CN113271205A - 主动标识载体、交互系统及主动标识互识方法 - Google Patents

主动标识载体、交互系统及主动标识互识方法 Download PDF

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CN113271205A CN202110498699.9A CN202110498699A CN113271205A CN 113271205 A CN113271205 A CN 113271205A CN 202110498699 A CN202110498699 A CN 202110498699A CN 113271205 A CN113271205 A CN 113271205A
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Abstract

本发明提供一种主动标识载体，包括相互通信连接的第一存储模块和发送模块；所述第一存储模块用于存储标识信息；所述发送模块用于将所述标识信息转换为预设形式的信号并发送。能够不依赖于互联网主动发送预设形式的信号用于识别；且信号易于处理和传输；利于资源优化配置和成本控制。有利于主动标识载体的在工业互联网中的进一步推广和深入应用。本发明还提供的一种交互系统，包括若干本发明的主动标识载体而具有相应优势；仅须在解析装置中预设解析规则即可进行识别。本发明的主动标识互识方法因采用本发明的交互系统具有相应优势，步骤简洁，识别高效、数据交互安全性好。

Description

主动标识载体、交互系统及主动标识互识方法
技术领域
本发明属于工业互联网技术领域，尤其涉及一种主动标识载体及相应的主动标识之间相互识别的方法及交互系统。
背景技术
“工业互联网”（Industrial Internet）是是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。中国工业互联网标识解析体系是我国支撑工业互联网互联互通的神经中枢，利用标识，对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询。其中，标识是指能够唯一识别机器、产品、算法、工序等制造业物理资源和虚拟资源的身份符号，也称为标识编码，是实现供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品的全生命周期管理的前提和基础。标识载体，就是承载标识编码以及标识编码相关信息的物理实体，支持对标识编码以及标识编码相关信息的操作。主动标识载体，承载工业互联网标识编码，并具备主动建立通信连接的能力。本发明所称的主动标识即中国工业互联网标识解析体系主动标识。被动标识载体通常承载被动标识，如常见的二维码，贴在设备表面需要借助标识读写设备来触发而被识别，如拿出手机操作扫码的动作，往往需要人为介入和操作才能完成识别。目前的主动标识一方面虽然不需要依赖标识读写器进行识别，另一方面又必须通过额外标识解析服务节点才能被另外一台设备所识别，例如通过第三方扫码或电脑查询的方式进行识别；或者其必须基于事先在需要进行识别的设备或标识解析服务节点中设置好特定的通信协议才能实现主动标识之间的相互识别。显然这形成了一个悖论：主动标识即使不需要依赖标识读写器也不能真正的进行“主动”识别。此外，现有技术中的主动标识之间的识别依赖于互联网或局域网进行通信，功耗高，对接收及发送设备配置要求高，为了识别增加较高的成本投入。现有的主动标识载体往往在未接入互联网的情况下，因主动标识载体无法向标识解析服务节点发送信息进行交互，而导致识别无法进行。
因此主动标识之间如何能够做到真正的“主动”相互识别是一个亟需解决的问题，如果嵌入有主动标识载体的设备之间不能进行有效而便捷的相互识别，则不利于工业互联网的进一步发展和普及应用。
所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的已有的现有技术。
发明内容
本发明是为解决上述现有技术的全部或部分问题，一方面提供了一种主动标识载体，能够将其承载的标识信息主动发送用于识别。本发明的第二个方面提供了一种交互系统，具有本发明的主动标识载体，能够进行主动标识的识别。本发明第三方面提供了一种主动标识互识方法能够进行主动标识之间的相互识别。
本发明一方面提供的一种主动标识载体，包括相互通信连接的第一存储模块和发送模块；所述第一存储模块用于存储标识信息；所述发送模块用于将所述标识信息转换为预设形式的信号并发送。
所述发送模块包括光发射器、电磁感应发射器、无线电发射器或声波发射器；所述预设形式的信号包括电磁波信号、声波信号或磁场信号。
所述声波信号是音频信号。音频信号是带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。所述音频信号的频率范围在20Hz-20000Hz，也是正常人耳朵能感受到的声音频率范围。这个频率范围的声波信号采用一般的蜂鸣器即可实现信号发射，所述声波发射器可以采用普通的蜂鸣器，易于在原有的设备基础上进行设置，成本低。
也有的具体实施例中所述声波信号的频率在3000Hz以上。优选的，所述声波信号的频率是3100Hz。
所述声波信号为超声波信号。超声波是一种频率高于20000Hz（赫兹）的声波，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，而且能透过不透明物质。在主动标识之间相互识别的应用中易于实现特定交互设备间的定向传播，不易受交互设备之间的阻隔物的影响。
所述电磁波信号包括光波信号和/或无线电信号，所述电磁波的波长范围在760nm~1mm（毫米）。所述电磁波信号的波长在红外波段，比较容易获得，所述光发射器可以采用红外发射器，具有一定发射空间范围，易于配备。
所述发送模块设置有阵列天线及波束成形单元。所述阵列天线及所述波束成形单元将所述预设形式的信号进行波束成形调节其传播范围和传播方向，能够使得所述预设形式的信号更精准的指向接收设备。
所述发送模块还包括时钟控制单元，用于按预设周期和/或预设时间点进行信号发送。
一般情况中，所述第一存储模块和发送模块集成在一个MCU芯片上；所述MCU芯片为安全芯片。
主动标识载体还包括通用集成电路卡或通用集成移动通信模组；所述第一存储模块和发送模块设置在所述通用集成电路卡上或者设置在所述通用集成移动通信模组中。
本发明第二方面提供了一种交互系统，包括解析装置和若干本发明第一方面的主动标识载体；所述解析装置包括相互通信连接的接收模块、第二存储模块和数据分析模块；所述接收模块用于获取所述预设形式的信号；所述第二存储模块用于存储预设识别规则和预设解析规则；所述数据分析模块用于将所述预设形式的信号按所述预设解析规则解析为特征数据，根据所述预设识别规则处理所述特征数据进行识别。
所述预设形式的信号是磁场信号，所述接收模块包括磁场传感器，将所述磁场信号转换为电信号用于进行后续处理。
所述接收模块包括感光收集器，所述感光收集器包括光敏元件和信号放大器。
优选的，所述感光收集器还包括光学滤波单元，用于去除环境杂散光。
还有的情况中，所述预设形式的信号是声波信号，所述接收模块包括麦克风阵列和回声消除芯片；通过所述麦克风阵列收到所述声波信号，通过所述回声消除芯片将所述麦克风阵列接收的环境杂音去除。
所述解析装置包括安全芯片，所述第二存储模块集成在所述安全芯片中。
所述解析装置可以与一个所述主动标识载体集成在同一个通用集成电路卡上或者同一通用集成移动通信模组中。或者所述解析装置和若干主动标识载体分别设置在不同的设备中。
本发明第三方面提供的一种主动标识互识方法，采用上述交互系统进行，包括：步骤S1.将若干个标识信息转换为相应的若干个预设形式的信号并发送；步骤S2.获取所述若干个预设形式的信号，按预设解析规则解析为相应的若干特征数据；步骤S3.根据预设识别规则处理所述若干特征数据进行识别。
步骤S2中，所述预设形式的信号包括电磁波信号、声波信号和磁场信号；所述预设解析规则有若干种，分别用于对应解析所述电磁波信号、声波信号和磁场信号。
所述若干个标识信息至少对应2台设备，所述步骤S3中，进行识别包括：判断所述若干特征数据是否符合所述预设识别规则中的可识别数据范围；对于不符合可识别数据范围的若干特征数据则不进行识别；根据所述预设识别规则中的匹配原则，对符合可识别数据范围的若干特征数据进行匹配进而实现若干个标识信息之间的相互识别。
所述预设识别规则还包括安全认证原则，所述步骤S3中，进行识别还包括：根据所述安全认证原则确定所述若干个标识信息对应的设备之间能否进行数据交换。
确定所述若干个标识信息对应的设备之间能否进行数据交换的具体操作包括：通过安全芯片对所述标识信息进行加密；通过安全芯片根据所述安全认证原则进行解析完成所述设备之间的身份认证。有利于进一步保障数据交换的安全性，需要进一步判断是否满足所述安全认证原则，能有效进行数据安全管控，根据特定应用要求管理设备之间的数据交换。
与现有技术相比，本发明的主要有益效果：
1.本发明提供的一种主动标识载体，构造简单，包括发送模块能够不依赖于互联网主动发送预设形式的信号；且所述预设形式的信号包括电磁波信号、声波信号和磁场信号等易于处理和传输的信号形式，所述发送模块易于设置，能够方便在已有的主动标识载体基础上进行改造，在脱网状态下可进行识别，利于资源优化配置和成本控制。有利于主动标识载体的在工业互联网中的进一步推广和深入应用。
2.本发明提供的一种交互系统，包括若干本发明第一方面提供的主动标识载体而具有相应优势；包括接收模块与数据分析模块，仅须在解析装置中预设解析规则及识别规则能够主动标识进行识别，也可以实现主动标识之间的相互识别，能够低成本实现主动标识互相识别。
3.本发明的一种主动标识互识方法，采用本发明第二方面的交互系统进行，无须事先在需要进行数据交换的设备中分别预设通信协议，步骤简洁，识别效率高。还能够基于安全认证原则进一步管控设备之间的数据交换，能够满足工业互联网对于数据安全性的要求。
附图说明
图1为本发明实施例一的交互系统示意图。
图2为本发明实施例一的主动标识互识方法流程示意图。
图3为本发明实施例二的主动标识互识方法流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明具体实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。附图中，相同结构或功能的部分利用相同的附图标记来标记，出于显示清楚的原因必要时并不是所有示出的部分在全部附图中用所属的附图标记来标记。
在下述实施例中采用特定次序描绘了实施例的操作，这些次序的描述是为了更好的理解实施例中的细节以全面了解本发明，但这些次序的描述并不一定与本发明的方法一一对应，也不能以此限定本发明的范围。
需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示出按照本发明实施例的方法可能实现的操作过程。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以并不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以穿插的执行，依所涉及的步骤要实现的目的而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与人工操作结合来实现。
实施例一
本发明实施例一中，如图1所示，本实施例的交互系统，包括2个主动标识载体和解析装置R；本实施例中，若干主动标识载体包括承载第一标识信息的第一主动标识载体1a和承载第二标识信息的第二主动标识载体1b。本实施例中示例的应用场景中，第一主动标识载体1a和解析装置R集成在同一个通用集成电路卡上内嵌在设备A中。第二主动标识载体1b是一个独立的通用集成移动通信模组，内嵌在设备B中。也有的实施例中第一主动标识载体1a和解析装置R集成同一通用集成移动通信模组中；还有一些实施例中第一主动标识载体1a、第二主动标识载体1b和解析装置R分别内嵌在不同的设备中，根据实际应用场景设置，并不限定。本发明的交互系统也可以包括更多个主动标识载体，相应有更多台设备，并不限定。
本实施例中，主动标识载体包括相互通信连接的第一存储模块11和发送模块12；第一存储模块11用于存储所述标识信息；发送模块12用于将标识信息转换为预设形式的信号并发送。本实施例第一主动标识载体1a的第一存储模块11和发送模块12集成在一个MCU芯片上，具体的一个做法中所述MCU芯片是一个安全芯片。第二主动标识载体1b的第一存储模块11和发送模块12设置在通用集成移动通信模组中。在也有的实施例中第一存储模块11和发送模块12设置在通用集成电路卡上，或者通过其它方式封装或集成，并不限定。本实施例中，发送模块12还设置有时钟控制单元，用于按预设周期或预设时间点进行信号发送。在实际应用中可以根据企业生产需要在指定的时间点或者按照固定时间周期进行主动标识之间的相互识别，进行设备配对和数据交换工作，有利于结合企业的实际生产情况。也有的实施例中发送模块12中没有设置时钟控制单元，并不限定。
本实施例中解析装置R包括相互通信连接的接收模块R1、第二存储模块R2和数据分析模块R3；接收模块R1用于获取所述预设形式的信号；第二存储模块R2存储有预设识别规则和预设解析规则；数据分析模块R3用于将所述预设形式的信号按所述预设解析规则解析为相应的特征数据，根据所述预设识别规则处理所述特征数据进行识别。
本实施例中发送模块12是光发射器，具体是一个红外发射器，所述预设形式的信号是预设波长的红外光信号。接收模块R1是一个感光收集器，具体包括光敏元件和信号放大器，光敏元件接收红外光信号后转换为电流信号，电流信号经信号放大器放大后由数据分析模块R3进行数据处理获得所述特征数据。本实施例中作为一种示例所述特征数据即波长的具体值。本实施例较好的一个做法中感光收集器还包括光学滤波单元，用于去除环境杂散光。在其它一些实施例中光发射器采用发光二极管通过MCU芯片控制发出预设波长的光作为所述预设形式的信号。预设波长可以是一个特定值也可以是一个波段范围，并不限定。
如图2所示，本实施例中第一主动标识载体1a的第一标识信息和第二主动标识载体1b的第二标识信息进行主动标识互识的方法包括：步骤S1.分别将第一标识信息、第二标识信息转换为相应的2个预设形式的信号并发送；步骤S2.获取2个预设形式的信号，按预设解析规则解析为相应的2个特征数据；步骤S3.根据预设识别规则处理两个特征数据进行识别。2个标识信息对应2台设备，设备A和设备B。所述步骤S3中，进行识别具体包括：判断2个特征数据（本实施例中即2个波长值）是否符合所述预设识别规则中的可识别数据范围（本实施例中即红外波段范围）；对于不符合可识别数据范围的特征数据则不进行识别；根据所述预设识别规则中的匹配原则（本实施例中所述匹配原则是波长值是否相等），对符合可识别数据范围的若干特征数据进行匹配进而实现若干个标识信息之间的相互识别。本实施例中当承载第一主动标识载体1a的第一标识信息的信号和承载第二主动标识载体1b的第二标识信息的信号都是波长等于800nm的红外光时则设备A感知设备B从而相互识别。
实施例二
实施例二与实施例一的区别主要在于，发送模块12是声波发射器，具体是一个超声波发射器，所述预设形式的信号是预设频率值的超声波信号。本实施例较好的做法中，发送模块12还设置有阵列天线及波束成形单元。所述阵列天线及所述波束成形单元将超声波信号进行波束成形调节其传播范围和传播方向。接收模块R1具体包括麦克风阵列和回声消除芯片；通过所述麦克风阵列收到超声波信号，通过所述回声消除芯片将所述麦克风阵列接收的环境杂音去除。本实施例中作为一种示例所述特征数据即超声波频率的具体值。在也有的实施例中所述预设形式的信号是普通的声波信号，发送模块12可以是一个蜂鸣器，声波信号是音频信号，器频率范围可选取在20Hz-20000Hz。在此并不限定。
如图3所示，本实施例中本实施例中第一主动标识载体1a的第一标识信息和第二主动标识载体1b的第二标识信息进行主动标识互识的方法包括：步骤S1.分别将第一标识信息、第二标识信息转换为相应的2个预设形式的信号并发送；步骤S2.获取2个预设形式的信号，按预设解析规则解析为相应的2个特征数据；步骤S3.根据预设识别规则处理两个特征数据进行识别。2个标识信息对应2台设备，设备A和设备B。所述步骤S3中，进行识别包括：判断2个特征数据（本实施例中即2个超声波频率值）是否符合所述预设识别规则中的可识别数据范围（本实施例中即超声波频率范围）；对于不符合可识别数据范围的特征数据则不进行识别；根据所述预设识别规则中的匹配原则（本实施例中所述匹配原则是频率值是否相等），对符合可识别数据范围的2个特征数据进行匹配进而实现这2个标识信息之间的相互识别。本实施例中的一个示例情况里当承载第一主动标识载体1a的第一标识信息的信号和承载第二主动标识载体1b的第二标识信息的信号都是频率值等于23000Hz的超声波时则能够相互识别。本实施例中，所述预设识别规则还包括安全认证原则，所述步骤S3中，进行识别还包括：根据所述安全认证原则确定相互识别的2台设备之间能否进行数据交换。相互识别过程先完成了2台设备互相发现对方，根据所述安全认证原则根据第一标识信息和第二标识信息进行设备身份互相认证。本实施例中，根据所述安全认证原则确定能否进行数据交换具体是通过安全芯片来实现的，存储标识信息的所述第一存储模块和所述第二存储模块都是集成在安全芯片中的，设备的身份互认过程具体是通过所述安全芯片进行的加密和解析过程。所述安全芯片支持多种加密算法模块，包括对称算法、非对称算法及摘要算法，国密或国际算法。本实施例中具体的支持国密算法，具体支持国密二级，支持EAL4+及以上。在也有的一些实际应用情况中具体是通过软件加密方式实现对所述设备的数据进行加密和解析，完成身份认证进而确定能否进行数据交换的，并不限定。
以上实施例为了便于理解本发明分别以预设形式的信号为光信号和声波信号的情况进行示例性叙述，所述识别规则及配对原则也是为了便于理解进行了简化描述。在实际应用中所述发送模块还可以是电磁感应发射器、无线电发射器等；所述预设形式的信号还可以电磁波信号、磁场信号等；所述接收模块也可以是磁场传感器；电磁波信号也可以是无线电信号，并不限定。所述识别规则及其配对原则、安全认证原则根据实际应具体设定，并不限定。此外解析装置R中的所述预设解析规则可以有若干种分别用于对应解析所述电磁波信号、声波信号和磁场信号，根据接收信号的不同形式进行相应解析。
本发明为了便于叙述清楚而采用的一些常用的英文名词或字母只是用于示例性指代而非限定性解释或特定用法，不应以其可能的中文翻译或具体字母来限定本发明的保护范围。
还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体的个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

Claims (20)

1.一种主动标识载体，其特征在于：包括相互通信连接的第一存储模块和发送模块；
所述第一存储模块用于存储标识信息；所述发送模块用于将所述标识信息转换为预设形式的信号并发送。
2.根据权利要求1所述的主动标识载体，其特征在于：所述发送模块包括光发射器、电磁感应发射器、无线电发射器或声波发射器；所述预设形式的信号包括电磁波信号、声波信号或磁场信号。
3.根据权利要求2所述的主动标识载体，其特征在于：所述声波信号为音频信号。
4.根据权利要求2所述的主动标识载体，其特征在于：所述声波信号为超声波信号。
5.根据权利要求2所述的主动标识载体，其特征在于：所述电磁波信号包括光波信号和/或无线电信号，所述电磁波的波长范围在760nm~1mm。
6.根据权利要求1所述的主动标识载体，其特征在于：所述发送模块设置有阵列天线及波束成形单元。
7.根据权利要求1所述的主动标识载体，其特征在于：所述发送模块包括时钟控制单元，用于按预设周期和/或预设时间点进行信号发送。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的主动标识载体，其特征在于：所述第一存储模块和发送模块集成在一个MCU芯片上；所述MCU芯片为安全芯片。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的主动标识载体，其特征在于：还包括通用集成电路卡或通用集成移动通信模组；所述第一存储模块和发送模块设置在所述通用集成电路卡上或者设置在所述通用集成移动通信模组中。
10.一种交互系统，其特征在于：包括解析装置和若干权利要求1-9任意一项所述的主动标识载体；
所述解析装置包括相互通信连接的接收模块、第二存储模块和数据分析模块；
所述第二存储模块用于存储预设识别规则和预设解析规则；
所述数据分析模块用于将所述预设形式的信号按所述预设解析规则解析为特征数据，根据所述预设识别规则处理所述特征数据进行识别。
11.根据权利要求10所述的交互系统，其特征在于：所述预设形式的信号是磁场信号，所述接收模块包括磁场传感器，将所述磁场信号转换为电信号用于进行后续处理。
12.根据权利要求10所述的交互系统，其特征在于：所述接收模块包括感光收集器，所述感光收集器包括光敏元件和信号放大器。
13.根据权利要求12所述的交互系统，其特征在于：所述感光收集器还包括光学滤波单元，用于去除环境杂散光。
14.根据权利要求10所述的交互系统，其特征在于：所述预设形式的信号是声波信号，所述接收模块包括麦克风阵列和回声消除芯片；通过所述麦克风阵列收到所述声波信号，通过所述回声消除芯片将所述麦克风阵列接收的环境杂音去除。
15.根据权利要求10-14任意一项所述的交互系统，其特征在于：所述解析装置包括安全芯片，所述第二存储模块集成在所述安全芯片中。
16.一种主动标识互识方法，其特征在于：采用权利要求10-15任意一项所述的交互系统进行，包括：
步骤S1.将若干个标识信息转换为相应的若干个预设形式的信号并发送；
步骤S2.获取所述若干个预设形式的信号，按预设解析规则解析为相应的若干特征数据；
步骤S3.根据预设识别规则处理所述若干特征数据进行识别。
17.根据权利要求16所述的一种主动标识互识方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述预设形式的信号包括电磁波信号、声波信号和磁场信号；所述预设解析规则有若干种，分别用于对应解析所述电磁波信号、声波信号和磁场信号。
18.根据权利要求16所述的一种主动标识互识方法，其特征在于：所述若干个标识信息至少对应2台设备；
所述步骤S3中，进行识别包括：
判断所述若干特征数据是否符合所述预设识别规则中的可识别数据范围；
对于不符合可识别数据范围的若干特征数据则不进行识别；
根据所述预设识别规则中的匹配原则，对符合可识别数据范围的若干特征数据进行匹配进而实现若干个标识信息之间的相互识别。
19.根据权利要求18所述的一种主动标识互识方法，其特征在于：所述预设识别规则还包括安全认证原则，所述步骤S3中，进行识别还包括：根据所述安全认证原则确定所述若干个标识信息对应的设备之间能否进行数据交换。
20.根据权利要求19所述的一种主动标识互识方法，其特征在于：确定所述若干个标识信息对应的设备之间能否进行数据交换具体操作包括：通过安全芯片对所述标识信息进行加密；通过安全芯片根据所述安全认证原则进行解析完成所述设备之间的身份认证。
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