话还从移动电话的存储器中读出由装置或操作***的制造商选择的特定于装置的标识符和/或移动电话的IMEI编号和/或移动电话的网络接口的MAC地址。密码传感器标识符S/N、特定于装置的标识符、IMEI编号及MAC地址分别代表用于传感器识别的标识符和移动电话识别的标识符。

移动电话1然后创建例如连同这些标识符一起包含原始的或预处理后的传感器信号的数据结构，并且以合适的加密算法（例如公共密钥算法）对这个数据结构进行加密（步骤712）。移动电话通过其自身网络接口中的一个网络接口以及网络4将加密的数据结构发送至服务器6（步骤713）。在步骤721中，服务器6接收加密的数据结构，并且以合适的解密算法将数据结构解密以获得明文数据结构。服务器6然后从明文数据结构中提取各种标识符，即，密码传感器标识符以及装置标识符（如IMEI编号和MAC地址）。

在步骤722中，服务器6向数据库3发送对与这些标识符中的任一标识符匹配的数据库条目的请求。数据库3在步骤731中接收数据库请求，并且在步骤732中返回所请求的条目。在步骤723中，服务器6接收数据库条目。在步骤724中，服务器6将所接收的标识符与数据库条目进行比较，以确定数据库是否包含与所接收的标识符匹配的条目，以及所接收的标识符是否彼此一致，即，数据库条目是否指示所接收的标识符都属于同一便携式电子装置。如果是这样的情况，则认为所接收的标识符是有效的。

如果标识符中的任一个或标识符的组合结果是无效的，则服务器6生成相应的错误消息，并且向移动电话发送该错误消息（步骤725）。移动电话可以然后在步骤714中显示错误消息，例如，“传感器未被服务器识别”。另一方面，如果标识符有效，则服务器6继续从数据结构中提取所接收的传感器信号以在步骤726中分析传感器信号，并且在步骤727中向移动电话1返回分析的结果。移动电话然后将在步骤715中接收该结果，并且在步骤716中向用户呈现该结果。

例如，步骤727中返回的结果可以包括校正后的传感器读数，其中，通过应用针对已认证的特定传感器11而单独地存储在数据库3中的校准值来根据所接收的传感器信号得到该校正后的传感器读数。在其他的实施例中，结果可以包括更新后的校准值，这些更新后的校准值可以随后在移动电话1中本地地应用于原始的或预处理后的传感器信号。在另一实施例中，结果可以包括针对特定气味或针对特定气体成分（例如“郁金香”或“臭氧”）的标识符。

在步骤712和步骤713中创建和传送的数据结构可以根本不包含任何传感器信号。例如，服务器6可以只在传感器已被认证时才从移动电话1请求传感器信号。在其他的实施例中，数据结构可以形成要求服务器返回由密码传感器标识符识别的特定传感器的校准参数的请求。例如，数据结构可以包含传感器历史的指示符，并且服务器6可以可操作以在考虑属于同一批次的其他传感器的校准参数的情况下从传感器历史得到校准参数，其中这些属于同一批次的其他传感器的校准参数存储在数据库3中。服务器6还可以可操作以在接收到数据结构后修改数据库3，例如，通过修改已由密码传感器标识符识别的传感器的校准参数和/或传感器历史的指示符、通过创建与已由传感器进行的某些测量有关的新的数据库条目等方式来实现。可由服务器6进行的分析的种类存在许多其他的可能。

尽管在本示例中认证和数据分析二者由同一服务器进行并且涉及相同的数据库，但这些任务也可以被分到多于一个的服务器，并且这些任务可以涉及用于存储认证数据和用于存储其他传感器相关数据（如校准值、传感器历史或各个测量结果）的分开的数据库。

尽管在本示例中完全在服务器6上或完全在移动电话1中进行分析，但是可以分别地在移动电话1和服务器6中进行部分的处理和分析。例如，从移动电话传送至服务器6的数据结构可以包括已在移动电话1中被应用了校准参数于的传感器读数，并且可以将服务器6中所进行的分析限于对这个传感器读数应用另外的分析步骤，例如通过将传感器读数与数据库条目进行比较来识别特定的气味或气体成分。

根据以上示例，将明显的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行多种修改。特别地，本发明不限于要在已完成认证后进行的任何特定类型的数据分析。此外，本发明不限于任何特定类型的化学传感器。本发明适用于只具有单个传感器单元的化学传感器以及具有多个传感器单元的多分析物传感器或者传感器阵列。

Claims (15)

1.一种对便携式电子装置（1）的化学传感器（11）进行认证的方法，所述方法包括：

从所述化学传感器（11）的存储器（110）中读取密码传感器标识符；

将传感器相关数据从所述便携式电子装置（1）传送至远程评估单元（6），所述传感器相关数据包括所述密码传感器标识符。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过应用加密算法从明文传感器标识符获得所述密码传感器标识符。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述评估单元（6）通信地连接至存储有关于一组化学传感器的认证信息的数据库（3），所述方法包括：

由所述评估单元（6）接收所述传感器相关数据；

从所接收的传感器相关数据中提取所述密码传感器标识符；以及

将所提取的密码传感器标识符与存储在所述数据库（3）中的认证信息进行比较。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，包含所述密码传感器标识符的所述传感器相关数据以加密形式传送至所述评估单元（6）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感器相关数据还包括所述便携式电子装置（1）的装置标识符。

6.根据权利要求5所述的方法，包括：

进行所述密码传感器标识符与所述装置标识符之间的一致性检查。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，从所述便携式电子装置（1）的国际移动台设备识别码IMEI编号和/或所述便携式电子装置（1）的一个或更多个网络接口的介质访问控制MAC地址得到所述装置标识符。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：

将所述传感器标识符与所述便携式电子装置（1）的用户的用户账户相关联；并且

采用所述传感器标识符来进行所述用户账户的用户认证。

9.一种便携式电子装置（1），包括：

化学传感器（11），其具有存储有密码传感器标识符的存储器（110）；以及

控制单元（21），其被配置成从所述存储器（110）中读取所述密码传感器标识符并将传感器相关数据从所述便携式电子装置（1）传送至远程评估单元（6），所述传感器相关数据包括所述密码传感器标识符。

10.根据权利要求9所述的便携式电子装置，其中，所述控制单元（21）被配置成对所述传感器相关数据进行加密并将所述传感器相关数据以加密形式传送至所述评估单元（6）。

11.一种用于对便携式电子装置中的化学传感器进行认证的认证***，所述***包括：

评估单元（6），其被配置用于与多个便携式电子装置（1）进行通信；以及

数据库（3），其通信地连接至所述评估单元（6），所述数据库（3）存储有关于一组化学传感器（11）的认证信息，

其中，所述评估单元（6）包括：

接收模块（64），其被配置成从所述便携式电子装置（1）接收传感器相关数据；

提取模块（65），其被配置成从所述传感器相关数据中提取密码传感器标识符；以及

比较模块（66），其被配置成将所述密码传感器标识符与存储在所述数据库（3）中的认证信息进行比较。

12.根据权利要求11所述的认证***，其中，所述接收模块（64）被配置成接收加密形式的所述传感器相关数据并对所述传感器相关数据进行解密。

13.根据权利要求11或12所述的认证***，其中，所述提取模块（65）被配置成从所述传感器相关数据中提取所述便携式电子装置（1）的装置标识符，并且其中，所述比较模块（66）被配置成进行所述密码传感器标识符与所述装置标识符之间的一致性检查。

14.一种包括计算机代码的计算机程序单元，所述计算机程序单元当在包括化学传感器（11）的便携式电子装置（1）的处理器中执行时，进行下述步骤：

从所述化学传感器（11）的存储器（110）中读取密码传感器标识符；

将传感器相关数据从所述便携式电子装置（1）传送至远程评估单元（6），所述传感器相关数据包括所述密码传感器标识符。

15.一种包括计算机代码的计算机程序单元，所述计算机程序单元当在连接至数据库（3）的评估单元（6）的处理器中执行时，进行下述步骤：

从便携式电子装置（1）接收传感器相关数据；

从所述传感器相关数据中提取密码传感器标识符；以及

将所述密码传感器标识符与存储在所述数据库（3）中的认证信息进行比较。