CN107945343B - 一种三重激光特性编码的防盗锁 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种三重激光特性编码的防盗锁，包括：钥匙，具有电源、编码芯片、脉冲放大电路和激光二极管，用于产生启动信号一组具有三重激光特性的光脉冲密码序列；锁芯，具有光电二极管、脉冲预处理电路和解码芯片，用于接收钥匙所产生的具有三重激光特性的光脉冲密码序列，之后经过脉冲整形之后解码出数字密码，并将解码出的数字密码与预设密码相比较，如果与预设密码一致则输出开锁信号，否则，不输出；以及锁头，用于根据来自锁芯的解锁信号进行开锁，锁头在无开锁信号时处于锁闭状态，所述的锁芯中无电源，开锁所需电源来自于钥匙。本发明的三重激光特性编码的防盗锁与传统防盗锁相比，具有高安全性和难以复制性。

Description

一种三重激光特性编码的防盗锁

技术领域

本发明涉及防盗锁技术领域，尤其涉及一种三重激光特性编码的高安全性防盗锁。

背景技术

目前，我国市场上存在各式各样的防盗锁，对于普通用户的门窗、箱柜、交通等方面，考虑到便捷性和成本等，用户大多选用机械防盗锁，机械防盗装置是通过其牢固坚硬的金属防盗门装置以及锁与钥匙较高的机械匹配度来实现防盗的目的。根据国家标准GA/T73-1994规定A级防盗锁防破坏性开启时间不能少于15分钟，防技术性开启时间不能少于1分钟；B级防盗锁防破坏性开启时间不能少于30分钟，防技术性开启时间不能少于5分钟。我国机械防盗锁的标准水平确实不低，但产品的实物水平与标准的要求相差甚远，要想达到要求则会造成制造成本居高不下，企业和消费者都无法承受。

近来，中国各大中城市有关“万能钥匙”能轻易打开防盗门的事件屡见报端，盗贼在几十秒内可以打开几乎所有的防盗门。据统计，技术开锁已经成为城市盗贼入室盗窃的主要作案手段，这就造成普通的机械防盗锁并不能满足用户的防盗要求。随着我国防盗门、室内门窗等制造业朝着更好、更强的方向快速发展，防盗锁的发展也将驶入快车道，市场上对设计理念的更新，原有产品的换代升级就有了更高的要求，对新型更高安全性的防盗锁产品的出现就有了迫切要求。

因此，市场亟需一种高安全性、使用方便，并且成本相对较低的防盗锁。

发明内容

本发明的目的在提供一种三重激光特性编码的防盗锁，该防盗锁装置可广泛应用在门窗、箱柜、交通等领域中，具有广泛的应用性、较高的安全性以及相对较低的成本。

本发明的三重激光特性编码的防盗锁，包括：钥匙，具有编码芯片、脉冲放大电路、激光二极管和电源，其中，所述编码芯片用于根据预设密码编码包含三重激光特性的电脉冲密码序列，所述脉冲放大电路用于将这些包含三重激光特性的电脉冲密码序列进行放大，并驱动所述激光二极管产生包含三重激光特性的光脉冲密码序列，所述电源为整个开锁过程供电；锁芯，具有光电二极管、脉冲预处理电路和解码芯片，其中，所述光电二极管接收所述激光二极管产生的具有三重特性的光脉冲密码序列，并将其转化成与所述预设密码相一致的电脉冲密码序列，所述脉冲预处理电路将所述电脉冲密码序列进行脉冲整形，并进行模数转换获得数字序列，所述解码芯片从所述数字序列识别出数字密码，并将识别出的数字密码与所述预设密码进行比较，若与所述预设密码一致，则输出开锁信号，否则，不输出；以及，锁头，用于根据来自所述锁芯的开锁信号进行解锁操作。

优选地，当所述钥匙插入锁芯并收到锁芯的反馈信号后，所述编码芯片开始编码启动信号和电脉冲密码序列，当所述解码芯片识别到所述启动信号后，开始进行解码。

优选地，所述启动信号具有校正触发信号、强度校正信号和解码触发信号，所述强度校正信号是一系列激光强度的特征数值，该等强度校正信号最终传递给所述解码芯片，所述解码芯片对所述脉冲强度特征信号进行比对、校正。

优选地，所述预设密码由一系列密码子构成，每个密码子具有3个维度，包含激光的三重特性，分别是脉宽t、脉冲间隔T和脉冲强度A，所述脉宽t定义为脉冲的半高全宽FWHM，脉冲间隔T定义为前一个脉冲下降沿与后一个脉冲上升沿半高对应的时间差，脉冲强度A定义为脉冲峰值强度。

优选地，对于一个密码子的脉冲间隔、脉宽、脉冲强度三个特性，选取每个特性的正常探测范围，分别将每个特性的正常探测范围平分为n1、n2和n3等份，如果第i个密码子的脉冲间隔、脉宽、脉冲强度分别处于上述平分的第j、k、m份，则该密码子记为(j，k，m)。

优选地，所述钥匙具有通用的快速充电接口，所述锁芯中无电源，整个开锁过程的供电来自于所述钥匙中的电源。

优选地，所述锁芯中还包含限压电路，当插入错误的钥匙，电源电压不合适，则不能触发锁芯工作。

优选地，所述光电二极管的中心响应波长与所述激光二极管的激光中心波长相一致。

优选地，所述光电二极管的机械位置与所述激光二极管的激光机械位置相一致。

本发明的三重激光特性编码的防盗锁与现有的防盗装置相比，具有以下优点：

1、本发明的三重激光特性编码的防盗锁具有高安全性，具体如下：

a.需满足脉宽条件，即只有当激光二极管所发出的光脉冲密码序列的所有密码子的脉宽和预设的脉宽相同，解码芯片才会输出开锁信号，从而大大提高了三重激光特性编码的防盗锁的安全性和钥匙的不可复制性；

b.需满足脉冲间隔条件，即只有当激光二极管所发出的光脉冲密码序列的所有密码子的脉冲间隔和预设的脉冲间隔相同，解码芯片才会输出开锁信号，从而进一步提高了防盗锁的安全性；

c.需要满足脉冲强度条件，即只有当激光二极管所发出的光脉冲密码序列的所有密码子的脉冲强度和预设的脉冲强度相同，解码芯片才会输出开锁信号，从而进一步提高了防盗锁的安全性；

d.满足其他条件，即只有当光电二极管的中心响应波长、机械位置与所述的激光二极管的激光中心波长、机械位置相一致，才能正常探测到密码信号，解码芯片才会输出开锁信号，从而进一步提高了防盗锁的安全性。

2、本发明采用多重激光特性作为密码的载体，在不知脉冲密码序列的各密码子的脉宽、脉冲间隔、脉冲强度等参数的情况下仿制钥匙难度极高，这就增加了技术性开锁的成本和时间。

3、本发明采用无源锁芯，和接触式供电的方式，一方面极大提高了防盗锁的安全性，另一方面，钥匙随身携带，更利于电量不足时随时充电，降低了更换电池的成本。

4、本发明预设的密码可定期或者不定期进行更改，增加了本发明的安全性和灵活性，如果一枚钥匙遗失，本发明可通过及时更改防盗锁的预设密码，降低了更换防盗锁的成本和时间。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的钥匙和锁芯的接触部的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的密码子三个维度示意图。

图4为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的解码示意图。

图5为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的启动信号示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

图1为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的结构示意图；图2为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的钥匙和锁芯的接触部的结构示意图；图3为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的密码子三个维度示意图；图4为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的解码示意图；图5为本发明较佳实施例的三重激光特性编码的防盗锁的启动信号示意图。

如图1所示，本发明的防盗锁包括：钥匙I，用于产生启动信号和一组具有三重激光特性的光脉冲密码序列；锁芯II，用于接收钥匙所产生的具有三重激光特性的光脉冲密码序列，并进行解码以控制开锁；以及锁头8，用于根据来自锁芯的解锁信号进行开锁。

其中，钥匙I包括电源1、编码芯片2、脉冲放大电路3和激光二极管4，其中电源1为整个开锁过程供电，编码芯片2用于根据预设密码编码包含三重激光特性的电脉冲密码序列，脉冲放大电路3将这些包含三重激光特性的电脉冲密码序列进行放大，并驱动激光二极管4产生包含三重激光特性的光脉冲密码序列。

锁芯II包括光电二极管5、脉冲预处理电路6和解码芯片7，其中光电二极管5接收激光二极管4产生的具有三重特性的光脉冲密码序列(一系列激光脉冲)，并将其转化成与预设密码相一致的电脉冲密码序列，脉冲预处理6电路将上述电脉冲密码序列进行脉冲整形，并进行模数转换获得数字序列(数字化)，并由解码芯片7从所述数字序列识别出数字密码，之后再将该数字密码与预设密码进行比较，若与预设密码一致，则输出开锁信号，否则，不输出。

其中，光电二极管5的中心响应波长和激光二极管4的发射的中心波长相一致，并且当钥匙插入锁孔后，激光二极管4的激光入射位置和光电二极管5接收入射光的区域要一致，保证激光二极管4产生的光脉冲密码序列能够被光电二极管5探测到，不会因为其机械位置不一致而有所损失，也不会因中心波长不一致而影响探测效率。

再参考图2，显示了防盗锁的钥匙和锁芯的接触部的结构。电源1和充电接口11位于钥匙I上，通过充电接口11可以快速为电源1充电。锁芯II中无电源，当钥匙I插入锁芯II中时，电源1通过专用接口12为锁芯II供电。锁芯II还具有限压电路13，电源1为锁芯II供电之前，会经过该限压电路13，限压电路13的作用是限制进入锁芯II的电压，起保护锁芯电路的作用。当锁芯II通电后，通过专用接口12给钥匙I发送一个反馈信号。当不匹配的钥匙插入锁芯后，电压过大或者过小，都不能触发限压电路，也就不能为锁芯供电，这样，一方面增加了防盗锁的安全性，另一方面在锁芯不工作时节约了电能。

本发明的防盗锁使用激光的特性进行编码，预设密码或者说编码芯片编码的电脉冲密码序列由一系列密码子构成，每个密码子有3个维度，包含激光的三重特性，分别是脉冲间隔、脉宽和脉冲强度，下面结合图1、图3和图4说明本发明三重激光特性编码的防盗锁的解码过程。如图3，本发明中，脉宽t定义为脉冲的半高全宽(FWHM)，脉冲间隔T定义为前一个脉冲下降沿与后一个脉冲上升沿半高对应的时间差，脉冲强度A定义为脉冲峰值强度。

对于电子设备，都存在探测灵敏度的问题，本发明除去了脉冲间隔、脉宽、脉冲强度三个特性的低值部分，将适合探测的区域进行了等分。如图4，对于脉冲间隔，适合探测的范围是T～T+ΔT，(ΔT不宜过长，太长会降低码率)，将ΔT分为n1个通道，每个通道的宽度是

第1个通道的时间范围是

第2个通道的范围是

第j个通道的时间范围是

如果第i个密码子的脉冲间隔T_i位于

则第i个密码子的第一个维度为j；同理，对于脉宽，适合探测的范围是t～t+Δt，，将Δt分为n2个通道，每个通道的宽度是

第k个通道的范围是

如果第i个密码子的脉宽t_i位于

则第i个密码子的第二个维度为k；同样，对于脉冲强度，激光二极管4的正常发光范围是A～A+ΔA，将ΔA分为n3个通道，每个通道的宽度是

第m个通道的时间范围是

如果第i个密码子的脉冲间隔Ai位于

则第i个密码子的第三个维度为m,这样，第i个密码子的密码为(j，k，m)。例如，脉冲间隔、脉宽、脉冲强度所对应的n1、n2和n3的值分别设置为999,999,9，则电脉冲的脉冲间隔、脉宽、脉冲强度分别从001～999，001～999，1～9变化。第i个密码子(375,198,8)代表脉冲与前一个脉冲的间隔位于第375通道，脉宽位于第198个通道，脉冲强度位于第8个通道。

光电二极管5接收激光二极管4产生的密码子序列，即激光脉冲密码序列，并将其转化为相应的有序电脉冲序列，这些含有激光特性的电脉冲序列由信号预处理电路整形并数模转换形成数字序列(数字密码)后传递给解码芯片，解码芯片根据脉冲间隔、脉宽和脉冲强度，依次识别出密码子序列，并与预设的密码子序列即预设密码相比较，若与预设密码子序列一致，则输出开锁信号。在解码过程中，在解码出每一个密码子(j，k，m)后，解码芯片都将这个密码子与预设的密码子相比较，如果一致，则继续下一个密码子的解码操作，如果不一致，则终止解码操作，并进行语音提示。

本发明的防盗锁激编码过程和解码过程是一个相反的过程，编码芯片2内具有预设密码，即有序密码子序列，进行编码操作时，编码芯片2根据密码子的激光特性参数脉冲间隔T、脉宽t和脉冲强度A产生一个相应的电脉冲信号，所述的电脉冲信号经过脉冲放大电路3放大后驱动激光二极管4产生具有三重激光特性的光脉冲，即产生一个光脉冲密码子。同样地，编码芯片按照预设密码产生相对应的含有上述三个激光特性的密码子序列，最终由激光二极管产生相应的光脉冲密码子序列。

激光二极管的发光强度与其发光时长有关系，当激光二极管长时间工作后，会影响其发光强度。如果本发明中的三重特性编码的激光防盗锁在每次开锁时加上激光强度校正，则一方面会增加其开锁可靠性，另一方面相当于增加了一道预检措施，增加了其安全性。图5为本发明三重激光特性编码的防盗锁的启动信号示意图，启动信号由3部分组成，包括校正触发脉冲21，强度校正脉冲序列22和解码触发脉冲23，图5中还示出了第一个密码子24。

当钥匙插入锁孔后，钥匙收到锁芯的反馈信号后，触发开锁这一过程，首先，编码芯片产生一个脉宽很大的脉冲即校正触发脉冲21，激光二极管产生一个相应的光脉冲，解码芯片随即通过一系列的信号转换收到了这个脉宽较大的脉冲21，防盗锁进入校正操作；然后，编码芯片编一些码强度为A，

A+ΔA的脉冲序列22，这些脉冲序列经放大电路放大后驱动激光二极管产生激光脉冲序列，最后经光电二极管转换成电脉冲序列，再经信号预处理电路数字化后送入解码芯片，解码芯片存储这一系列强度值，并与之前几次(例如10次)开锁的强度平均值相比较，如果误差在合理范围，则更新脉冲强度存储，并且进行后续操作，若误差不合理，则发出提示音，并终止操作；最后，在脉冲强度校正成功后，编码芯片编码解码触发脉冲23，这个脉冲同样是一个长脉宽脉冲，信号经一系列转换传递到解码芯片，解码芯片开始解码操作。值得注意的是，解码触发脉冲23和第一个密码子脉冲24的间隔记为第一个密码子的脉冲间隔。

下面结合图1-5说明本发明实施例的三重激光特性编码的防盗锁的整个开锁过程。当对应的钥匙I插入到锁芯II的锁孔中后，钥匙I上的电源1通过专用接口12为锁芯II供电，锁芯II中的限压电路13判断电源电压是否符合要求，钥匙I通过专用接口12收到锁芯II的反馈信号后，编码校正触发信号，锁芯收到校正触发信号后，进入激光脉冲强度校正状态，紧接着钥匙编码具有特征强度的脉冲序列，这些特征序列最终进入锁芯中的解码芯片7进行比对和校正；校正完成后，钥匙I上的编码芯片2产生一个解码触发脉冲，脉冲传递给解码芯片7，解码芯片7进入解码状态；之后，编码芯片根据预设密码(例如375,198,8；175,138,3……)编码出相应的密码子序列，这些密码子序列具有三重激光特性，并由激光二极管4转换成光脉冲密码子序列，并由光电二极管5转换成电脉冲密码子序列，再由信号预处理电路6进行数字化，最终由解码芯片7识别出密码子，并将密码子与预设的密码子逐个比对，若出现不一致，则终止解码，并发出提示音，若解码的密码子与预设的密码子均一致，则停止解码，并向锁头8输出开锁信号，锁头8根据解码芯片的输出信号进行开锁，在没有接到开锁信号时，锁头8处于锁闭状态。

这里需要说明的是，本发明三重激光特性编码的防盗锁初次安装完成后需要进行调试，即确定编码芯片输出的脉冲强度、经过放大电路放大的脉冲强度、激光二极管发射的激光强度、光电二极管输出的脉冲强度、脉冲预处理电路处理后脉冲强度之间的关系，并对最初和最终的强度进行校正，以及最初和最终的脉宽之间的差异进行校正。

本发明实施例的三重激光特性编码的防盗锁，其中的钥匙使用了1个激光二极管，锁芯使用了1个光电二极管。按照本发明的思想，使用2个以上激光二极管、2个以上光电二极管，均在本发明的实施范围中。

以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，本发明保护范围应以权利要求书所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，包括：

钥匙，具有编码芯片、脉冲放大电路、激光二极管和电源，其中，所述编码芯片用于根据预设密码编码包含三重激光特性的电脉冲密码序列，所述脉冲放大电路用于将这些包含三重激光特性的电脉冲密码序列进行放大，并驱动所述激光二极管产生包含三重激光特性的光脉冲密码序列，所述电源为整个开锁过程供电；

锁芯，具有光电二极管、脉冲预处理电路和解码芯片，其中，所述光电二极管接收所述激光二极管产生的具有三重特性的光脉冲密码序列，并将其转化成与所述预设密码相一致的电脉冲密码序列，所述脉冲预处理电路将所述电脉冲密码序列进行脉冲整形，并进行模数转换获得数字序列，所述解码芯片从所述数字序列识别出数字密码，并将识别出的数字密码与所述预设密码进行比较，若与所述预设密码一致，则输出开锁信号，否则，不输出；以及，

锁头，用于根据来自所述锁芯的开锁信号进行解锁操作，

其中，所述预设密码由一系列密码子构成，每个密码子具有3个维度，包含激光的三重特性，分别是脉宽t、脉冲间隔T和脉冲强度A，所述脉宽t定义为脉冲的半高全宽FWHM，脉冲间隔T定义为前一个脉冲下降沿与后一个脉冲上升沿半高对应的时间差，脉冲强度A定义为脉冲峰值强度，

对于一个密码子的脉冲间隔、脉宽、脉冲强度三个特性，选取每个特性的正常探测范围，分别将每个特性的正常探测范围平分为n1、n2和n3等份，如果第i个密码子的脉冲间隔、脉宽、脉冲强度分别处于上述平分的第j、k、m份，则该密码子记为(j，k，m)。

2.根据权利要求1所述的三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，当所述钥匙插入锁芯并收到锁芯的反馈信号后，所述编码芯片开始编码启动信号和电脉冲密码序列，当所述解码芯片识别到所述启动信号后，开始进行解码。

3.根据权利要求2所述的三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，所述启动信号具有校正触发信号、强度校正信号和解码触发信号，所述强度校正信号是一系列激光强度的特征数值，所述强度校正信号最终传递给所述解码芯片，所述解码芯片对所述脉冲强度特征信号进行比对、校正。

4.根据权利要求3所述的三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，所述钥匙具有通用的快速充电接口，所述锁芯中无电源，整个开锁过程的供电来自于所述钥匙中的电源。

5.根据权利要求3所述的三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，所述锁芯中还包含限压电路，当插入错误的钥匙，电源电压不合适，则不能触发锁芯工作。

6.根据权利要求3所述的三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，所述光电二极管的中心响应波长与所述激光二极管的激光中心波长相一致。

7.根据权利要求3所述的三重激光特性编码的防盗锁，其特征在于，所述光电二极管的机械位置与所述激光二极管的激光机械位置相一致。

Images