CN108806047B - 基于室分天线技术的手机imsi闸机身份识别系统及方法 - Google Patents

基于室分天线技术的手机imsi闸机身份识别系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统及方法，本发明通过先进的技术手段，提供了一种适用于闸机阵列的、快速准确的身份验证技术，从而解决传统的无感支付身份验证耗时长的问题；本发明能够让用户通过手机进行快速的进行身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式存在的以上问题。

Description

基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统及方法
技术领域
本发明涉及多门禁闸机技术领域，尤其是一种基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统及方法。
背景技术
闸机作为一种出入口通道管控设备，最早应用于地铁检票系统，然而随着城市建设的发展，很多场景领域都渐渐开始使用闸机。目前，闸机较为流行的身份验证方法主要包括手机二维码识别、RFID卡验卡、人脸识别等。
然而，以上验证方式分别存在如下弊端：
(1)手机二维码识别方式要求用户将手机打开，通过APP完成授权或支付流程，生成二维码后，再在过闸时点亮手机屏幕，将二维码调出对着闸机上的识别区进行验证，整个过程操作步骤较多，用户体验感不够理想。
(2)采用RFID卡验证方式，要求用户对卡片进行携带，有时因出入场景较多，需要携带多张不同的RFID卡，给用户带来一定的不便。
(3)人脸识别方式，要求用户在通过闸机前，先将面部对准人脸识别模块，人脸识别模块通过摄像头拍下用户人脸图像，然后将图像发送至后台并与后台存储的所有有效图像进行对比，数据处理量大，验证速度较慢。
由此可见，目前常见的闸机身份验证手段，大多都存在一定弊端，难以满足日益提高的用户需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统及方法，能够解决传统的无感支付身份验证耗时长的问题，验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统，包括：设备基站1、室分天线2、识别区天线3、工控机4、网络设备5、闸门控制器6和闸机设备7；设备基站1和识别区天线3安装于闸机设备7的内部，识别区天线3位于闸机设备内部靠近识别区的部位，室分天线2设置于用户到达闸机设备7之前的途经区域上方，识别区天线3和室分天线2均与设备基站1的射频端口连接，设备基站1通过网线与网络设备5连接，工控机4通过串口与设备基站1连接，闸门控制器6通过串口与工控机4连接。
优选的，设备基站1包括射频模块、微处理器、解析处理单元和网络传输模块；解析处理单元包括DSP处理器和存放协议栈的多个FLASH，射频模块通过天线获取侦听信道的射频信号，通过调制解调器调制解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
优选的，室分天线2设置于用户到达闸机之前的途经区域上方，其信号覆盖范围为5米～20米，并能覆盖到识别区天线3的所在区域，当用户携手机进入该范围时，用户手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站1；设备基站1将通过室分天线2侦听到的射频信号，通过调制解调器解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
优选的，识别区天线3安装于闸机设备内部靠近识别区的部位，其信号覆盖范围为3厘米～10厘米；当用户将手机放在闸机设备的识别区进行验证时，设备基站1将通过识别区天线3侦听到的射频信号，通过调制解调器解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
相应的，基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别方法，包括如下步骤：
(1)设备基站1通过室分天线2对到达闸机之前的途经区域进行侦听；
(2)用户携手机进入室分天线2覆盖范围时，用户手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站1；
(3)设备基站1将通过室分天线2侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；
(4)设备基站1将步骤(3)获得的15位IMSI号发送给闸机设备7内的工控机4；
(5)工控机4将步骤(4)中接收到的IMSI号发往数据管理后台进行比对验证，如验证成功，工控机4会将该IMSI号存储在其内部的临时样本库中；
(6)用户到达闸机设备7前，将手机放在闸机识别区上，手机随即进入识别区天线3的覆盖范围；
(7)设备基站1将通过识别区天线3侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；
(8)设备基站1将步骤(7)获得的15位IMSI号及8位信号强度值发送给闸机设备7内的工控机4；
(9)工控机4将步骤(8)中接收到的信号强度值与设定阈值进行比较，如果信号强度值大于设定阈值，工控机再将15位IMSI号与其内部的临时样本库进行比对验证；
(10)若比对成功，工控机4会向闸门控制器6发送授权开门命令，闸门控制器6收到命令后控制闸门打开，放用户通过；
(11)用户通过闸机后，工控机会将其内部的临时样本库中该用户的IMSI号删除；
(12)用户离开设备基站1的天线覆盖范围后，用户手机通过网优，从设备基站1切换回运营商基站。
本发明的有益效果为：本发明通过先进的技术手段，提供了一种适用于闸机阵列的、快速准确的身份验证技术，从而解决传统的无感支付身份验证耗时长的问题；本发明能够让用户通过手机进行快速的进行身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式存在的以上问题。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明主机站的结构示意图。
图3为本发明用户手机进入室分天线覆盖范围时的状态示意图。
图4为本发明用户手机进入识别区天线覆盖范围时的状态示意图。
图5为本发明用户手机离开设备基站天线覆盖范围时的状态示意图。
1、设备基站；2、室分天线；3、识别区天线；4、工控机；5、网络设备；6、闸门控制器；7、闸机设备；8、用户手机；9、闸门；10、室分天线覆盖范围；11、识别区天线覆盖范围。
具体实施方式
如图1所示，基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统，包括：设备基站1、室分天线2、识别区天线3、工控机4、网络设备5、闸门控制器6和闸机设备7；设备基站1和识别区天线3安装于闸机设备7的内部，识别区天线3位于闸机设备内部靠近识别区的部位，室分天线2设置于用户到达闸机设备7之前的途经区域上方，识别区天线3和室分天线2均与设备基站1的射频端口连接，设备基站1通过网线与网络设备5连接，工控机4通过串口与设备基站1连接，闸门控制器6通过串口与工控机4连接。
如图2所示，设备基站1包括射频模块、微处理器、解析处理单元和网络传输模块；解析处理单元包括DSP处理器和存放协议栈的多个FLASH，射频模块通过天线获取侦听信道的射频信号，通过调制解调器调制解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
室分天线2设置于用户到达闸机之前的途经区域上方，其信号覆盖范围为5米～20米，并能覆盖到识别区天线3的所在区域，当用户携手机进入该范围时，用户手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站1；设备基站1将通过室分天线2侦听到的射频信号，通过调制解调器解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
识别区天线3安装于闸机设备内部靠近识别区的部位，其信号覆盖范围为3厘米～10厘米；当用户将手机放在闸机设备的识别区进行验证时，设备基站1将通过识别区天线3侦听到的射频信号，通过调制解调器解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
相应的，基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别方法，包括如下步骤：
(1)设备基站1通过室分天线2对到达闸机之前的途经区域进行侦听；
(2)用户携手机进入室分天线2覆盖范围时，用户手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站1；
(3)设备基站1将通过室分天线2侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；
(4)设备基站1将步骤(3)获得的15位IMSI号发送给闸机设备7内的工控机4；
(5)工控机4将步骤(4)中接收到的IMSI号发往数据管理后台进行比对验证，如验证成功，工控机4会将该IMSI号存储在其内部的临时样本库中；
(6)用户到达闸机设备7前，将手机放在闸机识别区上，手机随即进入识别区天线3的覆盖范围；
(7)设备基站1将通过识别区天线3侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；
(8)设备基站1将步骤(7)获得的15位IMSI号及8位信号强度值发送给闸机设备7内的工控机4；
(9)工控机4将步骤(8)中接收到的信号强度值与设定阈值进行比较，如果信号强度值大于设定阈值，工控机再将15位IMSI号与其内部的临时样本库进行比对验证；
(10)若比对成功，工控机4会向闸门控制器6发送授权开门命令，闸门控制器6收到命令后控制闸门打开，放用户通过；
(11)用户通过闸机后，工控机会将其内部的临时样本库中该用户的IMSI号删除；
(12)用户离开设备基站1的天线覆盖范围后，用户手机通过网优，从设备基站1切换回运营商基站。
本发明的使用方法如下，用户在走向闸机的途中，会先经过室分天线的覆盖范围(如图3所示)，手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站，并由设备基站继续为用户手机提供与运营商基站相同的通讯传输服务，设备基站将通过室分天线侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值，随后发送给闸机设备的工控机，工控机将接收到的IMSI号发往数据管理后台进行比对验证，如验证成功，工控机会将该IMSI号存储在其内部的临时样本库中，当用户到达闸机设备时，用户将手机放在闸机识别区上，手机进入识别区天线的覆盖范围(如图4所示)，设备基站将通过识别区天线侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值，随后发给工控机。工控机将接收到的信号强度值与设定阈值进行比较，如果信号强度值大于设定阈值，工控机再将15位IMSI号与其内部的临时样本库进行比对验证，并在验证成功后控制闸门开启。当用户通过闸机后，工控机会将其内部的临时样本库中该用户的IMSI号删除，当用户离开设备基站的天线覆盖范围后(如图5所示)，用户手机通过网优，从设备基站切换回运营商基站，随后由运营商基站继续未手机提供通讯传输服务。
本发明通过手机进行无感识别，用户无需再携带其他物品或卡片进行验证操作，在使用手机验证的过程中，无需点亮手机屏幕，无需打开APP，大大提高了闸机使用的便利性。通过室分天线技术，在用户还未到达闸机之前，就利用网优使用户手机提前切入设备基站，解决了用户在到达闸机时再切换基站速度太慢的问题，通过提前切换基站，提高了IMSI号验证读取的速度，从而降低了身份验证的时间，提升用户的体验感。在用户还未到达闸机之前，便将IMSI号发往数据管理后台进行比对，并根据比对结果提前建立临时样本库，当用户到达闸机刷验手机时，只需与本地临时样本库比对，即可完成验证操作，进一步提降低了身份验证的时间，提升用户的体验感。验证过程会对手机信号强度值进行判断，只有当信号强度值高于设定阈值，且IMSI号比对成功时，闸机设备才会开门放行，确保了用户是将手机贴近身份识别区所进行的身份验证，避免了远距离误开门的情况，提高了验证的可靠性。

Claims (4)

1.基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统，其特征在于，包括：设备基站(1)、室分天线(2)、识别区天线(3)、工控机(4)、网络设备(5)、闸门控制器(6)和闸机设备(7)；设备基站(1)和识别区天线(3)安装于闸机设备(7)的内部，识别区天线(3)位于闸机设备内部靠近识别区的部位，室分天线(2)设置于用户到达闸机设备(7)之前的途经区域上方，识别区天线(3)和室分天线(2)均与设备基站(1)的射频端口连接，设备基站(1)通过网线与网络设备(5)连接，工控机(4)通过串口与设备基站(1)连接，闸门控制器(6)通过串口与工控机(4)连接；所述基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统使用如下识别方法，包括如下步骤：
(1)设备基站(1)通过室分天线(2)对到达闸机之前的途经区域进行侦听；
(2)用户携手机进入室分天线(2)覆盖范围时，用户手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站(1)；
(3)设备基站(1)将通过室分天线(2)侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；
(4)设备基站(1)将步骤(3)获得的15位IMSI号发送给闸机设备(7)内的工控机(4)；
(5)工控机(4)将步骤(4)中接收到的IMSI号发往数据管理后台进行比对验证，如验证成功，工控机(4)会将该IMSI号存储在其内部的临时样本库中；
(6)用户到达闸机设备(7)前，将手机放在闸机识别区上，手机随即进入识别区天线(3)的覆盖范围；
(7)设备基站(1)将通过识别区天线(3)侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，再通过FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；
(8)设备基站(1)将步骤(7)获得的15位IMSI号及8位信号强度值发送给闸机设备(7)内的工控机(4)；
(9)工控机(4)将步骤(8)中接收到的信号强度值与设定阈值进行比较，如果信号强度值大于设定阈值，工控机再将15位IMSI号与其内部的临时样本库进行比对验证；
(10)若比对成功，工控机(4)会向闸门控制器(6)发送授权开门命令，闸门控制器(6)收到命令后控制闸门打开，放用户通过；
(11)用户通过闸机后，工控机会将其内部的临时样本库中该用户的IMSI号删除；
(12)用户离开设备基站(1)的天线覆盖范围后，用户手机通过网优，从设备基站(1)切换回运营商基站。
2.如权利要求1所述的基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统，其特征在于，设备基站(1)包括射频模块、微处理器、解析处理单元和网络传输模块；解析处理单元包括DSP处理器和存放协议栈的多个FLASH，射频模块通过天线获取侦听信道的射频信号，通过调制解调器调制解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
3.如权利要求1所述的基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统，其特征在于，室分天线(2)设置于用户到达闸机之前的途经区域上方，其信号覆盖范围为5米～20米，并能覆盖到识别区天线(3)的所在区域，当用户携手机进入该范围时，用户手机通过网优，从运营商基站切换至设备基站(1)；设备基站(1)将通过室分天线(2)侦听到的射频信号，通过调制解调器解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
4.如权利要求1所述的基于室分天线技术的手机IMSI闸机身份识别系统，其特征在于，识别区天线(3)安装于闸机设备内部靠近识别区的部位，其信号覆盖范围为3厘米～10厘米；当用户将手机放在闸机设备的识别区进行验证时，设备基站(1)将通过识别区天线(3)侦听到的射频信号，通过调制解调器解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
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