CN115719528A

CN115719528A - 一种基于声纹识别的智能锁及使用方法

Info

Publication number: CN115719528A
Application number: CN202211458229.0A
Authority: CN
Inventors: 缪超
Original assignee: Xiamen World Linking Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen World Linking Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2042-11-17
Also published as: CN115719528B

Abstract

本发明提出一种基于声纹识别的智能锁及使用方法，属于智能锁与访问控制技术领域。智能锁包括非易失性存储单元、蓝牙通信单元、声音采集单元、比对单元以及开锁单元；当可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符为第二类唯一设备标识符时，智能锁获取可连接蓝牙终端设备的蓝牙存储空间存储的第一声音文件；当第一声音文件具备与第一类唯一设备标识符对应的设备蓝牙标识符时，开启声音采集单元实时采集目标用户的第二声音文件；比对单元将第一声音文件与第二声音文件进行相似度比对，并基于相似度比对的结果激活开锁单元或者发出警告信息。本发明的技术方案在确保数据安全的同时方便了访客对于智能锁的访问。

Description

一种基于声纹识别的智能锁及使用方法

技术领域

本发明属于智能锁与访问控制技术领域，尤其涉及一种基于声纹识别的智能锁及使用方法。

背景技术

智能锁（Intelligent Lock）是指区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具，智能锁是门禁系统中锁门的执行部件。随着智能终端(如智能手机、平板电脑等)的普及，越来越多的家居设备开始使用智能锁控制技术，通过集成蓝牙模块，用户可以使用手机开锁、分配电子钥匙等。

例如，申请号为CN201711418804的中国发明专利申请提出一种基于蓝牙的智能门锁系统，不仅能够实现节能，同时还能提升智能门锁的响应速度，使智能门锁的控制更加智能和快捷。

然而，一方面，当前的智能锁，不管是采用指纹、声音（声纹）、人脸识别还是其他个人生物信息进行开锁权限控制，都必须预先存储事主的指纹、声音（声纹）、人脸信息或其他个人生物信息。当检测到目标对象试图开锁时，再实时采集目标对象的实时指纹、声音（声纹）或其他个人生物信息进行比对判断。这个过程存在个人隐私信息泄露的风险，从而带来安全隐患；另一方面，当前的智能锁对于目标用户的访问控制比较单一，一旦录入了某个相关个人生物信息完成认证，该相关个人的生物信息永久保存，意味着该相关个人长期可以访问该智能锁。

然而，在某些情况下，有些临时用户仅需要或者仅被允许暂时或者单次获得该智能锁的开锁权限，此时，要求这些用户仅为了暂时或者单次获得该智能锁的开锁权就必须留存个人生物认证信息，由于个人隐私数据的原因可能得不到这些用户的配合，导致智能锁的便携性尤其是对于临时访客的便携性得不到体现。

因此，有必要提供一种既能确保用户的个人生物隐私信息安全同时又提升访问便携性的智能锁。

发明内容

本发明提出的一种基于声纹识别的智能锁及使用方法就是为解决上述技术问题而提出的。

具体的，在本发明的第一个方面，提供一种基于声纹识别的智能锁，所述智能锁包括非易失性存储单元、蓝牙通信单元、声音采集单元、比对单元以及开锁单元；

所述非易失性存储单元用于存储所述智能锁的多个授权访问用户的授权蓝牙终端设备的唯一设备标识符，所述唯一设备标识符具有对应的设备蓝牙标识符；

所述授权蓝牙终端设备包括蓝牙管理终端设备和蓝牙访问终端设备；

所述蓝牙管理终端设备具有第一类唯一设备标识符，所述蓝牙访问终端设备具有第二类唯一设备标识符；

所述蓝牙通信单元用于获取预定范围内的可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符，当所述待识别唯一设备标识符包含于所述非易失性存储单元时，所述智能锁通过所述蓝牙通信单元连接至所述可连接蓝牙终端设备；

当所述待识别唯一设备标识符为所述第二类唯一设备标识符时，所述智能锁通过所述蓝牙通信单元获取所述可连接蓝牙终端设备的蓝牙存储空间存储的第一声音文件；

当所述第一声音文件具备与所述第一类唯一设备标识符对应的设备蓝牙标识符时，开启所述声音采集单元，实时采集所述预定范围内的至少一个目标用户的第二声音文件；

所述比对单元将所述第一声音文件与所述第二声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元执行开锁或者发出警告信息。

进一步的，当所述待识别唯一设备标识符为所述第一类唯一设备标识符时，所述智能锁通过所述蓝牙通信单元获取所述可连接蓝牙终端设备存储的第三声音文件并开启所述声音采集单元；

所述声音采集单元实时采集所述预定范围内的至少一个目标用户的第四声音文件；所述比对单元将所述第三声音文件与所述第四声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元或者发出警告信息。

在所述比对单元激活所述开锁单元或者发出警告信息之后，清除所述第一声音文件、第二声音文件、第三声音文件、以及第四声音文件，并休眠所述蓝牙通信单元、声音采集单元以及比对单元。

作为进一步的改进，所述蓝牙访问终端设备在靠近所述智能锁之前，与所述蓝牙管理终端设备建立蓝牙通信连接；

所述蓝牙管理终端设备采集所述蓝牙访问终端设备对应的目标用户的实时声音样本，并将所述实时声音样本通过蓝牙通信发送至所述蓝牙访问终端设备；

所述蓝牙访问终端设备接收所述实时声音样本后，作为所述第一声音文件存储至蓝牙存储空间，所述接收的实时声音样本包含所述蓝牙管理终端设备的设备蓝牙标识符。

作为进一步的优选，所述比对单元将所述第一声音文件与所述第二声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元或者发出警告信息，具体包括：

所述比对单元将所述第一声音文件转化为第一文本文件，并将所述第二声音文件转化为第二文本文件；

当所述第一文本文件与所述第二文本文件相同时，激活所述开锁单元执行开锁操作；

否则，通过所述开锁单元发出警告信息。

在本发明的第二个方面，提供一种基于声纹识别的智能锁的使用方法；具体的，第二个方面的使用方法主要描述访客访问智能锁的使用过程，具体包括如下步骤：

S601：接收访客的访问请求，基于所述访问请求将访客的蓝牙访问终端设备的唯一设备标识符写入所述智能锁的所述非易失性存储单元；

S602：通过所述智能锁的蓝牙通信单元获取预定范围内的可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符，当所述待识别唯一设备标识符包含于所述非易失性存储单元时，所述智能锁通过所述蓝牙通信单元连接至所述可连接蓝牙终端设备；

S603：判断所述可连接蓝牙终端设备是否属于蓝牙访问终端设备，如果是，进入步骤S604；

否则，进入步骤S608；

S604：判断所述智能锁通过所述蓝牙通信单元获取的所述可连接蓝牙终端设备的蓝牙存储空间存储的第一声音文件是否包含蓝牙管理终端设备的设备蓝牙标识符；

如果是，则进入步骤S605；

否则，进入步骤S608；

S605：开启所述声音采集单元，实时采集所述预定范围内的至少一个目标用户的第二声音文件；

S606：所述比对单元将所述第一声音文件与所述第二声音文件进行相似度比对；

S607：当所述相似度大于预设阈值时，激活所述开锁单元打开所述智能锁；

否则，进入步骤S608；

S608：通过所述开锁单元发出警告信息。

进一步的，在所述步骤S607或者步骤S608之后，清除所述第一声音文件和第二声音文件，并休眠所述蓝牙通信单元、声音采集单元以及比对单元。

在所述第二个方面所述的访客访问智能锁的使用过程中，所述访客持有的蓝牙终端设备称之为蓝牙访问终端设备，所述智能锁的实际主人或者管理者持有的蓝牙终端设备称之为蓝牙管理终端设备；

此时，所述蓝牙访问终端设备在靠近所述智能锁之前，与所述蓝牙管理终端设备建立蓝牙通信连接；

所述蓝牙访问终端设备接收所述实时声音样本后，作为所述第一声音文件存储至所述蓝牙存储空间，所述接收的实时声音样本包含所述蓝牙管理终端设备的设备蓝牙标识符。

在本发明的第三个方面，提供一种基于声纹识别的智能锁的使用方法；具体的，第三个方面的使用方法主要描述访问智能锁的所有目标用户的通常使用过程，具体包括如下步骤：

S801：将所述智能锁的管理者的蓝牙管理终端设备的第一类唯一设备标识符与访客的蓝牙访问终端设备的第二类唯一设备标识符写入所述智能锁的所述非易失性存储单元；

S802：通过所述智能锁的蓝牙通信单元获取预定范围内的可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符，当所述待识别唯一设备标识符包含于所述非易失性存储单元时，所述智能锁通过所述蓝牙通信单元连接至所述可连接蓝牙终端设备；

S803：所述智能锁通过所述蓝牙通信单元获取所述可连接蓝牙终端设备存储的待识别声音文件并开启所述声音采集单元；

S804：所述声音采集单元实时采集所述预定范围内的至少一个目标用户的实时声音样本；

S805：判断所述可连接蓝牙终端设备是否属于蓝牙访问终端设备，如果是，进入步骤S806；

否则，进入步骤S807；

S806：判断所述待识别声音文件是否包含蓝牙管理终端设备的设备蓝牙标识符；

如果是，则进入步骤S807；

否则，进入步骤S809；

S807：所述比对单元将所述待识别声音文件与所述实时声音样本进行相似度比对；

S808：当所述相似度大于预设阈值时，激活所述开锁单元打开所述智能锁；

否则，进入步骤S809；

S809：通过所述开锁单元发出警告信息。

其中，所述步骤S805判断所述可连接蓝牙终端设备是否属于蓝牙访问终端设备，具体包括：

若所述可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符为所述第二类唯一设备标识符，则所述可连接蓝牙终端设备属于蓝牙访问终端设备。

在所述步骤S808或者步骤S809后，所述方法还包括：

S810：清除所述待识别声音文件与所述实时声音样本，返回步骤S802。

可以看到，本发明提出的一种基于声纹识别的智能锁及使用方法，无需用户在本地或者云端预先注册涉及个人隐私的生物信息，即无需注册诸如声音、人脸图像、指纹信息等信息，从根本上杜绝了个人隐私泄露的可能性。

本发明提出的技术方案中，虽然也要用到个人生物信息（声音样本）进行比对，但是必须是在用到的时候才获取，并且只获取不存储，即单次有效过后失效，每次的生物信息（声音样本）匹配认证都是针对实时的单次信息，不会产生个人隐私问题；

进一步的，本发明还可以通过不同用户（包括主人或访客）的蓝牙终端设备获取目标用户（主人）的声音样本来完成认证。

当访客需要认证时，只需要将访客的蓝牙终端设备的相关设备识别码预先注册（存储），并通过访客的蓝牙终端设备通过近场蓝牙接收目标用户（主人）现场通过主人终端设备采集的访客声音样本存储至访客的蓝牙终端设备的蓝牙存储空间即可完成，这个过程并不涉及任何个人生物信息的预先存储，而只需要存储访客的设备信息，提高了访客配合的意愿以及认证便捷性。

本发明的更多实施例和改进效果将结合附图和具体实施例进一步介绍。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁的整体结构示意图；

图2是访客访问智能锁之前的数据采集与传输过程示意图；

图3是本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁实现访客访问的使用方法的主体流程图；

图4是本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁的全流程访问的使用方法的原理示意图；

图5是本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁的全流程访问的使用方法的更优选实施例示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

接下来参见图1，图1是本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁的整体结构示意图。

图1示出所述基于声纹识别的智能锁包括非易失性存储单元、蓝牙通信单元、声音采集单元、比对单元以及开锁单元。

其中，所述非易失性存储单元用于存储所述智能锁的多个授权访问用户的授权蓝牙终端设备的唯一设备标识符，所述唯一设备标识符具有对应的设备蓝牙标识符。

所述多个授权访问用户包括至少一个管理者用户和至少一个访问者用户。所述管理者用户是所述智能锁的主人或者管理者，所述访问者用户是除所述管理者用户之外的试图访问所述智能锁的其他用户。

不管是何种用户，要访问所述智能锁，必须与自身携带的具备近场蓝牙通信的便携式移动终端配合。

在本发明中，具备近场蓝牙通信的便携式移动终端统称为蓝牙终端设备。

为便于区分用户类型，将所述访客持有的蓝牙终端设备称之为蓝牙访问终端设备，所述智能锁的实际主人或者管理者持有的蓝牙终端设备称之为蓝牙管理终端设备。

在确定管理者和访问者之后，即将所有蓝牙访问终端设备和所有蓝牙管理终端设备的唯一设备标识符写入所述非易失性存储单元。

具体的，所述唯一设备标识符包括蓝牙终端设备的MAC地址、IMEI串号、MEID串号、通用唯一识别码UUID之一或者其任意组合。

可以理解，上述唯一设备标识符并不涉及用户本身的生物隐私信息，而是对设备本身的标识。下面简单介绍几个例子：

IMEI：（International Mobile Equipment Identity）国际移动设备标识的缩写。是由15位数字组成的“电子串号”，它与每台手机一一对应，每个IMEI在世界上都是唯一的；

MEID：(Mobile Equipment Identifier) 移动设备识别码是CDMA手机的身份识别码，也是每台CDMA手机或通讯平板唯一的识别码。

UUID：（Universally Unique Identifier）通用唯一识别码。目前最广泛应用的UUID，是微软公司的全局唯一标识符GUID。其目的是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识信息，而不需要通过中央控制端来做辨识信息的指定。

mac地址：硬件标识符，包括WiFi mac地址和蓝牙mac地址。

虽然唯一设备标识符在一定程度上仍然称得上是隐私信息，但是这些信息本身如果单独存储，而没有其他信息配合（例如连接至设备本身），其本身也是毫无价值的。

例如，仅仅识别出一个独立的mac地址串号、一个独立的MEID是无价值的。

因此，相对于预先保存或者注册用户本身的生物隐私信息，非易失性存储器中仅保存多个授权访问用户的授权蓝牙终端设备的唯一设备标识符，不会存在数据隐私风险，更不会存在个人隐私泄露风险。

优选的，所述唯一设备标识符具有对应的设备蓝牙标识符。

作为实例，设备蓝牙标识符类似Ethernet MAC (Media Access Control)地址一样，每个蓝牙设备有一个基本标识符，即蓝牙设备地址，其是一个48位 (6-byte)的唯一标识，蓝牙建立连接时使用的就是这个地址。

同样的，为方便描述，将所述蓝牙管理终端设备的唯一设备标识符称为第一类唯一设备标识符，将所述蓝牙访问终端设备的唯一设备标识符称之为第二类唯一设备标识符。

显然，当所述待识别唯一设备标识符为所述第二类唯一设备标识符时，所述可连接蓝牙终端设备为访客设备，即蓝牙访问终端设备，此时执行访客认证流程：

所述比对单元将所述第一声音文件与所述第二声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元或者发出警告信息。

为了实现正确的访客访问，所述蓝牙访问终端设备在靠近所述智能锁之前，与所述蓝牙管理终端设备建立蓝牙通信连接；

具体的，参见图2。

当访客需要访问主人家居或者主人不便陪同访客访问主人家居时，需要主人通过自身的蓝牙管理终端设备现场采集访客的声音样本；然后，蓝牙管理终端设备与蓝牙访问终端设备建立蓝牙通信连接，将所述声音样本发送至蓝牙访问终端设备的蓝牙存储空间中，此时该声音样本携带有蓝牙管理终端设备的对应的设备蓝牙标识符，以确保该声音样本是经过主人允许，由主人的蓝牙终端传送至访客的蓝牙终端。

显然，此种改进方式，能够确保访客的每一次访问都是经过主人的现场授权，同时无需将访客的个人信息存储至智能锁本地或者云端，提升了便利性，也降低访客不愿意配合的可能性。

值得指出的是，这里强调的是蓝牙终端设备的蓝牙存储空间存储所述声音样本，就是为了强调后续当访客需要访问主人家居时，访客需要事先通过蓝牙从主人的蓝牙终端设备接收包含声音样本存储至蓝牙存储空间。

在另外一个方面，如果当前访问者是主人本身，即当所述待识别唯一设备标识符为所述第一类唯一设备标识符时，所述可连接蓝牙终端设备为主人设备或者管理者设备，即蓝牙管理终端设备，此时执行管理者认证流程：

所述智能锁通过所述蓝牙通信单元获取所述可连接蓝牙终端设备存储的第三声音文件并开启所述声音采集单元；

所述声音采集单元实时采集所述预定范围内的至少一个目标用户的第四声音文件；

所述比对单元将所述第三声音文件与所述第四声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元或者发出警告信息。

考虑到口音等识别问题，所述比对单元将所述第一声音文件与所述第二声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元或者发出警告信息，具体包括：

当所述第一文本文件与所述第二文本文件相同时，激活所述开锁单元执行开锁；

否则，所述开锁单元发出警告信息。

可理解，语音转文本后的文本相似度比对，相比于直接进行语音序列的相似度比对，其准确度更高，因为语音序列可能存在断句、口音变化等问题，但是语音转文本是客观的，不受这些因素影响。

进一步的，在所述比对单元激活所述开锁单元或者发出警告信息之后，清除所述第一声音文件、第二声音文件、第三声音文件、以及第四声音文件，并休眠所述蓝牙通信单元、声音采集单元以及比对单元。

事实上，在本发明执行的过程中，智能锁系统并不保存第一声音文件、第二声音文件、第三声音文件、以及第四声音文件；或者说，智能家居系统仅暂存所述第一声音文件、第二声音文件、第三声音文件、以及第四声音文件用于比对，当比对完毕后，即删除所述第一声音文件、第二声音文件、第三声音文件、以及第四声音文件。

即虽然也要用到个人生物信息（声纹）进行比对，但是必须是在用到的时候才获取，并且只获取不存储，即单次有效过后失效，每次的生物信息匹配认证都是针对实时的单次信息，不会产生个人隐私问题。

图3-图5分别示出了一种基于声纹识别的智能锁的使用方法的不同实施例或者不同角度使用流程。

首先参见图3，图3示出的本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁实现访客访问的使用方法的主体流程图。

在图3中，访客使用智能锁的流程如下：

否则，进入步骤S608；

如果是，则进入步骤S605；

否则，进入步骤S608；

S608：通过所述开锁单元发出警告信息。

具体的，所述蓝牙访问终端设备在靠近所述智能锁之前，与所述蓝牙管理终端设备建立蓝牙通信连接；

图4示出本发明一个实施例的一种基于声纹识别的智能锁的全流程访问的使用方法的原理示意图，同时考虑访客与管理者的访问，其流程如下：

否则，进入步骤S807；

如果是，则进入步骤S807；

否则，进入步骤S809；

S809：通过所述开锁单元发出警告信息。

若所述可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符为所述第二类唯一设备标识符，则所述可连接蓝牙终端设备属于蓝牙访问终端设备；

否则，若所述可连接蓝牙终端设备的待识别唯一设备标识符为所述第一类唯一设备标识符，则所述可连接蓝牙终端设备属于蓝牙管理终端设备。

图5进一步示出了图4的优选实施例。

图5中，在图4的基础上，在所述步骤S808或者步骤S809后，所述方法还包括：

相对于现有技术，本发明至少具有如下改进效果：

（1）无需用户在本地或者云端预先注册涉及个人隐私的生物信息，即无需注册诸如声音、人脸图像、指纹信息等信息，从根本上杜绝了个人隐私泄露的可能性。

（2）虽然也要用到个人生物信息进行比对，但是必须是在用到的时候才获取，并且只获取不存储，即单次有效过后失效，每次的生物信息匹配认证都是针对实时的单次信息，不会产生个人隐私问题；

（3）可以通过不同用户（包括主人或访客）的蓝牙终端设备获取目标用户（主人）的声音信息来完成认证。这个过程系统并不涉及任何预先存储本人的个人生物信息，而只需要访客的设备信息，提高了访客配合的意愿以及认证便捷性；

（4）整个使用过程中，系统可以根据实际情况和使用时段实现节能和休眠，降低了能耗，提升了系统的续航；

（5）访客的蓝牙终端存储的声音样本带有第一类唯一设备标识符对应的设备蓝牙标识符，以确保该声音样本是经过主人允许，由主人的蓝牙终端传送至访客的蓝牙终端，杜绝了访客私自访问主人家居的可能性。

当然，可以理解，本发明的各个实施例可以单独实现其中一个效果，本发明的多个实施例组合可以实现上述所有效果，但是并不要求本发明的每一个实施例都实现上述所有优点和效果，因为本发明的各个实施例都能构成单独的技术方案并对现有技术作出一个或者多个贡献。

本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分以及具体实施例部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。

Claims

1.一种基于声纹识别的智能锁，所述智能锁包括非易失性存储单元、蓝牙通信单元、声音采集单元、比对单元以及开锁单元；

其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种基于声纹识别的智能锁，其特征在于：

当所述待识别唯一设备标识符为所述第一类唯一设备标识符时，所述智能锁通过所述蓝牙通信单元获取所述可连接蓝牙终端设备存储的第三声音文件并开启所述声音采集单元；

3.如权利要求1所述的一种基于声纹识别的智能锁，其特征在于：

所述蓝牙访问终端设备在靠近所述智能锁之前，与所述蓝牙管理终端设备建立蓝牙通信连接；

4.如权利要求1所述的一种基于声纹识别的智能锁，其特征在于：

所述比对单元将所述第一声音文件与所述第二声音文件进行相似度比对，并基于所述相似度比对的结果激活所述开锁单元或者发出警告信息，具体包括：

当所述第一文本文件与所述第二文本文件相同时，激活所述开锁单元；

否则，发出警告信息。

5.如权利要求2所述的一种基于声纹识别的智能锁，其特征在于：

6.一种基于声纹识别的智能锁的使用方法，所述智能锁包括非易失性存储单元、蓝牙通信单元、声音采集单元、比对单元以及开锁单元；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

否则，进入步骤S608；

如果是，则进入步骤S605；

否则，进入步骤S608；

S608：通过所述开锁单元发出警告信息。

7.如权利要求6所述的一种基于声纹识别的智能锁的使用方法，其特征在于：

8.一种基于声纹识别的智能锁的使用方法，所述智能锁包括非易失性存储单元、蓝牙通信单元、声音采集单元、比对单元以及开锁单元；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

否则，进入步骤S807；

如果是，则进入步骤S807；

否则，进入步骤S809；

S809：通过所述开锁单元发出警告信息。

9.如权利要求8所述的一种基于声纹识别的智能锁的使用方法，其特征在于：

所述步骤S805判断所述可连接蓝牙终端设备是否属于蓝牙访问终端设备，具体包括：

10.如权利要求8所述的一种基于声纹识别的智能锁的使用方法，其特征在于：

在所述步骤S808或者步骤S809后，所述方法还包括：