CN103021052B - 生物识别光信号发射装置及其节电方法、加密方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物识别光信号发射装置及其节电方法、加密方法，该生物识别光信号发射装置包括识别单元，用于采集生物特征信息，并发送触发信号；控制单元，根据所述触发信号，获取通信密码；光发射单元，发射携带所述控制单元获取的通信密码的可见光信号；电源单元，与所述控制单元连接，用于为所述生物识别光信号发射装置供电；其中，所述生物识别单元通过可见光信号发送所述通信密码为间隔发送；具体为在每段有效的信号间插入3-6倍信号长度PWM调制无效信号；所述电源单元电压低于设定值时通过备用电源为时钟单元供电。本发明还公开一种生物识别光信号发射装置的节电方法和加密方法。在提高接收端的安全性能和用户体验的同时，节约电能，提高信号传输的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体地涉及生物识别光信号发射装置及其节电方法、加密方法。
背景技术
无线光通信技术又称可见光通讯，其通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，其传输速率最高达每秒千兆。无线光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，其相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。
门禁系统就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道（办公大楼、酒店客房）钥匙管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，电子磁卡锁的问题是信息容易被复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低；电子密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时，这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打。近几年随着感应卡技术、生物识别技术的发展，出现了感应卡式门禁系统、指纹门禁系统等各种技术的系统，但感应卡式门禁系统操作繁琐，指纹门禁系统具有指纹易被窃取，客户端易被损坏，识别率低等缺点。
为解决上述问题，光子门禁系统应运而生，光子门禁系统通常包括光信号发射装置及接收端，光信号发射装置用于发射含有通信密码信息的光信号，接收端接收到光信号后对光信号进行解析，若光信号含有通信密码，则控制门锁开启，反之，则关闭。整个接收端的设计结构具有不可拆卸性，光信号发射装置是便携式的，用户会随身携带。如何防止光信号发射装置密码被破解，提高光信号发射装置的安全性能，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，将光信号发射装置加入生物识别单元，光信号发射装置将采集到的用户正确的生物特征信息转换成数字信息，将该数字信息与通信密码通过可见光共同发送至接收端，本发明还对生物识别光信号发射装置进行节电设计，在提高接收端的安全性能和用户体验的同时，节约电能，另外，本发明还提供生物识别光信号发射装置的加密方法，提高生物识别光信号发射装置信号传输的安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：提供一种生物识别光信号发射装置，包括：生物识别单元，用于采集生物特征信息，并发送触发信号；
控制单元，根据所述触发信号，获取通信密码；
光发射单元，发射携带所述通信密码的可见光信号；
电源单元，与所述控制单元连接，用于为所述生物识别光信号发射装置供电；其中，所述生物识别单元通过可见光信号发送所述通信密码为间隔发送；具体为在每段有效的信号间插入3-6倍信号长度PWM调制无效信号；所述电源单元电压低于设定值时通过备用电源为时钟单元供电。
进一步地，还包括与所述控制单元连接的加密单元，用于对表征通信密码的所述指纹信息；或者对从本地获取的通信密码进行加密。
进一步地，加密单元包括用于加密的时钟单元和备用电源。
进一步地，时钟单元包括时钟电路。进一步地，包括电池。
进一步地，生物识别单元为指纹识别单元。
进一步地，指纹识别单元对采集到的指纹信息进行比对，合法则输出指纹特征值至所述控制单元，触发所述控制单元工作，不合法则不输出指纹特征值。
进一步地，指纹识别单元包括指纹传感器和指纹处理器。
进一步地，指纹识别单元与所述控制单元通信连接，所述控制单元与所述光发射单元电连接。
进一步地，指纹处理器将指纹传感器采集的指纹特征值转换成数字信息，发送至所述指纹识别单元，所述指纹识别单元判断所述数字信息是否合法，合法则将所述数字信息发送至控制单元，所述控制单元将所述数字信息加密后发送到光发射单元，不合法则提示错误。
进一步地，还包括与所述指纹识别单元连接的驱动电路。
进一步地，还包括与所述指纹识别单元连接的电源单元。
进一步地，所述电源单元包括充电电池和充电电路。
进一步地，所述电源单元还包括电源保护电路。
进一步地，所述电源单元还包括掉电提示电路。
进一步地，充电电池为聚合物锂离子电池或镉镍电池或镍氢电池。
进一步地，所述装置可以是手机、音乐播放器、PSP、或者独立存在的指纹光信号发射装置。
本发明还提供一种生物识别光信号发射装置节电方法，该方法包括：上述生物识别光信号发射装置的控制单元接收到生物识别单元采集的生物特征信息的信号后，进入休眠状态；控制单元在接收到生物特征信息时，断开生物识别单元的电源。
进一步地，生物识别单元通过可见光信号发送通信密码为间隔发送。
进一步地，间隔发送通信密码的时间为有效信号发送时间的3-6倍。
进一步地，间隔发送通信密码的占空比为85-95%。
本发明还提供一种生物识别光信号发射装置节电方法，用于上述生物识别光信号发射装置，将所述生物识别光信号发射装置的电源单元通过双电源切换电路与备用电源连接，在电源单元的电压低于设定值时通过备用电源为时钟单元供电。
进一步地，双电源切换电路包括比较器、反相器和增强型PMOS开关。
进一步地，双电源切换电路包括运算放大电路。
进一步地，比较器包括双极三极管。
进一步地，反相器包括双极三极管。
本发明还提供一种生物识别光信号发射装置加密方法，用于对上述生物识别光信号发射装置进行加密，包括以下步骤：
M1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行逻辑运算，得到第一信号；
M2、将所述第一信号发送至光发射单元。
进一步地，步骤M2中，所述第一信号经过调制器调制后发送至光发射单元。
进一步地，步骤M1中，所述原始信号的频率与所述伪码信号频率相同或呈整数倍，所述原始信号的频率与所述伪码信号频率起始相位相同。
进一步地，所述逻辑运算方法为异或运算或者同或运算或者或非运算或者与非运算。
进一步地，步骤M1中，所述原始信号为二进制数字信号。
进一步地，步骤M1中，所述伪码信号为二进制数字信号。
进一步地，伪码信号为PN码或Turbo码或Barker码。
进一步地，步骤M2中，所述光发射单元为发光二极管。
进一步地，调制方法为脉码调制或幅度键控调制。
本发明还提供一种生物识别光信号发射装置的加密方法，用于对上述生物识别光信号发射装置进行加密，包括以下步骤：
N1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行逻辑运算，得到第一信号；
N2、将所述第一信号发送至伪码序列指示码处理单元中，将所述第一信号加入伪码序列指示码作为头部，得到第二信号；
N3、将所述第二信号发送至光发射单元。
进一步地，步骤N2中，所述伪码序列指示码为升序规则排列或者降序规则排列。
进一步地，步骤N2中，所述伪码序列指示码为二进制数，用于指示所述生物识别光信号发射装置采用哪一组伪码序列进行加密。
进一步地，步骤N2中，每一个伪码序列指示码对应一个伪码序列。
进一步地，步骤N1中，所述光发射单元为发光二极管。
进一步地，步骤N2中，所述第二信号经过调制器调制后发送至光发射单元。
进一步地，步骤N1中，所述原始信号为二进制数字信号。
进一步地，步骤N1中，所述伪码信号为二进制数字信号。
进一步地，步骤N1中，所述逻辑运算方法为异或运算或者同或运算或者或非运算或者与非运算。
进一步地，伪码信号为PN码或者Turbo码或者Barker码。
进一步地，调制方法为脉码调制或者幅度键控调制。
本发明的有益效果在于：将光信号发射装置加入生物识别单元得到生物识别光信号发射装置，生物识别光信号发射装置将采集到的生物特征信息转换成数字信息，避免生物识别光信号发射装置的通信密码被干扰或破解，造成的误判，加入生物识别单元有效的提高了光通信的安全性能及用户体验，本发明的生物识别光信号发射装置节电方法，能在保证生物识别光信号发射装置正常工作的同时，节约能源，另外，本发明的生物识别光信号发射装置加密方法，能显著提高生物识别光信号发射装置信号传输的安全性能。
附图说明
图1为本发明生物识别光信号发射装置结构示意图；
图2为本发明生物识别光信号发射装置加密方法步骤流程图；
图3为本发明生物识别光信号发射装置另一加密方法步骤流程图；
图中，101生物识别单元、102控制单元、103光发射单元、104电源单元、105指示灯、106导光柱、107加密单元。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
参见图1本发明生物识别光信号发射装置结构示意图，本发明提供一种生物识别光信号发射装置，包括采集指纹、虹膜等生物特征信息、触发控制单元102工作的生物识别单元101、与生物识别单元101通信连接的对生物识别单元采集的信号进行加密的控制单元102、与控制单元102连接的光发射单元103、与控制单元102连接的加密单元107及与控制单元102连接的生物识别光信号发射装置的电源单元104，生物识别单元101为指纹识别单元，能够采集指纹信息，生物识别单元101包括指纹传感器和指纹处理器，还包括指示灯105和导光柱106。其中，该指纹信息可以仅作为验证信息，若验证通过，发送触发信号，还可以作为表征通信密码的信息。
应当理解，本发明生物识别光信号发射装置可以是手机、音乐播放器、PSP、或者独立存在的指纹光信号发射装置。
需要知道的是，指纹处理器为DSP或单片机，用于对指纹传感器采集的指纹特征值转换成数字信息，发送至控制单元102，控制单元102判断该数字信息是否合法，合法则将所述数字信息加密后发送至驱动电路，不合法则利用指示灯105指示错误。
由于指纹处理器对采集到的指纹信息进行比对，合法则输出指纹特征值至控制单元，触发控制单元102工作，不合法则不输出指纹特征值。因此生物识别单元101先对用户指纹信息进行验证，正确后才通过控制单元102加密发送出去，非合法用户即使拿到该生物识别光信号发射装置，仍不能利用本发明生物识别光信号发射装置发送合法的密码，进一步保障本发明生物识别光信号发射装置的安全性。
生物识别单元101将指纹传感器采集的指纹特征值转换成数字信息，如果该信息合法，合法则将该数字信息发送至控制单元102，控制单元102将上述数字信息加密后发送至光发射单元103。
应当理解，控制单元102为单片机，用于对生物识别单元101采集的信号进行加密，另外，控制单元102还与上位机进行通信，上位机可以对控制单元102进行读写，例如，可以通过上位机向控制单元102写入通信密码。
光发射单元103需要通过驱动电路驱动其发光，光发射单元103用于发射控制单元加密后的携带通信密码的可见光信号，光发射单元103为光电二极管或其它能发送可见光的装置，光发射单元103发射经控制单元102加密后的携带通信密码的可见光信号至接收端。
电源单元104用于给本发明生物识别光信号发射装置供电，包括充电电路和充电电池，充电电池优选聚合物锂离子电池或镍氢电池或镉镍电池。
需要知道的是，本发明生物识别光信号发射装置可以是手机、个人数字助理、MP3或者笔。
本发明生物识别光信号发射装置的工作方法为：生物识别单元101采集指纹信息并转换成指纹特征值，将指纹特征值转换成表征指纹信息的数字信息，将数字信息加密后通过光发射单元103发送至接收端，该数字信息可以是二进制码。
参见图2本发明生物识别光信号发射装置节电方法步骤流程图，本发明还提供一种生物识别光信号发射装置节电方法：生物识别光信号发射装置的控制单元接收到生物识别单元101采集指纹信息的信号后，进入休眠状态；控制单元102在接收到指纹特征值时，断开生物识别单元101的电源。
实验表明，生物识别单元101部分工作电流占生物识别光信号发射装置总电流的60%，生物识别单元101与控制单元102为串行工作，因此生物识别单元101与控制单元102可以通过上述方法各自单独工作，以达到节约电能的目的。
生物识别单元101通过可见光信号发送通信密码时为间隔发送，现有技术为连续发射有效的信号，本发明在每段有效的信号间插入3-6倍信号长度PWM调制无效信号，优选5倍信号长度，占空比为85-95%的无效信号效果较好，占空比为90%时效果最佳。
大量的实验表明，接收端在大于一定密度的发射频率下，与生物识别光信号发射装置发射频率无关，即使将原来连续发射的信号，改为间隙发射的信号，也不会影响接收端接收光信号的效果，但可以使单位时间内生物识别光信号发射装置的发射功率降低，从而降低生物识别光信号发射装置的整体功耗。
本发明生物识别单元101触发控制单元102工作，不仅能节约电能，也能进一步增加生物识别光信号发射装置的安全性能，提高用户体验。
本发明的生物识别光信号发射装置节电方法，能保证生物识别光信号发射装置完成正常工作的同时，节约能源。
本发明还提供另一种生物识别光信号发射装置节电方法：将生物识别光信号发射装置的电源单元通过双电源切换电路与备用电源连接，在电源单元104电压低于设定值时通过备用电源为时钟单元供电，时钟单元为时钟电路，根据时钟电路的数据手册可知，使用备用电源的功耗约为使用电源单元104供电的六分之一，因此，在电源单元104提供的电源低于设定值时，使用备用电源为时钟单元供电，能显著降低生物识别光信号发射装置的静态功耗。
应当理解，双电源切换电路包括比较器、反相器和增强型PMOS开关。比较器为双极三极管或电压比较芯片，电压比较芯片可以使用LM339，用于比较备用电源的电压和电源单元104的电源。反相器为双极三极管或者PMOS反相器，反相器的前级输出驱动信号，驱动与反相器连接的PMOS增强型开关，另外，使用增强型PMOS开关后，可以显著提高备用电源的效率。
本发明还提供一种生物识别光信号发射装置加密方法，用于对生物识别光信号发射装置进行加密，如图4本发明生物识别光信号发射装置加密方法步骤流程图所示，包括以下步骤：
M1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行逻辑运算，得到第一信号；
M2、将第一信号发送至光发射单元，光发射单元发出第一信号。
步骤M1中，原始信号的频率与伪码信号频率相同或呈整数倍，原始信号的频率与伪码信号频率起始相位相同。
步骤M1中，所述逻辑运算方法为异或运算或者同或运算或者或非运算。
步骤M1中，原始信号为二进制数字信号，伪码信号为二进制数字信号，也可以为PN码，Turbo码或Barker码。
步骤M2中，第一信号经过调制器调制后发送至光发射单元，调制方法为脉码调制或幅度键控调制。
步骤M2中，光发射单元为发光二极管。
实施例1
原始信号的频率与伪码信号频率相同，原始信号的频率与伪码信号频率起始相位相同，设原始信号为110001010111100000110，伪码信号为111010011101001110100，该伪码信号可以是固定的，也可以随时间变化，
本实施例伪码信号为固定值111010011101001110100。
M1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行异或运算，得到加密后的第一信号，计算过程如下：
| 原始信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 第一信号 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
M2、将异或运算后得到的第一信号001011001010101110010在调制器进行幅度键控调制后发送到发光二级管，发光二极管发出第一信号，由上图可知，输出的第一信号与原始信号不同，原始信号被加密。
实施例2
原始信号的频率与伪码信号频率相同，原始信号的频率与伪码信号频率起始相位相同，设原始信号为110001010111100000110，伪码信号为111010011101001110100，该伪码信号可以是固定的，也可以随时间变化，本实施例伪码信号为固定值111010011101001110100。
M1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行或非运算，得到加密后的第一信号，计算过程如下：
| 原始信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 第一信号 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
M2、将或非运算后得到的第一信号000100100000010001000在调制器进行脉码调制后发送到发光二级管，发光二极管发出第一信号，由上图可知，输出的第一信号与原始信号不同，原始信号被加密。
实施例3
原始信号的频率与伪码信号频率相同，原始信号的频率与伪码信号频率起始相位相同，设原始信号为110001010111100000110，伪码信号为111010011101001110100，该伪码信号可以是固定的，也可以随时间变化，本实施例伪码信号为固定值111010011101001110100。
M1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行同或运算，得到加密后的第一信号，计算过程如下：
| 原始信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 第一信号 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
M2、将同或运算后得到的第一信号110100110101010001101在调制器进行脉码调制后发送到发光二级管，发光二极管发出第一信号，由上图可知，输出的第一信号与原始信号不同，原始信号被加密。
本发明还提供另一种生物识别光信号发射装置的加密方法，用于对生物识别光信号发射装置进行加密，如图5本发明生物识别光信号发射装置另一加密方法步骤流程图所示，包括以下步骤：
N1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行逻辑运算，得到第一信号；
N2、将第一信号发送至伪码序列指示码处理单元中，将第一信号加入伪码序列指示码作为头部，得到第二信号；
N3、将第二信号发送至光发射单元，光发射单元将第二信号以可见光信号形式发出。
需要知道的是，在步骤N2中，伪码序列指示码为升序规则排列或降序规则排列。伪码序列指示码为二进制数，用于指示生物识别光信号发射装置采用哪一组伪码序列进行加密。每一个伪码序列指示码对应一个伪码序列。第二信号经过调制器调制后发送至光发射单元，调制方法为脉码调制或幅度键控调制。
在步骤N1中，光发射单元为发光二极管。原始信号为二进制数字信号。伪码信号也为二进制数字信号。其中，逻辑运算方法为异或运算或者同或运算或者或非运算。伪码信号还可以为PN码、Turbo码或Barker码。
实施例4
设原始信号为110001010111100000110，伪码信号为111010011101001110100，该伪码信号可以是固定的，也可以随时间变化，本实施例伪码信号为固定值111010011101001110100，伪码序列指示码为00000010。
N1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行异或运算，得到加密后的第一信号，计算过程如下：
| 原始信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 第一信号 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
N2、将异或运算后得到的第一信号001011001010101110010，将上述第一信号加入伪码序列指示码00000010作为第二信号的头部，得到第二信号00000010001011001010101110010。
N3、将第二信号在调制器进行幅度键控调制后发送到发光二级管，发光二极管将第二信号发出，由上图可知，生物识别光信号发射装置发出的第二信号与原始信号不同，原始信号被加密。
实施例5
设原始信号为110001010111100000110，伪码信号为111010011101001110100，该伪码信号可以是固定的，也可以随时间变化，本实施例伪码信号为固定值111010011101001110100。
N1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行或非运算，得到加密后的第一信号，计算过程如下：
| 原始信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 第一信号 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
N2、将或非运算后得到的第一信号000100100000010001000，将上述第一信号加入伪码序列指示码01100010作为第二信号的头部，得到第二信号01100010000100100000010001000。
N3、将第二信号在调制器进行脉码调制后发送到发光二级管，发光二极管将第二信号发出，由上图可知，生物识别光信号发射装置发出的第二信号与原始信号不同，原始信号被加密。
实施例6
设原始信号为110001010111100000110，伪码信号为111010011101001110100，该伪码信号可以是固定的，也可以随时间变化，本实施例伪码信号为固定值111010011101001110100。
N1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行同或运算，得到加密后的第一信号，计算过程如下：
| 原始信号 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 第一信号 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
N2、将同或运算后得到的第一信号110100110101010001101，将上述第一信号加入伪码序列指示码11100010作为第二信号的头部，得到第二信号，11100010110100110101010001101。
N3、将第二信号在调制器进行幅度键控调制后发送到发光二级管，发光二极管将第二信号发出，由上图可知，生物识别光信号发射装置发出的第二信号与原始信号不同，原始信号被加密。
通过以上两种方法为生物识别光信号发射装置加密，能显著提高信号传输的安全性能，即使生物识别光信号发射装置发出的可见光信号被高速摄像机拍摄后捕获分析，得到的信号与原始信号完全不同，保证通信安全。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (45)
1.一种生物识别光信号发射装置，其特征在于，包括：
生物识别单元，用于采集生物特征信息，并发送触发信号；
控制单元，根据所述触发信号，获取通信密码；
光发射单元，发射携带所述通信密码的可见光信号；
电源单元，与所述控制单元连接，用于为所述生物识别光信号发射装置供电；其中，所述生物识别单元通过可见光信号发送所述通信密码为间隔发送，具体为在每段有效的信号间插入3-6倍信号长度PWM调制无效信号；所述电源单元电压低于设定值时通过备用电源为时钟单元供电。
2.根据权利要求1所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，还包括与所述控制单元连接的加密单元，用于对表征通信密码的所述生物特征信息进行加密；或者对从本地获取的通信密码进行加密。
3.根据权利要求2所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述加密单元包括用于加密的时钟单元和备用电源。
4.根据权利要求3所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述时钟单元包括时钟电路。
5.根据权利要求3所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述备用电源包括电池。
6.根据权利要求1所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述生物识别单元为指纹识别单元。
7.根据权利要求6所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述指纹识别单元对采集到的指纹信息进行比对，合法则输出指纹特征值至所述控制单元，触发所述控制单元工作，不合法则不输出指纹特征值。
8.根据权利要求6所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述指纹识别单元包括指纹传感器和指纹处理器。
9.根据权利要求6所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述指纹识别单元与所述控制单元通信连接，所述控制单元与所述光发射单元电连接。
10.根据权利要求8所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述指纹处理器将指纹传感器采集的指纹特征值转换成数字信息，发送至所述指纹识别单元，所述指纹识别单元判断所述数字信息是否合法，合法则将所述数字信息发送至控制单元，所述控制单元将所述数字信息加密后发送到光发射单元，不合法则提示错误。
11.根据权利要求6所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，还包括与所述指纹识别单元连接的驱动电路。
12.根据权利要求6所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，还包括与所述指纹识别单元连接的电源单元。
13.根据权利要求12所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述电源单元包括充电电池和充电电路。
14.根据权利要求12所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述电源单元还包括电源保护电路。
15.根据权利要求12所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述电源单元还包括掉电提示电路。
16.根据权利要求13所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述充电电池为聚合物锂离子电池或镉镍电池或镍氢电池。
17.根据权利要求1至16任意一项所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述装置可以是手机、音乐播放器、PSP、或者独立存在的指纹光信号发射装置。
18.一种生物识别光信号发射装置节电方法，用于权利要求1-17任意一项所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，所述生物识别光信号发射装置的控制单元接收到生物识别单元采集的生物特征信息的信号后，进入休眠状态；控制单元在接收到生物特征信息时，断开生物识别单元的电源。
19.根据权利要求18所述的生物识别光信号发射装置节电方法，其特征在于，所述间隔发送通信密码的时间为有效信号发送时间的3-6倍。
20.根据权利要求18所述的生物识别光信号发射装置节电方法，其特征在于，所述间隔发送通信密码的占空比为85-95％。
21.一种生物识别光信号发射装置节电方法，用于权利要求1-17任意一项所述的生物识别光信号发射装置，其特征在于，将所述生物识别光信号发射装置的电源单元通过双电源切换电路与备用电源连接，在电源单元的电压低于设定值时通过备用电源为时钟单元供电。
22.根据权利要求21所述的生物识别光信号发射装置节电方法，其特征在于，所述双电源切换电路包括比较器、反相器和增强型PMOS开关。
23.根据权利要求21所述的生物识别光信号发射装置节电方法，其特征在于，所述双电源切换电路包括运算放大电路。
24.根据权利要求22所述的生物识别光信号发射装置节电方法，其特征在于，所述比较器包括双极三极管。
25.根据权利要求22所述的生物识别光信号发射装置节电方法，其特征在于，所述反相器包括双极三极管。
26.一种生物识别光信号发射装置加密方法，用于对权利要求1-17任意一项所述的生物识别光信号发射装置进行加密，其特征在于，包括以下步骤：
M1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行逻辑运算，得到第一信号；
M2、将所述第一信号发送至光发射单元。
27.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤M2中，所述第一信号经过调制器调制后发送至光发射单元。
28.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤M1中，所述原始信号的频率与所述伪码信号频率相同或呈整数倍，所述原始信号的频率与所述伪码信号频率起始相位相同。
29.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤M1中，所述逻辑运算方法为异或运算或者同或运算或者或非运算或者与非运算。
30.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤M1中，所述原始信号为二进制数字信号。
31.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤M1中，所述伪码信号为二进制数字信号。
32.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，所述伪码信号为PN码或Turbo码或Barker码。
33.根据权利要求26所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤M2中，所述光发射单元为发光二极管。
34.根据权利要求27所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，所述调制为脉码调制或幅度键控调制。
35.一种生物识别光信号发射装置的加密方法，用于对权利要求1-17任意一项所述的生物识别光信号发射装置进行加密，其特征在于，包括以下步骤：
N1、将原始信号与伪码发生器产生的伪码信号在逻辑运算器中进行逻辑运算，得到第一信号；
N2、将所述第一信号发送至伪码序列指示码处理单元中，将所述第一信号加入伪码序列指示码作为头部，得到第二信号；
N3、将所述第二信号发送至光发射单元。
36.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N2中，所述伪码序列指示码为升序规则排列或者降序规则排列。
37.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N2中，所述伪码序列指示码为二进制数，用于指示所述生物识别光信号发射装置采用哪一组伪码序列进行加密。
38.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N2中，每一个伪码序列指示码对应一个伪码序列。
39.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N3中，所述光发射单元为发光二极管。
40.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N2中，所述第二信号经过调制器调制后发送至光发射单元。
41.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N1中，所述原始信号为二进制数字信号。
42.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N1中，所述伪码信号为二进制数字信号。
43.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，步骤N1中，所述逻辑运算方法为异或运算或者同或运算或者或非运算或者与非运算。
44.根据权利要求35所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，所述伪码信号为PN码或者Turbo码或者Barker码。
45.根据权利要求40所述的生物识别光信号发射装置加密方法，其特征在于，所述调制为脉码调制或者幅度键控调制。
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