CN105427428B - 一种音频门锁系统及其开锁方法 - Google Patents

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Abstract

一种音频门锁系统及其开锁方法，所述音频门锁系统包括一个带有第一扬声器和第一麦克风的音频门锁，一个带有第二扬声器和第二麦克风的智能手机，以及一个与所述智能手机通过无线互联网连接的服务器，所述智能手机上安装有与所述服务器连接的软件客户端。本发明的音频门锁系统基于现有手机和门锁的特点，无需增加硬件成本即可采用安全性更高的音频编解码通信技术，降低了手机硬件要求，成本低，易于推广，同时从安全性考虑，提供了严格的身份认证，避免了身份欺诈和开锁密码复制以及密码转发的缺陷。

Description

一种音频门锁系统及其开锁方法
技术领域
本发明涉及一种音频门锁及其开锁方法，尤其是一种配合智能手机使用的音频门锁系统以及通过智能手机控制开锁的方法，所述智能手机和所述音频门锁通过编码的音频信号进行通信，特别的，本发明涉及一种音频门锁系统及其开锁方法。
背景技术
现有通过接触式的IC卡、非接触式的射频卡识别开锁的电子门锁使用十分广泛，尤其在酒店、机关、学校、社区等人员往来频繁的场所得到普遍的应用。但是这些卡本身都是消耗品，容易磨损、损坏，而且还需要用户随身携带，丢失后补办也需要一定的成本，缺点也很明显。
为解决这种缺陷，中国专利申请CN 201310112682.0中公开了一种酒店门锁的实现方法，首先用户通过酒店的前台获得入住酒店房间的权限；酒店的前台通过管理程序将酒店房间的权限进行加密，并发送给用户的手持设备；手持设备接收数据，并将数据通过短距离通信的方式发送给门锁；门锁接收来自手持设备的加密数据；对接收到的加密数据进行解密；判断数据包含的信息是否符合开锁的条件，如果符合条件，则开锁，如果不符合条件，则不开锁。上述现有技术可以做到用户到酒店开房不需要带卡，只需要随身携带手机即可。门锁和前台电脑不需要联网，即可知道用户当前的手机在哪段时间可以开门。酒店没有卡类物品的损耗。用户甚至可以不经过前台直接在网上获得入住房间的权限。
上述现有技术虽然可以做到无卡开门，但是仍然需要事先就将门锁的信息发送给手机，这些信息被非法复制之后可以通过其它设备将门锁打开，酒店也不能保证开门的就是用户的手机，门锁也只是被动的接收信息进行比对，存在相当的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种音频门锁系统及其开锁方法，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种音频门锁系统的开锁方法，所述音频门锁系统包括一个带有第一扬声器和第一麦克风的音频门锁，一个带有第二扬声器和第二麦克风的智能手机，以及一个与所述智能手机通过无线互联网连接的服务器，所述智能手机上安装有与所述服务器连接的软件客户端，所述音频门锁系统的开锁方法包括如下步骤：
所述智能手机登录所述软件客户端；
使所述智能手机靠近所述音频门锁，触发所述音频门锁的感应开关激活所述音频门锁，所述音频门锁的所述第一扬声器发出经过编码的门锁音频信号，所述智能手机的所述第二麦克风接收到所述门锁音频信号，将其发送给所述服务器，同时将所述智能手机的身份ID通过无线互联网发送给所述服务器并发送开锁请求；
所述服务器收到所述开锁请求以及所述智能手机的身份ID、所述门锁音频信号之后，解码核实通过后向所述智能手机发送所述音频门锁的开锁密码；
所述智能手机将所述开锁密码编码为音频信号，通过第二扬声器发送给所述音频门锁；所述音频门锁通过第一麦克风接收到所述开锁密码的音频信号之后，将其解码后与所述音频门锁存储的密码进行比对，比对通过则开锁，比对不通过则不开锁。
优选地，所述门锁音频信号中包含所述音频门锁的编号。
优选地，所述感应开关为红外感应开关。
优选地，所述智能手机登录所述软件客户端之后，点击所述软件客户端的开锁请求按钮，所述第二扬声器持续发出经过编码的所述智能手机的身份ID的音频信号；所述音频门锁激活之后，通过所述第一麦克风接收音频信号后进行解码，若解码后得到符合格式要求的身份ID，则通过所述第一扬声器发出所述门锁音频信号。
优选地，所述音频门锁解码得到所述符合格式要求的身份ID之后，将其存储一段预定的时间；所述智能手机发送所述开锁密码的同时，将其身份ID一并发送给所述音频门锁；在所述预定的时间内，如果所述符合格式要求的身份ID和所述智能手机身份ID相同，则进行开锁密码的比对；超过所述预定的时间，或者两个ID不同，则需要重新操作开锁步骤。
优选地，所述预定的时间为5秒。
优选地，所述门锁音频信号中包含所述音频门锁的编号以及所述智能手机的身份ID。
优选地，所述门锁音频信号中包含时间信息。
优选地，所述服务器收到解码后的所述门锁音频信号之后，提取其中包含的身份ID与所述智能手机发送的身份ID进行比对，只有二者相同，所述服务器才会向所述智能手机发送所述音频门锁的开锁密码。
本发明还提供了一种用于上述方法的音频门锁系统，所述音频门锁系统包括一个带有第一扬声器和第一麦克风的音频门锁，一个带有第二扬声器和第二麦克风的智能手机，以及一个与所述智能手机通过无线互联网连接的服务器，所述智能手机上安装有与所述服务器连接的软件客户端。
本发明的音频门锁系统基于现有手机和门锁的特点，无需增加硬件成本即可采用安全性更高的音频编解码通信技术，降低了手机硬件要求，成本低，易于推广，同时从安全性考虑，提供了严格的身份认证，避免了身份欺诈和开锁密码复制以及密码转发的缺陷。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的音频门锁系统的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
正如背景技术部分所述，鉴于现有的门锁所存在的安全隐患，本发明提供了一种改进的音频门锁系统及其开锁方法，如图1所示，其显示的是根据本发明的一个具体实施例的音频门锁系统的结构示意图，所述音频门锁系统可以用于家庭用户的门锁，也可以用于社区门禁系统、酒店、工矿企业等场合的门锁。
另外，本发明的音频门锁系统的一个显著特点是采用了音频编解码通信技术，该通信技术的特点是将需要传递的信息转换成二进制信号，然后通过扬声器将二进制信号中的1用一个第一频率的声音发出，二进制信号中的0用一个第二频率的声音发出，接收设备接收到经过编码的声音信号之后转换成二进制文件，进一步解码还原成所需的信息，完成通信过程。中国专利申请CN 201410329906.8中对这种技术进行了详细描述，此处全文引用作为参考。本领域技术人员应当理解，虽然音频编解码通信技术的原理是现有的，但是将其应用于门锁系统需要考虑本发明的特点，即，本发明之所以采用这种技术来实现智能手机和门锁的通信，是因为智能手机的规格存在很大的差异，例如有些有蓝牙，有些没有，有些带射频，有些不带，用wifi通信能耗太大，相反，每一个智能手机都带有扬声器和麦克风，应用这种通信方式无需额外的限制，只需要软件客户端编解码即可。同时，基于本发明的原理，本发明的音频门锁不但具备接收信号的功能，而且还具备发送信号的功能，而一般的住户门禁系统通常都具备语音通话功能，即通常都安装有扬声器和麦克风，因此采用这种技术应用于门锁上也是一个普遍适用的解决方案。即，本发明的特点决定了采用音频编解码通信技术是一种出人意料的转用发明，本领域技术人员并不能简单将该技术替换其它的通信手段应用于本发明，因为本领域使用的设备先天就普遍具备扬声器和麦克风，应用该技术可以无需硬件成本，只需软件处理即可，适用性广，易于改装推广，成本低廉，这些特点使得本发明的上述转用具备突出的实质性特点和显著的进步。
具体来说，参见图1，本发明的音频门锁系统包括一个带有第一扬声器101和第一麦克风102的音频门锁100，一个带有第二扬声器201和第二麦克风202的智能手机200，以及一个与智能手机200通过无线互联网400连接的服务器300，其中智能手机200上安装有与服务器300连接的软件客户端203。其中，本发明的音频门锁系统与现有技术的一个显著区别在于，本发明的音频门锁系统中的音频门锁100和智能手机200通过麦克风和扬声器进行通信，编解码规则与一般通用的蓝牙、射频等差异较大，需要较大的样本数据才能破解，安全性较高。另外，为避免样本数据被截取，本发明还提供了其它手段进行身份验证，进一步提高了安全性，后续将对此详细描述。下面通过具体实施例详细说明本发明的音频门锁系统的开锁方法。
亦即，本发明的音频门锁系统的开锁方法包括如下步骤：
首先，用户拿着智能手机200到了门口要进门，就需要想办法打开音频门锁100。此时要做的事情是，智能手机200和音频门锁100相互要能建立通信联系，其次是智能手机200将开锁密码提供给音频门锁100。现有技术中对于这两点都没有进行严格的筛选控制，通常是任何手机都能与门锁建立通信联系，一旦门锁存在漏洞，则通过攻击手段等就有可能使门锁失效。另外就是现有的门锁只要收到开锁密码就给开门，不管提供密码的到底是不是正确的用户，这带来的问题是密码一旦被非法复制就能打开门锁，安全性也非常令人担忧。
因此，本发明从安全性考虑，提供了严格的身份认证，用以避免上述缺陷。其具体方案步骤是，首先，用户通过智能手机200登录其上安装的软件客户端203。当然，在登录过程中需要处于联网状态，同时为保证安全，软件客户端203设置需要输入用户名和账户登录密码，该用户名和账户登录密码会发送给服务器300核对用户名和密码正确才可登录并正常使用软件客户端203。
然后使智能手机200靠近音频门锁100，双方靠近的距离至少要达到双方发出的音频信号能够被对方正常接收和识别。之后触发音频门锁100的感应开关103激活音频门锁100，在一个优选实施例中，感应开关103可以是红外感应开关，也可以是其它光感开关，只有感应开关103的感应孔被遮挡，音频门锁100才会被激活。设置感应开关103的作用是使音频门锁100不使用的时候处于休眠状态，以节约电能，同时避免频繁接收无关的人声、脚步声等其它杂音造成音频门锁100负荷太大缩短其使用寿命。音频门锁激活之后，音频门锁100的第一扬声器101发出经过编码的门锁音频信号，智能手机200的第二麦克风202接收到门锁音频信号，将其发送给服务器300，同时将智能手机200的身份ID通过无线互联网400发送给服务器300并发送开锁请求。也就是在联网状态下，操作软件客户端203，点击软件客户端203上的开锁请求按钮，软件客户端203就会将智能手机200的身份ID通过无线互联网400发送给服务器300同时也发送开锁请求，其中身份ID并不等同于前述的用户名，优选地，身份ID是用户注册的时候自动生成或者由服务器300生成并加密存储在软件客户端203中的，更优选地，该身份ID处于加密状态以二进制代码的形式存在于软件客户端203的代码中，不可通过智能手机200直接读取。也就是即便将整个软件客户端导出打开成二进制代码形式，也是很难分析出哪部分代码表示的是加密状态的身份ID，况且还要将其解码还原成原始状态更加是不可能的，大大增加了安全性。
在本步骤中，音频门锁100一旦被激活，例如通过手或智能手机200遮挡感应开关103的感应孔使音频门锁100被激活之后，音频门锁100就开始向外发送经过编码的门锁音频信号，靠近音频门锁100的任何设备都可以接收到该门锁音频信号，当然，该门锁音频信号中包含什么内容、编解码规则到底是什么是无关紧要的，接收到信号的设备只需要将该门锁音频信号转发给服务器300，同时将自己的身份ID也发送给服务器300就可以了，因此拦截该门锁音频信号是没有意义的事情，因为智能手机200并不进行编解码工作，拦截到的门锁音频信号是原样转发的，收集再多的样本数据也无法破解。另外，在一个优选实施例中，门锁音频信号中可以包含音频门锁100的编号，当然，该编号也被存储在服务器300中，用以区分每一个音频门锁100的身份。同时，门锁音频信号中还可以包含一些唯一因素的信息，例如时间信息等，因此经过编码的每一个门锁音频信号都是独一无二的，并不是拦截之后再转发给服务器、或者复制一份转发给服务器就能被认可的，大大增加了安全性。
当然，为了保证安全，在本发明的另一个具体实施例中，还可以对于接收音频门锁100的智能手机200的身份ID进行一个过滤，即，智能手机200登录软件客户端203之后，点击软件客户端203的开锁请求按钮，第二扬声器201持续发出经过编码的智能手机200的身份ID的音频信号；音频门锁100激活之后，通过第一麦克风102接收音频信号后进行解码，若解码后得到符合格式要求的身份ID，则通过第一扬声器101发出所述门锁音频信号。即，在本实施例中，音频门锁100被激活之后，并不是马上就直接向外发送门锁音频信号，而是首先由智能手机200向音频门锁100发送自己的身份ID，只有符合格式要求的身份ID才被认可为可以接收门锁音频信号的智能手机。这种设置有以下几个好处，首先如果音频门锁是被误操作或者恶作剧激活，如果接收到的声音判断是无效的，则根本就不发出任何音频信号，可以节约电能并降低设备损耗，其次这样设置不会让任何无关的设备接收到自己发出的音频信号，降低了被破解的概率。
进一步的，在一个具体实施例中，音频门锁100解码得到符合格式要求的身份ID之后，可以将其存储一段预定的时间，例如存储5秒，用以在后续接收到开锁密码的时候再次核对智能手机的身份ID，只有两个身份ID相同，才认可其发送过来的开锁密码是由正确的客户发送过来的，避免了开锁密码被复制带来的安全风险，后面还会对此进行进一步的说明。
再之后，服务器300收到开锁请求以及智能手机200的身份ID、所述门锁音频信号之后，解码核实通过后向智能手机200发送音频门锁100的开锁密码。这个过程中，需要核实智能手机200的身份ID是否是合法的注册用户，同时将门锁音频信号进行解码，然后核实门锁音频信号是否是由合法的音频门锁100发送的，当然，正如前述，由于门锁音频信号中包含有音频门锁的编号以及其它唯一性的信息，例如时间，例如请求开锁的智能手机的身份ID等，因此可以很容易核实发送过来的门锁音频信号是否被复制或者是由其它的智能手机转发过来的。例如，在一个具体实施例中，门锁音频信号中可以包含音频门锁100的编号以及智能手机200的身份ID，服务器300收到解码后的门锁音频信号之后，提取其中包含的身份ID与智能手机200发送的身份ID进行比对，只有二者相同，服务器300才会向智能手机200发送所述音频门锁100的开锁密码。即，只有全部信息核实通过了，服务器300才会将开锁密码发送给正确的智能手机200。可见本发明的整个身份核实方案严谨而清晰，难以破解复制，相对现有技术无疑具备更好的安全性。
最后，智能手机200将开锁密码编码为音频信号，通过第二扬声器201发送给音频门锁100；音频门锁100通过第一麦克风102接收到所述开锁密码的音频信号之后，将其解码后与音频门锁100存储的密码进行比对，比对通过则开锁，比对不通过则不开锁。最后这个步骤看起来很简单，但是完成的前提是前面所有的信息、身份核实都获得通过才行。
为提高安全性，本发明还提供了一个身份核实措施，正如前述的一个实施例中提及，可以设定开始的时候智能手机200先发送自己的身份ID给音频门锁100，音频门锁100解码后得到符合格式要求的身份ID，然后存储预定的时间，例如5秒，智能手机200发送开锁密码的同时，将其身份ID一并发送给音频门锁100；在所述预定的例如5秒时间内，如果所述符合格式要求的身份ID和智能手机200身份ID相同，则进行开锁密码的比对；超过所述预定的时间，或者两个ID不同，则需要重新操作开锁步骤，避免了开锁密码被复制带来的安全风险。本实施例的优点是，音频门锁100需要确保请求开锁的手机和发送密码的手机是同一个，避免欺骗手段开门，因为在短时间内转换手机和ID登录是相对比较困难的，避免信息转发的缺陷。当然，这其中还可以通过智能手机200的MAC地址来代替身份ID进行比对，但是实用性并不如本发明的上述方案更好，一方面这需要智能手机具有MAC地址，同时MAC地址的格式、长度是固定的，容易猜测破解，而本发明中的身份ID是自定义的，可以定义为特殊格式和长度不固定的ID，增加了猜测破解的难度，同时也不用刻意要求手机具备MAC地址，降低了手机硬件要求，成本低，易于推广。
总体而言，本发明的音频门锁系统的开锁过程基本上是瞬间完成的，即当用户点击软件客户端203的开锁请求按钮之后，上述步骤都是在后台进行的，用户并不可感知这些行为的存在。用户的直观的感受就是智能手机200和音频门锁100各自噼里啪啦发出了一阵高频声音，然后就开锁了，如果核对身份、密码错误、或者超时则开锁失败，需要重新操作开锁步骤。
综上所述，本发明的音频门锁系统基于现有手机和门锁的特点，无需增加硬件成本即可采用安全性更高的音频编解码通信技术，降低了手机硬件要求，成本低，易于推广，同时从安全性考虑，提供了严格的身份认证，避免了身份欺诈和开锁密码复制以及密码转发的缺陷。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种音频门锁系统的开锁方法，所述音频门锁系统包括一个带有第一扬声器(101)和第一麦克风(102)的音频门锁(100)，一个带有第二扬声器(201)和第二麦克风(202)的智能手机(200)，以及一个与所述智能手机(200)通过无线互联网(400)连接的服务器(300)，所述智能手机(200)上安装有与所述服务器(300)连接的软件客户端(203)，其特征在于，所述音频门锁系统的开锁方法包括如下步骤：
所述智能手机(200)登录所述软件客户端(203)；之后，点击所述软件客户端(203)的开锁请求按钮，所述第二扬声器(201)持续发出经过编码的所述智能手机(200)的身份ID的音频信号；
使所述智能手机(200)靠近所述音频门锁(100)，触发所述音频门锁(100)的红外感应开关(103)激活所述音频门锁(100)；所述音频门锁(100)激活之后，通过所述第一麦克风(102)接收音频信号后进行解码，若解码后得到符合格式要求的身份ID，将其存储一段预定的时间；然后通过所述第一扬声器(101)发出经过编码的门锁音频信号，所述门锁音频信号中包含所述音频门锁(100)的编号以及所述智能手机(200)的身份ID；所述智能手机(200)的所述第二麦克风(202)接收到所述门锁音频信号，将其发送给所述服务器(300)，同时将所述智能手机(200)的身份ID通过无线互联网(400)发送给所述服务器(300)并发送开锁请求；
所述服务器(300)收到所述开锁请求以及所述智能手机(200)的身份ID、所述门锁音频信号之后，解码核实通过后向所述智能手机(200)发送所述音频门锁(100)的开锁密码；
所述智能手机(200)将所述开锁密码编码为音频信号，通过第二扬声器(201)发送给所述音频门锁(100)，同时将所述智能手机(200)的身份ID一并发送给所述音频门锁(100)；所述音频门锁(100)通过第一麦克风(102)接收到所述开锁密码的音频信号之后将其解码，在所述预定的时间内，如果所述符合格式要求的身份ID和所述智能手机(200)的身份ID相同，则与所述音频门锁(100)存储的密码进行比对；比对通过则开锁，比对不通过则不开锁；超过所述预定的时间，或者两个ID不同，则需要重新操作开锁步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定的时间为5秒。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述门锁音频信号中包含时间信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务器(300)收到解码后的所述门锁音频信号之后，提取其中包含的身份ID与所述智能手机(200)发送的身份ID进行比对，只有二者相同，所述服务器(300)才会向所述智能手机(200)发送所述音频门锁(100)的开锁密码。
5.一种用于权利要求1-4之一所述的方法的音频门锁系统，其特征在于，所述音频门锁系统包括一个带有第一扬声器(101)和第一麦克风(102)的音频门锁(100)，一个带有第二扬声器(201)和第二麦克风(202)的智能手机(200)，以及一个与所述智能手机(200)通过无线互联网(400)连接的服务器(300)，所述智能手机(200)上安装有与所述服务器(300)连接的软件客户端(203)。
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