CN106593135A - 一种基于无线通信的锁具***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无线通信的锁具***，包括锁体、驱动机构、处理器和移动终端，锁体中设置有锁舌和驱动机构，驱动机构驱动锁舌动作，处理器控制驱动机构，处理器包括接收模块，接收模块至少包括第一天线和第二天线，接收模块分别通过第一天线或第二天线发送具有设定信号强度和设定信号方向的无线信号，移动终端接收具有设定信号强度的无线信号，当移动终端接收到的无线信号强度属于设定区间且信号方向与预存的设定方向相同时，判定移动终端位置并生成定向开锁指令，处理器接收定向开锁指令，控制驱动机构驱动锁舌移动至非锁闭位置。同时还公开了一种控制方法。本发明实现移动终端和锁体之间的准确定位通信，并基于定位通信实现开锁。

Description

一种基于无线通信的锁具***及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能终端技术领域，尤其涉及一种基于无线通信协议的锁具***及其控制方法。

背景技术

门锁在防盗、保护人身安全及财产安全等方面具有极为重要的作用，是人们日常生活中必须用到的防护用具之一。机械门锁一直以来是使用率最高的门锁，但也存在容易被复制、撬损以及必须使用钥匙开启的问题。

为了解决机械门锁存在的问题，逐渐出现了密码锁、指纹锁、NFC锁等多种电子锁具以解决上述问题。电子锁具也在商场、酒店、银行等公共场所推广使用。电子锁具便于统一管理，丢失门卡等终端凭证所造成的损失较小且容易弥补，具有一定优点。但是，上述的锁具在家用领域很难推广，因为人们总是有所担心，比如密码锁的密码泄漏所带来的安全隐患是巨大的，丢失家用门卡也会带来安全风险。而指纹锁等高端设备又存在造价高的缺点。现有技术中也公开了通过无线终端操控的电子锁，但是类似的锁具无法识别通用的电子终端，也无法定位电子终端的位置，用户使用操作不便，很容易出现误操作，降低锁具的安全性。

因此，现有技术中缺少一种适合在家用领域推广且安全性好的的电子锁具。

发明内容

本发明提供一种锁具***，解决现有技术中通过无线终端操控的电子锁具无法识别通用电子终端、定位电子终端位置，导致安全性较低的问题。

本发明提供一种基于无线通信的锁具***，包括锁体、驱动机构、处理器和移动终端，其中所述锁体中设置有锁舌和驱动机构，所述驱动机构连接所述锁舌并驱动所述锁舌动作，所述处理器用于控制所述驱动机构，所述处理器还包括接收模块，所述接收模块至少包括第一天线和第二天线，所述接收模块分别通过第一天线或第二天线发送具有设定信号强度和设定信号方向的无线信号，与所述接收模块配对的移动终端接收所述第一天线和第二天线发送的具有设定信号强度的无线信号，当所述移动终端接收到的无线信号强度属于设定区间且信号方向与预存的设定方向相同时，判定所述移动终端相对于锁体处于设定位置，所述移动终端生成定向开锁指令，所述处理器接收所述移动终端生成的定向开锁指令，控制所述驱动机构，以驱动所述锁舌移动至非锁闭位置。

进一步的，所述第一天线和第二天线为定向天线，所述第一天线和第二天线具有相反的最大辐射方向；所述第一天线的辐射方向为自内向外，所述第二天线的辐射方向为自外向内，所述第一天线和第二天线分时交替发送具有设定信号强度的无线信号；当所述移动终端接收到的第一天线和第二天线发送的无线信号强度均属于设定区间且信号方向与预存的设定方向相同时，判定所述移动终端相对于锁体处于外侧，所述移动终端生成定向开锁指令。

优选的，所述接收模块和移动终端中设置有相互匹配的蓝牙芯片。

本发明所公开的锁具***，通过基于无线通信的移动终端和锁体，实现二者之间的准确定位通信，确保只有匹配的移动终端相对于锁***于设定的位置时，移动终端生成的定向开锁指令可以准确快速地驱动锁舌动作，达到智能化便捷开锁的技术效果，同时提高锁具***的安全性，避免出现误操作。本发明所公开的锁具***具有智能化程度高且使用效果好的优点。

本发明同时公开了一种基于无线通信的锁具***的控制方法，具体包括以下步骤：

锁体开启无线通信功能，获取预先接收或存储的待连接移动终端的地址信息，并发送定向广播数据以等待连接，所述定向广播数据中包括待连接移动终端的地址信息；

所述移动终端接收到所述定向广播数据后，获取所述定向广播中的地址信息，当所述定向广播中的地址信息与所述移动终端的地址信息相同时，向所述锁体输出连接请求，所述锁体响应连接请求和移动终端建立无线通信；

锁体中的天线按照设定方向和周期发送具有设定信号强度的无线信号，配对的移动终端接收所述无线信号并判定无线信号的方向和强度，当所述无线信号方向和强度与设定数据匹配时，生成定向开锁指令；

接收模块接收所述定向开锁指令，处理器生成锁舌动作指令，控制所述驱动机构，以驱动所述锁舌移动至非锁闭位置。

进一步的，所述锁体和移动终端建立无线通信后，处理器控制辐射方向相反的第一天线和第二天线分时切换交替发送具有设定信号强度的无线信号，并输出第一天线和第二天线的交替工作顺序至所述移动终端；所述移动终端根据所述工作顺序分组接收所述第一天线和第二天线分别生成的无线信号，判断所述第一天线生成的无线信号强度是否落入第一区间，第二天线生成的无线信号强度是否落入第二区间，当所述第一天线生成的无线信号和第二天线生成的无线信号强度分别落入第一区间和第二区间时，生成定向开锁指令。

进一步的，所述移动终端在一定周期内分组接收所述第一天线和第二天线生成的多个离散或连续无线信号，并分别计算接收的第一天线的多个无线信号的强度平均值，以及第二天线的多个无线信号的强度平均值，移动终端利用第一天线信号强度平均值和第二天线信号强度平均值判断信号强度是否落入第一区间和第二区间，当所述第一天线信号强度平均值和第二天线信号强度平均值分别与设定数据匹配时，生成定向开锁指令。

进一步的，所述第一天线的辐射方向为自内向外，所述第二天线的辐射方向为自外向内，所述第一区间为-90db-0db,所述第二区间为小于-90db。

进一步的，其特征在于，所述连接请求包括加密请求，所述锁体应答所述加密请求并发送开始加密请求，所述移动终端应答所述开始加密请求，所述锁体和移动终端建立加密无线通信。

优选的，所述无线通信基于蓝牙芯片实现。

采用本发明所公开的锁具***控制方法，用户持移动终端从门外接近门锁时，实现自动开锁，定向天线的设计可以智能识别移动终端与锁体的位置，确保移动终端在设定位置时，锁体才会自动动作。使用时，用户不用再携带钥匙或者门卡的辅助设备，简化了使用流程，同时提高了设备的安全性。整套锁具***的成本远低于指纹锁，安全性好、造价低且需要扩展的硬件少，尤其适合于家庭使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的基于无线通信的锁具***的结构示意框图；

图2为图1所公开的基于无线通信的锁具***一种控制方法的流程图；

图3为图1所公开的基于无线通信的锁具***另一种控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明所公开的基于无线通信的锁具***主要包括锁体1和移送终端2。其中所述的移送终端2，可能是手机、微型电脑、平板电脑、智能手表以及类似的设备。移送终端2通常具有触摸屏或者键盘，以及对应的内部处理器3或者处理芯片，并安装有操作***和应用程序，通过应用程序可以向外输出多个数字接口信号，移送终端2一端本身的操作***以及接口信号的生成及输出方法不是本发明的保护重点，可以采用现有技术中常见的任意一种操作***，在此不做限定。移送终端2和锁体1之间设置有可以匹配的无线芯片，无线芯片优选为基于蓝牙通信协议的无线通信芯片，还可以是类似的通过请求、应答、发送信号的方式传递无线信号的通信芯片。锁体1安装在门上，锁体1上设置有锁舌，当锁体1位于锁闭位置时，锁舌伸入至门框边沿的凹槽、门闩或旋转装置中并在旋转装置中旋转。锁舌通过驱动机构7驱动，可以用于驱动锁舌动作的驱动机构7可以是电磁设备或者是一个小型电机，优选为一个小型电机，便于电源的设计，并通过电信号进行控制。

其中，移送终端2用于生成开锁指令，处理器3用于接收开锁指令并通过设置在锁体1中的处理器3将开锁指令转换为锁舌动作指令，最终通过驱动机构7驱动锁舌的动作，使得锁舌移动到非锁闭位置，实现自动开锁动作。为了实现上述信号传递和转化的过程，在本实施例中，在处理器3一端设置有接收模块。所述接收模块用于和移送终端2匹配，接收来自于移送终端2的信号或者与移送终端2建立无线通信渠道。具体来说，在本实施例中，优选采用蓝牙通信协议传递无线信号。因此，在移送终端2和处理器3中分别设置有一组可以互相匹配建立连接的蓝牙芯片或者一组匹配的蓝牙发送电路和蓝牙接收电路，设置在移送终端2中的蓝牙芯片（或者蓝牙发送电路）用于发送开锁指令，设置在处理器3一端的蓝牙芯片（或者蓝牙接收电路）用于接收所述开锁指令。蓝牙芯片优选集成在处理器3中。在本实施例中，处理器3优选为BLE soc，处理器3输出端口连接电机驱动芯片或电机驱动电路，通过驱动电路驱动小型电机动作，带动锁舌动作。

由于移送终端2和锁体1本身是独立的，且二者在使用过程中会有一定的工作距离，所以，需要对移送终端2的位置进行定向，确定只有在移送终端2和门体之间的距离在设定范围内，且移送终端2在一个确定的方向时，锁舌才会在驱动装置的驱动下动作。因此，为了实现定向的目的，除了在锁体1一端的接收模块中集成与移送终端2配对的蓝牙芯片实现控制信号的传递之外，在接收模块中还设置有第一天线5和第二天线6。其中第一天线5和第二天线6均为具有设定信号强度的定向天线。定向天线与处理器3耦合，接收来自于处理器3的电信号，并将处理器3生成的电信号转化为电磁信号向外辐射。第一天线5和第二天线6的最大辐射方向相反。以锁体1的设置位置作为参考坐标，第一天线5的信号源靠近房间一侧，第一天线5的辐射方向为自内向外，即自房间内向房间外辐射信号，信号强度由内向外逐渐增强，第二天线6的信号源相对来说远离房间一侧，第二天线6的辐射方向为自外向内，即自房间外向房间内辐射信号，信号强度由内向外逐渐减弱。当移送终端2和锁体1通过蓝牙芯片建立无线通信之后，移送终端2检测第一天线5和第二天线6的信号强度。当第一天线5信号强度和第二天线6信号强度均属于设定区间时，处理器3生成锁舌动作指令，控制驱动机构7驱动锁舌移动到非锁闭位置。

通过第一天线5和第二天线6的配合，可以准确的通过检测到的天线信号强度定位移送终端2的工作位置并生成定向开锁指令。如果移送终端2在室内，则通过检测第一天线5和第二天线6的信号强度避免输出错误的控制信号，错误的打开房门带来安全隐患。当关闭房门时，锁舌在机械结构的控制下自动复位，回到锁闭位置。锁舌的机械复位机构和现有技术中机械锁具的复位机构类似，且可以采用多种形式，在此不再赘述。

图2所示为本发明所公开的锁具***的控制方法的流程图。以采用蓝牙通信协议为例具体描述本实施例所公开的锁具***中锁体1和移送终端2的配对过程，同时进一步介绍锁具***的控制方法。

正常使用状态时，锁体1开启无线通信功能，以设置蓝牙芯片为例，即开启蓝牙功能，移送终端2同样开启蓝牙功能。锁体1的蓝牙功能可以通过设置在锁体1上的按键生成，也可以通过计时芯片按照预定的周期产生，或者在通过计时芯片的设定时刻开启。开启无线通信功能的锁体1获取预先接收或存储的待连接移送终端2的地址信息。预先接收或存储的待连接移送终端2的地址信息可以通过以下几种方式得到，比如在锁体1首次启用时配对设定并存储，或者通过软件设定的方式扩展并存储在处理器3的存储单元中等等，在此所述的地址信息具体是指蓝牙地址，蓝牙地址是蓝牙接口电路、蓝牙芯片或者设置有蓝牙芯片的终端的生产厂商的唯一标志码，是物理地址。只有地址信息匹配的移送终端2才能与锁体1建立无线通信，提供锁具的第一道安全保障。

锁体1开启无线通信功能后，发送定向广播数据以等待连接，在定向广播数据包中包括待连接移送终端2的地址信息。在移送终端2一侧，用于开锁的移送终端2开启蓝牙功能后，开启扫描功能对其它设备进行扫描。扫描过程具有设定的扫描周期，若在一个完整的扫描周期中，接收到锁体1发送的定向广播数据，则解析定向广播数据，获取定向广播数据中的蓝牙地址。如果解析获取的蓝牙地址与自身的地址信息相同，移送终端2向锁体1发送反馈的连接请求，两端建立无线通信。

如图3所示，为了进一步提高锁具***的安全性，移送终端2向锁体1发送连接请求时，在连接请求的报文中优选附加有加密请求。锁体1应答所述加密请求，并向所述移送终端2发送一个开始加密请求，开始加密请求可能为一个密码，移送终端2响应开始加密请求，如在移送终端2一端的显示屏或应用程序的界面中输入密码。两端形成协议按照加密的形式进行下一步的数据传输，自此之后的所有数据传输均为加密通信，构成锁具***的第二道安全屏障。

如图3所示，在经过安全连接后，锁体1需要定位移送终端2的位置，避免由于误操作导致锁体1动作，带来安全隐患。一种优选的定位方法通过与处理器3耦合的两个定向天线实现。具体来说，定向天线包括第一天线5和第二天线6。当锁体1和移送终端2建立安全的数据连接后，处理器3输出定向测试信号，第一天线5和第二天线6按照分时切换的方式交替发送具有设定信号强度的无线信号。其中第一天线5和第二天线6的辐射方向是相反的。以锁体1作为参照坐标，第一天线5的信号源在房间一端，辐射方向为自房间内向房间外发射，辐射强度为自内向外逐渐增强，第二天线6的辐射方向为自房间外向房间内发射，辐射强度为自外向内逐渐增强。第一天线5和第二天线6的分时切换输出天线信号优选通过开关电路实现，举例来说，类似的开关电路可以具有一个输入端口和两个输出端口，输入端口和处理芯片之间优选设置有放大电路，开关电路接收控制信号，控制连通输入端口和其中一个输出端口，通过其中一个固定的输出端口发射信号到第一天线5或第二天线6。输出端口分别具有与第一天线5和第二天线6匹配的负载特性。当需要控制第一天线5和第二天线6分时切换输出天线信号时，可以通过开关电路的输入端输入具有设定周期的方波信号，控制第一天线5和第二天线6按照设定的周期交替向外输出天线信号。开关电路可以是通过半导体元件搭建的开关电路，也可以是通过按照时序控制的可以实现类似单刀双掷开关功能的芯片实现。

同时处理器3通过蓝牙芯片将切换顺序输出至移送终端2，移送终端2在多个周期的时长内按照切换顺序分组接收第一天线5和第二天线6分别生成的无线信号，判断第一天线5生成的无线信号是否落入第一区间，第二天线6生成的无线信号强度是否落入第二区间。举例来说，当移送终端2位于门外时，第一天线5的无线信号的范围在第一区间内，第二天线6的无线信号非常小，在第二区间内。此时可以判定第一天线5生成的无线信号和第二天线6生成的无线信号强度分别落入第一区间和第二区间内，移送终端2确定位于门外，生成定向开锁指令。第一区间和第二区间的具体数值可以在移送终端2和锁体1建立安全数据连接后通过蓝牙通信输出至移送终端2供移送终端2自动进行比较判定。类似的，如果移送终端2在房间内，则由于两组信号没有落入第一区间和第二区间，所以，即使锁体1和移送终端2建立安全连接，也不会输出定向开锁指令，导致误操作。第一区间的优选数值范围为-90db-0db,第二区间小于-90db。

刚刚建立连接，或者第一天线5和第二天线6的输出信号相对来说是不稳定的，因此，为了提高设备本身动作的准确率。移送终端2和锁体1建立连接后，移送终端2在一定周期内分组接收第一天线5和第二天线6生成的多个离散或连续无线信号，并分别计算接收第一天线5的多个无线信号的强度平均值，以及第二天线6的多个无线信号的强度平均值，移送终端2利用第一天线5信号强度平均值和第二天线6信号强度平均值是否落入第一区间和第二区间。当所述第一天线5信号强度平均值和第二天线6信号强度平均值分别与设定数据匹配时，生成定向开锁指令。

采用本发明所公开的锁具***控制方法，用户持移动终端从门外接近门锁时，实现自动开锁，定向天线的设计可以智能识别移动终端与锁体的位置，确保移动终端在设定位置时，锁体才会自动动作。使用时，用户不用再携带钥匙或者门卡的辅助设备，简化了使用流程，同时提高了设备的安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于无线通信的锁具***，包括锁体、驱动机构、处理器和移动终端，其中所述锁体中设置有锁舌和驱动机构，所述驱动机构连接所述锁舌并驱动所述锁舌动作，所述处理器用于控制所述驱动机构，其特征在于：所述处理器还包括接收模块，所述接收模块至少包括第一天线和第二天线，所述接收模块分别通过所述第一天线或第二天线发送具有设定信号强度和设定信号方向的无线信号，与所述接收模块配对的移动终端接收所述第一天线和第二天线发送的具有设定信号强度的无线信号，当所述移动终端接收到的无线信号强度属于设定区间且信号方向与预存的设定方向相同时，判定所述移动终端相对于锁体处于设定位置，所述移动终端生成定向开锁指令，所述处理器接收所述移动终端生成的定向开锁指令，控制所述驱动机构，以驱动所述锁舌移动至非锁闭位置。

2.根据权利要求1所述的基于无线通信的锁具***，其特征在于，所述第一天线和第二天线为定向天线，所述第一天线和第二天线具有相反的最大辐射方向；所述第一天线的辐射方向为自内向外，所述第二天线的辐射方向为自外向内，所述第一天线和第二天线分时交替发送具有设定信号强度的无线信号；当所述移动终端接收到的第一天线和第二天线发送的无线信号强度均属于设定区间且信号方向与预存的设定方向相同时，判定所述移动终端相对于锁体处于外侧，所述移动终端生成定向开锁指令。

3.根据权利要求2所述的基于无线通信的锁具***，其特征在于，所述接收模块和移动终端中设置有相互匹配的蓝牙芯片。

4.一种应用于如权利要求1至3任一项所述的锁具***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

锁体开启无线通信功能，获取预先接收或存储的待连接移动终端的地址信息，并发送定向广播数据以等待连接，所述定向广播数据中包括待连接移动终端的地址信息；

所述移动终端接收到所述定向广播数据后，获取所述定向广播中的地址信息，当所述定向广播中的地址信息与所述移动终端的地址信息相同时，向所述锁体输出连接请求，所述锁体响应连接请求和移动终端建立无线通信；

锁体中的天线按照设定方向和周期发送具有设定信号强度的无线信号，配对的移动终端接收所述无线信号并判定无线信号的方向和强度，当所述无线信号方向和强度与设定数据匹配时，生成定向开锁指令；

接收模块接收所述定向开锁指令，处理器生成锁舌动作指令，控制所述驱动机构，以驱动所述锁舌移动至非锁闭位置。

5.根据权利要求4所述的锁具***的控制方法，其特征在于，所述锁体和移动终端建立无线通信后，处理器控制辐射方向相反的第一天线和第二天线分时切换交替发送具有设定信号强度的无线信号，并输出第一天线和第二天线的交替工作顺序至所述移动终端；所述移动终端根据所述工作顺序分组接收所述第一天线和第二天线分别生成的无线信号，判断所述第一天线生成的无线信号强度是否落入第一区间，第二天线生成的无线信号强度是否落入第二区间，当所述第一天线生成的无线信号和第二天线生成的无线信号强度分别落入第一区间和第二区间时，生成定向开锁指令。

6.根据权利要求5所述的锁具***的控制方法，其特征在于，所述移动终端在一定周期内分组接收所述第一天线和第二天线生成的多个离散或连续无线信号，并分别计算接收的第一天线的多个无线信号的强度平均值，以及第二天线的多个无线信号的强度平均值，移动终端利用第一天线信号强度平均值和第二天线信号强度平均值判断信号强度是否落入第一区间和第二区间，当所述第一天线信号强度平均值和第二天线信号强度平均值分别与设定数据匹配时，生成定向开锁指令。

7.根据权利要求6所述的锁具***的控制方法，其特征在于，所述第一天线的辐射方向为自内向外，所述第二天线的辐射方向为自外向内，所述第一区间为-90db-0db,所述第二区间为小于-90db。

8.根据权利要求4至7任一项所述的锁具***的控制方法，其特征在于，所述连接请求包括加密请求，所述锁体应答所述加密请求并发送开始加密请求，所述移动终端应答所述开始加密请求，所述锁体和移动终端建立加密无线通信。

9.根据权利要求8所述的锁具***的控制方法，其特征在于，所述无线通信基于蓝牙芯片实现。