CN208766741U - 智能锁、共享单车及停车系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能锁、共享单车及停车系统，智能锁包括微控制器、电源模块、通信模块以及射频读写器，通信模块以及电源模块均与微控制器连接，射频读写器与微控制器耦合，用于向电子标签发送射频信号以及接收电子标签返回的反馈射频信号，并向微控制器发送对反馈射频信号进行解调后的解调信号，解调信号用于触发微控制器指示通信模块向服务器发送停止计费的消息，射频信号的频率在电子标签的工作频率之内。本实用新型提供的智能锁，通过与电子标签相互之间的信号调制解调过程，能够识别智能锁所在单车是否停放在电子标签所处的停放点位置，有效解决单车乱停乱放的问题。

Description

智能锁、共享单车及停车系统

技术领域

本实用新型涉及共享单车停车领域，具体而言，涉及一种智能锁、共享单车及停车系统。

背景技术

共享单车以绿色环保，高效共享的方式解决了人们最后一公里出行问题，目前整个行业正在飞速发展，从投放量、用户量、APP使用时长等指标来看，共享单车市场处于快速扩张的阶段。但是随着用户和投放量的增加，当“随停随放”缺乏管理时，就变成了乱停乱放，很多用户在停车时候将共享单车随意停放，给其他用户带来了不便，对城市市容也造成了影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能锁、共享单车及停车系统，以解决上述问题。

本实用新型第一方面提供一种智能锁，包括微控制器、电源模块、通信模块以及射频读写器，所述通信模块以及所述电源模块均与所述微控制器连接，所述射频读写器与所述微控制器耦合，用于向电子标签发送射频信号以及接收所述电子标签返回的反馈射频信号，并向所述微控制器发送对所述反馈射频信号进行解调后的解调信号，所述解调信号用于触发所述微控制器指示所述通信模块向服务器发送停止计费的消息，所述射频信号的频率在所述电子标签的工作频率之内。

可选地，所述射频读写器包括射频发射电路以及射频接收电路，所述射频发射电路以及所述射频接收电路均与所述微控制器耦合以及与第一天线耦合。

可选地，所述射频发射电路包括数字可控衰减器、功率放大器以及第一带通滤波器，所述数字可控衰减器、所述功率放大器以及所述第一带通滤波器顺次连接，其中，所述数字可控衰减器与振荡器以及基带信号输出模块连接，所述第一带通滤波器与所述第一天线耦合。

可选地，所述射频接收电路包括第二带通滤波器、低噪声放大器、第一功分器、第二功分器、第一混频器、第二混频器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、差分放大器、可变增益放大器以及第一比较器，所述第二带通滤波器与第二天线耦合，所述第二带通滤波器、所述低噪声放大器以及所述第一功分器顺次连接，所述第一功分器分别与所述第一混频器以及第二混频器连接，所述第二功分器与振荡器连接，以及分别与所述第一混频器以及第二混频器连接，所述第一混频器与所述第一低通滤波器耦合，所述第二混频器与所述第二低通滤波器耦合，所述第一低通滤波器以及所述第二低通滤波器与所述差分放大器连接，所述差分放大器、所述可变增益放大器以及所述第一比较器顺次连接，所述第一比较器与所述微控制器耦合，其中，所述第一功分器以及第二功分器均用于将输入信号分为相位相差90°的两路输出信号。

可选地，所述智能锁还包括定位模块，所述定位模块与所述微控制器连接，用于获取所述智能锁的定位信息。

本实用新型第二方面提供一种共享单车，包括单车本体以及第一方面所述的智能锁，所述智能锁设置在所述单车本体上。

本实用新型第三方面提供一种共享单车停车系统，包括电子标签、服务器以及第一方面所述的智能锁，所述智能锁设置在单车上，所述智能锁与所述电子标签耦合，以及与所述服务器无线连接。

可选地，所述电子标签包括第二天线、射频接口处理模块以及控制模块，所述射频接口处理模块分别与所述第二天线耦合以及与所述控制模块耦合，其中，所述射频接口处理模块用于对所述第二天线接收的射频信号进行解调，以及对控制模块发来的反馈信号进行调制。

可选地，所述射频接口处理模块包括调制电路以及解调电路，所述调制电路以及所述解调电路均与所述控制模块耦合以及与所述第二天线耦合。

可选地，所述解调电路包括包络检波电路、滤波电路以及第二比较器，所述包络检波电路与所述第二天线耦合，所述包络检波电路、所述滤波电路以及所述第二比较器顺次连接，所述第二比较器与所述控制模块耦合。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：在停放点粘贴有电子标签，通过智能锁中的射频读写器对信号进行调制，发送射频信号寻找区域内是否存在电子标签，在存在电子标签时，电子标签会根据射频读写器的射频信号返回反馈射频信号，说明智能锁所在的共享单车已停放在正确的停放点，射频读写器对其进行解调，从而触发微控制器中的计费模块，使得服务器端对共享单车的骑行费用进行结算，形成了以电子标签的读取距离为区域的虚拟“电子围栏”，有效解决了共享单车乱停乱放的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型所提供的一种智能锁的示意图；

图2示出了本实用新型智能锁中射频读写器中示意图；

图3示出了本实用新型射频读写器中射频发射电路的示意图；

图4示出了本实用新型射频读写器中射频接收电路的示意图；

图5示出了本实用新型提供的共享单车停车系统的示意图。

图标：

微控制器-10；电源模块-20；通信模块-30；射频读写器-40；射频发射电路-401；射频接收电路-402；数字可控衰减器-4011；功率放大器-4012；第一带通滤波器-BPF1；第二带通滤波器-BPF2；低噪声放大器-LNA；第一功分器-PWR1；第二功分器-PWR2；第一混频器-MIX1；第二混频器-MIX2；第一低通滤波器-LPF1；第二低通滤波器-LPF2；差分放大器-4021；可变增益放大器-VGA；第一比较器-4022；电子标签-110；智能锁-112；服务器-114。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，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。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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

共享单车指的是在校园、地铁、公交站点、居民商业及公共服务区提供的自行车共享服务，目前的智能共享单车模式是通过APP寻找车辆，利用扫码等智能方式一键解锁自行车，通过后台远程实时监控车辆健康和运营状态。但是由于共享单车的无桩停放以及随用随还的特性，随着用户数量的增长，随停随放逐渐变成乱停乱放，给管理者和其他用户带来了不便。

本实施例提供了一种智能锁，可以应用于共享单车上，通过所述智能锁，可以确定用户是否将共享单车停放在正确的停放点。

智能锁包括有锁体以及电子部分，参阅图1，电子部分包括微控制器10、电源模块20、通信模块30以及射频读写器40，通信模块30以及电源模块20均与微控制器10连接，射频读写器40与微控制器10耦合。具体地，射频读写器40用于向电子标签发送射频信号以及接收电子标签返回的反馈射频信号，在对反馈射频信号进行解调后，向微控制器10发送解调后获得的基带信号，触发微控制器10中的计费模块，从而微控制器10发出指示通信模块30向服务器发送停止计费的消息。需要说明的是，为了使射频读写器40以及电子标签完成相互之间信号的解调，射频读写器40发送的射频信号的频率应当在电子标签的工作频率之内，也就是说，若电子标签为工作频率为915MHz的电子标签，则射频读写器40中对信号进行调制时的载波频率也应当为915MHz。

上述智能锁112的应用场景可以为：在共享单车的停放点粘贴有电子标签，用户进行锁车时，射频读写器会向外部发送射频信号，寻找区域内是否存在电子标签，在存在电子标签时，电子标签会向射频读写器返回反馈射频信号，射频读写器接收到电子标签返回的反馈射频信号，则可以认为共享单车停放在正确的停放点，射频读写器对所述反馈射频信号进行解调，解调信号为电子标签反馈的射频信号中的基带信号，从而触发微控制器中的计费模块，从而微控制器发出指示通信模块向服务器发送停止计费的消息。需要注意的是，微控制器中计费模块属于现有技术中共享单车的计费模块，在本申请中并未对其进行改进。

可选地，参阅图2，射频读写器40包括射频发射电路401以及射频接收电路402，射频发射电路401以及射频接收电路402均与微控制器10耦合以及与第一天线耦合，射频发射电路401用于在微控制器10捕捉到锁体的关锁状态时，启动所述射频发射电路401，完成对信号的调制，将调制处理后的射频信号通过第一天线发送至外部，寻找区域内是否存在有电子标签，所述射频接收电路402用于接收电子标签的反馈射频信号，对其进行解调；还需要说明的是，微控制器10捕捉锁体的关锁状态属于现有技术，不属于本申请中的改进。

具体地，参阅图3，射频发射电路401包括数字可控衰减器4011、功率放大器4012以及第一带通滤波器BPF1，数字可控衰减器4011、功率放大器4012以及第一带通滤波器BPF1顺次连接，其中，数字可控衰减器4011与振荡器以及基带信号输出模块连接，第一带通滤波器BPF1与第一天线耦合，振荡器用于为射频发射电路401以及射频接收电路402提供一个稳定的本振信号，可以为压控振荡器，基带信号输出模块用于向射频发射电路401输出基带信号，从而射频发射电路401基于该基带信号进行调制。

ISO/IEC18000-6标准规定，读写器到标签通信方式一般有双边带振幅键控DSB-ASK和单边带振幅键控SSB-ASK，根据射频发射电路理论分析和比较，本实施例的射频发射电路401采用DSB-ASK调制，结构更加简单，实现更加方便，是一种通断键控的调制方式，在本实施例中，利用数字可控衰减器4011来实现开关键控，基带信号作为所述数字可控衰减器4011的控制信号，根据电平调节，可对振荡器产生的本振信号，也就是载波信号的功率进行衰减，实现调制。在经过数字可控衰减器4011的信号经功率放大器4012进行放大，以达到标准规定的发送信号功率的要求，同时，通过带通滤波器BPF1滤除发射信号的带外杂波。

进一步地，参阅图4，射频接收电路402采用双通道零中频接收体系，相较于零中频接收体系，双通道零中频接收体系能够更好的消除干扰，包括有第二带通滤波器BPF2、低噪声放大器LNA、第一功分器PWR1、第二功分器PWR2、第一混频器、第二混频器、第一低通滤波器LPF1、第二低通滤波器LPF2、差分放大器4021、可变增益放大器VGA以及第一比较器4022，第二带通滤波器BPF2与第二天线耦合，第二带通滤波器BPF2、低噪声放大器LNA以及第一功分器PWR1顺次连接，第一功分器PWR1分别与第一混频器MIX1以及第二混频器MIX2连接，第二功分器PWR2与振荡器连接，以及分别与第一混频器MIX1以及第二混频器MIX2连接，第一混频器MIX1与第一低通滤波器LPF1耦合，第二混频器MIX2与第二低通滤波器LPF2耦合，第一低通滤波器LPF1以及第二低通滤波器LPF2与差分放大器4021连接，差分放大器4021、可变增益放大器VGA以及第一比较器4022顺次连接，第一比较器4022与微控制器10耦合，其中，第一功分器PWR1以及第二功分器PWR2均用于将输入信号分为相位相差90°的两路输出信号。

通过本方案中的射频接收电路402，由第一天线接收的电子标签的反馈射频信号，经带通滤波器BPF2以及低噪声放大器LNA后，通过第一功分器PWR1分为功率相同、相位相差90°的上下两路射频信号；而与反馈射频信号中载波频率相同的本振信号也经过第二功分器PWR2分为功率相等且相位相差90°的两路本振信号；两路射频信号以及两路本振信号分别通过第一混频器MIX1以及第二混频器MIX2进行混频，混频输出后的两路混频信号分别经第一低通滤波器LPF1以及第二低通滤波器LPF2后输出两路相位相差180°的基带信号；两路基带信号通过差分放大器4021后，再经过可变增益放大器VGA，放大后的信号由第一比较器4022转化为脉冲基带信号，该脉冲基带信号用于触发微控制器中的计费模块，从而实现接收到电子标签的反馈射频信号后使得服务器对智能锁所在的单车停止计费。

上述基于双通道零中频接收体系的射频接收电路，降低了接收误码率，很大程度上抑制了直流偏差对基带信号的干扰，并实现了对电子标签反馈射频信号的解调。

可选地，智能锁还包括定位模块，定位模块与微控制器连接，用于获取智能锁的定位信息，通过该定位模块，服务器端能准确掌握每辆车的位置、状态以及流动情况，若后台数据显示这辆车的定位长久不变或者定位异常，则由运营人员将车找出，放置在其他用户使用需求较大的地方。

第二实施例

本实施例提供一种共享单车，包括单车本体以及第一实施例中的智能锁，智能锁设置在单车本体上，该共享单车能够通过上述智能锁，与放置在停放点的电子标签进行信号的传递，在智能锁中的射频读写器接收到电子标签反馈的射频信号后，触发智能锁中微控制器的计费模块，从而实现该共享单车的停车计费，同时，将共享单车停放在了以电子标签读取距离形成的虚拟“电子围栏”中，实现共享单车的有序停放。

第三实施例

本实施例提供一种共享单车停车系统，参阅图5，包括电子标签110、服务器114以及第一实施例中的智能锁112，智能锁112设置在单车上，智能锁112与电子标签110耦合，以及与服务器114无线连接。

通过该停车系统，由电子标签110形成虚拟“电子围栏”，能够有效解决用户将共享单车乱停乱放的问题，在用户停车时，若智能锁112中的射频读写器在读写区域内未接收到电子标签110的反馈射频信号，则共享单车未停在正确的停放点，服务器114针对该共享单车仍会继续计费；反之，则触发智能锁112中微控制器的计费模块，从而使服务器114针对该共享单车停止计费并结算骑车费用。

具体地，电子标签110包括第二天线、射频接口处理模块以及控制模块，射频接口处理模块分别与第二天线耦合以及与控制模块耦合，其中，射频接口处理模块用于对第二天线接收的射频信号进行解调，以及对控制模块发来的反馈信号进行调制。

射频接口处理模块包括调制电路以及解调电路，调制电路以及解调电路均与控制模块耦合以及与第二天线耦合。

具体地，解调电路包括包络检波电路、滤波电路以及第二比较器，包络检波电路与第二天线耦合，包络检波电路、滤波电路以及第二比较器顺次连接，第二比较器与控制模块耦合。电子标签中最重要的就是信号解调，ASK的解调方式一般有两种，即包络检波和相干解调，在本实施例中采用包络检波解调；第二天线接收到的射频信号在进行包络检波后，检波后的信号再通过由电阻和电容组成的滤波电路进行滤波，最后由第二比较器输出射频信号中的基带信号，解调后的基带信号进入电子标签的存储器读取信息。

当完成对射频读写器发来的射频信号的解调后，电子标签需要发射反馈信号到射频读写器。ISO/IEC 18000-6标准规定射频识别系统中电子标签将信号返回到读写器的通信方式为反向散射调制，实现反向散射调制的方法有很多种，但本质都是“阻抗开关”的原理，在本实施例中调制电路采用的是现有的反向调制电路。

在射频接口处理模块中还包括电源产生电路、时钟提取电路以及复位电路，完成对射频信号获取能量、提取时钟以及启动电子标签的控制模块。

其中，由于无源电子标签想要工作必须要有直流电源，需要把第二天线接收到的高频交流信号变成稳定的直流电源来给电子标签提供能量。射频读写器发射出的射频信号，经电磁耦合，由电子标签的第二天线接收，通过电源产生电路进行整流、滤波和稳压，即可得到系统所需的直流电源。

时钟提取也叫时钟同步，射频读写器发送给电子标签的射频信号频率并不是电子标签内部电路工作的时钟频率，时钟提取电路则将接收到的射频信号进行处理，最终获得电子标签工作所需要的标准时钟信号。

通过上述电子标签，能够完成对射频读写器发来的射频信号的解调以及进行反馈信号的调制，在将电子标签粘贴在停放点时，能够形成虚拟“电子围栏”，“电子围栏”的停放区域为电子标签的读写区域，实现共享单车的有序停放。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能锁，其特征在于，包括微控制器、电源模块、通信模块以及射频读写器，所述通信模块以及所述电源模块均与所述微控制器连接，所述射频读写器与所述微控制器耦合，用于向电子标签发送射频信号以及接收所述电子标签返回的反馈射频信号，并向所述微控制器发送对所述反馈射频信号进行解调后的解调信号，所述解调信号用于触发所述微控制器指示所述通信模块向服务器发送停止计费的消息，所述射频信号的频率在所述电子标签的工作频率之内。

2.根据权利要求1所述的智能锁，其特征在于，所述射频读写器包括射频发射电路以及射频接收电路，所述射频发射电路以及所述射频接收电路均与所述微控制器耦合以及与第一天线耦合。

3.根据权利要求2所述的智能锁，其特征在于，所述射频发射电路包括数字可控衰减器、功率放大器以及第一带通滤波器，所述数字可控衰减器、所述功率放大器以及所述第一带通滤波器顺次连接，其中，所述数字可控衰减器与振荡器以及基带信号输出模块连接，所述第一带通滤波器与所述第一天线耦合。

4.根据权利要求3所述的智能锁，其特征在于，所述射频接收电路包括第二带通滤波器、低噪声放大器、第一功分器、第二功分器、第一混频器、第二混频器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、差分放大器、可变增益放大器以及第一比较器，所述第二带通滤波器与第二天线耦合，所述第二带通滤波器、所述低噪声放大器以及所述第一功分器顺次连接，所述第一功分器分别与所述第一混频器以及第二混频器连接，所述第二功分器与振荡器连接，以及分别与所述第一混频器以及第二混频器连接，所述第一混频器与所述第一低通滤波器耦合，所述第二混频器与所述第二低通滤波器耦合，所述第一低通滤波器以及所述第二低通滤波器与所述差分放大器连接，所述差分放大器、所述可变增益放大器以及所述第一比较器顺次连接，所述第一比较器与所述微控制器耦合，其中，所述第一功分器以及第二功分器均用于将输入信号分为相位相差90°的两路输出信号。

5.根据权利要求1所述的智能锁，其特征在于，所述智能锁还包括定位模块，所述定位模块与所述微控制器连接，用于获取所述智能锁的定位信息。

6.一种共享单车，其特征在于，包括单车本体以及如权利要求1-5任一项所述的智能锁，所述智能锁设置在所述单车本体上。

7.一种共享单车停车系统，其特征在于，包括电子标签、服务器以及如权利要求1-5任一项所述的智能锁，所述智能锁设置在单车上，所述智能锁与所述电子标签耦合，以及与所述服务器无线连接。

8.根据权利要求7所述的停车系统，其特征在于，所述电子标签包括第二天线、射频接口处理模块以及控制模块，所述射频接口处理模块分别与所述第二天线耦合以及与所述控制模块耦合，其中，所述射频接口处理模块用于对所述第二天线接收的射频信号进行解调，以及对控制模块发来的反馈信号进行调制。

9.根据权利要求8所述的停车系统，其特征在于，所述射频接口处理模块包括调制电路以及解调电路，所述调制电路以及所述解调电路均与所述控制模块耦合以及与所述第二天线耦合。

10.根据权利要求9所述的停车系统，其特征在于，所述解调电路包括包络检波电路、滤波电路以及第二比较器，所述包络检波电路与所述第二天线耦合，所述包络检波电路、所述滤波电路以及所述第二比较器顺次连接，所述第二比较器与所述控制模块耦合。