CN202970173U - 支持多种认证方式的智能锁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种支持多种认证方式的智能锁系。正常工作模式下，用户通过感应触发模块启动完成ID的认证。在此基础上，智能锁设计有键盘开锁模块和远程开锁模块。密码开锁模块包含键盘，用户通过键盘输入预设定的密码开锁智能锁；高频远程开锁模块通过接收到加密的ID信号认证后开启智能锁。多种模块联合使用增加用户使用的方便性。

Description

支持多种认证方式的智能锁系统

技术领域

本实用新型涉及一种支持多种认证方式的无匙进入智能锁系统。在传统无匙进入智能锁系统的基础上，增加密码开锁模块与远程开锁模块，方便用户进入与远程控制，属智能锁及智能钥匙制造领域。 

背景技术

门锁是家居的安全防线，是人们每天进出家门都必须用到的系统。从应用的角度看，智能化的门锁系统是智能家居的设计的起点。智能门锁的主要设计目标是提高钥匙的安全性与使用的方便性。目前市场的智能门锁主要包括智能卡门锁、指纹门锁与无钥匙进入门锁。智能卡门锁通过锁识别用户手中的各种形式的卡，以达到身份之别的目的。这种形式的锁需要用户随身携带识别卡并在开门时刷卡进入。指纹门锁通过采集用户指纹的信息识别达到身份识别的目的。这种锁优点是无需随身携带钥匙，但其缺点也较为明显，即在每次开门时都需要采集指纹，且识别率是设计的难点。特别在寒冷的冬天使用显得尤为不太方便。第三类智能锁以无需使用钥匙，通过锁体自动感应实现身份识别。这种类型的锁最早使用在高档的汽车门锁系统上，被称为“无匙进入系统”。这种系统仍然需要携带钥匙，但钥匙可在有效区域内自动感应并识别，无需用户掏出钥匙开锁。这种类型的门锁兼容传统的机械锁的开门方式，同时又能够有效改善用户的使用体验，在将来会得到较为广泛的应用。目前设计到无匙进入的专利有以下几个： 

CN 201915717U、名称“智能防盗门无钥匙进入系统”，包括设于防盗门内的主机部分和设于遥控器内的钥匙部分,主机部分包括触发器、LF发射器、PKE收器和执行部件,触发器与LF发射器相联接,执行部件与PKE接收器相联接:PKE接收器包括RF接收器、解码器和驱动器,解码器设有输入端与RF接收器联接,解码器设有输出端与驱动器联接,驱动器与执行部件联接。钥匙部分包括RF发射器、编码器、按键和三轴模拟前端AFE,三轴模拟前端AFE设有天线及谐振电路,编码器设有输入端与三轴模拟前端AFE、按键联接;编码器设有输出端与RF发射器联接;设于主机部分的RF接收器与设于钥匙部分的RF发射器无线联接,解决了智能锁传统开启方式中使用不便和安全系数高的技术问题。

CN 201214398Y、名称“一种汽车发动机智能点火锁芯射频识别信号接收装置”，它以一款基站芯片为核心,由耦合线圈、滤波电路、反馈电路及电源电路等几个部分构成。该模块与点火智能钥匙之间的通信信号为载波调制信号,是通过钥匙线圈与点火锁芯的线圈之间感应耦合产生的。点火锁芯接收到该载波调制信号后,首先经过滤波电路将载波信号取出,然后通过基站芯片将载波信号解调,恢复成基带数字信号,然后经过曼彻斯特编码,通过LIN总线的串行口输出给位于汽车BCM内的应答器钥匙控制单元。 

CN101974991A、名称“一种汽车智能锁、智能钥匙及采用的启动方法”，汽车智能锁包括车载部分和智能钥匙,其中,所述的车载部分还包括由电源供电的线圈;所述的智能钥匙还包括:低频感应模组,用于当处在线圈的感应范围内时,产生感应电流,为控制器及射频模组供电以发射射频信号。本实用新型由于采用在汽车智能锁的车载部分加设了由电源供电的线圈,在汽车智能锁的智能钥匙部分加设了当处在线圈的感应范围内时,产生感应电流,为控制器及射频模组供电的低频感应模组,使得智能钥匙部分不需本体电源的供电,也可以对射频模组进行感应电流的供电,完成射频信号的发射和车载部分的验证。 

在实际的使用过程中，通常会遇到忘记携带智能钥匙的情况，在这样的情况下无匙进入系统就会失效。本实用新型提出了一种增加密码输入接口的智能锁，用户在没有携带钥匙的情况下，可通过键盘输入密码，智能锁主控模块判断输入的密码是否合法，若输入合法则开启智能锁。智能锁同时设计一种远程开锁模块，通过监听高频信道上发送过来的加密ID信号，解密后判断其合法性，若合法则开启智能锁。这种模式可以帮助用户远程控制智能锁，也可以为未来通过英特网远程控制智能锁打下基础。 

实用新型内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，通过增加密码开启模块，解决用户在没携带钥匙时不能开启智能锁的问题，通过增加远程开启模块，提供用户远程控制或通过网络控制的接口。 

设计方案：为了实现上述设计目的。本实用新型在模块设计与软件设计上： 

本实用新型公开了一种支持多种触发模块的智能锁的系统结构，触发密码开启模块后可通过键盘输入密码开启智能锁，通过远程开启模块实现智能锁远程开启的功能。

技术方案：一种家居专用智能锁、智能钥匙，包括智能锁与智能钥匙，所述智能锁基础系统至少包括主控模块、高频接收模块、低频唤醒发送模块、感应触发模块、电机驱动与反馈模块，其中智能锁的主控模块连接电机驱动与反馈模块，一方面驱动电机另一方面接收电机反馈的信号；锁主控模块的低频信号输出端连接低频唤醒发送模块的输入端，发送无线低频唤醒信号唤醒智能钥匙；高频接收模块通过无线连接智能钥匙的高频发送模块，接收高频ID信号，并将高频信号解调后发送给锁主控模块；感应触发模块连接锁主控模块，感应人体靠近的信号，唤醒智能锁进行认证。所述的智能锁还包括2个可配置的模块：密码开锁模块和远程开锁模块，密码开锁模块接收用户输入的密码，并将密码发送至智能锁主控模块；远程开锁模块接收智能钥匙发送的远程唤醒命令和无线高频加密ID，并将高频数据发挥智能锁主控模块实现远程开锁。所述智能钥匙至少包括：主控模块、高频发送模块、低频唤醒接收模块，其中低频唤醒接收模块接收智能锁发送的无线低频信号，并在判断唤醒信号合法后唤醒智能钥匙主控模块；智能钥匙主控模块将ID数据加密后发送给高频发送模块；高频发送模块发送无线高频信号，连接智能锁的高频接收模块，实现加密ID的通信。 

本实用新型与背景技术相比，增加了密码开锁与远程开锁两个可配置的模块。密码开锁模块提供用户在没有携带钥匙的情况下开启智能锁的功能。远程开锁模块通过对无线信道的监听，接收远程无线信号，提供与智能家居主控系统的连接接口。用户可以通过智能家居主控系统或通过智能钥匙开启智能家居。两个模块在智能锁系统中为可配置的硬件模块，可根据实际的需求来配置，可以仅配置远程开锁模块、或仅配置密码开锁模块、或同时配置远程开锁与密码开锁模块。多种开启模块的灵活配置，作为无匙进入智能锁系统的必要补充，可有效增强智能锁的市场竞争力。 

附图说明

图1 智能锁、智能钥匙与中继模块的模块框图。 

图2 正常工作模式下的智能锁、智能钥匙工作流程。 

图3 基于电容触摸感应的键盘模块。 

图4 基于机械按键的键盘模块。 

图5 高频接收模块电路原理图。 

图6 低频信号发送电路原理图。 

图7 低频唤醒电路原理图。 

图8 带有密码开锁模块的智能锁原理图。 

图9 带有远程开锁模块的智能锁原理图。 

图10 远程开锁高频模块与正常功能高频模块复用的智能锁原理图。 

具体实施方式

实施例1：参照附图1-7。一种家居专用智能锁系统，包括智能锁和智能钥匙，所述智能锁基础系统至少包括主控模块11、高频接收模块12、低频唤醒发送模块13、感应触发模块14、电机驱动与反馈模块16，其中智能锁的主控模块11连接电机驱动与反馈模块16，一方面驱动电机另一方面接收电机反馈的信号；锁主控模块11的低频信号输出端连接低频唤醒发送模块13的输入端，发送无线低频唤醒信号唤醒智能钥匙；高频接收模块12通过无线连接智能钥匙的高频发送模块24，接收高频ID信号，并将高频信号解调后发送给锁主控模块11；感应触发模块14连接锁主控模块11，感应人体靠近的信号，唤醒智能锁进行认证。 

所述的智能锁还包括2个可配置的模块：密码开锁模块15和远程开锁模块18，密码开锁模块15接收用户输入的密码，并将密码发送至智能锁主控模块11；远程开锁模块18接收智能钥匙发送的远程唤醒命令和无线高频加密ID，并将高频数据发挥智能锁主控模块11实现远程开锁。 

所述智能钥匙至少包括：主控模块21、高频发送模块24、低频唤醒接收模块23，其中低频唤醒接收模块23接收智能锁发送的无线低频信号，并在判断唤醒信号合法后唤醒智能钥匙主控模块24；智能钥匙主控模块24将ID数据加密后发送给高频发送模块24；高频发送模块24发送无线高频信号，连接智能锁的高频接收模块12，实现加密ID的通信。 

所述的密码开锁模块15配合智能锁主控模块11，实现智能锁基于密码输入的认证开锁方式；所述的远程开锁模块18配合智能锁主控模块，实现智能锁基于远程控制的认证开锁方式。 

密码开锁模块15被触发后，主控模块11等待用户从键盘输入密码，若用户通过键盘输入的密码与预先设定的密码相同，则开启智能锁，否则不开启智能锁。 

所述的远程开锁模块18接收高频信号，用户通过智能钥匙或者其他高频发送模块发送无线高频加密的ID信号，高频远程开锁模块将接收后的高频数据发送到智能锁主控模块11，由智能锁主控模块11解密后与系统中预先存储的密钥匹配，匹配成功则开启智能锁，反之则不开启智能锁。 

智能锁可以仅配置密码开锁模块15。 

智能锁可以仅配置远程开锁模块18。 

智能锁可以同时配置密码开锁模块15与远程开锁模块18。 

高频远程开锁模块18可包含独立的高频接收模块，通过该特定的高频模块接收远程开锁信号。 

高频远程开锁模块18的高频接收模块与智能锁中的高频接收模块12复用，即通过高频接收模块12来接收远程开锁信号。 

实施例2：在实施例1的基础上，其基于PKE方案的智能家居专用智能锁和智能钥匙的工作方法，智能锁与智能钥匙基本工作模式下的工作流程如附图2所示。在初始状态下，智能锁与智能钥匙均处于低功耗状态；当人体接触触发感应模块14后，触发感应模块14发送信号给锁主控模块11，锁主控模块11退出低功耗模式并通过低频唤醒发送模块13（原理图如图6）发送约定的数据唤醒智能钥匙，此后智能锁进入等待高频数据的状态，锁主控模块11打开高频接收模块12并监视来自于高频信道上的数据，于此同时，在低频信号覆盖范围内的智能钥匙处于低功耗模式下，只有低频唤醒接收模块23（原理图如图7所示）处于监听状态，当监听到125KHz的信道上有数据发送后，进入数据接收状态接收信道上的数据，钥匙主控模块21可以为低频唤醒接收模块配置需要匹配的数据信息，若接收到的数据信息与先前设定的数据相同，则需要通知钥匙主控模块21有操作需要进行，否则就不通知钥匙主控模块21保持低功耗状态；钥匙主控模块21在接收到低频唤醒接收模块的信号后，运行程序加密ID，然后通过高频发送模块24发送；当智能钥匙通过高频信道返回加密的ID后，智能锁的高频接收模块12就会收到对应的数据，锁主控模块11就开始利用相同的密钥进行解密，解密后的ID与通过增配存储在内部的钥匙进行匹配，若匹配上则通过电机驱动与反馈模块16开锁，否则就重新发送低频信号，要求智能钥匙再次重发ID（原因是高频信道可能有干扰，发送不成功），若重发的次数达到最大值，则停止发送，不开锁。所述钥匙主控模块21的加密算法为滚动码，或AES、DES加密算法，加密的密钥每个钥匙是唯一的。 

密码开锁模块，包括密码键盘与背光指示灯等部件。这个模块的功能是提供用户输入密码的接口。这个模块将按键信号发送到智能锁的主控模块11上。典型的实现方法是基于I2C接口的通信协议，键盘系统向主控模块发送一个外部触发信号，然后主控模块11被唤醒，主控模块11的MCU采用I2C的接口查询键盘模块的按键输入。密码开锁模块可以有2种实施例。 

例1：采用基于电容触摸感应的方式的键盘模块。键盘总共设计12个键如图3所示。每个按键分别包括界面模块31，背光LED32，电容感应片34和电路基板33。界面模块31可采用有机玻璃，上面刻蚀数字或字母按键，让背光LED灯32的管线透过，这样可以清晰的看出数字。在有机玻璃下面设计的电容感应片34，当人的手指触摸到有机玻璃后，电容感应片34附近的电容值发生变化，专用的触摸感应芯片介绍电容值变化后输出高电平，这样主控模块11通过I2C即可查询到哪个按键被按下了。LED指示灯在平时的时候是关闭的，当人的手第一次触发有机玻璃后，触发键盘模块，此时LED指示灯全部开启。LED背光灯在有机玻璃的下面，可采用普通封装的LED，也可以采用贴片LED等方式。 

例2，采用基于机械按键的键盘模块。该方案每个按键包括界面模块41，背光LED42，机械按键44和电路基板43。工作原理与例1的基本相同。不同的是界面模块41必须采用软性材料，便于用户通过按键触及机械按键44。例2采用的机械按键的方式，用户按下机械按键后，发出电平信号，第一次触发时唤醒智能锁的主控模块11，主控模块通过I2C查询键盘上哪个数据被接收了。键盘模块通过I2C总线与主控模块连接。 

基于密码开锁的PKE智能锁的原理图如图8所示。 

图5是业界应用较广的高频接收模块的电路原理图之一。本实用新型公开的智能锁系统中所述的高频接收模块，均基于业界成熟的高频接收机方案。智能锁系统中，为了维持正常的通信功能，已经配置了一个高频接收模块12，用于接收智能钥匙发送过来的加密ID信号。远程开锁模块中的高频接收模块可以采用与原有的高频模块共用高频接收模块或者额外单独再配置一个高频模块两种具体实施例： 

例1：在锁的主控系统中增加一个独立的高频接收模块方案。高频接收模块可以配置一个独立的MCU，控制高频接收模块的工作状态，并解码高频信道上的数据。当解码到合法格式的数据后，MCU控制输出信号至智能锁主控模块11，唤醒主控模块并由主控模块解密ID并匹配。高频接收模块的MCU也可以省略，即额外增加的高频接收模块直接与智能锁的主控模块11接口，由主控模块直接解码并解密ID，最终实现匹配。采用独立MCU的方法在平时仅需要开启高频接收模块子系统，故整体功耗较低。电路原理图如图9所示。

例2：复用智能锁中原有的高频接收模块12，仅需要在智能锁主控模块11的控制程序中，增加一个定时程序，在定时计数器溢出时，中断唤醒主控系统，监听从高频接收模块发送的数据。可直接调用系统中原有的高频数据接收、ID解密、认证、与开锁的函数，完成对高频信道上远程控制开锁命令的执行。这种方法的功耗相对较低。另一种实现方式是系统始终处于监听状态，主控模块11重复执行接收远程开启功能程序，主控模块从高频接收模块12接收数据并解码，然后解密ID并进行相应的开锁操作。这种方法的缺点是主控模块11需要一直开启或者定时开启来监听高频信道上的数据，整体功耗消耗较大。电路原理图如图10所示。 

以上已经介绍了键盘开启模块与远程开启模块两个可扩展的模块，这两个模块与无匙进入智能锁基本的系统可扩展出3种不同的形态。第一种是基本系统加键盘开启模块；第二种是基本系统加远程开启模块；第三种是基本系统加键盘开启模块与远程开启模块（图9、图10所示）。 

需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，而不是对本实用新型设计思路的限制，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新型的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种支持多种认证方式的智能锁系统，包括智能锁与智能钥匙，其特征是：

所述智能锁至少包括智能锁主控模块（11）、高频接收模块（12）、低频唤醒发送模块（13）、感应触发模块（14）、电机驱动与反馈模块（16），其中智能锁主控模块（11）信号与端电机驱动与反馈模块（16）连接且双向数据交换，即智能锁主控模块（11）一方面驱动电机另一方面接收电机反馈的信号；智能锁主控模块（11）的低频信号输出端连接低频唤醒发送模块（13）的输入端，发送无线低频唤醒信号唤醒智能钥匙；高频接收模块（12）通过无线连接智能钥匙的高频发送模块（24），接收高频ID信号，并将高频信号解调后发送给智能锁主控模块（11）；感应触发模块（14）连接智能锁主控模块（11），感应人体靠近的信号，唤醒智能锁进行认证；

所述的智能锁还包括2个配置的模块：密码开锁模块（15）和远程开锁模块（18），密码开锁模块（15）接收用户输入的密码，并将密码发送至智能锁主控模块（11）；远程开锁模块（18）接收智能钥匙发送的远程唤醒命令和无线高频加密ID，并将高频数据发挥智能锁主控模块（11）实现远程开锁；

所述智能钥匙至少包括：智能钥匙主控模块（21）、高频发送模块（24）、低频唤醒接收模块（23），其中低频唤醒接收模块（23）接收智能锁发送的无线低频信号，并在判断唤醒信号合法后唤醒智能钥匙主控模块（21）；智能钥匙主控模块（21）将ID数据加密后发送给高频发送模块（24）；高频发送模块（24）发送无线高频信号，连接智能锁的高频接收模块（12），实现加密ID的通信；

所述的密码开锁模块（15）配合智能锁主控模块（11），实现智能锁基于密码输入的认证开锁方式；所述的远程开锁模块（18）配合智能锁主控模块，实现智能锁基于远程控制的认证开锁方式。

2.根据权利要求1所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：密码开锁模块（15）被触发后，主控模块（11）等待用户从键盘输入密码，若用户通过键盘输入的密码与预先设定的密码相同，则开启智能锁，否则不开启智能锁。

3.根据权利要求1所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：所述的远程开锁模块（18）接收高频信号，用户通过智能钥匙或者其他高频发送模块发送无线高频加密的ID信号，高频远程开锁模块将接收后的高频数据发送到智能锁主控模块（11），由智能锁主控模块（11）解密后与系统中预先存储的密钥匹配，匹配成功则开启智能锁，反之则不开启智能锁。

4.根据权利要求1或2或3所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：智能锁仅配置密码开锁模块（15）。

5.根据权利要求1 所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：智能锁仅配置远程开锁模块（18）。

6.根据权利要求1 所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：智能锁同时配置密码开锁模块（15）与远程开锁模块（18）。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：高频远程开锁模块（18）包含独立的高频接收模块，通过该特定的高频模块接收远程开锁信号。

8.根据权利要求1或2或3或5或6所述的支持多种认证方式的智能锁系统，其特征是：高频远程开锁模块（18）的高频接收模块与智能锁中的高频接收模块（12）复用，即通过高频接收模块（12）来接收远程开锁信号。

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