CN105389872A - 一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统 - Google Patents

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李金鹏
钟杨伍
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Abstract

一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，本发明涉及智能门禁领域，其旨在解决现有智能门禁系统存在耐久度低，安全可靠性差，系统功耗高、通用性低，人性化程度较低和用户体验差，并且一般蓝牙系统的本征信号与本征信号受环境影响产生的干扰复信号相串扰等技术问题。该发明特征包括用于中央控制的主控机：接收和/或发送数字信号；接收主控机数字信号的第一蓝牙信号收发装置：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机；接收主控机数字信号的第二蓝牙信号收发装置：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机；具有蓝牙信号收发功能的智能终端，如手机和蓝牙密匙卡；与主控机连接的智能门阀。本发明用于搭建一种减少误开的蓝牙门禁系统。

Description

一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统
技术领域
本发明涉及智能门禁领域，具体涉及一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统。
背景技术
现有智能门禁系统，一般地，使用磁卡或IC卡与读卡机的技术方案；当小区住户进出门时，对于携带大量物品或骑行的住户，存在开门不便，容易造成出入口堵塞；不利于有身体障碍的住户独自进出门；耐久度很低，磁卡或IC卡易受环境影响；安全性并没有达到预期效果，磁卡容易被复制，并且磁卡或IC卡在丢失后，对于所有小区住户均造成潜在的影响，而更换所有磁卡或IC卡对物业又会造成大量非必要成本；读卡机需要长期、实时通电，造成电能浪费且增加使用成本。其次，市面上使用的蓝牙门禁，仅仅设置单一的蓝牙收发装置，不具有屏蔽层，而蓝牙信号极容易发生畸变、衰减，并且受自身干扰复信号串扰，该现有技术实际使用时效果不理想。此外，少数社区使用指纹识别机，存在磁卡或IC卡与读卡机的操作弊病；其成本高昂并且不卫生，不具有较好的可行性。
发明内容
针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其旨在解决现有智能门禁系统存在耐久度低，安全可靠性差，系统功耗高、通用性低，人性化程度较低和用户体验差，并且一般蓝牙系统的本征信号与本征信号受环境影响产生的干扰复信号相串扰等技术问题。本方案对安装于汽车中的蓝牙门禁通讯和蓝牙区域定位产生技术启示。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，包括用于中央控制的主控机：接收和/或发送数字信号；接收主控机数字信号的第一蓝牙信号收发装置：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机；接收主控机数字信号的第二蓝牙信号收发装置：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机；具有蓝牙信号收发功能的智能终端：接收和/或发送蓝牙信号；与主控机连接的智能门阀：其中包括继电器，受继电器控制的门磁开关；智能终端由用户携带。
上述方案中，所述的蓝牙信号收发装置，包括用于建立不同蓝牙信号强度区域的蓝牙信号屏蔽层：不同蓝牙信号强度区域分布于蓝牙信号屏蔽层两侧；分别位于蓝牙信号屏蔽层两侧的第一天线和第二天线；接收主控机数字信号的第一蓝牙芯片：通过第一天线接收和/或发送蓝牙信号；接收主控机数字信号的第二蓝牙芯片：通过第二天线接收和/或发送蓝牙信号。蓝牙信号屏蔽层用于显著衰减蓝牙信号源发出的本征信号受环境影响而产生具有畸变、干扰噪声的复信号，并且部分衰减本征信号。在蓝牙信号屏蔽层两侧的天线感应到本征蓝牙信号相对不同的强度，从而为主控机提供判断蓝牙信号源相对位置的依据，以判断是否提供信息匹配和进一步地开闭门服务。
上述方案中，所述的第一蓝牙芯片和/或第二蓝牙芯片，输出接收信号强度至主控机。
上述方案中，还包括接收主控机数字信号的第三蓝牙信号收发装置：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机；接收主控机数字信号的第四蓝牙信号收发装置：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机。
上述方案中，所述的第一蓝牙信号收发装置和/或第二蓝牙信号收发装置和/或第三蓝牙信号收发装置和/或第四蓝牙信号收发装置，采用环形分布排列的安装方式，用于形成智能识别区。第二蓝牙信号收发装置和/或第三蓝牙信号收发装置和/或第四蓝牙信号，提供了检测范围内，与智能终端配对，进行蓝牙通讯；不用等待用户靠近主控机再进行配对，节约了用户出入时间，提高出入门效率；由于蓝牙信号波衰减范围受环境影响，其包络线大多是不规则的椭圆，蓝牙信号收发装置越多，能够获得更好、更灵敏的信号检测、匹配。
上述方案中，所述的主控机，还包括电源和处理器，与电源连接的处理器：选用ARM架构的单片机，其接口为多路串行接口。
上述方案中，所述的主控机，还通过处理器中的逻辑电路对蓝牙信号收发装置输出的接收信号强度作比较并输出接收信号强度差。提供了综合信号处理结构；主控机能够通过对其中一个蓝牙信号收发装置接收信号强度作差，判断出智能终端相对该蓝牙信号收发装置中蓝牙信号屏蔽层的哪一侧；为主控机判断用户相对蓝牙信号收发装置的方位提供了结构基础。
上述方案中，所述的主控机，其处理器获取第一蓝牙信号收发装置和/或第二蓝牙信号收发装置和/或第三蓝牙信号收发装置和/或第四蓝牙信号收发装置的接收信号强度差且通过处理器中的逻辑电路比较对应的接收信号强度差，从而得出最大接收信号强度差及其对应的蓝牙信号收发装置，即获得智能终端所处区域或位置。提供了综合信号处理结构；主控机能够通过比较接收信号强度差，判断出智能终端更为靠近的蓝牙信号收发装置，从而获得目标位置；为主控机判断用户预进出、方位提供了结构基础。
上述方案中，优选地，所述的接收信号强度和/或接收信号强度差，处理器对接收信号强度和/或接收信号强度差进行绝对值运算。
上述方案中，优选地，所述的智能终端，包括指纹识别装置，用于蓝牙信号收发的开关。用户通过指纹识别装置启动蓝牙，提供了两步验证，即使智能终端丢失，拾取者也不能够进行开门；进一步提高智能门禁安全级别，并且干净卫生。
上述方案中，优选地，所述的智能终端，包括手机、蓝牙密匙卡、平板电脑和/或智能穿戴设备。常用，不易忘记佩带，并且受关注度高，不容易丢失。
上述方案中，优选地，还包括第五蓝牙信号收发装置，安装于蓝牙门禁智能识别区的中央位置，能够进一步提升系统检测精度。
上述方案中，优选地，所述的处理器，包括ARM构架单片机，功耗低，成本低廉，易于编程，实现简单且通用性较高。
上述方案中，优选地，所述的蓝牙芯片，包括单模低功率蓝牙芯片，其功耗低，简单易用，成本较低，更容易与智能终端验证连接。
与现有技术相比，本发明有益效果：
突出地并进步地，提供了具有一种屏蔽层双天线的信号系统结构，获取了蓝牙智能识别区域内蓝牙信号收发装置的接收信号强度及其差的分布特征，进一步地通过逻辑处理接收信号强度，利用中央控制设备实现了目标定位并进行开闭门操作；
出乎意料地，在本系统设计实施过程中，利用获取信号差的系统结构，克服了一般蓝牙信号系统的本征信号与本征信号受环境影响产生的干扰复信号相串扰的技术问题和由于蓝牙信号固有的扩散密度不均匀以及易畸变、衰减等特征所导致难以实现具有优良运营效果蓝牙信号系统的技术问题；
显著地并实质地，提高了系统安全可靠性和通用性，提升了用户体验和系统人性化及智能程度以充分地满足不断提高的用户需求。
附图说明
图1为本发明的模块连接图；
图2为本发明主控机和智能门阀的一种具体实施例；
图3为本发明蓝牙信号收发装置的一种具体实施例；
图4为本发明的蓝牙信号源定位示意图；
图5为本发明智能终端所安装应用程序的功能流程图；
图6为本发明蓝牙信号匹配电路的一种具体实施例；
图7为本发明结构的一般简易实施例；
图中：100-主控机，200-智能门阀，300-智能终端，1、2、3、4-蓝牙信号收发装置，Bluetoothsignal_x-蓝牙信号BS_x，PulseSignal_x-数字信号PS_x，Rx-电阻，Cx-电容，Ax-天线，Bx-蓝牙信号匹配模块，Qx-晶体管，Xx-晶体振荡器，x=1,2，3……。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明的模块连接图，一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，包括用于中央控制的主控机100：接收和/或发送数字信号；接收主控机100数字信号的第一蓝牙信号收发装置1：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机100；接收主控机100数字信号的第二蓝牙信号收发装置2：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机100；具有蓝牙信号收发功能的智能终端300：接收和/或发送蓝牙信号；与主控机100连接的智能门阀200：其中包括继电器，受继电器控制的门磁开关。在具体实施本发明时，可将第一蓝牙信号收发装置1安装于主控机100中。
实施例1
图2为本发明主控机和智能门阀的一种具体实施例，其中主控机100中处理器选用单模低功率蓝牙芯片TICC2540，处理器连接有用于反馈系统状态的LED灯和扩音器；该实施例中第一蓝牙信号收发装置的射频开关S1导通一个通道，直接等效为导线，处理器直接连接第一蓝牙信号匹配模块B1。
实施例2
图3为本发明蓝牙信号收发装置的一种具体实施例，其中蓝牙信号屏蔽层可选用2.4GHz信号屏蔽介质，并且保证衰减效果能够使得天线接收到的蓝牙信号强度存在绝对值不为零的差值。智能终端300发出蓝牙信号，第一天线A1接收到的蓝牙信号BluetoothSignal_RS（相对强信号），第一天线A1输出至后端电路；当蓝牙信号通过蓝牙信号屏蔽层后，本征蓝牙信号衰减为蓝牙信号BluetoothSignal_RW（相对弱信号），后端电路对其作差，获得智能终端300的定位信息。
实施例3
图4为本发明的蓝牙信号源定位示意图，小区处于东面，所述的第一蓝牙信号收发装置1，安装于主控机100中，并与主控机100一起安装于小区门口，控制智能门阀200；第二蓝牙信号收发装置2，安装于西街区，可选的安装位置可以为地面，电灯杆表面；第三蓝牙信号收发装置3和第四蓝牙信号收发装置4分别安装于北街区和南街区；携带智能终端300的住户准备从西北向进入小区，智能终端300首先与第二蓝牙信号收发装置2和第三蓝牙信号收发装置3进行匹配，蓝牙信号通过蓝牙信号屏蔽层BLO2、BLO3后，主控机100接受到第二蓝牙信号收发装置2和第三蓝牙信号收发装置3输出四个接收信号强度RSSI，并得出两个接收信号强度差△RSSI，从而判断出用户处于蓝牙门禁智能识别区之外，即位置Location1处。当用户移动至位置location4处时，由于用户相对于第二蓝牙信号收发装置2较远，主控机100接收第二蓝牙信号收发装置2发出的接受信号强度RSSI并得出对应的接受信号强度差△RSSI，而对于第一蓝牙信号装置1，其输出接受信号强度RSSI至主控机100，主控机得出接受信号强度差△RSSI的绝对值将远大于前者，主控机100判断用户在智能门阀200附近，实现进入小区的开门操作，实际应用中，主控机100也可以为第一蓝牙信号收发装置1预设阈值，一旦超过阈值即触发开门，将减少系统检测判断时间。
实施例4
所述的处理器，适用于ARM架构Cortex-M3核单片机技术选择；易于编程，实现简单容易且通用性较高；蓝牙芯片信号输入/输出管脚UART1连接至处理器信号输入/输出管脚UART。
实施例5
所述的蓝牙芯片，适用于TI的低功耗CC2540蓝牙单晶芯片技术选择；CC2540是一个超低消耗功率的系统单晶片，它整合了包含微控制器、主机端及应用程序于一个元件上，结合一个优异的无线射频传送接收器及一个工业标准的加强型8051微控制器，它包括连接类比及数位感应器的周边，内建可程式的快闪记忆体，精确的无线射频讯号强度指示，内建AES-128加密引擎；CC254可让强固的主控或从属式节点以很低的成本建立起来，它具有很低的睡眠模式功率消耗及不同工作模式间短暂的转换时间，适用于需要超低消耗功率的系统。
实施例6
所述的天线，选用2.4GHz陶瓷天线，读取距离2-10米，天线增益约为2.5dBi，具有高耐久度，并且抗干扰、防水防尘。较低的系统信号检测范围，防止一次开门同时出现多人进门或出门，进一步提升系统的开或闭门判断操作精确度。
实施例7
图5为本发明智能终端所安装应用程序的功能流程图，所述的智能终端300，包括安装有蓝牙门禁信号匹配应用终端程序的智能终端。持有智能终端300的住户，进入蓝牙门禁智能识别区，与蓝牙信号收发装置建立数据连接，唤醒主控机100，验证或匹配信息后，判断用户进入第一蓝牙信号收发装置1的检测范围内，第一蓝牙信号收发装置1的接收信号强度RSSI和接收信号强度差△RSSI相比其他蓝牙信号收发装置达到阈值要求时，进行开闭门。
实施例8
图6为本发明蓝牙信号匹配电路的一种具体实施例，该蓝牙信号匹配电路通用性高，易于实现，并且具体实施时器件选用灵活。
实施例9
图7为本发明结构的一般简易实施例，在使用过程中，为获得更低的系统成本，并且对定位精度要求较低时，选用本方案的另一种实施例，包括用于中央控制的主控机100：接收和/或发送数字信号；接收主控机100数字信号的第一蓝牙信号收发装置1：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机100；具有蓝牙信号收发功能的智能终端300：接收和/或发送蓝牙信号；与主控机100连接的智能门阀200：其中包括继电器，受继电器控制的门磁开关。为进一步缩小系统空间占用，可将第一蓝牙信号收发装置1安装于主控机100中。通过利用第一蓝牙信号收发装置1的接收信号强度RSSI以及接收信号强度差△RSSI，可以实现小区门前方和门后方的方位判断，进一步对系统阈值进行限定，同样能够实现较为精准的开闭门操作。
硬件出现未知的异变，技术的进步只是选用标准的参考。但是出于改劣发明,或者成本考量,仅仅从实用性的技术方案选择。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，包括
用于中央控制的主控机（100）：接收和/或发送数字信号；
接收主控机（100）数字信号的第一蓝牙信号收发装置（1）：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机（100）；
接收主控机（100）数字信号的第二蓝牙信号收发装置（2）：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机（100）；
具有蓝牙信号收发功能的智能终端（300）：接收和/或发送蓝牙信号；
与主控机（100）连接的智能门阀（200）：其中包括继电器，受继电器控制的门磁开关。
2.根据权利要求1所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，所述的蓝牙信号收发装置，包括
用于建立不同蓝牙信号强度区域的蓝牙信号屏蔽层：不同蓝牙信号强度区域分布于蓝牙信号屏蔽层两侧；
分别位于蓝牙信号屏蔽层两侧的第一天线A1和第二天线A2；
接收主控机（100）数字信号的第一蓝牙芯片B1：通过第一天线A1接收和/或发送蓝牙信号；
接收主控机（100）数字信号的第二蓝牙芯片B2：通过第二天线A2接收和/或发送蓝牙信号。
3.根据权利要求2所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，所述的第一蓝牙芯片B1和/或第二蓝牙芯片B2，输出接收信号强度RSSI至主控机（100）。
4.根据权利要求1所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，还包括
接收主控机（100）数字信号的第三蓝牙信号收发装置（3）：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机（100）；
接收主控机（100）数字信号的第四蓝牙信号收发装置（4）：还接收和/或发送蓝牙信号，反馈数字信号至主控机（100）。
5.根据权利要求4所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，所述的第一蓝牙信号收发装置（1）和/或第二蓝牙信号收发装置（2）和/或第三蓝牙信号收发装置（3）和/或第四蓝牙信号收发装置（4），采用环形分布排列的安装方式，用于形成智能识别区。
6.根据权利要求1所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，所述的主控机（100），还包括电源VCC和处理器，与电源VCC连接的处理器：选用ARM架构的单片机，其接口为多路串行接口。
7.根据权利要求3或5或6所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，所述的主控机（100），还通过处理器中的逻辑电路对蓝牙信号收发装置输出的接收信号强度RSSI作比较并输出接收信号强度差△RSSI。
8.根据权利要求7所述的一种结合区域判定的智能蓝牙门禁系统，其特征在于，所述的主控机（100），其处理器获取第一蓝牙信号收发装置（1）和/或第二蓝牙信号收发装置（2）和/或第三蓝牙信号收发装置（3）和/或第四蓝牙信号收发装置（4）的接收信号强度差△RSSI且通过处理器中的逻辑电路比较对应的接收信号强度差△RSSI。
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