CN111602291A - 具有缝隙天线的电子锁 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于选择性地将屏障锁定至周围结构的电子锁。该电子锁包括：锁定栓；包含金属材料的壳体，其中，该壳体包括可供锁定栓穿过的通孔；以及无线通信模块。壳体包括形成缝隙天线的切口，其中，无线通信模块连接至壳体并且因此连接至缝隙天线。缝隙天线形成在壳体的能够被锁定栓穿过的同一表面上。

Description

具有缝隙天线的电子锁
技术领域
本发明涉及具有缝隙天线的电子锁。
背景技术
锁和钥匙是从传统的纯机械锁演变而来的。近来，电子锁变得日益普遍。对于电子锁，电子钥匙用于用户的验证。用户凭证(作为电子钥匙)和电子锁可以通过无线接口或导电接口进行通信。这种电子锁和电子钥匙提供了许多益处，这些益处包括在访问权限的管理、检查(audit)跟踪、钥匙管理等方面改善的灵活性。
当电子锁通过无线接口与用户凭证通信时，电子锁需要具有天线。当电子锁设置在传统壳体的外部时，只要锁不被设置在例如金属门上，则天线可以被提供有相当好的无线电特征。然而，这种解决方案是花费大的，并且因为形状因数(form factor)不同于传统的机械锁而难以安装。
替代性地，电子锁可以形成壳体的具有与传统壳体内的传统机械锁相同的形状因数的部分。然而，因为壳体通常由金属制成，如果天线设置在壳体内部则天线是无效的。此外，电子锁通常安装在金属门的内部，这将阻止无线电信号。
机械壳体外部的外部天线是麻烦的并且增加成本和复杂性。
JP H07 62940 A公开了一种无线电类型的电子锁。US 2013/0241691 A1公开了一种具有专用射频束构造的非接触式电子门锁。GB 2 344 201 A公开了一种用于门禁控制和/或门禁请求指示的设备。
发明内容
本发明的目的是提供具有用于无线通信的天线的电子锁，该电子锁提供更简单且更安全的安装。
根据第一方面，提供用于选择性地将屏障(barrier)锁定至周围结构的电子锁。电子锁包括：锁定栓；包含金属材料的壳体，其中，壳体包括锁定栓可以穿过的通孔；以及无线通信模块。壳体包括形成缝隙天线的切口，其中，无线通信模块连接至壳体并且因此连接至缝隙天线。缝隙天线形成在壳体的可被锁定栓所穿过的同一表面上。
缝隙天线可以具有曲折的形状。
电子锁可以构造成具有传统的形状因数。
缝隙天线的有效长度可以是意在使用天线发送或接收的无线电信号的波长的大约四分之一。
电子锁还可以包括设置在壳体内的控制器。
无线通信模块可以设置在壳体内。
壳体可以至少在包括缝隙天线的侧部处上设置有保护罩。
通常，将根据术语在技术领域中的普通含义来解释权利要求中使用的所有术语，除非本文另外明确限定。除非另外明确说明，否则对“一个/一种/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的所有引用被公开地解释为指元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一种情况。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必按照公开的严格顺序执行。
附图说明
现在参考附图通过示例的方式描述本发明，在附图中：
图1是示出本文提出的实施方式可以应用的环境的示意图；
图2A至图2B是说明图1的电子锁的实施方式的示意性侧视图；以及
图3是说明根据一种实施方式的图1的电子锁的示意性透视图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施方式；而是，通过示例的方式提供这些实施方式，使得本公开将是透彻的且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
本文提出的实施方式基于以下认识：可以通过在电子锁的壳体中设置缝隙天线来实现天线功能，从而代替设置用于与电子锁进行无线通信的单独的天线元件。以这种方式，改善结构和通信的安全性，同时提供美学上合意的设计。另外，能够以这种方式将电子锁设置在传统的壳体内，从而允许在对周围结构的改变很小或没有改变的情况下安装电子锁。
图1是示出本文提出的实施方式可以应用的环境的示意图。进入物理空间6受物理屏障5的限制，该物理屏障5被选择性地控制为处于锁定状态或解锁状态。物理屏障5可以是具有把手3的门、窗、出入门、舱口、橱柜门、抽屉等。物理屏障5设置在周围的物理结构7(墙壁、围墙、天花板、地板等)中，并且设置在受限制的物理空间6与可到达的物理空间4之间。应当注意的是，可到达的物理空间4本身可以是受限制的物理空间，但是相对于该物理屏障5，可到达的物理空间4是可到达的。
为了锁定或解锁屏障5，设置电子锁1。应当注意的是，电子锁1可以设置在所示物理屏障5中或周围结构7(未示出)中。
此外，电子锁1包括用于与用户凭证20通信的用户凭证接口16。用户凭证接口16可以使用任何合适的无线接口来实现，例如使用蓝牙、BLE、IEEE 802.1标准中的任一标准、RFID、近场通信(NFC)、IEEE 802.11标准的任一标准、无线USB等来实现。
可选地，电子锁1可以与网关(未示出)连接，以与诸如设置在远程位置中的中央访问控制系统之类的外部实体进行通信。这还可以允许电子锁1与诸如用于远程锁管理的智能电话、计算机等的远程控制装置(未示出)进行通信。使用远程通信，电子锁1是可远程控制的，以例如允许特定的用户凭证的访问或者允许远程解锁电子锁(例如对于商人、清洁工、丢失钥匙的孩子等)。而且，远程通信实现对例如解锁状态、锁定状态、打开、关闭等的事件监测，这些事件可以由传感器装置检测到。
用户凭证20可以使用能够由用户携带并且可以用于通过凭证接口16进行验证的任何合适的装置来实现。用户凭证20通常由用户携带或佩戴，并且可以实现为移动电话、智能手机、密钥卡、可穿戴装置、智能手机壳、访问卡、电子物理钥匙等。
使用用户凭证接口16，用户凭证20的真实性可以由电子锁在访问控制程序中检查，例如使用询问和应答方案来检查。通过电子锁1本身或通过与外部(本地或远程)授权装置(未示出)进行通信以得到同意访问或拒绝访问的访问决定来核实对打开电子锁1的授权。
图2A至图2B是说明图1的电子锁1的实施方式的示意性侧视图。在该实施方式中，屏障是门并且可以从门的端部看到电子锁1，其中，电子锁设置在门中。
首先，将描述图2A中所示的实施方式。电子锁1包括闩锁栓14，该闩锁栓14在屏障被推动为关闭时闩锁为关闭。可以使用把手3打开闩锁栓14。
电子锁1的锁定功能使用锁定栓13来提供。换言之，电子锁1包括锁定栓13以控制锁定。使用基于与用户凭证的通信的访问决定，电子锁1通过将适当的控制信号发送至被连接至栓13的马达(见图3的19)来确定将栓13收回或伸出到周围结构中。
例如，当锁定栓13伸出并且访问决定是同意访问时，电子锁1向马达发送控制信号以收回锁定栓13，从而使电子锁1的状态从锁定改变到解锁。当锁定栓13收回并且访问决定是同意访问时，因为锁定栓13已经收回即电子锁已经处于解锁状态，所以电子锁1不会向电子锁1发送任何控制信号以收回锁定栓13。
当锁定栓伸出并且访问决定是拒绝访问时，因为电子锁1的状态已经在正确的状态即锁定状态，所以电子锁1不会向电子锁1发送任何控制信号以收回锁定栓13。
与用户凭证的通信需要天线以便正常工作。在本文提出的实施方式中，天线是缝隙天线12，该缝隙天线12由电子锁的壳体10中的切口形成。壳体10包含金属材料，并且可以例如完全由金属形成以抵抗机械的外部攻击。壳体10包括能够供锁定栓13穿过的通孔。
缝隙天线12形成壳体的一部分。特别地，缝隙天线12形成在壳体10的可以被锁定栓所穿过的同一表面上、即壳体10的能够供锁定栓穿过的通孔所在的同一表面上。以这种方式，当屏障关闭时缝隙天线不会暴露，因为当屏障关闭时，包括缝隙天线的表面面对屏障与周围结构之间的间隙。由于该天线，破坏天线更加困难，因此这与提供外部天线相比具有更强的抗干预性。另外，天线大部分时间都隐藏在视线之外，因此提供了美学上合意的设计。此外，通过使天线形成为壳体的一部分，与外部天线相比，安装更简单并且生产成本明显降低。由于没有用于连接外部天线的多余的孔，因此门未被额外弱化。而且，使用传统的形状因数允许电子锁被安装在为传统机械锁而制成的结构(例如门)中，从而允许重复使用已知的建筑系统。
当BLE用于通信时，使用对应于12.5cm的波长的2.4GHz频带。缝隙天线可以是波长长度的大约四分之一、即大约3.125cm(在波长长度的四分之一的3mm或1mm内)，这是作为壳体中的缝隙天线提供的合理长度。
现在看图2B的实施方式，这类似于图2A的实施方式，并且在此仅提及差异。在图2B的实施方式中，缝隙天线12具有曲折的形状，以与直的缝隙天线相比支持更大的波长。
图3是说明根据一种实施方式的图1的电子锁的示意性透视图。
在此，可以看到用于把手的配装件23，该配装件23机械地联接至闩锁栓14。此外，示意性地示出了电子锁1的内部部件。示出了控制电子锁1的操作的控制器30。控制器30可以是基于硬件的，例如使用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或分立器件。替代性地或附加地，控制器30是基于软件的，该控制器30包括使用适当的中央处理单元(CPU)、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一者或多者的任意组合的处理器，该处理器能够执行存储在存储器32中的软件指令，控制器30可以访问该软件指令。存储器32还可以存储数据，例如在评估用户凭证是否要获得访问时使用的访问控制数据。
无线通信模块11连接至控制器30并且包括用于使用缝隙天线12接收数据或传递数据的数字部件和模拟部件。
无线通信模块11连接至设置在壳体10上的两个连接点22a至22b，从而利用缝隙天线12与诸如用户凭证和/或通信网关之类的外部实体进行通信。
可选地，提及的部件中的若干个部件组合为单个物理部件。
控制器30还连接至用于使锁定栓13伸出或收回的马达19。
当屏障关闭时，缝隙天线12指向屏障与周围结构之间的间隙。以这种方式，即使当屏障关闭时，去往/来自天线12的通信也可以经过屏障5与周围结构之间的间隙。这允许通信有效地发生，即使在物理屏障5和周围结构中的一者或两者部分或全部由金属制成以提高屏障本身的安全性的情况下亦是如此。
控制器30设置在壳体10内并且无线通信模块11设置在壳体内。这增加了控制器30和/或无线通信模块11的抵抗物理攻击的能力。此外，壳体10可以至少在包括缝隙天线12的侧部上设置有保护罩。保护罩可以是施加在壳体和缝隙天线上的保护材料层，可以例如由环氧材料或其他硬质聚合物制成。保护罩防止灰尘进入壳体，并且还使得对电子锁的物理攻击更加困难。
现在此处紧接着的是用罗马数字列举的根据另一角度的一列实施方式。
i.一种用于选择性地将屏障锁定至周围结构的电子锁，所述电子锁包括：
包含金属材料的壳体；以及
无线通信模块；
其中，所述壳体包括形成缝隙天线的切口，其中，所述无线通信模块连接至所述壳体并且因此连接至所述缝隙天线。
ii.根据实施方式i所述的电子锁，其中，所述缝隙天线具有曲折的形状。
iii.根据实施方式i或实施方式ii所述的电子锁，其中，当所述屏障关闭时，所述缝隙天线指向所述屏障与所述周围结构之间的预期间隙。
iv.根据前述实施方式中的任一项所述的电子锁，其中，所述电子锁构造成安装在所述屏障中。
v.根据前述实施方式中的任一项所述的电子锁，其中，所述缝隙天线的有效长度为意在使用所述天线发送或接收的无线电信号的波长的大约四分之一。
vi.根据前述实施方式中的任一项所述的电子锁，还包括设置在所述壳体内的控制器。
vii.根据前述实施方式中的任一项所述的电子锁，其中，所述无线通信模块设置在所述壳体内。
viii.根据前述实施方式中的任一项所述的电子锁，其中，所述壳体至少在包括所述缝隙天线的侧部上设置有保护罩。
上面主要参考一些实施方式描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，在如所附权利要求书限定的本发明的范围内，除了以上公开的实施方式以外的其他实施方式同样是可能的。

Claims (7)

1.一种电子锁(l)，所述电子锁(l)用于选择性地将屏障(5)锁定至周围结构，所述电子锁(1)包括：
锁定栓(13)；
壳体(10)，所述壳体(10)包含金属材料，其中，所述壳体(10)包括能够供所述锁定栓(13)穿过的通孔；以及
无线通信模块(11)；
其中，所述壳体(10)包括形成缝隙天线(12)的切口，其中，所述无线通信模块(11)连接至所述壳体(10)并且因此连接至所述缝隙天线(12)；
其中，所述缝隙天线(12)形成在所述壳体(10)的能够被所述锁定栓所穿过的同一表面上。
2.根据权利要求1所述的电子锁(1)，其中，所述缝隙天线(12)具有曲折的形状。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的电子锁(1)，其中，所述电子锁(1)构造成具有传统的形状因数。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电子锁(1)，其中，所述缝隙天线的有效长度为意在使用所述天线发送或接收的无线电信号的波长的大约四分之一。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电子锁(1)，还包括设置在所述壳体(10)内的控制器(30)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电子锁(1)，其中，所述无线通信模块(11)设置在所述壳体(10)内。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电子锁(l)，其中，所述壳体至少在包括所述缝隙天线(12)的侧部上设置有保护罩。
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