基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁 |
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| 申请号 | CN201510138027.1 | 申请日 | 2015-03-26 | 公开(公告)号 | CN104691657A | 公开(公告)日 | 2015-06-10 |
| 申请人 | 苏州大学; | 发明人 | 陈良; 周航; 黄俊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于虚拟钥匙的车 锁 控制系统及包含该系统的智能车锁，车锁信息通过APP注册，通过移动网络将信息存储于 云 端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证，通过终端设备的APP 软件 发出 信号 控制车锁的开启与关闭，无需佩戴钥匙，有效解决钥匙管理不便的问题。通过设置通信模 块 ，可将车锁发生的信息即时通过3G或4G网络发送给终端设备。且 控制器 具有 定位 功能，方便用户实现对车锁的定位。面向车锁卡 榫 方向上设置有摄像头。在车锁被盗时，控制器驱动摄像头开启，记录盗车视频信息，并存储于 存储器 中，同时向终端设备发送报警信息，为后期找回车辆提供依据。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统，其特征在于，用于非接触式控制车锁的开启与关闭，所述车锁控制系统与一便携式终端设备实现无线通信连接，所述终端设备为装有APP软件的通讯设备，APP软件发出指令控制车锁开启与关闭，所述车锁控制系统包括： |
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| 说明书全文 | 基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁技术领域[0001] 本发明属于车锁启闭控制技术领域，具体涉及一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁。 背景技术[0002] 随着汽车数量的逐步增加，而受到道路的限制，很多城市采用了限号使用，但是依然无法解决车辆太多所带来的拥堵，而汽车不仅仅带来的是道路的拥堵，伴随的还有越来越多的汽车尾气，以及各种交通事故的发生，随着越来越严重的交通问题，汽车的出行给人们带来的诸多的不便。与此同时，人们的环保意识逐渐增强，健康出行成为了越来越多人的选择。那么，自行车、电动车、助力自行车成为了大多数人的选择。 [0003] 现有的自行车、电动车的车锁主要为机械锁，机械锁是一种具有简单机械结构的锁具，通常需要采用钥匙进行开锁。防盗性差，且有些时候用户会忘记携带钥匙或遗失钥匙，这样就给我们的使用带来了很大的不便。 [0004] 在当前移动互联网的背景下，移动终端设备几乎已经成为我们每个人随身携带的必须品。当下移动互联网高速发展，智能设备网络通讯功能给我们带来了诸多的便利。移动终端在APP应用的帮助下成为了我们的身边充当着智能控制器的角色。既然车锁在生活中使用的非常广泛，但是钥匙的管理又给我们带来了一些麻烦，那么我们有必要利用一种虚拟钥匙的技术来管理车锁，这样就解决了钥匙管理不便的弊端。移动终端可以轻松实现通讯功能，具有和车锁进行通讯的基础，但是现有技术还达不到使用虚拟的钥匙对车锁进行管理。 [0005] 因此，鉴于以上问题，有必要提出一种可以采用虚拟钥匙控制的车锁，有效解决钥匙管理不便的问题，方便实现锁具的自动开启与关闭。 发明内容[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁。车锁信息通过APP注册，通过移动网络将信息存储于云端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证，通过终端设备的APP软件发出信号，控制车锁的开启与关闭，无需佩戴钥匙，有效解决钥匙管理不便的问题，方便实现锁具的自动开启与关闭。 [0007] 根据本发明的目的提出的一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统，用于非接触式控制车锁的开启与关闭，所述车锁控制系统与一便携式终端设备实现无线通信连接，所述终端设备为装有APP软件的通讯设备，APP软件发出指令控制车锁开启与关闭，所述车锁控制系统包括： [0008] 通信模块，用于匹配终端设备的信息，完成信息的接收并将车锁发生的信息即时发送给终端设备； [0010] 电源模块，提供控制器工作用电； [0011] 开启车锁时，终端设备通过APP软件发出指令，通信模块检测到终端设备的信号，车锁自动打开；锁紧车锁时，终端设备通过APP软件发出指令，通信模块检测到终端设备的信号，车锁自动锁死； [0012] 所述车锁控制系统还包括面向车锁卡榫方向设置的摄像头，在车锁受到的是非授权的开锁方式使用，这时的主控制处理器做出识别，打开摄像头，记录盗车视频信息，并将信息存储于存储器中，同时发送消息给终端设备。 [0013] 优选的，所述终端设备具有运行APP功能与通信功能，车锁信息通过APP注册，通过3G或4G网络将信息存储于云端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证。 [0014] 优选的，所述车锁控制系统具有定位功能，采用TDOA定位技术。 [0016] 优选的，所述防盗系统包括移动识别和撞击识别，在自行车与车锁移动距离超过设定范围时，车锁将报警信息发送给终端设备，在车锁受到撞击频率高于设定频率时，车锁将报警信息发送给终端设备。 [0018] 优选的，所述主控制处理器为32位单片机，所述存储器为Flash存储器。 [0020] 一种智能车锁，包括锁体、底座、以及设置于所述底座上的基于虚拟钥匙的车锁控制系统；所述底座内设置有转子锁芯，以及驱动转子锁芯正反转实现连接或分离锁体与底座的驱动电机，所述驱动电机与车锁控制系统电连接。 [0021] 优选的，所述通信模块、控制器、电源模块、振动传感器、蜂鸣器以及指纹识别模块均集成于所述底座上，所述底座上还设置有物理开关按钮。 [0022] 与现有技术相比，本发明公开的基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁的优点是： [0023] 车锁信息通过APP注册，通过移动网络将信息存储于云端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证，通过终端设备的APP软件发出信号，控制车锁的开启与关闭，无需佩戴钥匙，有效解决钥匙管理不便的问题，方便实现锁具的自动开启与关闭。 [0024] 通过设置防盗系统，振动传感器在检测到车锁有撬动或其他异常行为时，会将数据传递给控制器，控制器接收数据并控制蜂鸣器进行报警。 [0025] 通过设置通信模块，可将车锁发生的信息即时通过3G或4G网络发送给终端设备。且控制器具有定位功能，方便用户实现对车锁的定位。且面向车锁卡榫方向上设置有摄像头。在车锁被盗时，控制器驱动摄像头开启，记录盗车视频信息，并存储于存储器中，同时向终端设备发送报警信息，为后期找回车辆提供依据。 [0026] 通过设置指纹识别模块，在终端设备不可用时可进行身份认证功能。 [0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。 [0029] 图1为本发明公开的车锁控制系统的原理图。 [0030] 图2为本发明公开的智能车锁的结构示意图。 [0031] 图3为TDOA定位技术示意图。 [0032] 图4为定位流程图。 [0033] 1、锁体 2、底座 具体实施方式[0035] 现有的自行车、电动车的车锁主要为机械锁，防盗性差，且有些时候用户会忘记携带钥匙或遗失钥匙，这样就给我们的使用带来了很大的不便。移动终端在APP应用的帮助下成为了我们的身边充当着智能控制器的角色。移动终端可以轻松实现通讯功能，具有和车锁进行通讯的基础。现有技术中有一款skylock车锁采用虚拟钥匙进行管理，其提出在车辆被盗时，通过社区用户来到车锁附近，车锁会将信息发送给社区用户从而找回车锁和车，非常被动，一旦盗窃者第一时间意识到并将车锁丢弃，那么丢车找回难以实现。因此获取第一时间的盗车过程十分必要。 [0036] 本发明针对现有技术中的不足，提供了一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁。车锁信息通过APP注册，通过移动网络将信息存储于云端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证，通过终端设备的APP软件发出信号，控制车锁的开启与关闭，无需佩戴钥匙，有效解决钥匙管理不便的问题，方便实现锁具的自动开启与关闭。且面向车锁卡榫方向上设置有摄像头。在车锁被盗时，控制器驱动摄像头开启，记录盗车视频信息，并存储于存储器中，同时向终端设备发送报警信息，为后期找回车辆提供依据。 [0037] 下面将通过具体实施方式对本发明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发明一部分实施例，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作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。 [0038] 请一并参见图1与图2，如图所示，一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统，用于非接触式控制车锁的开启与关闭，车锁控制系统与一便携式终端设备实现无线通信连接，该终端设备为装有APP软件的通讯设备。通过APP软件发出指令控制车锁开启与关闭。 [0039] 其中，终端设备具有运行APP功能与通信功能，可以为手机、平板、智能手表或智能手环等具有通讯功能的设备即可，具体不做限制。车锁信息通过APP注册，通过3G或4G网络将信息存储于云端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证。车锁的开启与关闭完全由APP发出指令控制。 [0040] 车锁控制系统包括： [0041] 通信模块，用与匹配终端设备的信息，完成信息的接收并将车锁发生的信息即时发送给终端设备。 [0042] 控制器，控制器内部含有一主控制处理器25，用以接收通信模块的信息，并处理控制车锁内部转子的正反转实现车锁启闭；通过该主控制处理器完成同远端程序和虚拟钥匙(即终端设备)的连接功能。其中，主控制处理器为32位单片机，通常选用ARM Cortex-M3单片机。 [0043] 一存储器，用以存储记忆用户信息，存储器为Flash存储器26。 [0044] 电源模块27，提供控制器的工作用电；电源模块包括蓄电池以及充电元件。充电元件为太阳能充电板28。外接的太阳能充电板进行充电并存储电源，同时配有连接外部充电设备的端口即USB接口29，保证车锁供电需求和续航问题。 [0046] 开启车锁时，终端设备通过APP软件发出指令，通信模块检测到终端设备的信号，车锁自动打开；锁紧车锁时，终端设备通过APP软件发出指令，通信模块检测到终端设备的信号，车锁自动锁死。 [0047] 车锁控制系统还包括防盗系统，防盗系统包括用以判断车锁撬动或车辆移动、撞击信号的振动传感器21，以及用以反馈警报的蜂鸣器22，振动传感器与蜂鸣器均与控制器电连接。控制器在接收到数据后控制蜂鸣器进行报警。 [0048] 其中振动传感器通常选用电测式振动传感器，可集成于车锁上即可，具体型号不做限制。 [0049] 通过振动传感器的信号采集判断是否有人撬锁或搬动车辆，并将数据传送给主控制处理器，主控制处理器控制蜂鸣器22打开报警，并且实时发送报警信号给终端设备。关于移动和撞击识别的判定模式如下： [0050] 移动报警：在自行车及车锁移动距离不超过50米(用户可调)的情况下，车锁不会将信息发送给终端设备。 [0051] 撞击报警，车锁受到撞击频率低于1Hz(用户可调)时，车锁不会将信息发送给终端设备。 [0052] 通信模块通常采用内置3G模块或4G模块。 [0053] 内置3G模块是指内置在设备内部的3G无线通信设备，可广泛应用于平板、工业路由、车载导航、GPS定位跟踪器、安防视频监控、智能家居系统等领域无线数据传输解决方案。 [0054] 车锁控制系统具有定位功能，采用TDOA(time difference of arrival)定位技术(参见图3，图中A为服务基站，B为相邻基站，a为测量误差范围)。TDOA是一种无线定位技术，TDOA(到达时间差)是通过检测信号到达两个基站的时间差，而不是到达的绝对时间来确定移动台的位置，降低了时间同步要求。采用三个不同的基站可以测到两个TDOA，移动站位于两个TDOA决定的双曲线的交点上。 [0056] 假设参与定位的基站个数为i个(至少为3个)，将这i个基站分别标号为基站(Base Station i)BSi。每个基站都会下发一个定位参考信号,信号在自由空间传播会由于受到阻挡发生延迟，同时在接收端接收到的信号会夹杂噪声和千扰。在这里假设BS1为服务基站，当移动台进行时间差测量时，都以BS1为基准。只要基站测量多个TDOA值之后，就可以得到相应的双曲线方程，从而求得移动终端的位置，可以得到如下的方程组： [0057] Ri,t＝cΔτi＝Ri-Rt i＝2,K,N [0058] [0059] 上式中,(Xi,Yi)代表基站的位置坐标，(x.y)代表要定位的移动终端的坐标。Ri代表基站i与移动终端之间的距离,Δτi即为基站i与参考服务基站到达移动终端的到达时间差值,c为光速。要求解上式,首先要对进行线性化的处理，可以进行适当的调整。 [0060] (Ri,1+R1)2＝Ri,12+2Ri,1R1+R12＝Ri2 [0061] 将 带入上式，得到如下计算公式：2 2 2 2 2 2 2 2 [0062] (Ri,1+R1)＝Ri,1+2Ri,1R1+R1＝Ri＝Xi+Yi-2Xix-2Yiy+x+y2 2 2 [0063] 令Ki＝Xi+Yi,Xi,1＝Xi-X1,Yi,1＝Yi-Y1 [0064] 上式可变为 [0065] 上式中含有3个未知数，分别为移动终端坐标(x,y)，也就是需要定位的位置，还有就是距离信息R1，即终端距离服务基站BS1的距离。由以上讨论可知，为了确定移动终端的位置至少需要三个定位服务基站,如果假设参与是三个定位基站的话,我们可以得到如下的方程组： [0066] [0067] 求解该方程组即可得到移动终端最终的位置。定位流程图如图4所示。 [0068] 面向车锁卡榫方向设置的摄像头(未示出)。在车锁受到的是非授权的开锁方式使用(这种使用就是通过硬力手段尝试打开车锁)，这时的主控制处理器做出识别，进行报警，同时打开摄像头，记录盗车视频信息，并存储于存储器中，同时向终端设备发送报警信息。振动传感器用于识别车锁在受到非正常开启过程产生的振动信息。控制器写入模式识别，用于一些误报警的识别，包括：移动识别，撞击识别，即认知自行车停车后被小距离移动，被其他车碰撞等意外情况。当系统识别到车锁正被撬锁的情况发生时，通信模块发送报警信息到用户终端设备上。同时开启车锁卡榫方向的摄像头，记录车锁被撬的过程。内置flash存储器可以记录车锁的视频信息，为后期找回车辆提供依据。 [0069] 车锁控制系统还包括指纹识别模块24及开关按钮(未示出)，通过指纹识别后可通过开关按钮启闭车锁。指纹识别模块具有在终端设备不可用时进行身份认证的功能，配合控制器界面的物理开关按钮进行车锁的开启等功能的实现。按下开关按钮控制器控制锁芯转子转动开锁，开关按钮用于控制车锁的开启与关闭。 [0070] 指纹识别模块用于临时性未取得虚拟钥匙，且需要对车锁进行开启的情况。指纹开启车锁时控制器会给虚拟钥匙发送车锁被开启信息，提高防盗等级。指纹信息可以事先在控制器内录入，方便后期使用。 [0071] 智能车锁采取一种全新的开锁和管理模式，避免了许多物理情况下钥匙开锁的不利情况。用户不仅可以自己使用车锁，还可以将认证授权信息发送给其他人，给租借提供了很大的便利。 [0072] 具体使用方法：车锁信息通过APP注册，通过3G或4G网络将信息存储于云端，车锁从云端下载和认证终端信息。车锁的开启与锁紧完全由APP发出指令，完成设置后用户就可以使用智能车锁了。通过APP软件发出指令控制车锁开启与关闭，不受距离限制。车锁在受到非正常的振动事件时(模拟撬锁)，会发送信息给控制器，控制器发出报警指令，蜂鸣器开启。同时会将报警信息及时通过移动网络发送给终端设备。 [0073] 一种智能车锁，包括锁体1、底座2、以及设置于底座2上的基于虚拟钥匙的车锁控制系统；底座内设置有转子锁芯(未示出)，以及驱动转子锁芯正反转实现连接或分离锁体与底座的驱动电机，驱动电机与车锁控制系统电连接。通过主控制处理器控制驱动电机带动转子锁芯的运转实现车锁的开启与关闭。 [0074] 通信模块、控制器、电源模块、振动传感器、蜂鸣器以及指纹识别模块均集成于底座2上，底座2上还设置有物理开关按钮。 [0075] 本发明公开了一种基于虚拟钥匙的车锁控制系统及包含该系统的智能车锁，车锁信息通过APP注册，通过移动网络将信息存储于云端，车锁从云端下载并与用户的终端设备进行绑定认证，通过终端设备的APP软件发出信号，控制车锁的开启与关闭，无需佩戴钥匙，有效解决钥匙管理不便的问题，方便实现锁具的自动开启与关闭。 [0076] 通过设置防盗系统，振动传感器在检测到车锁有撬动或其他异常行为时，会将数据传递给控制器，控制器接收数据并控制蜂鸣器进行报警。 [0077] 通过设置通信模块，可将车锁发生的信息即时通过3G或4G网络发送给终端设备。且控制器具有定位功能，方便用户实现对车锁的定位。且面向车锁卡榫方向上设置有摄像头。在车锁被盗时，控制器驱动摄像头开启，记录盗车视频信息，并存储于存储器中，同时向终端设备发送报警信息，为后期找回车辆提供依据。 [0078] 通过设置指纹识别模块，在终端设备不可用时可进行身份认证功能。 [0079] 而且，该虚拟钥匙不仅可以自己使用，还可以以认证授权的方式发送给他人，使他人也享有使用的权利。 [0080] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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