CN103812574A - 提高光子身份认证系统识别率的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高光子身份认证系统识别率的方法、装置及系统。该方法包括以下步骤：a)接收代表身份认证信息的可见光信号；b)将可见光信号转换为电信号；c)解码该电信号；d)计算该电信号的信息量；e)判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量，如果是则进入步骤f，如果否则进入步骤h；f)计算超出信息量，并据此对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的候选电信号；g)从各候选电信号分别获得候选身份认证信息，进入步骤i；h)从该电信号获得身份认证信息；以及i)将各身份认证信息与预设信息比较。

Description

提高光子身份认证系统识别率的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，尤其是涉及提高基于可见光通信的光子身份认证系统识别率的方法、装置及系统。

背景技术

可见光通信是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技术。可见光通信的基本原理就是利用发光二极管（LED）比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信。有光代表二进制1，无光代表二进制0。包含了数字信息的高速光信号经过光电转换即可获得信息。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，无线光通信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。

可见光通信的一个应用是身份认证，例如光子门禁系统。光子门禁系统包括光子钥匙和光控门锁。光子钥匙设置有开锁密码信息。当要开启光控门锁时，光子钥匙以光信号的形式向光控门锁发射开锁密码信息，光控门锁收到信号后进行开门动作。光子钥匙通常使用LED灯作为发射源。许多配置有LED灯的便携式电子设备，例如手机，搭配合适的程序便可成为光子钥匙。然而发现，在使用LED灯的门禁系统中，身份认证信息的识别率低于期望值，这阻碍了光子门禁系统的推广和普及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高基于可见光通信的光子身份认证系统识别率的方法、装置及系统。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种提高光子身份认证系统识别率的方法，包括以下步骤：

a)接收代表身份认证信息的可见光信号；

b)将该可见光信号转换为电信号；

c)解码该电信号；

d)计算该电信号的信息量；

e)判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量，如果是则进入步骤f，如果否则进入步骤i；

f)计算超出信息量，并根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号；

g)从各候选电信号分别获得身份认证信息，进入步骤i；

h)从该电信号获得身份认证信息；以及

i)将该身份认证信息与预设信息比较。

在本发明的一实施例中，该电信号包括至少一个电信号单元，每一电信号单元以电平的跳变次数来代表一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定电平值表示的间隔。

在本发明的一实施例中，该电平的跳变为低电平到高电平的跳变或高电平到低电平的跳变。

在本发明的一实施例中，根据该超出信息量，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的步骤包括：根据该超出信息量，计算错误延时的个数；以及根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合。

在本发明的一实施例中，根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的步骤包括：在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元；去除与错误时延的个数相等的间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号。

在本发明的一实施例中，确定可能的错误时延位置的步骤包括：去除两相邻电信号单元之间的间隔，将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元；判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。

在本发明的一实施例中，将该身份认证信息与预设信息比较的步骤包括：若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

在本发明的一实施例中，该身份认证信息与该预设信息的匹配包括：该身份认证信息与预设信息相同。

在本发明的一实施例中，该身份认证信息与该预设信息的匹配包括：该身份认证信息与该预设信息存在对应关系。

在本发明的一实施例中，解码该电信号的步骤包括：当检测到电平跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时；当检测到电平跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时；当检测到的电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，记录电平跳变的次数；以及当检测到的电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束；当检测到的电平持续时间大于该第三阈值时，判断电信号结束。

在本发明的一实施例中，该可见光信号是来自发光二极管。

本发明还提出一种提高光子身份认证系统识别率的装置，包括：用于接收代表身份认证信息的可见光信号的模块；用于将该可见光信号转换为电信号的模块；用于解码该电信号的模块；用于计算该电信号的信息量的模块；用于判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量的模块；用于当所计算的信息量超过身份认证信息的预定信息量时，计算超出信息量的模块；用于根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号的模块；用于当所计算的信息量未超过身份认证信息的预定信息量时，从各候选电信号分别获得身份认证信息的模块；用于从该电信号获得身份认证信息的模块；以及用于将该身份认证信息与预设信息比较的模块。

在本发明的一实施例中，该电信号包括至少一个电信号单元，每一电信号单元以电平的跳变次数来代表一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定电平表示的间隔。

在本发明的一实施例中，该电平的跳变为低电平到高电平的跳变或为高电平到低电平的跳变。

在本发明的一实施例中，根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号的模块包括：用于根据该超出信息量，计算错误延时的个数的模块；以及用于根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的模块。

在本发明的一实施例中，用于根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的模块包括：用于在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元的模块；用于去除与错误时延的个数相等的间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号的模块。

在本发明的一实施例中，所述用于在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元的模块是以下述方式确定为可能的错误时延位置：去除两相邻电信号单元之间的间隔，将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元；判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。

在本发明的一实施例中，所述用于将该身份认证信息与预设信息比较的模块，若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

在本发明的一实施例中，该身份认证信息与该预设信息的匹配包括：该身份认证信息与预设信息相同或存在对应关系。

在本发明的一实施例中，解码该电信号的模块包括：用于当检测到电平跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时的模块；用于当检测到的电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，记录电平跳变的次数的模块；用于当检测到的电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束的模块；以及用于当检测到的电平持续时间大于该第三阈值时，判断电信号结束的模块。

在本发明的一实施例中，该可见光信号是来自发光二极管。

本发明另提出一种光子钥匙，包括如上所述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

本发明另提出一种光子受控端，包括如上所述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

本发明另提出一种身份认证系统，包括如上所述的光子钥匙或/和光子受控端。

本发明另提出一种身份认证系统，包括如上所述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

本发明由于采用以上技术方案，在解码电信号后，如果经解码后得到的信息量大于预定的信息量，则计算出超出的信息量的大小，然后找出可能发生延时的位置，对接收到的信息进行重新整合，使接收到的信息量等于预定信息量，从而整合出所有可能的电信号。整合后的身份认证信息再与预设信息比较。因此，本发明可以提高身份认证系统对身份认证信息的识别率，从而提高用户体验。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本发明一实施例的光子身份认证系统的可见光信号编码及发送流程图。

图2示出本发明第一实施例的提高光子身份认证系统识别率的方法流程图。

图3示出本发明第一实施例的光子身份认证系统的可见光信号解码流程图。

图4示出光子身份认证系统的示例性编码电信号。

图5示出光子身份认证系统的接收信息量超过预定信息量的示意图。

图6示出本发明第二实施例的光子身份认证系统的可见光信号解码流程图。

具体实施方式

本发明的实施例描述可见光通信的光子身份认证系统的信号接收和处理过程，以期望正确的还原身份认证信息，从而提高光子身份认证系统识别率。

经过进一步的研究发现，基于LED灯的可见光通信的信号错误率高（即识别率低）的原因之一是，LED灯的闪烁控制存在随机的延迟，即亮、暗状态的持续时间有时会出现非预期的随机延长。闪烁控制的延迟使得发送端和信号端之间的同步存在困难。按照常规的技术，以LED灯的高频率闪烁来进行通信，有光代表二进制1，无光代表二进制0。然而由于缺乏准确的同步，导致如果分别以有光、无光分别来代表二进制的1和0，会存在错误位接收。举例来说，当代表1位二进制0的无光状态的持续时间超出设定值后，额外的持续时间会被识别为另外1位二进制0。

克服上述问题的一个方法是使用新的编码方式。例如，从光信号角度看，以有光到无光之间状态的变化而不是以有光或无光状态本身来代表信息。从电信号角度看，以电平跳变而不是电平持续状态本身来代表信息。

这样，可以在编码时将待发送的身份认证信息分成至少一个信息单元，每一信息单元包含一个或多个比特。然后将这些信息单元分别转换为电信号单元，每一电信号单元以电平的跳变次数来代表对应信息单元的比特。相邻电信号单元之间则以固定电平值表示间隔。

设置各电信号单元内的电平的持续时间（在此称为第一电平持续时间）及相邻电信号单元间的电平的持续时间（在此称为第二电平持续时间）。第二电平持续时间会大于第一电平持续时间。这种大小关系会显著到让接收端能够无误地识别。

在接收端，解码过程是相反的。接收端会接收可见光信号并转换为电信号。当检测到电平跳变时，判断为一个电信号单元的开始；当检测到的电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，记录电平跳变的次数；当检测到的电平持续时间大于第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断一个电信号单元结束。当检测到的电平持续时间大于第三阈值时，判断信号接收完毕。其中，第三阈值大于第二阈值大于第一阈值。可以理解，第一阈值、第二阈值和第三阈值的设置会参考前述的第一电平持续时间和第二电平持续时间。

在接收完毕后，将接收到的各电信号单元转换为信息单元，然后将多个信息单元组合成身份认证信息。由此获得可见光信号所表征的身份认证信息。

可以理解，电平跳变至少会有一次。因此即使是一个电信号单元的所有比特值均为0，也会以电平跳变而不是以电平持续状态来表示。

然而，上述编码和解码方法仍有潜在的缺陷。当非预期的随机延迟的持续时间长到大于第二阈值且小于或等于第三阈值时时，会被识别为相邻电信号单元间的间隔。这时，接收端仍不能正确地识别出身份认证信息。如果将存在错误的身份认证信息与预定的身份认证信息进行比较，则永远无法认证成功。

根据本发明的构思，在收到电信号后，会首先计算该电信号的信息量。判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量，如果是则计算超出信息量，则根据超出的信息量，对电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得一个或多个候选电信号。这些候选电信号所包含信息量与身份验证信息的预定信息量是相同。然后，从各候选电信号分别获得候选身份认证信息。最后，将这些身份认证信息与预设信息比较。

得益于多可能发生错误的位置的纠正，所获得的候选电信号会包含正确的电信号，从而作为后续处理和比较的基础。

现在参考附图描述所要求保护的发明，在全部附图中使用相同的参考标号来指相同的部件或步骤。在以下描述中，为解释起见，披露了众多具体细节以提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，显而易见的是，这些发明也可以不采用这些具体细节来实施。

第一实施例

本实施例的提高光子身份认证系统识别率的方法是在光子身份认证系统的认证端实施。在描述此方法之前，先描述在请求端的编码和信号的发送。在本发明的实施例中，请求端既可以实施为专用的请求设备，也可以实施为包含请求程序的通用便携式移动设备，例如手机。在此实施例中，光信号的发射源可为发光二极管。

参见图1，是本发明一实施例的可见光信号的编码流程图，该编码流程包括：

步骤101，将待发送的身份认证信息分成至少一个信息单元，每一信息单元包含一个或多个比特（bit）。

步骤102，将该至少一个信息单元转换为至少一个电信号单元。

在本实施例中，每一电信号单元以从低电平到高电平的跳变次数来代表对应信息单元的该一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定低电平值表示的间隔。在本实施例中，可以用电平的上升沿作为跳变的开始。

例如，一个电信号单元内高电平的持续时间为2ms。每个电信号单元有四个从低电平到高电平的变换，每个电信号单元表示2比特信息，四个电信号单元组成一个字节。当一个电信号单元中的从低电平到高电平的变换次数为1时，代表信息00；当从低电平到高电平的变换次数为2时，代表信息01；当从低电平到高电平的变换次数为3时，代表信息10；当从低电平到高电平的变换次数为4时，代表信息11。从低电平到高电平的变换次数与其代表的信息之间的对应关系如表1所示。

表1

电平变换次数	1	2	3	4
					信息(2bit)	00	01	10	11

当然，每个电信号单元可以表示1比特信息，这需要最多2次跳变。以此类推，每个电信号单元可以表示3比特信息，这需要最多8次跳变。

从上表也可以看出，即使是比特值00，也会有一次电平跳变。

步骤103，设置各电信号单元内的第一电平持续时间及相邻电信号单元间的第二电平持续时间。另外，设置电信号结束时的第三电平持续时间。

例如将一个电信号单元内高电平的持续时间设置为0ms。另外，相邻两个电信号单元之间低电平的持续时间可设定为25ms。电信号结束时的低电平持续时间为60ms。

步骤104，对各个电信号单元进行组合，获得编码后的电信号。图4为一个示例性的编码电信号，其中示出比特值与电平之间的关系示意图，图中的四个电信号单元分别代表01、11、00和10，相邻两个电信号单元之间的高电平的持续时间是27ms，组合后的信号为一个字节，其二进制表示为01110010，对应的十六进制信号为0x72。

步骤105，以编码后的电信号控制发光二极管以可见光信号形式发送。发送时需要将作为发射源的发光二极管对准接收光子身份认证系统的光接收器。

图2示出本发明第一实施例的提高光子身份认证系统识别率的方法流程图。参照图2所示，流程如下：

步骤201，光子身份认证系统的认证端接收可见光信号。

步骤202，认证端将可见光信号转换为电信号。

步骤203，解码该电信号。

步骤204，计算该电信号的信息量。

步骤205，判断所计算的信息量是否超过（大于）身份认证信息的预定信息量，如果是则进入步骤206，如果否则进入步骤208；

步骤206，计算超出信息量，并根据该超出信息量，对电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号。

步骤207，从各候选电信号分别获得身份认证信息，然后进入步骤209。

步骤208，直接从电信号获得身份认证信息。

步骤209，将身份认证信息与预设信息比较。

图3示出本发明一实施例的光子身份认证系统的可见光信号解码流程图。参照图3所示，步骤203的解码过程如下：

步骤301，当检测到低电平到高电平的跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时。在本实施例中，可以用电平的上升沿作为跳变的开始记录。

步骤302，当检测到的高电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，表明电信号单元仍在持续，在此期间记录电平跳变的次数。

步骤303，当检测到的低电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束。

步骤304，当检测到的低电平持续时间大于该第三阈值时，判断整个电信号结束。

其中，第三阈值大于第二阈值大于第一阈值。

例如，设置第一、第二和第三阈值分别为0、25和60ms，当检测到上升沿时，开始计时，当检测到的高电平的持续时间大于0，且小于等于25ms时，记录从低电平到高电平的变换次数；当检测到的低电平的持续时间大于25ms，且小于等于60ms时，认为是一个电信号单元的结束标志；当检测到的低电平的持续时间大于60ms时，认为整个电信号结束。

在另一情形下，低电平的持续时间大于第三阈值也可能代表信号接收中断，重新开始检测信号。

在本发明的实施例中，从光信号到电信号的转换及解码过程可以在光信号接收过程中，以流水线方式实施。也就是说，每接收到一部分光信号，即进行转换及解码。当判定电信号结束时，意味着光信号接收完毕。

在本发明的第一实施例中，步骤206中根据该超出信息量，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的方法包括：根据该超出信息量，计算错误延时的个数；然后根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合。

由于引起信息量超出的错误时延通常被识别为两相邻电信号单元之间的间隔，因此根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的方法可以包括，在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元；在去除了与错误时延的个数相等的一个或多个间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号。在此，需要判断可能的错误时延位置，其示例性方法为去除两相邻电信号单元之间的间隔，从将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元。然后判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否，则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。以此类推，可以找到一个或多个这样的可能的错误时延位置。

例如，如图5所示，请求端发出23个电信号单元，假设每一电信号单元有2bit信息，共46bit信息。如果其中有一个电信号单元的一个电平发生了延时，且时延超过了相邻电信号单元间的间隔，会导致认证端解码为24个电信号单元。通过信息量的比较可知多两个1个电信号单元，即2bit信息。而这个延时有可能是图中所示的23个间隔之一。

组合的方法是，当去掉23个间隔中的某个间隔，将此间隔前后的两个电信号单元合并为单个电信号单元。然后判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，在本实施例中为4。也就是说，若组合后的电信号单元中电平的跳变次数大于4，则这个间隔不是延时电平导致的间隔，即不是可能的错误延时。相反，若组合后的电信号中电平的跳变次数小于4，则这个间隔可能是延时电平导致的间隔。在找到可能的错误延时后，可以在错误延时位置进行重新组合，整合出所有可能的信号，作为候选电信号。

在步骤209中，将身份认证信息与预设信息比较时，若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

在此，身份认证信息与预设信息的匹配包括：身份认证信息与预设信息相同。另外，身份认证信息与预设信息的匹配包括：身份认证信息与预设信息存在对应关系。

本实施例提供的提高身份认证系统识别率的方法，在请求端将身份认证信息转换成若干个电信号单元，各个电信号单元之间以低电平的持续时间来区分，在一个电信号单元内，以低电平到高电平的跳变次数表示信息。通过发光二极管将信号以可见光的形式发送出去。接收端通过计时，判断一个电信号单元接收结束，接收中断，或者接收完毕，记录一个电信号单元内表征信息的电平变换次数。

如果经解码后得到的信息量大于预定的信息量，则计算出超出的信息量的大小，然后找出可能发生延时的位置，对接收到的信息进行重新整合，使接收到的信息量等于预定信息量，从而整合出所有可能的电信号；若接收到的信息量等于发出的信息量，则直接对接收到的电信号进行整合。整合后的身份认证信息与预设信息比较，当有一个身份认证信息与预设信息一致时，反馈正确，停止比较；当所有身份认证信息均与预设信息不一致时，反馈错误，停止比较。因此，利用本实施例可以提高身份认证系统识别率，从而提高用户体验。

第二实施例

本实施例的提高光子身份认证系统识别率的方法是在光子身份认证系统的认证端实施。对应于认证端，光信号从请求端经过编码后发出。在本发明的实施例中，请求端既可以实施为专用的请求设备，也可以实施为包含请求程序的通用便携式移动设备，例如手机。在此实施例中，光信号的发射源可为发光二极管。

可见光信号的编码和发送流程图可仍旧参照图1所示。在步骤101，将待发送的身份认证信息分成至少一个信息单元，每一信息单元包含一个或多个比特（bit）。

步骤102，将该至少一个信息单元转换为至少一个电信号单元。

在本实施例中，每一电信号单元以从高电平到低电平的跳变次数来代表对应信息单元的该一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定高电平值表示的间隔。在本实施例中，可以用电平下降沿作为跳变的开始。

例如，一个电信号单元内低电平的持续时间为2ms。每个电信号单元有四个从高电平到低电平的变换，每个电信号单元表示2比特信息，四个电信号单元组成一个字节。当一个电信号单元中的从高电平到低电平的变换次数为1时，代表信息00；当从高电平到低电平的变换次数为2时，代表信息01；当从高电平到低电平的变换次数为3时，代表信息10；当从高电平到低电平的变换次数为4时，代表信息11。

当然，每个电信号单元可以表示1比特信息，这需要最多2次跳变。以此类推，每个电信号单元可以表示3比特信息，这需要最多8次跳变。

从上表也可以看出，即使是比特值00，也会有一次电平跳变。

步骤103，设置各电信号单元内的第一电平持续时间及相邻电信号单元间的第二电平持续时间。另外，设置电信号结束时的第三电平持续时间。

例如将一个电信号单元内低电平的持续时间设置为0ms。另外，相邻两个电信号单元之间高电平的持续时间可设定为25ms。电信号结束时的高电平持续时间为60ms。

步骤104，对各个电信号单元进行组合，获得编码后的电信号。

步骤105，以编码后的电信号控制发光二极管以可见光信号形式发送。发送时需要将作为发射源的发光二极管对准接收光子身份认证系统的光接收器。

可见光信号的编码和发送流程图可仍旧参照图2所示。流程如下：

步骤201，光子身份认证系统的认证端接收可见光信号。

步骤202，认证端将可见光信号转换为电信号。

步骤203，解码该电信号。

步骤204，计算该电信号的信息量。

步骤205，判断所计算的信息量是否超过（大于）身份认证信息的预定信息量，如果是则计算超出信息量，如果否则进入步骤207；

步骤206，根据该超出信息量，对电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号。

步骤207，从各候选电信号分别获得候选身份认证信息，进入步骤209。

步骤208，直接从电信号获得身份认证信息。

步骤209，将身份认证信息与预设信息比较。

图6示出本发明第二实施例的光子身份认证系统的可见光信号解码流程图。参照图6所示，步骤203的解码过程如下：

步骤601，当检测到高电平到低电平的跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时。在本实施例中，可以用电平的下降沿作为跳变的开始记录。

步骤602，当检测到的低电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，表明电信号单元仍在持续，在此期间记录电平跳变的次数。

步骤603，当检测到的高电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束。

步骤604，当检测到的高电平持续时间大于该第三阈值时，判断整个电信号结束。

其中，第三阈值大于第二阈值大于第一阈值。

例如，设置第一、第二和第三阈值分别为0、25和60ms，当检测到下降沿时，开始计时，当检测到的低电平的持续时间大于0，且小于等于25ms时，记录从高电平到低电平的变换次数；当检测到的高电平的持续时间大于25ms，且小于等于60ms时，认为是一个电信号单元的结束标志；当检测到的高电平的持续时间大于60ms时，认为整个电信号结束。

在另一情形下，高电平的持续时间大于第三阈值也可能代表信号接收中断，重新开始检测信号。

在本发明的一实施例中，步骤206中根据该超出信息量，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的方法包括：根据该超出信息量，计算错误延时的个数；然后根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合。

由于引起信息量超出的错误时延通常被识别为两相邻电信号单元之间的间隔，因此根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的方法可以包括，在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元；在去除了与错误时延的个数相等的一个或多个间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号。在此，需要判断可能的错误时延位置，其示例性方法为去除两相邻电信号单元之间的间隔，从将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元。然后判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否，则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。以此类推，可以找到一个或多个这样的可能的错误时延位置。

例如，如图5所示，请求端发出23个电信号单元，假设每一电信号单元有2bit信息，共46bit信息。如果其中有一个电信号单元的一个电平发生了延时，且时延超过了相邻电信号单元间的间隔，会导致认证端解码为24个电信号单元。通过信息量的比较可知多两个1个电信号单元，即2bit信息。而这个延时有可能是图中所示的23个间隔之一。

组合的方法是，当去掉23个间隔中的某个间隔，将此间隔前后的两个电信号单元合并为单个电信号单元。然后判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，在本实施例中为4。也就是说，若组合后的电信号单元中电平的跳变次数大于4，则这个间隔不是延时电平导致的间隔，即不是可能的错误延时。相反，若组合后的电信号中电平的跳变次数小于4，则这个间隔可能是延时电平导致的间隔。在找到可能的错误延时后，可以在错误延时位置进行重新组合，整合出所有可能的信号，作为候选电信号。

在步骤208中，将身份认证信息与预设信息比较时，若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

在此，身份认证信息与预设信息的匹配包括：身份认证信息与预设信息相同。另外，身份认证信息与预设信息的匹配包括：身份认证信息与预设信息存在对应关系。

本实施例提供的提高身份认证系统识别率的方法，在请求端将身份认证信息转换成若干个电信号单元，各个电信号单元之间以高电平的持续时间来区分，在一个电信号单元内，以从高电平到低电平的跳变次数表示信息。通过发光二极管将信号以可见光的形式发送出去。接收端通过计时，判断一个电信号单元接收结束，接收中断，或者接收完毕，记录一个电信号单元内表征信息的电平变换次数。

如果经解码后得到的信息量大于预定的信息量，则计算出超出的信息量的大小，然后找出可能发生延时的位置，对接收到的信息进行重新整合，使接收到的信息量等于预定信息量，从而整合出所有可能的电信号；若接收到的信息量等于发出的信息量，则直接对接收到的电信号进行整合。整合后的身份认证信息与预设信息比较，当有一个身份认证信息与预设信息一致时，反馈正确，停止比较；当所有身份认证信息均与预设信息不一致时，反馈错误，停止比较。因此，利用本实施例可以提高身份认证系统识别率，从而提高用户体验。

本发明还提出一种提高光子身份认证系统识别率的装置，包括：用于接收代表身份认证信息的可见光信号的模块；用于将该可见光信号转换为电信号的模块；用于解码该电信号的模块；用于计算该电信号的信息量的模块；用于判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量的模块；用于当所计算的信息量超过身份认证信息的预定信息量时，计算超出信息量的模块；用于根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号的模块；用于当所计算的信息量未超过身份认证信息的预定信息量时，从各候选电信号分别获得身份认证信息的模块；用于从该电信号获得身份认证信息的模块；以及用于将该身份认证信息与预设信息比较的模块。

该电信号包括至少一个电信号单元，每一电信号单元以电平的跳变次数来代表一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定电平表示的间隔。

该电平的跳变为低电平到高电平的跳变或为高电平到低电平的跳变。

根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号的模块包括：用于根据该超出信息量，计算错误延时的个数的模块；以及用于根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的模块。

用于根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的模块包括：用于在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元的模块；用于去除与错误时延的个数相等的间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号的模块。

所述用于在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元的模块是以下述方式确定为可能的错误时延位置：去除两相邻电信号单元之间的间隔，将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元；判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。

所述用于将该身份认证信息与预设信息比较的模块，若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

该身份认证信息与该预设信息的匹配包括：该身份认证信息与预设信息相同或存在对应关系。

解码该电信号的模块包括：用于当检测到电平跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时的模块；用于当检测到的电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，记录电平跳变的次数的模块；用于当检测到的电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束的模块；以及用于当检测到的电平持续时间大于该第三阈值时，判断电信号结束的模块。

该可见光信号是来自发光二极管。

本发明还提供了一种身份认证系统，该身份认证系统可为门禁系统、地铁系统、支付系统或消费管理系统。身份认证系统包括光子钥匙和光子受控端，光子钥匙发出光信号，光子受控端包含前述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。当然，如果该身份认证系统为双向通信，则光子钥匙也可以包含前述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

以门禁系统为例，本实施例用光子钥匙作为发送端，将编码后的识别数据通过电子钥匙的LED灯以可见光信号的形式发送出去。光子受控端对从光子钥匙接收的可见光信号进行解码，然后根据解码获得可见光信号所表征的身份认证信息。

本发明还提供了一种身份认证系统，包括前述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

因此，利用本实施例可以提高身份认证系统识别率，从而提高用户体验。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种提高光子身份认证系统识别率的方法，包括以下步骤：

a)接收代表身份认证信息的可见光信号；

b)将该可见光信号转换为电信号；

c)解码该电信号；

d)计算该电信号的信息量；

e)判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量，如果是则进入步骤f，如果否则进入步骤h；

f)计算超出信息量，并根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号；

g)从各候选电信号分别获得身份认证信息，进入步骤i；

h)从该电信号获得身份认证信息；以及

i)将该身份认证信息与预设信息比较。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该电信号包括至少一个电信号单元，每一电信号单元以电平的跳变次数来代表一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定电平表示的间隔。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该电平的跳变为低电平到高电平的跳变或为高电平到低电平的跳变。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的步骤包括：

根据该超出信息量，计算错误延时的个数；以及

根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的步骤包括：

在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元；

去除与错误时延的个数相等的间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定可能的错误时延位置的步骤包括：

去除两相邻电信号单元之间的间隔，将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元；

判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将该身份认证信息与预设信息比较的步骤包括：

若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该身份认证信息与该预设信息的匹配包括：该身份认证信息与预设信息相同或存在对应关系。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，解码该电信号的步骤包括：

当检测到电平跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时；

当检测到的电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，记录电平跳变的次数；以及

当检测到的电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束；

当检测到的电平持续时间大于该第三阈值时，判断电信号结束。

10.一种提高光子身份认证系统识别率的装置，包括：

用于接收代表身份认证信息的可见光信号的模块；

用于将该可见光信号转换为电信号的模块；

用于解码该电信号的模块；

用于计算该电信号的信息量的模块；

用于判断所计算的信息量是否超过身份认证信息的预定信息量的模块；

用于当所计算的信息量超过身份认证信息的预定信息量时，计算超出信息量的模块；

用于根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号的模块；

用于当所计算的信息量未超过身份认证信息的预定信息量时，从各候选电信号分别获得身份认证信息的模块；

用于从该电信号获得身份认证信息的模块；以及

用于将该身份认证信息与预设信息比较的模块。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该电信号包括至少一个电信号单元，每一电信号单元以电平的跳变次数来代表一个或多个比特，相邻电信号单元之间具有以固定电平表示的间隔。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，该电平的跳变为低电平到高电平的跳变或为高电平到低电平的跳变。

13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，根据该超出信息量对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合，获得包含信息量与该预定的信息量相同的一个或多个候选电信号的模块包括：

用于根据该超出信息量，计算错误延时的个数的模块；以及

用于根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的模块。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，用于根据错误时延的个数，对该电信号中所有可能发生错误延时的位置进行重新组合的模块包括：

用于在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元的模块；

用于去除与错误时延的个数相等的间隔后，获得重新组合后的一个或多个候选电信号的模块。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述用于在确定为可能的错误时延位置去除间隔以组合由该间隔分离的两相邻电信号单元的模块是以下述方式确定为可能的错误时延位置：

去除两相邻电信号单元之间的间隔，将该两相邻电信号单元组合为单个电信号单元；

判断组合后的电信号单元所包含的电平跳变次数是否超出最高值，如果是，则判定该被去除的间隔不是可能的错误时延；如果否则判定该被去除的间隔是可能的错误时延。

16.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述用于将该身份认证信息与预设信息比较的模块，若某一身份认证信息与该预设信息匹配，则反馈正确；若某一身份认证信息信号与该预设信息不匹配，则反馈错误。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，该身份认证信息与该预设信息的匹配包括：该身份认证信息与预设信息相同或存在对应关系。

18.如权利要求10所述的装置，其特征在于，解码该电信号的模块包括：

用于当检测到电平跳变时，判断为一电信号单元的开始，开始计时的模块；

用于当检测到的电平持续时间大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，记录电平跳变的次数的模块；以及

用于当检测到的电平持续时间大于该第二阈值且小于或等于第三阈值时，判断该电信号单元结束的模块；

用于当检测到的电平持续时间大于该第三阈值时，判断电信号结束的模块。

19.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该可见光信号是来自发光二极管。

20.一种光子钥匙，其特征在于，包括如权利要求10至19任一项所述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

21.一种光子受控端，其特征在于，包括如权利要求10至19任一项所述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

22.一种身份认证系统，其特征在于，所述身份认证系统包括如权利要求20所述的光子钥匙或/和如权利要求21所述的一种光子受控端。

23.一种身份认证系统，包括如权利要求10至19任一项所述的一种提高光子身份认证系统识别率的装置。

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