CN107437282A - 一种自行车锁控制方法及相应的自行车 - Google Patents

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Abstract

一种自行车锁控制方法,所述自行车包括车把手和车锁，所述车锁的电路系统包括主控制单元，NFC单元，以及电源单元，包括，移动终端与所述NFC单元进行NFC通信，获取所述自行车属性信息；所述移动终端的单车应用程序发送所述自行车属性信息到单车运营平台；单车运营平台根据所述自行车属性信息发送开锁秘钥到所述单车应用程序；所述单车应用程序通过NFC通信发送所述开锁秘钥到所述NFC单元；所述主控制单元验证所述NFC单元接收到的开锁秘钥，验证通过后开启所述车锁。采用上面的技术后，可以通过NFC或者蓝牙通讯建立移动终端与自行车之间的通讯联接，减少自行车与单车运营平台之间的直接通讯联接，甚至不需要自行车与单车运营平台之间的直接通讯联接。

Description

一种自行车锁控制方法及相应的自行车
技术领域
本发明涉及一种自行车锁控制方法及相应的自行车。
背景技术
随着共享单车的流行,自行车作为重要交通工具又重新进入人们的日常生活，加入了物联网技术的共享单车让人们享受到了出行的便捷、健康以及环保。但是，当人们在享受这种出行方式的时候，也遭遇了不少的麻烦。
首先，共享单车在骑行的时候，如果路线不是特别熟悉，就需要用到导航，但共享单车没有屏幕，多媒体交互能力有限，用户只能利用手机完成导航，但骑行过程中使用手机非常不方便，也不安全，因此，如何方便导航就是共享单车要考虑的问题。
其次，骑行是愉快的旅程，自行车在骑行过程中如果能有音乐相伴则是非常美妙的事情。
还有，虽然现在手机已经发展的很好，但是在与自行车配合使用的时候，却缺少入口及相应的配置。
共享单车作为一种生活方式已经开始，但现实世界与单车的相互促进还需要做很多的创造和改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以通过移动终端与自行车的直接通讯联接开锁的方法以及自行车。
为了实现上述目的，本发明提供一种自行车锁控制方法, 所述自行车包括车把手和车锁，所述车锁的电路系统包括主控制单元，NFC单元，以及电源单元，所述方法包括，移动终端与所述NFC单元进行NFC通信，获取所述自行车属性信息；所述移动终端的单车应用程序发送所述自行车属性信息到单车运营平台；单车运营平台根据所述自行车属性信息发送开锁秘钥到所述单车应用程序；所述单车应用程序通过NFC通信发送所述开锁秘钥到所述NFC单元；所述主控制单元验证所述NFC单元接收到的开锁秘钥，验证通过后开启所述车锁。
更进一步，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述移动终端通过与所述NFC单元进行NFC通信，当收到关锁成功消息后，所述移动终端的单车应用程序上报骑行结束信息到所述单车运营平台。
更进一步，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述车锁通过通信单元（58）通知所述单车运营平台骑行结束，所述单车运营平台发送关锁成功消息到所述移动终端。
更进一步，所述自行车属性信息至少包括所述自行车的ID信息。
更进一步，在骑行过程中，所述单车应用程序周期性上报骑行数据到所述单车运营平台。
本发明还提供一种自行车锁控制方法, 所述自行车包括车把手和车锁，所述车锁的电路系统包括主控制单元，NFC单元，蓝牙单元以及电源单元，所述方法包括，移动终端与所述NFC单元进行NFC通信，获取所述自行车属性信息，所述自行车属性信息至少包括自行车ID信息以及所述蓝牙单元的地址信息；所述移动终端根据所述蓝牙单元的地址信息启动与所述自行车的蓝牙通信认证，所述移动终端的单车应用程序发送所述自行车属性信息到单车运营平台，所述单车运营平台根据所述自行车属性信息发送开锁秘钥到所述单车应用程序；所述蓝牙通信认证通过后，所述单车应用程序通过蓝牙通信发送所述开锁秘钥到所述车锁；所述主控制单元验证所述蓝牙单元接收到的开锁秘钥，验证通过后开启所述车锁。
更进一步，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述车锁通过蓝牙通信通知所述移动终端，当收到关锁成功消息后，所述移动终端的单车应用程序上报骑行结束信息到所述单车运营平台。
更进一步，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述车锁通过通信单元（58）通知所述单车运营平台骑行结束，所述单车运营平台发送关锁成功消息到所述移动终端。
更进一步，在骑行过程中，所述单车应用程序周期性上报骑行数据到所述单车运营平台。
本发明还提供一种应用所述自行车锁控制方法的自行车。
采用上面的技术后，可以通过NFC或者蓝牙通讯建立移动终端与自行车之间的通讯联接，从而可以通过移动终端的单车应用程序建立自行车与单车运营平台的通讯联接，这样可以减少自行车与单车运营平台之间的直接通讯联接，甚至不需要自行车与单车运营平台之间的直接通讯联接。如果自行车存在自行车与单车运营平台之间的直接通讯联接，那么，自行车与单车运营平台之间存在两个通讯联接途径，可以互为备份，防止自行车在失去与运营平台的直接通讯联接后，依然可以通过用户的使用获取自行车的信息。
附图说明
图1为本发明的自行车的示意图；
图2为本发明的自行车的车锁的硬件框图；
图3为本发明实施例的自行车显示装置的硬件框图；
图4和图5为本发明实施例的自行车显示装置的外部交互界面图；
图6为移动终端与自行车通过NFC方式开锁的交互图；
图7为通过NFC启动蓝牙联接开锁流程图；
图8为移动终端与自行车的基于NFC的用户场景控制；
图9为移动终端与自行车联接流程图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的具体实施方案。
图1为本发明的自行车的示意图。自行车包括车身4，车座3，车把手1，前轮8，后轮7，安装在车身上的车筐9，脚踏板转轴6，车锁5，以及安装在把手中部的显示装置2。车筐内装有太阳能电池板，其产生的电能给车锁5内的电池充电，车锁5内的电池用于给车锁内的系统以及显示装置2供电。车身的电源提供除了太阳能电池板的方案，也有采用发电机的，摩拜单车已经开发了两种不同供电方式的单车。
图2为本发明的自行车的车锁的硬件框图。车锁5的电路系统包括主控制单元51、锁控制单元52、蓝牙单元53、NFC单元54、定位单元55、总线接口单元56、存储单元57、通信单元58以及电源59。总线接口单元56通过现场总线40与显示单元21、摄像头单元22、音箱单元23、扭矩传感器单元61以及转速传感器单元62相连。锁控制单元52在主控制单元51的控制下用于控制车锁5的开关。蓝牙单元53用于与移动设备进行通信，同时也可以用于辅助定位，如iBeacon定位技术。NFC单元54用于与移动设备的NFC单元进行近场通信，完成身份识别以及信息交互。定位单元55为卫星定位单元，典型的包括GPS卫星定位、北斗卫星定位等。总线接口单元56主控制单元51与不能或者不适合集成车锁5内的模块或者单元的的联接接口，对主控制单元51发出的操作控制命令进行总线格式转换；存储单元57存储系统程序、应用程序以及数据；通信单元58用于网络通信，典型的为GPRS通信、3G通信、4G通信以及正在发展的5G通信，5G通信是面向物联网的，非常适合本发明的应用场景；电源59包括了充电电池、充放电模块等，接收车筐9内太阳能面板产生的电能并给充电电池充电，充电电池同时为各个单元模块供电。系统进行供电用于系统的供电。
总线40用于主控制单元与车锁外部单元模块进行电能传递以及通信交互，总线协议可以为RS485总线和CAN(Control Area Network，控制局域网络)总线，I2S总线，USB总线，等等。本实施例采用CAN总线。与总线40相联接的设备有显示单元21、摄像头单元22、音箱单元23、传感器单元61以及传感器单元62。在本发明中，显示单元21设置在显示装置2中，摄像头单元22以及音箱单元23设置与显示单元21集成后设置在显示装置2中，传感器单元61以及传感器单元62可以是温度、湿度、加速度等各种类型的传感器，这里不作限制。
图3为本发明实施例的自行车显示装置的硬件框图。显示装置2包括CPU单元251，LED显示单元211，扬声器单元223，总线接口256，摄像头单元222，以及NFC单元212。其中，CPU单元251用于对整个系统进行控制处理以及外部通信；LED显示单元211用于显示导航信息；扬声器单元223用于语音输出，包括导航信息以及自行车的交互提示信息；总线接口256用于连接到现场总线，本实施例为CAN总线，接收控制命令以及信息交互；摄像头单元222用于以视频的方式记录骑行过程；NFC单元212用于与移动智能设备如手机进行近场通信，既可以作为NFC标签，也可以作为读卡器，还可以进行点对点通信，用作NFC标签时，移动智能设备对其进行读操作，读取自行车的ID信息及其他辅助信息，如自行车的型号，所具有的功能等；用作读卡器的时候，自行车读取移动智能设备的NFC标签信息或者单纯的NFC卡的标签信息；用作点对点通信模式时，移动智能设备与自行车进行点对点通信，包括数据传递及控制命令收发等。
图4和图5为本发明实施例的自行车显示装置的外部交互界面图。显示装置2的外表面设置有扬声器单元223，二维码标签28，摄像头222，方向指示LED灯215，216，217，及218。扬声器单元223用于语音输出，包括导航信息以及自行车的交互提示信息；二维码标签28粘贴或者印刷在显示装置的外表面，其记录了自行车的ID信息，用户利用移动智能设备可以扫描开锁；摄像头222设置在显示装置的前部，用于以视频的方式记录骑行过程；方向指示LED灯215，216，217，及218分别用于指示左转、右转、前进以及调头；方向指示LED灯215与217一起表示前行一段距离左转，方向指示LED灯216与217一起表示前行一段距离右转。方向指示LED灯具有功耗低，耐用，便宜的特点，适合用作自行车的方向指示单元。当然，方向指示灯也可以设计成LCD显示屏方式，但相对LED灯功耗高，耐用性差，价格高。图5为拿走表面的二维码标签后的显示装置外部交互界面，在二维码标签的下面，设置有NFC单元212，NFC单元212可以工作在三种模式下，即卡模式、读卡器模式以及点对点通信模式。
NFC单元212作为卡模式所存储的自行车属性数据对应用拓展非常关键。在本发明中，NFC单元存储的自行车属性数据包括：自行车ID号，自行车蓝牙地址信息，自行车是否包括导航显示单元，自行车是否包括扬声器单元，自行车是否包括摄像头单元，等等。自行车ID号用于移动智能终端识别自行车，当读取到该信息后，移动智能终端可以通过安装在终端上的应用程序解锁自行车；自行车蓝牙地址信息用于建立移动智能终端与自行车之间的蓝牙连接；自行车是否包括导航显示单元用于移动智能终端是否开启导航功能与自行车建立功能连接，移动智能终端导航中的方向指示信息会通过导航显示单元显示；自行车是否包括扬声器单元用于移动智能终端与自行车建立音频联接，移动智能终端的声音通过自行车的扬声器单元发出；自行车是否包括摄像头单元用于移动智能终端建立与自行车的摄像头单元关联关系，获取自行车摄像头单元所记录的视频信息。
需要指出的是，本实施例中在车锁5的内部设置了NFC单元54，在显示单元21内部设置了NFC单元212，两者在本发明中的使用基本相同，两个NFC单元分别置于车的前后部位，互为备份，方便用户使用。
有了上面的硬件基础，下面描述如何基于这些硬件基础衍生出系列应用，从而方便用户，方便厂家。
一、基于NFC的开锁控制
现在共享单车开锁的流程包括，移动终端扫描二维码，确认开锁，移动终端发送开锁请求给服务器，服务器发送开锁指令给单车，单车锁开启，单车返回开锁成功消息经服务器到移动终端。整个过程涉及的环节很多，尤其需要经由移动通信网络的搜索寻址，消耗的时间多，用户等待的时间长，非常不方便。还有二维码容易被污染破坏，导致移动终端识别不准确，或者移动终端对焦过程比较费时。
由于NFC具有通信功能，当移动终端通过NFC获取单车的信息后，可以通过NFC通信发送开锁指令给单车，单车接收到该指令后开启车锁，同时返回开锁成功信息到移动终端，移动终端上报该信息到单车运营商，并开始计时计费。
同时，当开锁后，车锁5保存此次开锁用户的账号信息以及骑行过程信息，等等，并上报信息到单车运营商平台，由平台统一进行汇总结算。
图6为移动终端与自行车通过NFC方式开锁的交互图。交互的三方为移动终端、自行车以及单车运营平台，移动终端通常为智能手机，单车运营平台为服务器，其与安装在智能手机的客户端以及自行车进行通信，对自行车的运行进行监控管理。当用户需要使用自行车时，通过带有NFC功能的移动终端，与安装在自行车上的NFC单元212或者NFC单元54进行NFC通信，请求自行车属性信息；自行车NFC单元将自行车属性信息发送给移动终端的单车应用程序；然后，移动终端的单车应用程序发送自行车属性信息到单车运营平台，单车运营平台将该自行车的开锁秘钥发送给移动终端的；移动终端单车应用程序提示用户确认开锁，用户确认后经NFC单元发送该秘钥给自行车，自行车接收该秘钥，认证通过后开锁，并返回开锁成功消息到移动终端，然后进入骑行计时状态；开始骑行后，移动终端的单车应用程序周期性上报骑行数据到单车运营平台。骑行结束后，用户关闭车锁，并将移动终端放置在自行车NFC单元上进行通信，当移动终端收到关锁成功消息后，单车应用程序上报骑行结束信息到单车运营平台。同时，自行车也上报骑行数据到单车运营平台。
骑行结束消息还有另一种方式通知移动终端，即关锁后，自行车通过自身的通信单元58通知单车运营平台，然后单车运营平台发关锁成功消息到移动终端。
上面介绍了单纯的移动终端与自行车之间的NFC联接。由于现在的自行车与移动终端之间都设置有蓝牙，这样，移动终端与自行车之间可以通过NFC通信启动蓝牙联接，通过手机与自行车的蓝牙联接，完成自行车的开锁。
图7为通过NFC启动蓝牙联接开锁流程图。为了开启蓝牙连接，NFC单元212存储自行车属性数据中包括了自行车蓝牙的地址。首先，步骤101开启移动终端的NFC单元；步骤102，将移动终端的NFC单元靠近自行车的NFC单元进行NFC通信，读取自行车上的NFC单元信息；步骤103，移动终端从自行车NFC单元信息中解析出自行车蓝牙单元的地址信息；步骤104，移动终端与自行车进行蓝牙通信认证；步骤105，蓝牙认证通过；步骤106，移动终端通过蓝牙发送开锁秘钥到自行车，该开锁秘钥由移动终端通过单车运营平台获取；步骤107，自行车接收到移动终端发送来的开锁秘钥后，自行车开启车锁。然后用户开始骑行，骑行过程中，自行车与移动终端之间通过蓝牙通信保持连接，并通过移动终端保持自行车与单车运营平台之间的通讯。骑行结束后，用户关闭车锁，自行车通过蓝牙通信通知移动终端，当移动终端收到关锁成功消息后，单车应用程序上报骑行结束信息到单车运营平台。移动终端用户关闭自行车消息还有另一种方式通知移动终端，即关锁后，自行车通过自身的通信单元58通知单车运营平台，然后单车运营平台发关锁成功消息到移动终端。
二、基于NFC的用户场景控制
由于移动终端与自行车通过NFC进行认证，在移动终端与自行车认证后，移动终端以及自行车可以按照预先设定开启相关功能，实现移动终端与自行车的骑行模式开启。
图8为移动终端与自行车的基于NFC的用户场景控制。首先开启移动终端NFC单元，将移动终端靠近自行车的NFC单元；然后，移动终端读取自行车上的NFC单元存储的信息，典型的，NFC单元存储的信息包括前面所说的自行车单元的属性信息；然后，移动终端根据读取的属性信息，确认建立移动终端与自行车的蓝牙联接，并根据自行车是否包括导航显示单元，自行车是否包括扬声器单元以及自行车是否包括摄像头单元选择性的开启移动终端的导航应用，选择性的开启移动终端的音乐应用，以及选择性的开启移动终端的图像记录应用等来开启移动终端的自行车模式。当自行车车锁锁上时，移动终端关闭自行车模式所启用的应用程序。
移动终端的NFC功能配置可以是移动终端的操作系统完成，也可以由安装在移动终端的应用程序完成。在ANDROID操作系统中，Android对NFC的支持主要在 android.nfc和android.nfc.tech 两个包中。当移动终端开启了NFC，并且检测到一个TAG后，TAG分发系统会自动创建一个封装了NFC TAG信息的intent。如果多于一个应用程序能够处理这个intent的话，那么手机就会弹出一个框，让用户选择处理该TAG的Activity。
为了完成移动终端与自行车的骑行模式，移动终端的自行车NFC关联应用需要执行蓝牙联接、开启移动终端导航并通过蓝牙与自行车的导航显示单元联接、开启移动终端音频与自行车的蓝牙音频联接，开启移动终端的存储与自行车的摄像头之间的蓝牙联接。移动终端与自行车的蓝牙联接后，然后通过蓝牙完成的导航显示单元联接、音频联接以及摄像头联接可以由一个应用程序完成，也可以由多个应用程序协同完成。
当建立移动终端导航与自行车的导航显示单元的蓝牙联接后，移动终端的导航应用程序开启导航，设置好目的地，规划好骑行路线，并将导航方向指示信息通过蓝牙发送给自行车的导航显示单元，同时将导航语音提示通过蓝牙音频发送给自行车的扬声器单元。
当建立移动终端音频与自行车的扬声器单元的蓝牙音频联接后，为自行车骑行建立的音乐节目就可以通过自行车的扬声器单元播放。
当建立移动终端存储与自行车的摄像头单元的蓝牙存储联接后，移动终端设置自行车摄像头的拍摄参数，接收并保存自行车的摄像头单元拍摄的视频。
在移动终端的自行车NFC设置中，包含了上面的导航显示连接，音频联接以及摄像头视频联接，当然还可以根据个人喜好设置更多的关联应用，本发明以关联上述三个应用为例进行说明。
图9为移动终端与自行车联接流程图。首先，移动终端关联自行车NFC相关应用；然后，移动终端检测自行车NFC标签；当检测到自行车NFC标签后，移动终端建立与自行车之间的蓝牙联接；移动终端根据读取的信息，判断自行车是否带有导航显示单元，如果是，移动终端开启导航并建立与自行车之间的导航联接，如果否，则进一步判断自行车是否带有扬声器单元；如果自行车带有扬声器单元，则移动终端开启音频应用并建立与自行车之间的蓝牙音频联接，如果否，则进一步判断自行车是否带有摄像头单元；如果自行车带有摄像头单元，则移动终端开启存储应用并建立与自行车之间的蓝牙视频存储联接。
从上面的流程可以看出，通过蓝牙传递的数据主要包括视频、音频以及导航方向指示命令，三类数据可以合并在一起通过蓝牙传送。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，本领域的普通技术人员可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种自行车锁控制方法, 所述自行车包括车把手和车锁，所述车锁的电路系统包括主控制单元，NFC单元，以及电源单元，其特征在于，所述方法包括，移动终端与所述NFC单元进行NFC通信，获取所述自行车属性信息；所述移动终端的单车应用程序发送所述自行车属性信息到单车运营平台；单车运营平台根据所述自行车属性信息发送开锁秘钥到所述单车应用程序；所述单车应用程序通过NFC通信发送所述开锁秘钥到所述NFC单元；所述主控制单元验证所述NFC单元接收到的开锁秘钥，验证通过后开启所述车锁。
2.如权利要求1所述的自行车锁控制方法，其特征在于，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述移动终端通过与所述NFC单元进行NFC通信，当收到关锁成功消息后，所述移动终端的单车应用程序上报骑行结束信息到所述单车运营平台。
3.如权利要求1所述的自行车锁控制方法，其特征在于，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述车锁通过通信单元（58）通知所述单车运营平台骑行结束，所述单车运营平台发送关锁成功消息到所述移动终端。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的自行车锁控制方法，其特征在于，所述自行车属性信息至少包括所述自行车的ID信息。
5.如权利要求1所述的自行车锁控制方法，其特征在于，在骑行过程中，所述单车应用程序周期性上报骑行数据到所述单车运营平台。
6.一种自行车锁控制方法, 所述自行车包括车把手和车锁，所述车锁的电路系统包括主控制单元，NFC单元，蓝牙单元以及电源单元，其特征在于，所述方法包括，移动终端与所述NFC单元进行NFC通信，获取所述自行车属性信息，所述自行车属性信息至少包括自行车ID信息以及所述蓝牙单元的地址信息；所述移动终端根据所述蓝牙单元的地址信息启动与所述自行车的蓝牙通信认证，所述移动终端的单车应用程序发送所述自行车属性信息到单车运营平台，所述单车运营平台根据所述自行车属性信息发送开锁秘钥到所述单车应用程序；所述蓝牙通信认证通过后，所述单车应用程序通过蓝牙通信发送所述开锁秘钥到所述车锁；所述主控制单元验证所述蓝牙单元接收到的开锁秘钥，验证通过后开启所述车锁。
7.如权利要求6所述的自行车锁控制方法，其特征在于，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述车锁通过蓝牙通信通知所述移动终端，当收到关锁成功消息后，所述移动终端的单车应用程序上报骑行结束信息到所述单车运营平台。
8.如权利要求6所述的自行车锁控制方法，其特征在于，所述方法还包括，骑行结束后，用户关闭所述车锁，所述车锁通过通信单元（58）通知所述单车运营平台骑行结束，所述单车运营平台发送关锁成功消息到所述移动终端。
9.如权利要求6至8中任意一项所述的自行车锁控制方法，其特征在于，在骑行过程中，所述单车应用程序周期性上报骑行数据到所述单车运营平台。
10.一种应用如权利要求1至9所述的自行车锁控制方法的自行车。
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