CN113942598B - 一种电动自行车防盗器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动自行车防盗器，其无需人工解锁，使用方便。其包括：防盗器本体、遥控装置、移动控制端，移动控制端包括：发送端通信模块、移动端控制模块，防盗器本体安装在电动自行车上，与电动自行车的主控制器通信连接；防盗器本体与遥控装置基于接收端通信模块进行数据通信，发送端通信模块中的发送端天线设置为恒定的接收状态，接收端通信模块中的接收端天线设置为恒定的接收状态；移动端控制模块与接收端通信模块基于无线通信协议进行数据连接；移动控制端与防盗器本体之间到达预设距离，自动进行身份认证操作；身份认证操作通过后，当主控制器在预设的开锁时间阈值内传递轮动信号到防盗器本体时，防盗器本体进行开锁操作。
Description
技术领域
本发明涉及防盗器技术领域，具体为一种电动自行车防盗器。
背景技术
现有技术中，电动自行车防盗器通常需要人工按压遥控手柄进行解除锁定状态。但是，在某些情况下，当电动自行车的车主双手不变操作遥控手柄时，这种人工解锁的过程会给车主带来相当大的不变。
发明内容
为了解决现有技术中电动自行车防盗器人工解锁过程给用户带来不变的问题，本发明提供一种电动自行车防盗器，其无需人工解锁，使用方便。
本发明的技术方案是这样的：一种电动自行车防盗器，其包括：防盗器本体、遥控装置，所述防盗器本体安装在电动自行车上，与电动自行车的主控制器通信连接；
所述防盗器本体包括本体控制模块、接收端通信模块；所述防盗器本体与所述遥控装置基于所述接收端通信模块进行数据通信，
其特征在于，其还包括：移动控制端，所述移动控制端包括：发送端通信模块、移动端控制模块；
所述发送端通信模块中的发送端天线设置为恒定的接收状态，所述接收端通信模块中的接收端天线设置为恒定的接收状态；所述移动端控制模块与所述接收端通信模块基于无线通信协议进行数据连接；
所述移动控制端与所述防盗器本体之间到达预设距离，二者基于所述移动端控制模块、所述本体控制模块自动进行身份认证操作；所述身份认证操作通过后，所述防盗器本体检测所述主控制器传递的信号，当所述主控制器在预设的开锁时间阈值内传递轮动信号到所述防盗器本体时，所述防盗器本体进行开锁操作。
其进一步特征在于：
所述身份认证操作包括：初始配对操作、解锁认证操作；
所述初始配对操作的步骤包括：
所述移动端控制模块基于随机算法生成的唯一的字符串，记做身份认证用ID；所述移动控制端与所述防盗器本体第一次通信连接时，所述移动控制端将所述所述身份认证用ID发送给所述本体控制模块，所述本体控制模块将所述身份认证用ID存储在自身的接收用寄存器中；
当所述防盗器本体中存储了所述身份认证用ID之后，所述本体控制模块与所述移动控制端产生通信连接后，基于自身存储的所述身份认证用ID进行所述解锁认证操作；
所述解锁认证操作的步骤包括：所述本体控制模块比对所述接收用寄存器中存储的所述述身份认证用ID与接收到的数据是否一致，一致则通过所述身份认证操作，否则视为所述身份认证操作不通过；
所述移动控制端还包括借车模块、显示模块；
所述借车模块包括二维码生成模块、身份认证ID修改模块；用户人工启动所述借车模块，指定借车流程的开始和结束；
所述借车流程开始后，借出方的借车模块基于所述二维码生成模块访问所述移动端控制模块，获取最新的所述身份认证用ID，然后基于所述身份认证用ID生成二维码，并通过所述显示模块进行显示；
当借出方指定所述借车流程结束后，所述身份认证ID修改模块将ID修改标志位设置为有效，并通知到所述移动端控制模块，所述移动端控制模块再次通过随机算法生成的新的字符串，作为最新的身份认证用ID，并将原有ID存储为更新用认证ID；
当所述ID修改标志位被设置为有效时，所述移动控制端与所述防盗器本体之间基于身份认证用ID进行所述身份认证操作时，先基于所述更新用认证ID进行认证，认证通过后，通知所述本体控制模块清空所述接收用寄存器，然后基于最新的所述身份认证用ID再次进行所述初始配对操作；当基于所述更新用认证ID进行认证不通过时，则使用最新的所述身份认证用ID进行所述解锁认证操作；
所述借车模块还包括：借车码识读模块，借用方基于所述借车码识读模块，读取到他人的身份认证用ID后，送入移动端控制模块当做自身的身份认证用ID，进行后续的身份认证操作；
所述防盗器本体的工作状态包括：休眠模式、待机模式、接收模式；
所述休眠模式中，所述防盗器本体的所有功能关闭，电流消耗最小，所述防盗器本体中的接收用寄存器内容保持不变；
所述待机模式中，晶振、电源管理模块被启动，可以随时接受从所述接收端通信模块传递过来的包括扩所述身份认证用ID的信号；
当所述接收端通信模块收到信号后，所述防盗器本体进入所述接收模式，在所述接收模式中，判断所述接收用寄存处是否为空，如果所述接收用寄存器为空，则将接收到的信号中的所述身份认证用ID存入所述接收用寄存器，完成所述初始配对操作；如果所述接收用寄存器不为空，则将所述接收端通信模块收到的信号送入所述移动端控制模块中进行所述解锁认证操作；
所述移动控制端还包括解除绑定模块，所述移动控制端与所述防盗器本体之间通过解锁认证操作之后，所述解除绑定模块通知所述本体控制模块清空所述接收用寄存器中存储的所述身份认证用ID；
所述接收端通信模块、所述发送端通信模块之间基于蓝牙协议进行通信。
本发明提供的一种电动自行车防盗器，其通过在移动控制端设置发送端通信模块，并将发送端天线设置为恒定的接收状态，将防盗器本体中的接收端天线设置为恒定的接收状态，当移动控制端与防盗器本体之间到达预设距离时，自动进行身份认证操作，身份认证操作通过后，防盗器本体在开锁时间阈值内，检测到电动自行车的轮动信号，防盗器本体进行自动开锁；整个过程中无需用户进行人工解锁，只需要走进电动自行车并推动自行车产生轮动信号即可，解锁过程简单方便，极大的节省了用户的操作程序。
附图说明
图1为防盗器的整体结构示意图；
图2为本发明中的身份认证操作的流程示意图；
图3为本发明中的车主方借车结束流程的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括一种电动自行车防盗器，其包括：防盗器本体3、遥控装置2、移动控制端4，防盗器本体3安装在电动自行车上，与电动自行车的主控制器1通信连接；
防盗器本体3包括本体控制模块3.2、接收端通信模块3.1；防盗器本体3与遥控装置2基于接收端通信模块3.1进行数据通信，
移动控制端4包括：发送端通信模块4.1、移动端控制模块4.2；
发送端通信模块4.1中的发送端天线设置为恒定的接收状态，接收端通信模块3.1中的接收端天线设置为恒定的接收状态；移动端控制模块4.2与接收端通信模块3.1基于无线通信协议进行数据连接，如：蓝牙、红外、RFID(Radio Frequency Identification)等现有的无线通信技术。
移动控制端4与防盗器本体3之间到达预设距离，二者基于移动端控制模块4.2、本体控制模块3.2自动进行身份认证操作；身份认证操作通过后，防盗器本体3检测主控制器1传递的信号，当主控制器1在预设的开锁时间阈值内传递轮动信号到防盗器本体3时，防盗器本体3进行开锁操作。身份认证操作通过后，经过开锁时间阈值还没有收到轮动信号，则身份认证操作通过的状态被清除。
本实施例中，接收端通信模块3.1、发送端通信模块4.1之间基于蓝牙协议进行通信。具体实现时，移动控制端4基于移动设备如手机、ipad、平板上的应用app或者微信小程序实现，数据通信使用移动设备中的蓝牙模块实现，显示模块4.4基于移动设备的显示屏实现即可。本体控制模块3.2、接收端通信模块3.1基于蓝牙芯片和具备计算功能的MCU(Microcontroller Unit)实现；在防盗器本体3中安装满足下列条件的蓝牙芯片，实现本专利技术方案：
集成射频收发机、频率收生器、晶体振荡器、调制解调器等功能模块，并且支持一对多组网和带ACK 的通信模式，工作在2.400~2.483GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发芯片。
其中，开锁时间阈值在移动控制端4进行设置，默认时间为3秒，最长为8秒，用户根据自己的习惯进行设置。将开锁时间阈值控制在3秒~8秒之间，防止开锁时间阈值设置过长，导致电动自行车身份认证操作通过后，用户已经离开电动自行车，但被其他人误推，导致自动解锁，也避免开锁时间阈值设置过短，用户来不及推车就再次锁定。
轮动信号为基于车轮反充电原理，车轮在微小转动的时候会产生微弱的电信号，即为轮动信号。主控制器1与防盗器本体3中关于轮动信号的检测和传递，基于现有技术中的轮动传感器、轮动信号检测电路完成。
如图2所示，本发明中的身份认证操作包括：初始配对操作、解锁认证操作；
初始配对操作的步骤包括：
移动端控制模块4.2基于随机算法生成的唯一的字符串，记做身份认证用ID；移动控制端4与防盗器本体3第一次通信连接时，移动控制端4将身份认证用ID发送给本体控制模块3.2，本体控制模块3.2将身份认证用ID存储在自身的接收用寄存器3.3中；
当防盗器本体3中存储了身份认证用ID之后，本体控制模块3.2与移动控制端4产生通信连接后，基于自身存储的身份认证用ID进行解锁认证操作。
解锁认证操作的步骤包括：本体控制模块3.2比对接收用寄存器3.3中存储的述身份认证用ID与接收到的数据是否一致，一致则通过身份认证操作；一旦身份认证操作结果的标志位被设置为通过，则开锁时间阈值之内不在进行身份认证操作，而等待轮动信号；如果标志位被设置为通过，开锁时间阈值之内没有等到轮动信号，则标志位被设置被清空；如果再次接收到移动控制端4发送的信号，则再次进行解锁认证操作；一旦身份认证操作结果的标志位被设置为通过且开锁时间阈值之内收到轮动信号，则进行本体控制模块3.2进行自动开锁操作；开锁后，本体控制模块3.2不再处理身份认证操作，直至当用户再次将防盗器本体锁上后，本体控制模块3.2将身份认证操作结果的标志清空，等待移动控制端4发出的通信连接。
本体控制模块3.2比对接收用寄存器3.3中存储的述身份认证用ID与接收到的数据如果不一致，则视为身份认证操作不通过，防盗器本体3不做任何反应。为了满足实际生产生活中的需要，同一个移动控制端4可以同时控制多台电动自行车的防盗器本体3，通过同一个身份认证用ID与多个防盗器本体3建立身份认证关系。
为了能够随时接收数据，以及确保能源上的节省，防盗器本体3的工作状态包括：休眠模式、待机模式、接收模式。
当能源不足时，防盗器本体3进入休眠模式。在休眠模式中，防盗器本体3的所有功能关闭，电流消耗最小，防盗器本体3中的接收用寄存器3.3内容保持不变；
通常情况下，防盗器本体3处于待机模式。在待机模式中，晶振、电源管理模块被启动，可以随时接受从接收端通信模块3.1传递过来的包括扩身份认证用ID的信号；
当接收端通信模块3.1收到信号后，防盗器本体3进入接收模式，在接收模式中，判断接收用寄存处是否为空，如果接收用寄存器3.3为空，则将接收到的信号中的身份认证用ID存入接收用寄存器3.3，完成初始配对操作；如果接收用寄存器3.3不为空，则将接收端通信模块3.1收到的数据送入移动端控制模块4.2中，基于MCU进行解锁认证操作。
具体基于蓝牙芯片和MCU实现通信过程中，链路层的数据传递过程，如：数据组帧、校验、地址判断、数据白化的扰码、数据重传和ACK 响应等处理是由蓝牙芯片自己完成的，无需MCU 参与。蓝牙芯片的通信模式包括：普通模式和增强模式，普通模式为不带自动重传不带ACK 的通信模式，增强模式为带自动重传带ACK 的通信模式。
在增强模式下，移动控制端4作为主动发送端主动发起通信，将身份认证用ID和功能性数据一起，经发送端通信模块4.1将数据传递给接收端通信模块3.1；处于常开模式的接收端通信模块3.1接收到有效数据后回应答信号ACK。发送端通信模块4.1如果在有效应答时间范围内收到ACK 应答信号，则认为数据发送成功。如果发送端通信模块4.1在设定时间范围内没有接收到应答信号，则自动重传数据。发送端通信模块4.1和接收端通信模块3.1之间，没发送每一包数据都包括两位的PID（数据包标志位），来帮助接收端识别该数据是新数据包还是重发的数据包，防止多次存入相同的数据包。
移动控制端4还包括借车模块4.3、显示模块4.4、解除绑定模块4.5。
借车模块4.3包括二维码生成模块、身份认证ID修改模块、借车码识读模块；用户人工启动借车模块4.3，指定借车流程的开始和结束；具体实现时，在移动控制端4设置一个借车模块启动按钮或者菜单选项等等现有的启动方式提供给用户，用户点击按钮或者选择菜单栏后，即可启动借车流程。
车主的借车流程开始后，二维码生成模块访问移动端控制模块4.2，获取最新的身份认证用ID，然后基于身份认证用ID生成二维码，并通过显示模块4.4进行显示；车主将二维码通过移动设备显示给对方（借用人）。
如图3所示，当车主指定借车流程结束后，身份认证ID修改模块将ID修改标志位设置为有效，并通知到移动端控制模块4.2，移动端控制模块4.2再次通过随机算法生成的新的字符串，作为最新的身份认证用ID，并将原有ID存储为更新用认证ID。
当ID修改标志位被设置为有效时，移动控制端4与防盗器本体3产生数据通信后，移动控制端4与防盗器本体3之间基于身份认证用ID进行身份认证操作时，先基于更新用认证ID进行认证，认证通过后，通知本体控制模块3.2清空接收用寄存器3.3；本体控制模块3.2清空接收用寄存器3.3后反馈成功信息给移动端控制模块4.2；移动端控制模块4.2将最新的身份认证用ID发送给本体控制模块3.2；本体控制模块3.2基于最新的身份认证用ID再次进行初始配对操作。
当移动端控制模块4.2发送更新用认证ID进行身份认证操作时，要求防盗器本体3给出反馈信息，防盗器本体3反馈为不通过时，代表防盗器本体3已经更新过身份认证用ID，则移动端控制模块4.2发送最新的身份认证用ID进行解锁认证操作，仍然不通过，则表明移动控制端4、防盗器本体3不匹配，防盗器本体3无需给出反馈，通信结束。
如果同一个移动控制端4同时与多台电动自行车的防盗器本体3建立过身份认证匹配关系，一旦车主的借车流程启用过，ID修改标志位设置为有效后，则每次移动控制端4与防盗器本体3产生数据通信后，都先用更新用认证ID进行身份认证操作，再发送最新的身份认证用ID进行身份认证操作，确保每个与其匹配过的电动自行车的防盗器本体3中的身份认证用ID都被更新到最新的身份认证用ID。通过对每个电动自行车的身份认证用ID的更新，确保了即便发生过借车操作，也可以避免身份认证用ID泄漏，进而避免了借车导致的电动自行车丢失的问题发生。
具体实现时，当同一个移动控制端4同时与多台电动自行车的防盗器本体3建立过身份认证匹配关系，则在移动端控制模块4.2建立防盗器计数器，统计建立过匹配关系的防盗器的数量。当移动端控制模块4.2生成新的身份认证用ID后，在没有对所有的防盗器本体3更新过新的身份认证用ID之前，禁止再次产生新的身份认证用ID，并通过警告信息提醒车主有几台电动自行车的防盗器本体3的身份认证用ID没有更新。当所有的防盗器本体3都更新过新的身份认证用ID之后，ID修改标志位被设置为无效，则可以再次产生新的身份认证用ID。避免因为多台电动自行车反复借用，导致有电动自行车身份认证用ID更新不及时的问题发生。如果车主有某台电动自行车不再使用，则可以通过移动控制端4中的解除绑定模块4.5对电动自行车的防盗器本体3和移动控制端4的匹配关系解除绑定。
当车主启动解除绑定模块4.5后，移动控制端4与防盗器本体3之间先进行解锁认证操作，解锁认证操作通过之后，解除绑定模块4.5通知本体控制模块3.2清空接收用寄存器3.3中存储的身份认证用ID；解除绑定模块4.5通知移动端控制模块4.2更新防盗器计数器。
借用人的借车流程开始后，通过菜单选项选择读取二维码，启动借车码识读模块，借车码识读模块通知移动端控制模块4.2暂存自身的身份认证用ID；借用人直接通过借车码识读模块调用移动端设备的摄像头对进行二维码进行读取，也可以通过远程方式获得二维码图片后，启动借车码识读模块对二维码进行解析读取；借车码识读模块读取到身份认证用ID后，送入移动端控制模块4.2当做自身的身份认证用ID，进行后续的身份认证操作，实现了借用人在使用过程中对电动自行车的自动解锁。
当借用人指定借车流程结束后，通过菜单方式选择借车结束，则借车模块4.3通知移动端控制模块，丢弃他人的身份认证用ID，重新在内存中读取启用自身的身份认证用ID。
本专利技术方案中，通过借车模块4.3实现了电动自行车的在两个移动控制端4之间的借用过程，确保本专利的技术方案更具备实用性。
使用本发明中的电动自行车防盗器，基于移动控制端处于发送状态的发送端通信模块与处于恒定接收状态的接收端通信模块自动建立数据连接，连接建立后，移动端控制模块将身份认证用ID、功能性命令数据发送给本体控制模块，进行身份认证以及完成借车等流程。不但车主本人可以实现对防盗器本体的自动解锁，而且可以即便发生了电动自动车的借车行为，借用人在对电动自行车使用过程中，也可以基于移动控制端实现对电动自行车防盗器的自动解锁。与现有技术中心借车流程需要通过对遥控装置的物理转移才能实现相比，不但可以防止丢失遥控装置，且同时通过及时的更新身份认证用ID，避免车辆发生丢失。
Claims (4)
1.一种电动自行车防盗器，其包括：防盗器本体、遥控装置，所述防盗器本体安装在电动自行车上，与电动自行车的主控制器通信连接；
所述防盗器本体包括本体控制模块、接收端通信模块；所述防盗器本体与所述遥控装置基于所述接收端通信模块进行数据通信，
其特征在于，其还包括：移动控制端，所述移动控制端包括：发送端通信模块、移动端控制模块；
所述发送端通信模块中的发送端天线设置为恒定的接收状态，所述接收端通信模块中的接收端天线设置为恒定的接收状态；所述移动端控制模块与所述接收端通信模块基于无线通信协议进行数据连接；
所述移动控制端与所述防盗器本体之间到达预设距离，二者基于所述移动端控制模块、所述本体控制模块自动进行身份认证操作；所述身份认证操作通过后，所述防盗器本体检测所述主控制器传递的信号，当所述主控制器在预设的开锁时间阈值内传递轮动信号到所述防盗器本体时，所述防盗器本体进行开锁操作；
所述身份认证操作包括：初始配对操作、解锁认证操作；
所述初始配对操作的步骤包括：
所述移动端控制模块基于随机算法生成的唯一的字符串，记做身份认证用ID；所述移动控制端与所述防盗器本体第一次通信连接时，所述移动控制端将所述身份认证用ID发送给所述本体控制模块，所述本体控制模块将所述身份认证用ID存储在自身的接收用寄存器中；
当所述防盗器本体中存储了所述身份认证用ID之后，所述本体控制模块与所述移动控制端产生通信连接后，基于自身存储的所述身份认证用ID进行所述解锁认证操作；
所述解锁认证操作的步骤包括：所述本体控制模块比对所述接收用寄存器中存储的所述身份认证用ID与接收到的数据是否一致，一致则通过所述身份认证操作，否则视为所述身份认证操作不通过；
所述移动控制端还包括借车模块、显示模块；
所述借车模块包括二维码生成模块、身份认证ID修改模块；用户人工启动所述借车模块，指定借车流程的开始和结束；
所述借车流程开始后，借出方的借车模块基于所述二维码生成模块访问所述移动端控制模块，获取最新的所述身份认证用ID，然后基于所述身份认证用ID生成二维码，并通过所述显示模块进行显示；
当借出方指定所述借车流程结束后，所述身份认证ID修改模块将ID修改标志位设置为有效，并通知到所述移动端控制模块，所述移动端控制模块再次通过随机算法生成的新的字符串，作为最新的身份认证用ID，并将原有ID存储为更新用认证ID；
当所述ID修改标志位被设置为有效时，所述移动控制端与所述防盗器本体之间基于身份认证用ID进行所述身份认证操作时，先基于所述更新用认证ID进行认证，认证通过后，通知所述本体控制模块清空所述接收用寄存器，然后基于最新的所述身份认证用ID再次进行所述初始配对操作；当基于所述更新用认证ID进行认证不通过时，则使用最新的所述身份认证用ID进行所述解锁认证操作；
所述借车模块还包括：借车码识读模块，借用方基于所述借车码识读模块，读取到他人的身份认证用ID后，送入移动端控制模块当做自身的身份认证用ID，进行后续的身份认证操作。
2.根据权利要求1所述一种电动自行车防盗器，其特征在于：所述防盗器本体的工作状态包括：休眠模式、待机模式、接收模式；
所述休眠模式中，所述防盗器本体的所有功能关闭，电流消耗最小，所述防盗器本体中的接收用寄存器内容保持不变；
所述待机模式中，晶振、电源管理模块被启动，可以随时接受从所述接收端通信模块传递过来的包括扩所述身份认证用ID的信号；
当所述接收端通信模块收到信号后，所述防盗器本体进入所述接收模式，在所述接收模式中，判断所述接收用寄存处是否为空，如果所述接收用寄存器为空，则将接收到的信号中的所述身份认证用ID存入所述接收用寄存器，完成所述初始配对操作；如果所述接收用寄存器不为空，则将所述接收端通信模块收到的信号送入所述移动端控制模块中进行所述解锁认证操作。
3.根据权利要求1所述一种电动自行车防盗器，其特征在于：所述移动控制端还包括解除绑定模块，所述移动控制端与所述防盗器本体之间通过解锁认证操作之后，所述解除绑定模块通知所述本体控制模块清空所述接收用寄存器中存储的所述身份认证用ID。
4.根据权利要求1所述一种电动自行车防盗器，其特征在于：所述接收端通信模块、所述发送端通信模块之间基于蓝牙协议进行通信。
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