CN106462683A - 电子设备和对用户进行认证的方法 - Google Patents

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A·亨特
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Abstract

电子设备包括传感器电路(34)，该传感器电路(34)可操作以在多个频率处测量用户的至少一个电学性质从而捕捉用户的频率分辨电学特性。该电子设备包括处理电路(30)，该传感器电路(34)可操作以执行用户的频率分辨电学特性与基准特性之间的比较以认证用户。该处理电路(30)可操作以基于比较的结果执行解锁操作。

Description

电子设备和对用户进行认证的方法
技术领域
本发明涉及电子设备和认证方法。本发明的实施方式具体涉及电子设备和允许对用户进行认证以使用电子设备的方法。
背景技术
具有用于阻止未授权使用的安全机制的电子设备持续变得越来越流行。这样的电子设备的示例包括但不限于用于蜂窝通信系统的终端、便携式计算装置、或其他装置。
这样的电子设备的安全和对其未授权使用的阻止受到重点关注，并且可以影响终端用户以不同的方式采取行动来保护他们自己免受对其电子设备的未授权使用。一个示例性机制包括密码。然而，对于用户来说记住密码可以是麻烦的。认证还会是消耗时间的，因为用户必须输入密码。捕捉手指或虹膜的图像的光学扫描器或其他光学传感器也会大幅地增加复杂性和在用户可以开始使用电子设备之前的时间延迟。另外，这样的光学扫描器会大幅增加电子设备的成本。
发明内容
本领域存在对于电子设备和对于认证用户的方法的需求，通过其可以以增加用户便利的方式来容易地认证用户。存在对于这样的电子设备和方法的需求，其允许在没有明显的用户动作并且例如当电子设备在锁定状态下时没有引起在用户可以使用电子设备之前的明显的时间延迟的情况下执行认证。
根据实施方式，使用电感测技术来确定针对用户的印迹，其表示用户的电学特性。该电学特性可以包括分别在多个频率处测量的电容、电感、和/或阻抗。可以使用表示用户的电学特性的印迹来认证用户。根据实施方式，可以使用电容感测、和/或电感感测、和/或阻抗感测来确定用户的电学特性。
为了登记被授权使用装置的用户，可以通过电容感测、和/或电感感测、和/或阻抗感测来捕捉电学特性，并且该电学特性可以以非易失的方式存储作为基准特性。随后，为了确定用户是否被授权使用电子设备，通过电容感测、和/或电感感测、和/或阻抗感测来测量该用户的电学特性，并且将电学特性与该基准特性比较。
可以对于电子设备和用户之间的多个相对位置存储基准特性。为了例示，基准特性可以包括当用户在安装了可穿戴装置的那个手臂的手中持有移动装置时的情况下的依赖于频率的数据、以及当用户在不同于安装了可穿戴装置的那个手臂的手中持有移动装置时的情况下的其他依赖于频率的数据这两者。
当基于捕捉到的电学特性检测到用户被授权使用电子设备时，可以执行解锁操作。该解锁操作可以解锁用户接口。该解锁操作可以解锁蜂窝通信网络的终端的锁定画面。
通过感测用户的电学特性并且使用电学特性作为一种印迹，其中认证可以基于所述印迹，可以以自动和有效的方式认证用户。
根据实施方式的电子设备包括传感器电路，该传感器电路可操作以在多个频率处测量用户的至少一个电学性质从而捕捉用户的频率分辨电学特性。便携式电子设备包括处理电路，该处理电路可操作以执行用户的频率分辨电学特性与基准特性之间的比较以认证用户。该处理装置被构造成基于比较的结果执行解锁操作。
电子设备可以由至少两个分开的部件形成。该两个分开的部件可以包括可穿戴装置和与可穿戴装置分开的移动装置。移动装置可以是蜂窝通信网络的终端。可穿戴装置可以被构造成附着到用户皮肤。可穿戴装置可以被构造成附着到手腕、手臂、头部或用户身体的其他部分。
传感器电极可以安装在可穿戴装置中。
被构造成生成探测信号的探测信号生成电路可以安装在可穿戴装置中。传感器电路可以被构造成测量对探测信号的响应以捕捉频率分辨电学特性。
电子设备可以包括用户接口，该用户接口与可穿戴装置分开并且被构造成通过无线接口与可穿戴装置通信。处理装置可以被构造成基于比较的结果选择性地解锁该用户接口来执行解锁操作。
电子设备可以被构造成当容纳该用户接口的壳体被保持在用户的手中时触发该传感器电路捕捉用户的频率分辨电学特性。
电子设备可以被构造成当容纳用户接口的壳体被保持在用户的手中时触发探测信号生成电路生成探测信号。
该处理电路可以在可穿戴装置中安装。该处理电路可以被构造成通过该可穿戴装置的无线接口发送解锁信号以解锁用户接口。
电子设备可以包括缓冲器，该缓冲器可操作以在可穿戴装置中缓冲用户的频率分辨电学特性。甚至在用户为了解锁移动装置而拿起它之前就可以捕捉用户的频率分辨电学特性。
可穿戴装置可以是可操作以使用所缓冲的用户的频率分辨电学特性来认证用户。
该处理电路可以被构造成通过无线接口发送比较的结果。可以不通过无线接口发送捕捉到的电学特性以防止欺骗性的操纵。
电子设备可以是包括壳体的移动装置，用户接口、传感器电路和处理电路容纳于所述壳体中。
用户接口可以设置在壳体的第一侧，并且传感器电路可以包括位于壳体的第二侧的导电面，该第二侧不同于该第一侧。
传感器电路可以耦接到用户接口以建立用于捕捉用户的电学特性的闭合电流环路。
电子设备可以被构造成在登记阶段捕捉基准特性，在所述登记阶段传感器电路在多个频率处测量用户的至少一个电学性质。
电子设备可以被构造成分别针对电子设备的、相对于用户的多个不同位置中的每一个位置来捕捉基准特性。当捕捉到的频率分辨电学特性匹配针对多个不同方位的基准特性中的任一个时，该用户可以被认证。
传感器电路可以可操作以生成探测信号，所述探测信号包括以不同频率振荡的多个频谱分量。传感器电路可以可操作以当探测信号被施加于用户时测量响应信号。
传感器电路可以可操作以测量对施加于用户并且包括以不同频率振荡的多个频谱分量的探测信号的响应。
传感器电路可以被构造成执行频率扫描。传感器电路可以被构造成执行频率扫描以生成探测信号。
传感器电路可以被构造成执行扫频电容感测(SFCS)以捕捉用户的频率分辨电学特性。
传感器电路可以被构造成执行阻抗感测以捕捉用户的频率分辨电学特性。
对电子设备的用户进行认证的方法包括以下步骤：由传感器电路在多个频率处测量用户的至少一个电学性质从而捕捉用户的频率分辨电学特性。该方法包括由处理电路执行用户的频率分辨电学特性与基准特性之间的比较以认证用户。该方法包括基于比较的结果择选性地执行解锁操作。
传感器电路可以安装在可穿戴装置中。
可以在可穿戴装置中安装被构造成生成探测信号的探测信号生成电路。可以将探测信号生成电路构造成生成探测信号作为扫频信号。
该方法可以包括通过无线接口接收用于在可穿戴装置生成探测信号的触发信号。该方法可以包括通过无线接口从可穿戴装置向移动装置发送比较的结果。
该方法可以包括在登记阶段由传感器电路捕捉基准特性在后续认证用户时使用。
在登记阶段捕捉基准特性的步骤可以包括针对电子设备的、相对于用户的至少两个不同的位置来捕捉基准特性。
测量用户的至少一个电学性质的步骤可以包括由传感器电路使用频率扫描来生成探测信号。
测量用户的至少一个电学性质的步骤可以包括由传感器电路执行扫频电容感测(SFCS)以捕捉用户的频率分辨电学特性。
测量用户的至少一个电学性质的步骤可以包括由传感器电路执行阻抗感测以捕捉用户的频率分辨电学特性。
根据实施方式的装置和方法允许通过基于电学特性对用户进行认证来解锁移动装置。电学特性可以是频率分辨的，从而提供频域中的多个数据点。可以使用移动装置自身中的或与移动装置分开的可穿戴装置中的传感器电路来捕捉电学特性。当传感器电路安装在可穿戴装置中时，在可穿戴装置与移动装置之间的无线通信可以使用蓝牙低能量(BLE)、WiFi、体域网(Body Area Network,BAN)、或其他无线通信技术来执行。
附图说明
将参照附图描述本发明的实施方式，其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。
图1是根据实施方式的电子设备的示意图。
图2是根据实施方式的电子设备的放大图。
图3是根据实施方式的电子设备的框图。
图4是例示根据实施方式的电子设备的操作的图，其在认证过程中执行电容感测。
图5是例示根据实施方式的电子设备的操作的图，其在认证过程中执行阻抗感测。
图6是例示根据实施方式的电子设备的操作的图，其在认证过程中执行阻抗感测。
图7示出了根据本发明的电子设备的传感器电路。
图8是例示用于由根据实施方式的电子设备生成探测信号的频率扫描的图。
图9是根据实施方式的电子设备的可穿戴装置的截面图。
图10是根据实施方式的流程图。
图11是根据实施方式的流程图。
图12是根据实施方式的电子设备的框图。
图13是图12的电子设备的平面图。
图14是根据实施方式的电子设备的可穿戴装置的截面图。
图15是根据实施方式的电子设备的框图。
具体实施方式
将参照附图描述本发明的示例性实施方式。尽管将在特定应用领域的背景下(例如在包括可穿戴装置和与其分开的移动装置电子设备的背景下)描述了一些实施方式，但实施方式并不局限于这些配置。各种实施方式的特征可以彼此结合，除非另外特别指出。
图1是根据实施方式的电子设备的示意图。图2是电子设备的透视细节图。电子设备包括移动装置11和可穿戴装置12。移动装置11可以是便携式装置。移动装置11可以是手持型装置。移动装置11可以是构造成与蜂窝通信网络通信的终端，例如移动电话、平板电脑或笔记本。
移动装置11具有包括锁定状态在内的不同的操作状态。在锁定状态中，阻止用户使用至少一些功能。在锁定状态中，移动装置11的用户接口可以阻止用户激活至少一些功能。为了例示，如将在下面参照图14和图15更详细地说明的，移动装置11的用户接口可以示出锁定画面，并且例如在用户可以造成移动装置11执行数据或语音通信功能之前，必须解锁移动装置11。
电子设备包括传感器电路。如下面将参照图14和图15更详细地说明的，传感器电路可以安装在与移动装置11分开的可穿戴装置12中。传感器电路也可以集成在移动装置11中。
传感器电路被构造成测量用户1的至少一个电学性质。该至少一个电学性质可以是电容值、和/或阻抗、和/或电感。传感器电路可以被构造成分别针对多个频率中的每一个频率处测量至少一个电学性质。介电材料(诸如身体组织)的电学性质可以呈现出频率依赖性。通过分别针对多个频率中的每一个测量用户1的至少一个电学性质，传感器电路可以以频率分辨的方式捕捉用户的电学特性。针对多个频率中的每一个测得的电容值、阻抗值和/或电感值在此共同称为用户的“频率分辨电学特性”。
电子设备使用由传感器电路测量的频率分辨电学特性来认证用户。为了将用户登记为电子设备的可容许用户，传感器电路可以捕捉用户的频率分辨电学特性。传感器电路可以执行电容感测、和/或电感感测、和/或阻抗感测以捕捉用户的频率分辨电学特性。可以在非易失性存储器中存储用户的频率分辨电学特性和/或通过处理频率分辨电学特性而生成的数据。用户的频率分辨电学特性和/或通过处理频率分辨电学特性而生成的数据可以当用户需要再次被认证时用作基准特性。可以在移动装置11和/或可穿戴装置12中存储基准特性。
频率分辨电学特性可以依赖于用户如何保持或安装电子设备的部件。为了例示，频率分辨电学特性可以依赖于是在安装了可穿戴装置12的一只手臂还是在另一只手臂的手中保持移动装置11。为了考虑到这一点，可以在电子设备中针对在电子设备与用户之间的多个不同位置存储基准特性。可以在登记阶段捕捉相应的基准特性。
当移动装置11处于锁定状态时，传感器电路可以捕捉穿戴了可穿戴装置12的用户的频率分辨电学特性。可以将捕捉到的用户的频率分辨电学特性与存储在电子设备中的基准特性比较以认证用户。如果捕捉到的用户的频率分辨电学特性匹配先前存储的基准特性，则可以选择性的解锁移动装置11。
电子设备可以被构造成调整基准特性。为了例示，介电材料(诸如用户的身体)的响应可以随着身体体质改变而随时间变化。当用户成长、增加体重或减少体重时，这可以发生。电子设备可以可操作以追踪用户的频率分辨电学特性的改变。电子设备可以可操作以当它监测到用户的频率分辨电学特性的一致的、逐渐的改变时逐渐调整基准特性，而无需用户执行新的登记阶段。
电子设备可以被构造成检测出频率分辨电学特性仍然匹配基准特性，即使它们不完全重合。可以使用量化频率分辨电学特性与基准特性之间的差异的度量，来检测虽然存在偏差但匹配仍然足够好以可靠地认证用户。例如，度量可以是频率空间中的距离度量。当电子设备检测出频率分辨电学特性以系统性的方式偏离于所存储的基准特性时，例如因为随着用户被认证了多次而频率分辨电学特性示出了与先前记录的基准特性的一致性偏差，可以调整基准特性。调整可以涉及计算所存储的基准特性和当基于电学印迹认证用户时捕捉到的频率分辨电学特性的加权平均。
将多个用户登记为移动装置11的授权用户也是可能的。可以在非易失性存储器中针对多个登记用户中的每一个用户存储频率分辨电学特性和/或通过处理频率分辨电学特性而生成的数据。如果电学特性匹配多个已存储的频率分辨电学特性中的一个，则可以基于用户的捕捉到的电学特性来解锁移动装置11。
如果基于电学特性的认证对于用户是成功的，则可以基于捕捉到的电学特性在用户不输入密码的情况下执行解锁。如果基于电学特性的认证对于用户是不成功的，则还可以使用其他认证技术，例如，通过要求用户输入密码。为了加强安全将基于电学特性的认证与其他认证技术结合也是可能的。从而可以降低了对电子设备的非授权使用的风险。
可以以各种方式执行对用户是否被授权使用移动装置11的验证。移动装置可以检测出它被拿起或者以其他方式在用户的手中被持有。然后移动装置11可以触发传感器电路针对多个频率中的每一个频率来测量至少一个电学性质，以捕捉频率分辨电学特性。可穿戴装置12可以生成探测信号。该探测信号可以是扫频信号。传感器电路可以在移动装置11测量对探测信号的响应。移动装置11可以处理该响应以确定频率分辨电学特性，例如通过分别针对多个频率中的每一个频率导出电容值、阻抗值和/或电感值。移动装置可以基于频率分辨电学特性与基准特性的比较来确定是否解锁移动装置11。
为了进一步减少解锁移动装置11所需要的时间，传感器电路可以被配置成使得其自动捕捉频率分辨电学特性，例如按照预定义的时间间隔来捕捉。为了这个目的，移动装置11和可穿戴装置12可以通过无线接口同步，并且移动装置11可以造成可穿戴装置12生成探测信号。传感器电路可以缓冲频率分辨电学特性。当移动装置11检测出它被拿起或者以其他方式在用户的手中被保持时，移动该装置11可以触发可穿戴装置12向移动装置11发送频率分辨电学特性。
可以以各种方式实现可穿戴装置12与移动装置11之间的数据发送13。可以使用蓝牙低能量(BLE)、WiFi、体域网(BAN)、或其他无线通信技术来执行数据发送13。
图3是根据实施方式的电子设备10的框图表示。电子设备10包括移动装置11和可穿戴装置12。
移动装置11包括处理电路30。处理电路30可以被构造成基于由传感器电路34捕捉的频率分辨电学特性来执行用户认证。处理电路30可以被构造成读取响应于探测信号的由传感器电路34捕捉的频率分辨电学特性。可以由包括在可穿戴装置12中的探测信号生成电路20生成该探测信号并且将探测信号施加于用户。通过无线接口31上的通信，处理电路30可以触发探测信号生成电路20生成探测信号。无线接口31可以被构造成根据蓝牙低能量(BLE)、Wifi、体域网(BAN)、或其他通信技术执行与可穿戴装置12的无线接口22的通信。还可以通过无线接口31、22执行移动装置11与可穿戴装置12之间的同步。
处理电路30可以将由传感器电路34捕捉的频率分辨电学特性与存储装置33中存储的基准特性进行比较。如上面描述的，当用户被登记为针对移动装置11的授权用户时，可以在存储装置33中存储基准特性。处理电路30可以执行技术中的任一个或任何组合来将捕捉到的频率分辨电学特性与存储装置33中存储的基准特性进行比较。为了例示，可以将在多个频率记录的一个或多个电学性质(例如电容值、电感值、和/或阻抗值)与基准特性进行比较。替选地或另外地，可以执行频谱分析技术以确定捕捉到的频率分辨电学特性中的峰值的位置和/或高度是否匹配所存储的基准特性中的那些值。替选地或另外地，可以由处理电路30执行统计技术(诸如主成分分析)以确定捕捉到的用户的频率分辨电学特性是否匹配先前登记的用户的那些值。处理电路30可以执行数字数据处理以将捕捉到的频率分辨电学特性与基准特性进行比较。处理电路30可以包括一个或多个处理器、一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个微控制器、一个或多个专用电路、或者其组合以执行所指示的功能。
在存储装置33中存储的基准特性可以包括针对一个用户的多个数据集。为了例示，基准特性的一个数据集可以限定当移动装置11和可穿戴装置12与用户的同一手臂接触时在登记阶段捕捉到的频率分辨电学特性。基准特性的另一个数据集可以限定当移动装置11和可穿戴装置12与用户的不同手臂接触时在登记阶段捕捉到的频率分辨电学特性。如上面讨论的，可以将移动装置11构造成逐渐调整所存储的基准特性。当移动装置11检测出捕捉到的频率分辨电学特性与所存储的基准特性中的一致性偏差时，它可以自动地调整所存储的基准特性。
移动装置11可以包括用户接口32。用户接口32可以是组合的输入/输出接口，例如触摸敏感屏幕。用户接口32可以具有锁定状态，在所述锁定状态中它可以允许用户执行仅一些功能，同时移动装置11的其他功能被锁定。为了例示，在锁定状态中，用户接口32可以允许用户输入密码、发起紧急通信、和/或关闭移动装置。用户接口32可以不允许用户在锁定状态下发起非紧急的语音或数据通信。
处理电路30可以基于对捕捉到的频率分辨电学特性与(一个或多个)登记用户的基准特性的比较来执行解锁操作。如果捕捉到的用户的频率分辨电学特性匹配存储装置33中存储的基准特性，则处理电路30可以解锁用户接口32以它允许数量比锁定状态下多的功能由移动装置执行。
可穿戴装置12可以具有用于将可穿戴装置12附着于用户身体的附着件13，以其邻接在用户的皮肤上。该附着件13可以是带子，例如腕带或胸带。可以在可穿戴装置12中集成探测信号生成电路20。探测信号生成电路20可以被构造成生成探测信号。探测信号生成电路可以被构造成利用频率扫描来生成探测信号，以使得探测信号包括多个不同频率的频谱分量。
移动装置11中的传感器电路34可以具有检测器，该检测器用于检测响应于将探测信号应用于用户1的身体而测得的响应信号。传感器电路34可以被构造成针对多个频率中的每一个频率来确定电容值、和/或阻抗值、和/或电感值。用于将探测信号生成电路20的频率扫描与对传感器电路34的响应的分析的同步可以通过无线接口31、22上的同步来执行。无线接口22可以被构造成通过蓝牙低能量(BLE)、WiFi、体域网(BAN)、或其他无线通信技术与移动装置11的无线接口31的通信。
可穿戴装置12可以被构造成从移动装置11接收用于生成探测信号的请求。响应于该请求，可穿戴装置12可以生成探测信号。替选地或另外地，可穿戴装置12可以被构造成使得甚至是在从用户拿起移动装置11之前，探测信号生成电路20就生成探测信号。例如，传感器电路34可以以预定义短时间间隔捕捉依赖于频率的电学特性，并且探测信号生成电路20可以对于测量结果分别生成探测信号。可以在缓冲器中缓冲最新的依赖于频率的电学特性。该缓冲器可以包括在移动装置中。当为了解锁用户接口32需要认证时，可以从缓冲器中读取最新的依赖于频率的电学特性以用于认证。
探测信号生成电路20和传感器电路34可以具有多种构造。如将参照图4更详细地说明的，探测信号生成电路20和传感器电路34可以被构造成执行电容感测以针对多个频率捕捉电容值作为用户的电学特性。如将参照图5和图6更详细地说明的，另外地或替选地传感器电路34可以被构造成针对若干频率捕捉阻抗值作为用户的电学特性。另外地或替选地传感器电路34可以被构造成执行电感感测以捕捉电感值。
图4是示出由根据实施方式的电子设备的传感器电路34测得的并且由其处理电路30处理的电容值的图。表示电容值相对于频率的数据是频率分辨电学特性的示例。针对不同的用户记录了不同的曲线41-43，即，不同的频率分辨电学特性。这是由于电容测量结果对于身体组织的组织性质敏感的事实，该组织性质诸如脂肪或水含量、密度以及尺寸。随着频率变化的电容C(f)可以对于不同的用户呈现出不同的走势。可以通过针对不同频率测得的电容值区分不同的用户。
不需要在多个频率中的每一个频率都能够区分电学特性41-43。为了例示，在频率范围46中的各频率处测得的一个用户的电容值41之间的差异允许将用户与一个或多个其他用户区分，针对该一个或多个其他用户测得了至少在频率范围46中不同于电学特性41的电学特性42、43。以频率范围45中的各频率处测得的另外的用户的电容值42之间的差异允许将该另外的用户与一个或多个其他用户区分，针对该一个或多个用户测得了至少在频率范围45中不同于电学特性42的电学特性41、43。
传感器电路34可以被构造成生成具有多个频率的频谱分量的探测信号。可以执行频率扫描。传感器电路34可以监测在用户身体检测到的响应信号。可以使用相同的电极或不同的电极来将探测信号施加于用户并且来测量响应信号。例如，可以在邻接在皮肤上的可穿戴装置12的背侧设置(一个或多个)电极。
传感器电路34可以被构造成对于用户执行扫频电容感测。可以按照下文的描述来构造并操作传感器电路34：C Harrison等人的Capacitive Fingerprinting:ExploringUser Differentiation by Sensing Electrical Properties of the Human Body UIST'12,2012年10月7-10,Cambridge,Massachusetts,USA，在此通过引用并入本申请。
如将参照图5和图6更详细地说明的，除了电容感测或者作为电容感测的替选，可以执行阻抗感测和/或电感感测。
图5是示出阻抗值的模的图，并且图6是示出由根据实施方式的电子设备的传感器电路34测得的并且由其处理电路30处理的阻抗值的复数幅角(即相位)的图。表示阻抗值的模量和复数幅角相对于频率的数据是频率分辨电学特性的示例。针对不同的用户记录了表示阻抗模量的不同的曲线51-53，即，不同的频率分辨电学特性。这是由于阻抗测量结果对于身体组织的组织性质敏感的事实，该组织性质诸如脂肪或水含量、密度、以及尺寸。随着频率变化的阻抗模量|Z(f)|和/或随着频率变化的阻抗幅角arg(Z(f))可以针对不同的用户呈现出不同的走势。可以通过针对不同频率测得的阻抗值来区分不同的用户。
通过例如使用感测电路测量在用户的手或者在用户的两手之间的阻抗，可以分析用户的组织并且这可以用作认证的印迹。为了例示，和骨头组织或者包含了大量脂肪的组织相比，几乎没有或没有脂肪的组织通常具有较大量的水并且用作较好的导体。
图7示出了可以用于根据实施方式的电子设备中的探测信号生成电路20和传感器电路34的实现方式。可以在不同装置中或者在同一装置中安装探测信号生成电路20和传感器电路34。为了例示，可以在可穿戴装置12中安装探测信号生成电路20，并且可以在移动装置11中安装传感器电路34，或者反之亦然。在另一实施方式中，探测信号生成电路20和传感器电路34可以都安装在移动装置11中，或者可以都安装在可穿戴装置12中。
探测信号生成电路20可以包括波形生成器71。波形生成器71可以被构造成生成以超过一个频率振荡的信号。波形生成器71可以被构造成生成具有作为时间的函数变化的频率的信号。可以将这样的信号写为：
其中t表示时间，f(t)表示随时间变化的频率，并且表示相移。
可以将波形生成器71的输出提供给一个或多个滤波器72。该滤波器72可以包括至少一个高通滤波器和至少一个低通滤波器。可以将该滤波器的输出提供给放大器73。可以将放大器73的输出作为探测信号Sp施加于用户的身体。例如，可以将探测信号生成电路20的输出端74耦接到邻接在用户的皮肤上的电极。
在传感器电路34的输入端75接收响应信号Sr。可以将输入端75耦接到和输出端74相同的电极或者不同的电极。响应信号Sr可以通过隔离缓冲器76和一个或多个滤波器77。波形检测装置78可以被构造成检测响应信号Sr的波形。波形检测装置78可以被构造成将响应信号Sr的包络确定为随时间变化。可以基于该包络来检测由探测频率的依赖于时间的变化导致的电容、和/或阻抗、和/或电感中的依赖于时间的变化。可以检测响应信号Sr和探测信号Sp之间的相移。可以由数字控制和处理单元79处理包络信息和相移以针对多个频率中的每一个频率确定电容值。可以由数字控制和处理单元79处理包络信息和相移以针对多个频率中的每一个确定阻抗或电感值。该数字控制和处理单元79可以是集成电路。该数字控制和处理单元79可以是处理器、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路、或这样的装置的组合。
图8示出可以由根据实施方式的探测信号生成电路20生成的探测信号80。通过频率扫描生成探测信号80。探测信号80振荡的频率随着时间变化。例如，可以以连续频率斜坡或不连续地改变频率。
可以使用各种测量几何结构来将探测信号施加于用户，并且从用户捕捉响应信号。为了例示，可以使用单导线构造，其中使用一个电极来施加探测信号并且检测响应信号。可以使用其他结构，其中电流路径通过用户身体组织和可穿戴装置12。如图9中例示的，在一些实现方式中可以使用四点测量技术，其中可以在第一对电极处施加探测信号并且在第二对电极处检测响应信号。可以使用射频(RF)四探针阻抗测量技术。可以测量接地阻抗和通过阻抗(through impedance)。探针可以全部安装在同一装置中或者在不同装置中。
图9示出施加于用户皮肤2的可穿戴装置12。传感器电路可以在一对外部电极81、82处施加探测信号，该探测信号例如具有依赖于时间的频率的电压。可以检测另一对内部电极83、84之间的压降作为响应信号。可以结合探测信号根据响应信号中计算依赖于频率的电容、电感和/或阻抗值。
探测电极还可以安装在不同装置中。为了例示，电子设备可以包括安装在可穿戴装置中的电极和安装在手持型移动装置中的其他电极。可以将电子设备构造成既测量接地阻抗又测量通过用户的通过阻抗。
图10是根据实施方式的方法90的流程图。方法90可以由根据实施方式的电子设备执行。
在91，触发登记过程，其中可以在电子设备中存储用户的电学特性。这允许基于电学特性认证用户并且在之后的使用中基于电学特性执行解锁。用于登记过程的触发可以是移动装置11的第一次启动和/或与用户输入结合的通过密码对装置的解锁，其造成执行登记过程。
在92，控制传感器电极以在多个频率处测量用户的至少一个电学性质。依赖于频率的电学特性被用作用户的基准特性，将捕捉到的依赖于频率的电学特性随后可以与该基准特性比较以认证用户。
在93，可以存储该基准特性。可以在移动装置11和/或可穿戴装置12的非易失性存储器中存储基准特性。
在94，当移动装置11处于锁定状态时，可以通过捕捉用户装置的频率分辨电学特性并且将其与基准特性比较来执行认证。当捕捉到的用户的频率分辨电学特性匹配已登记的用户中的一个用户的基准特性时，可以将移动装置11解锁。
可以针对电子设备的相对于用户的多个不同位置来捕捉和存储基准特性。对于既包括可穿戴装置又包括移动装置的电子设备，针对可穿戴装置和移动装置与用户的同一手臂接触、以及可穿戴装置和移动装置与用户的不同手臂接触的情况，都可以分别捕捉和存储基准特性。可以针对电子设备的相对于用户的多个不同位置执行步骤92和93。
当电子设备检测出在不同时间测得的频率分辨电学特性示出与所存储的基准特性有一致性偏差时，可以由电子设备自动地调整基准特性。电子设备可以计算所存储的基准特性和频率分辨电学特性的加权平均以计算更新的电学特性，并且可以存储更新的基准特性以在后续使用。每当认证用户的时候或者只在预先确定数量的认证之后，可以执行该过程。可以因此使基准特性遵循用户的电学性质的变化，该变化可以发生在用户成长、增加体重或减少体重时。
图11是根据实施方式的方法100的流程图。方法100可以由根据实施方式的电子设备执行。
在101，移动装置锁定。在该状态下，移动装置的用户接口可以处于锁定状态，在所述锁定状态下阻止用户执行在解锁状态下提供的功能中的至少一些。为了例示，用户可以阻止发起除紧急通信以外的语音或数据通信。
在102，确定移动装置是否已经被拿起。移动装置可以包括触摸传感器和/或加速度传感器以确定它是否被拿起。当移动装置并未被拿起时，移动装置可以继续在锁定状态下操作。
在103，如果移动装置已经被拿起，可以请求可穿戴装置生成探测信号。移动装置可以与可穿戴装置同步，并且可以捕捉用户的频率分辨电学特性。替选地或另外地，可以在可穿戴装置中执行对频率分辨电学特性的捕捉以及与基准特性的比较。在这种情况下，移动装置可以请求可穿戴装置提供认证信息。响应于来自移动装置的请求，在104，可穿戴装置可以发送该认证信息。该认证信息可以是基于对频率分辨电学特性与基准特性的比较来指示用户是否被授权使用该装置的消息。可以通过通信链路将移动装置和可穿戴装置彼此配对，该链路可以是蓝牙低能量链路、BAN链路、或其他近程无线通信链路。该认证信息可以包括关于由传感器电路捕捉到的针对该用户的频率分辨电学特性是否匹配已登记为电子设备的授权用户的用户中的一个用户的基准特性的信息。为了这个目的，除了在移动装置中存储关于基准特性的信息或者作为其替选，可以在可穿戴装置中存储关于基准特性的信息。
在105，确定捕捉到的用户的频率分辨电学特性是否匹配所存储的基准特性。如果没有匹配可以被肯定地确定，则移动装置就可以保持锁定并且方法返回到步骤101。作为回退变型例，如果基于电学特性的认证失败，则可以请求用户使用其他认证技术，例如密码输入。
在106，如果捕捉到的用户的频率分辨电学特性匹配所存储的基准特性，则可以解锁移动装置。
在根据实施方式的电子设备中可以实现修改例。为了例示，不需要电子设备包括除移动装置以外的可穿戴装置。可以在移动装置中连同处理电路一起集成传感器电路。该处理电路和该传感器电路也可以都安装在可穿戴装置中。
图12是根据实施方式的电子设备110的框图。电子设备110是具有壳体的移动装置，其具有集成于该壳体中的用户接口32、处理电路30、传感器电路34和基准数据存储装置33。
传感器电路34可以可操作以测量穿过用户身体的路径的阻抗。传感器电路34可以包括探测信号生成电路20。可以将传感器电路34耦接到用户接口32，并且设置与用户接口32分开的其他电极。传感器电路34可以被构造成测量当用户利用手指触摸用户接口32时通过用户接口流出的电流路径的阻抗，所述电流路径流过用户的手臂和躯干并且通过其他电极回到传感器电路34中。可以将传感器电路34构造成针对多个频率处测量阻抗，从而捕捉可以用于认证的用户印迹。
还可以在壳体中集成缓冲器21以缓冲捕捉到的电学特性。传感器电路34可以被构造成重复地测量用户的至少一个电学性质，并且在缓冲器21中缓冲捕捉到的频率分辨电学特性。当要执行解锁操作时，例如当用户触摸用户接口时，可以从缓冲器21中读取所缓冲的频率分辨电学特性以用于认证。这可以根据缓冲器中所缓冲的频率分辨电学特性是否在解锁操作之前已经在预定义时间间隔内被捕捉到而有条件地完成。如果缓冲器21中所缓冲的频率分辨电学特性已经过期，则可以执行新测量以用于认证。
图13是作为移动装置形成的电子设备110的示意平面图。电子设备110可以是蜂窝通信网络的终端。用户接口32具有：设置在电子设备110的第一侧112的表面111。传感器电路34连接到表面111；以及设置在电子设备110的横向侧114或背侧的其他电极113。当用户在已知手中持有电子设备并且利用另一只手的手指触摸表面111时，可以触发传感器电路34测量穿过用户手臂和躯干的路径的阻抗。可以以一个或多个频率进行阻抗测量。至少阻抗模量可以被确定为用于对用户进行认证的印迹。
如将参照图14示意的，还可以使用可穿戴装置执行阻抗测量。
图14是根据实施方式的电子设备的可穿戴装置12的示意截面图。传感器电路34耦接到一对电极81、83。通过可穿戴装置12一个电极81可以保持邻接在用户手臂的皮肤2上。可以露出另一电极83以使得其可以被用户的手指3触摸。传感器电路34可以被构造成测量当用户利用手指3触摸可穿戴装置12时通过电极83流出的电流路径的阻抗，该电流路径流过用户的手臂和躯干并且通过电极81回到传感器电极34中。可以将传感器电路34构造成针对一个频率或多个频率处测量阻抗，从而捕捉可以用于认证的用户印迹。
图15是根据实施方式的电子设备120的框图表示。电子设备120可以包括具有用户接口的移动装置121。该电子设备120包括可穿戴装置122。可穿戴装置122被构造成对用户进行认证。可穿戴装置122包括用于捕捉用户的频率分辨电学特性的传感器电路34。可穿戴装置122包括处理电路30，该处理电路30可操作以将捕捉到的用户的频率分辨电学特性与在可穿戴装置122的存储装置33中存储的基准特性进行比较。
可以由移动装置121触发认证过程。移动装置121可以请求可穿戴装置122对用户进行认证。移动装置121可以响应于检测到移动装置121已经被拿起而请求可穿戴装置122对用户进行认证。
响应于该请求，可穿戴装置122可以基于频率分辨电学特性来确定是否授权用户解锁移动装置39的用户接口32。可穿戴装置122可以向移动装置121发送认证信息，其中该认证信息指示捕捉到的频率分辨电学特性是否匹配基准特性中的一个基准特性。
如果可穿戴装置122确定捕捉到的频率分辨电学特性匹配基准特性中的一个，则移动装置121的控制器39可以解锁用户接口32。
尽管如图15中示出，探测信号生成电路20可以包括在可穿戴装置122中，但还可以包括在移动装置121中。
在根据实施方式的电子设备和方法中，可以将电子设备构造成遵循用户印迹的变化。为了例示，由传感器电路34针对一个且同一用户测得的电学特性可以随时间改变。然而，这样的变化通常是缓慢的。即使捕捉到的电学特性匹配所记录的基准特性以执行解锁，电子设备也可以检测出存在电学特性中的一致性变化。为了例示，当用户增加体重或减少体重时，随着频率变化的阻抗或电容值可以呈现出变化。
可以将电子设备构造成检测和学习电学特性中的这样的变化。电子设备可以监测作为时间的函数的电学特性，以便改变印迹是否随时间变化。可以将电子设备构造成当电子设备已经监测并且学习到电学特性经历一致性变化时更新该基准特性。
根据实施方式的电子设备可以采取多种不同形式中的任一种。电子设备可以被构造成为既包括传感器电路又包括处理电路的装置。装置还可以包括用户接口或其他可锁定的部件。电子设备可以被构造成既包括手持型装置又包括可穿戴装置的集合体。
由根据实施方式的电子设备和方法获得各种效果。为了例示，可以基于电学特性被认证的用户并不需要经历手动解锁移动装置的步骤。通过使用电感测技术，可以以经济有效的方式实现认证过程。
尽管参照附图描述了示例性实施方式，可以在其他实施方式中实现修改。为了例示，还可以在可穿戴装置中集成将捕捉到的电学特性与基准特性比较的处理电路。另外，尽管描述了用于移动装置与可穿戴装置之间的通信的示例性通信技术，可以结合其他通信技术来使用本发明的实施方式。
虽然参照特定的优选实施方式示出和描述了本发明，本领域的技术人员可以根据阅读和理解本说明书想到等同物和修改。本发明包括所有这样的等同物和修改，并且只通过以下权利要求的范围来限制。

Claims (20)

1.一种电子设备，该电子设备包括：
传感器电路(34)，该传感器电路(34)能够操作以在多个频率处测量用户(1)的至少一个电学性质从而捕捉所述用户(1)的频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)；以及
处理电路(30)，该处理电路(30)能够操作以
执行所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)与基准特性之间的比较以认证所述用户(1)，以及
基于所述比较的结果执行解锁操作。
2.根据权利要求1所述的电子设备，
其中，所述传感器电路(34)被构造成检测和处理对探测信号(80)的响应以捕捉所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)，
其中，被构造成生成所述探测信号(80)的探测信号生成电路(20)安装在可穿戴装置(12)中。
3.根据权利要求2所述的电子设备，所述电子设备还包括
用户接口(32)，该用户接口(32)与所述可穿戴装置(12)分开并且被构造成通过无线接口与所述可穿戴装置(12)通信，
其中，所述处理电路(30)被构造成基于所述比较的所述结果来选择性地解锁所述用户接口(32)以执行所述解锁操作。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的电子设备，
其中，所述电子设备被构造成当容纳所述用户接口(32)的壳体被保持在所述用户(1)的手中时，触发所述传感器电路(34)以捕捉所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的电子设备，
其中，所述处理电路(30)被构造成向所述可穿戴装置(12)发送触发信号以触发所述探测信号生成电路(20)生成所述探测信号(80)。
6.根据权利要求3所述的电子设备，
其中，所述可穿戴装置(12)包括无线接口(22)，
其中，所述处理电路(30)安装在所述可穿戴装置(12)中并且被构造成通过所述无线接口(22)发送解锁信号以解锁所述用户接口(32)。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的电子设备，所述电子设备还包括
用户接口(32)，以及
壳体，所述用户接口(32)、所述传感器电路(34)和所述处理电路(30)容纳于该壳体中。
8.根据权利要求7所述的电子设备，
其中，所述用户接口(32)设置在所述壳体的第一侧(112)，并且所述传感器电路(34)包括位于所述壳体的第二侧(114)的导电面，所述第二侧(114)不同于所述第一侧(112)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电子设备，
其中，所述电子设备被构造成在登记阶段捕捉所述基准特性，在所述登记阶段，所述传感器电路(34)在所述多个频率处测量所述用户(1)的所述至少一个电学性质。
10.根据权利要求9所述的电子设备，
其中，所述电子设备被构造成分别针对所述电子设备的、相对于所述用户(1)的多个不同位置中的每一个位置，来在所述登记阶段捕捉所述基准特性。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的电子设备，
其中，所述传感器电路(34)能够操作以测量对施加于所述用户(1)的探测信号(80)的响应，所述探测信号(80)包括以不同频率振荡的多个频谱分量。
12.根据权利要求11所述的电子设备，
其中，所述探测信号(80)是扫频信号。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的电子设备，
其中，所述传感器电路(34)被构造成执行扫频电容感测SFCS以捕捉所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的电子设备，
其中，所述传感器电路(34)被构造成执行阻抗感测以捕捉所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(51-53、56-58)。
15.一种对电子设备的用户(1)进行认证的方法，所述方法包括以下步骤：
由传感器电路(34)在多个频率处测量用户(1)的至少一个电学性质从而捕捉所述用户(1)的频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)；
执行在所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)与基准特性之间的比较以认证所述用户(1)，以及
基于所述比较的结果选择性地执行解锁操作。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：
由安装在可穿戴装置(12)中的探测信号生成电路(20)生成探测信号。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括以下中的至少一项：
通过无线接口(22)接收用于在所述可穿戴装置(12)处生成所述探测信号的触发信号；
通过所述无线接口(22)从所述可穿戴装置(12)向移动装置(11)发送所述比较的所述结果。
18.根据权利要求15到17中的任一项所述的方法，所述方法还包括：
由所述传感器电路(34)在登记阶段捕捉所述基准特性以在后续认证所述用户(1)时使用。
19.根据权利要求15到18中的任一项所述的方法，
其中，测量所述用户(1)的所述至少一个电学性质的步骤包括：
由所述传感器电路(34)执行扫频电容感测SFCS以捕捉所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)。
20.根据权利要求15到19中的任一项所述的方法，
其中，测量所述用户(1)的所述至少一个电学性质的步骤包括：
由所述传感器电路(34)执行阻抗感测以捕捉所述用户(1)的所述频率分辨电学特性(41-43；51-53、56-58)。
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