基于gps和藍牙控制的智能鎖及其實現安全自動開門的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于GPS和藍牙控制的智能鎖及其實現安全自動開門的方法。鎖體內部設有電子馬達和控制電子馬達的電子系統，還包括加密芯片、藍牙模塊和控制模塊，所述的加密芯片、藍牙模塊分別與控制模塊相連，所述的電子系統通過電子馬達輸入接口與控制模塊相連，控制模塊通過電子馬達輸出接口與電子馬達相連，以控制電子馬達運行；所述的藍牙模塊用于與移動設備建立藍牙連接；所述的移動設備中設置有定位自身位置的GPS模塊；所述的藍牙模塊和移動設備均通過藍牙與置于門內的藍牙網關相連，所述的藍牙網關和移動設備均通過網絡與云平臺服務器相連。本發明的自動開門方法可通過手機自動進行藍牙開鎖，無需用戶任何操作，同時減少誤開門現象。
【專利說明】
基于GPS和藍牙控制的智能鎖及其實現安全自動開門的方法
技術領域
[0001] 本發明屬于智能家居領域，具體涉及一種基于GPS和藍牙控制的智能鎖及其實現 安全自動開門的方法。
【背景技術】
[0002] 電子門鎖，是基于常規的機械卡阻門鎖基礎上發展而來的新型門鎖，是目前智能 家居領域中的研究熱點之一。電子鎖與機械鎖相比較，其自身有著操作方便，保密性好的特 點。電子鎖是利用電子轉換元件來對鎖具的機械結構進行控制的。電子門鎖中通常有一個 專用于存儲秘鑰的電子芯片，存有特定的密碼。另外有一個配套的存有相同秘鑰的鑰匙作 為門鎖開啟的工具，當鑰匙中的密碼被送入鎖中的存儲器進行匹配，如果鑰匙中的密碼與 這把鎖匹配，鎖即被打開。隨著科技發展，秘鑰已經不局限與傳統的鑰匙，目前諸如芯片卡、 手機、遙控器等移動設備均可作為秘鑰的載體。
[0003] 目前常見的電子鎖有指紋鎖、電子密碼鎖、感應鎖等。指紋鎖是家用電子鎖市場最 主要的產品，市面上的指紋鎖一般同時兼具密碼開鎖、感應開鎖、遙控開鎖等功能。電子密 碼鎖在歐美日韓非常流行，普及率高達50%，電子密碼鎖同樣擁有安全、便捷、時尚的特性， 但由于需要記密碼，所以更適合年輕一代使用，老人小孩會有忘記密碼的可能性。感應鎖常 見于一些寫字樓、小區門禁、公寓和酒店賓館，其原理是當主人輸入電子密碼后，單片機(處 理芯片)會與儲存在內存中的密碼進行對比分析，若正確，則驅動程序執行開鎖命令，若錯 誤，不執行開鎖。
[0004] 隨著人們生活水平的提供，對鎖的智能性提出的更高的要求，主要體現在其功能 和操作使用過程中更顯人性化和智能化。而智能化在現階段也主要體現在門鎖有聯網功 能，可實現遠程操控和遠程監控，如通過手機可遠程監控門鎖情況，遠程開關門時等，但也 讓智能鎖留下由互聯網安全帶來的隱患。另一方面，由于智能鎖本身通常依靠自帶的電池 組進行供電，目前市場上的產品很少考慮降低能耗，因此電池組壽命較短，更換較為頻繁。 因此提高電池組的壽命也有待進一步研究。再者，目前市場上的常見的幾種自動開門方法 在國內使用時具有如下缺陷：（1)GPS定位自動開門：歐美智能門鎖常見功能，但國內由于住 房多為樓房，樓內GPS信號無法準確判定，所以無法實現自動開門功能。（2)WiFi或藍牙后臺 自動連接開門：可以實現靠近門鎖自動開門，但實際應用場景中會有兩個弊端，一是后臺服 務如果長時間不觸發，會被手機系統殺除或降低優先級，用戶體驗變的很差;二是手機無法 判斷用戶是處于室內還是室外，手機在室內時也會觸發開門，存在安全隱患。（3)手機搖一 搖觸發開門：不用解鎖手機用力晃動即可觸發藍牙開門動作，對用戶的開門需求判斷會比 較精準。但用戶需要多出掏手機的操作，并且在室內也可能出現誤操作導致多余的開門動 作，更重要的蘋果手機無法實現這一功能。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題，并提供一種基于移動設備藍牙實 現安全認證的智能鎖。為實現該目的，本發明采用如下技術方案：
[0006] 基于GPS和藍牙控制的智能鎖，鎖體內部設有電子馬達和控制電子馬達的電子系 統，還包括加密芯片、藍牙模塊和控制模塊，所述的加密芯片、藍牙模塊分別與控制模塊相 連，所述的電子系統通過電子馬達輸入接口與控制模塊相連，控制模塊通過電子馬達輸出 接口與電子馬達相連，以控制電子馬達運行;所述的藍牙模塊用于與移動設備建立藍牙連 接;所述的移動設備中設置有定位自身位置的GPS模塊;所述的藍牙模塊和移動設備均通過 藍牙與置于門內的藍牙網關相連，所述的藍牙網關和移動設備均通過網絡與云平臺服務器 相連。本發明所述的電子系統指電子鎖原本具有的電子開啟門鎖的系統，如密碼輸入模塊、 指紋開啟模塊或芯片感應開啟模塊等。
[0007] 作為優選，所述的移動設備中設有加密模塊，用于通過藍牙與所述的加密芯片進 行密碼驗證。
[0008] 作為優選，所述的控制模塊上連接陀螺儀，用于感應門鎖震動。
[0009] 作為優選，所述的控制模塊上設有與電池組相連的電池輸入接口和與鎖體門磁相 連的門磁檢測接口。
[0010] 作為優選，所述的藍牙網關包括Μ⑶和分別與MCU相連的wifi模塊和藍牙收發模 塊，分別用于與網絡和藍牙終端設備相連。
[0011] 作為優選，智能鎖中電路連接如下：
[0012] 智能鎖外部設有用于輸入的觸摸面板，由觸摸面板芯片U11控制，觸摸面板芯片 Ul 1的第一腳接地，觸摸面板芯片Ul 1的第二腳串聯電阻R34后接在連接器J5的第一腳，觸摸 面板芯片U11的第三腳串聯電阻R35后接在連接器J5的第二腳，觸摸面板芯片U11的第四腳 串聯電阻R36后接在連接器J5的第三腳，觸摸面板芯片U11的第五腳串聯電阻R37后接在連 接器J5的第四腳，觸摸面板芯片U11的第二十腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第十二腳， 觸摸面板芯片U11的第二^^一腳串聯電阻R43后接在連接器J5的第^^一腳，觸摸面板芯片 U11的第二十二腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第十腳，觸摸面板芯片U11的第二十三腳 串聯電阻R42后接在連接器J5的第九腳，觸摸面板芯片U11的第二十四腳串聯電阻R42后接 在連接器J5的第八腳，觸摸面板芯片U11的第二十五腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第七 腳，觸摸面板芯片U11的第二十六腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第六腳，觸摸面板芯片 U11的第二十七腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第五腳;3.3V電源依次通過濾波電容C24、 濾波電容C25和濾波電容C26濾波后接在觸摸面板芯片U11的第十三腳上，觸摸面板芯片U11 的第十四腳接地;觸摸面板芯片U11的第十五腳通過電阻R30接到3.3V電源上做為上拉，再 串聯電阻R57后接到Μ⑶主芯片U9的第^^一腳上;觸摸面板芯片U11的第十六腳通過電阻R29 接到3.3V電源上做為上拉，再串聯電阻R56后接到Μ⑶主芯片U9的第十腳上;觸摸面板芯片 U11第十七腳串聯電容C15接地，觸摸面板芯片U11的第十八腳通過R28接到3.3V電源上做為 上拉后接到Μ⑶主芯片U9的第三十八腳上，電容C22和電容C23并聯后的第一腳接在觸摸面 板芯片U11的第二十八腳上，電容C22和電容C23并聯后的第二腳接地，連接器J5的第十三腳 和第十四腳接地，連接器j 5接觸摸面板，用于密碼輸入；智能鎖通過電源芯片進行供電，其 中：濾波電容C18、濾波電容C19和濾波電容C33組成電源的輸入部分，通過電源芯片把外接 的輸入電源轉換為3.3V電源給其他設備供電，電源的輸出部分通過濾波電容C20、濾波電容 C21和濾波電容C34進行濾波；電壓檢測芯片U5的第一腳接在輸入電源上，第三腳接地，第二 腳通過電阻R3連接于3.3V電源上，然后接到Μ⑶主芯片U9的第十七腳;鎖體門磁與連接器J1 相連，連接器J1第二腳接地，二極管D1的第一腳接連接器J1的第一腳，二極管D1的第二腳接 地，電阻R2第一腳接連接器J1的第二腳，電阻R2的第二腳接地;連接器J1的第一腳接Μ⑶主 芯片U9的第三^^一腳;加密芯片中含有存儲秘鑰的存儲芯片U14,且存儲芯片U14的第一腳 接Μ⑶主芯片U9的第二十腳;存儲芯片U14的第二腳接電阻R84的第一腳，電阻R84的的第二 腳接Μ⑶主芯片U9的第十四腳，電阻R84的第二腳接電阻R81的第一腳，電阻R81的第二腳接 地;存儲芯片U14的第三腳接電阻R85的第一腳，R85的第二腳接3.3V電源;存儲芯片U14的第 四腳接地;存儲芯片U14的第五腳接Μ⑶主芯片U9的第十五腳;存儲芯片U14的第六腳接Μ⑶ 主芯片U19的第十六腳；電阻R86的第二腳接3.3V電源;存儲芯片U14的第八腳接3.3V電源， 存儲芯片U14的第八腳接電容C156的第一腳，電容C156的第二腳接地;連接器J2第一腳接輸 入電源;連接器J2第二腳接mi主芯片U9第三十七腳;連接器J2第三腳接U9的第三十六腳； 連接器J2第四腳接地;連接器J2第五腳接Μ⑶主芯片U9第二十九腳;連接器J2第六腳接Μ⑶ 主芯片U9第四十腳，連接器J2第六腳接電阻R65第二腳，電阻R65第一腳接連接器J1第一腳； 連接器J7第七腳接電阻R70第一腳，電阻R70第二腳接MCU主芯片U9第三十九腳;智能鎖中設 置感應振動的陀螺儀，且由陀螺儀控制芯片U13控制，陀螺儀控制芯片U13的第一腳接3.3V 電源；陀螺儀控制芯片U13的第四腳接電阻R54的第一腳，電阻R54的第二腳接Μ⑶主芯片U9 的第十一腳;陀螺儀控制芯片U13的第五腳接地，陀螺儀控制芯片U13的第六腳接電阻R55的 第一腳，電阻R55的第二腳接MCU主芯片U9的第十腳；陀螺儀控制芯片U13的第七腳接電阻 R59的第一腳，R59的第二腳接3.3V電源;陀螺儀控制芯片U13的第八腳接電阻R58的第一腳， 電阻R58的第二腳接3.3V電源;陀螺儀控制芯片U13的第十腳接地，陀螺儀控制芯片U13的第 十一腳接MCU主芯片U9的第十二腳;陀螺儀控制芯片U13的第十三腳接電阻R61的第一腳，電 阻R61的第二腳接地;陀螺儀控制芯片U13的第十四腳接3.3V電源；陀螺儀控制芯片U13的第 十五腳和第十六腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第一腳接連接器J2的第一腳，電子馬達驅 動芯片U1的第三腳接連接器J2的第二腳;連接器J2接電子馬達，電子馬達驅動芯片U1的第 二腳接電阻R1的第一腳，電阻R1的第二腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第四腳接接MOS管Q1 的第三腳，MOS管Q1的第二腳接輸入電源；電子馬達驅動芯片U1的第四腳接電容C19第一腳， 電容C19第二腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第五腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第七腳接 電阻R2的第一腳，電阻R2的第二腳接電子馬達驅動芯片U1的第八腳，電子馬達驅動芯片U1 的第七腳接電阻R3的第一腳，電阻R3的第二腳接地;電子馬達驅動芯片U1的第九腳接MCU主 芯片U9的第三十七腳，電子馬達驅動芯片U1的第十腳接MCU主芯片U9的第三十六腳。
[0013] 本發明的另一目的在于提供一種所述任一智能鎖的基于GPS和藍牙控制實現安全 自動開門的方法，具體如下：
[0014] S1:在移動設備中預設以門鎖為中心的GPS圍欄范圍，并將藍牙網關安裝與室內門 鎖附近；
[0015] S2:當移動設備處于第一位置時，移動設備僅對自身進行GPS定位而不進行藍牙偵 測；
[0016] S3:當移動設備由第一位置進入第二位置時，對周邊進行藍牙偵測，不斷監測藍牙 信號源；
[0017] S4:當移動設備偵測到的門鎖藍牙模塊信號強度X、藍牙網關信號強度Y和預設開 門信號強度值C滿足X>Y和x>c時，移動設備通過藍牙向控制模塊發送開鎖信號；
[0018] 執行完S4的移動設備將不再發送開鎖信號，直到移動設備離開GPS圍欄后，重復S2 ~S4;
[0019] 所述的第一位置為處于GPS圍欄范圍之外的位置，所述的第二位置為處于GPS圍欄 內但位于室外的位置，所述的第三位置為位于室內的位置。
[0020] 作為優選，所述的GPS圍欄范圍為200~500米。
[0021] 作為優選，執行完所述的S4后，移動設備中設置終止標志位，該終止標志位直到移 動設備再次離開GPS圍欄時進行刪除；當存在終止標志位時，移動設備不再進行藍牙偵測或 發送開鎖信號。
[0022]本發明相對于現有技術而言，利用移動設備作為搭載秘鑰的載體，用戶能夠便捷 的對門鎖進行開啟，而不需要額外攜帶鑰匙。另外，本發明的自動開門方法具有以下優點： (1)用戶攜帶智能手機從外回到家，當人靠近家門足夠近時(距離可自定義），手機自動進行 藍牙開鎖，無需用戶任何操作。（2)手機自動開門成功之后，不會再觸發自動開門動作，直到 用戶再次離開家足夠距離(距離可自定義）后返回家時才會再次觸發自動開門。（3)用戶在 家中室內時候不會觸發自動功能。
【附圖說明】
[0023] 圖1為一種基于移動設備藍牙實現安全認證的智能鎖的結構示意圖；
[0024] 圖2為本發明的安全自動開門方法中不同位置示意圖；
[0025] 圖3為本發明中GPS圍欄不同位置的示意圖；
[0026] 圖中：控制模塊1、藍牙模塊2、加密芯片3、陀螺儀4、電池輸入接口 5、電子馬達輸入 接口 6、電子馬達輸出接口 7、門磁檢測接口 8、電池組9、電子系統10、電子馬達11、鎖體門磁 12 和UART接口 13。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步闡述和說明。本發明中各個實施 方式的技術特征在沒有相互沖突的前提下，均可進行相應組合。
[0028]如圖1所示，一種基于GPS和藍牙控制的智能鎖，鎖體內部與傳統的電子鎖相同，設 有電子馬達11和控制電子馬達的電子系統10,電子馬達對鎖芯進行控制，使其處于或偏離 把手可開啟狀態。本發明的門鎖在傳統鎖體基礎上，還包括加密芯片3、藍牙模塊2和作為控 制模塊1的門鎖MCU，所述的加密芯片3、藍牙模塊2分別與控制模塊1相連，所述的電子系統 10通過電子馬達輸入接口 6與控制模塊1相連，控制模塊1通過電子馬達輸出接口 7與電子馬 達11相連，以控制電子馬達11運行。由此，原有的密碼、芯片等電子系統10也可以通過控制 模塊1控制電子馬達，且其控制記錄均會被控制模塊1所記錄，實現監控。所述的藍牙模塊2 用于與移動設備建立藍牙連接;所述的移動設備中設置有定位自身位置的GPS模塊;所述的 藍牙模塊2和移動設備均通過藍牙與置于門內的藍牙網關相連，所述的藍牙網關和移動設 備均通過網絡與云平臺服務器相連。移動設備中設有加密模塊，通過藍牙與所述的加密芯 片3進行密碼驗證，當秘鑰認證成功時，反饋給MCU。
[0029]另外，為了使鎖體具有防盜功能，Μ⑶上還同時連接陀螺儀4,用于感應門鎖震動。 用戶可通過移動設備可使門鎖進入布防狀態，該狀態下，若門鎖被打開或受到撞擊，均可實 時通知用戶，起到防盜作用。控制模塊1上還設有與電池組9相連的電池輸入接口 5和與鎖體 門磁12相連的門磁檢測接口8,另外還可以設置用于調試的UART接口 13。在某些狀況下，當 鎖體門磁12檢測到門未完全閉合時，可通知用戶或直接自動閉合。
[0030] 另外，門鎖系統中還設置有另一重要組件一一藍牙網關。如圖2所示，藍牙網關包 括MCU和分別與MCU相連的WiFi模塊和藍牙收發模塊(與前述的藍牙模塊為不同的模塊），藍 牙收發模塊、WiFi模塊分別用于與藍牙終端設備、網絡相連，Μ⑶用于對任一模塊接收到的 數據包進行協議轉換后，通過另一模塊進行發送。藍牙網關中的藍牙收發模塊與門鎖中的 藍牙模塊和移動設備均建立通訊連接，藍牙網關的WiFi模塊和移動設備均通過網絡與云平 臺服務器相連，由此實現遠程自動控制。
[0031] 進一步的，本發明中提供了一種智能鎖中電路的優選連接方式，具體如下：
[0032] 智能鎖外部設有用于輸入的觸摸面板，由觸摸面板芯片U11控制，觸摸面板芯片 Ul 1的第一腳接地，觸摸面板芯片Ul 1的第二腳串聯電阻R34后接在連接器J5的第一腳，觸摸 面板芯片U11的第三腳串聯電阻R35后接在連接器J5的第二腳，觸摸面板芯片U11的第四腳 串聯電阻R36后接在連接器J5的第三腳，觸摸面板芯片U11的第五腳串聯電阻R37后接在連 接器J5的第四腳，觸摸面板芯片U11的第二十腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第十二腳， 觸摸面板芯片U11的第二^^一腳串聯電阻R43后接在連接器J5的第^^一腳，觸摸面板芯片 U11的第二十二腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第十腳，觸摸面板芯片U11的第二十三腳 串聯電阻R42后接在連接器J5的第九腳，觸摸面板芯片U11的第二十四腳串聯電阻R42后接 在連接器J5的第八腳，觸摸面板芯片U11的第二十五腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第七 腳，觸摸面板芯片U11的第二十六腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第六腳，觸摸面板芯片 U11的第二十七腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第五腳;3.3V電源依次通過濾波電容C24、 濾波電容C25和濾波電容C26濾波后接在觸摸面板芯片U11的第十三腳上，觸摸面板芯片U11 的第十四腳接地;觸摸面板芯片U11的第十五腳通過電阻R30接到3.3V電源上做為上拉，再 串聯電阻R57后接到Μ⑶主芯片U9的第^^一腳上;觸摸面板芯片U11的第十六腳通過電阻R29 接到3.3V電源上做為上拉，再串聯電阻R56后接到Μ⑶主芯片U9的第十腳上;觸摸面板芯片 U11第十七腳串聯電容C15接地，觸摸面板芯片U11的第十八腳通過R28接到3.3V電源上做為 上拉后接到Μ⑶主芯片U9的第三十八腳上，電容C22和電容C23并聯后的第一腳接在觸摸面 板芯片U11的第二十八腳上，電容C22和電容C23并聯后的第二腳接地，連接器J5的第十三腳 和第十四腳接地，連接器j 5接觸摸面板，用于密碼輸入；智能鎖通過電源芯片進行供電，其 中：濾波電容C18、濾波電容C19和濾波電容C33組成電源的輸入部分，通過電源芯片把外接 的輸入電源轉換為3.3V電源給其他設備供電，電源的輸出部分通過濾波電容C20、濾波電容 C21和濾波電容C34進行濾波；電壓檢測芯片U5的第一腳接在輸入電源上，第三腳接地，第二 腳通過電阻R3連接于3.3V電源上，然后接到Μ⑶主芯片U9的第十七腳;鎖體門磁與連接器J1 相連，連接器J1第二腳接地，二極管D1的第一腳接連接器J1的第一腳，二極管D1的第二腳接 地，電阻R2第一腳接連接器J1的第二腳，電阻R2的第二腳接地;連接器J1的第一腳接Μ⑶主 芯片U9的第三^^一腳;加密芯片中含有存儲秘鑰的存儲芯片U14,且存儲芯片U14的第一腳 接Μ⑶主芯片U9的第二十腳;存儲芯片U14的第二腳接電阻R84的第一腳，電阻R84的的第二 腳接Μ⑶主芯片U9的第十四腳，電阻R84的第二腳接電阻R81的第一腳，電阻R81的第二腳接 地;存儲芯片U14的第三腳接電阻R85的第一腳，R85的第二腳接3.3V電源;存儲芯片U14的第 四腳接地;存儲芯片U14的第五腳接Μ⑶主芯片U9的第十五腳;存儲芯片U14的第六腳接Μ⑶ 主芯片U19的第十六腳；電阻R86的第二腳接3.3V電源;存儲芯片U14的第八腳接3.3V電源， 存儲芯片U14的第八腳接電容C156的第一腳，電容C156的第二腳接地;連接器J2第一腳接輸 入電源;連接器J2第二腳接mi主芯片U9第三十七腳;連接器J2第三腳接U9的第三十六腳； 連接器J2第四腳接地;連接器J2第五腳接Μ⑶主芯片U9第二十九腳;連接器J2第六腳接Μ⑶ 主芯片U9第四十腳，連接器J2第六腳接電阻R65第二腳，電阻R65第一腳接連接器J1第一腳； 連接器J7第七腳接電阻R70第一腳，電阻R70第二腳接MCU主芯片U9第三十九腳;智能鎖中設 置感應振動的陀螺儀，且由陀螺儀控制芯片U13控制，陀螺儀控制芯片U13的第一腳接3.3V 電源；陀螺儀控制芯片U13的第四腳接電阻R54的第一腳，電阻R54的第二腳接Μ⑶主芯片U9 的第十一腳;陀螺儀控制芯片U13的第五腳接地，陀螺儀控制芯片U13的第六腳接電阻R55的 第一腳，電阻R55的第二腳接MCU主芯片U9的第十腳；陀螺儀控制芯片U13的第七腳接電阻 R59的第一腳，R59的第二腳接3.3V電源;陀螺儀控制芯片U13的第八腳接電阻R58的第一腳， 電阻R58的第二腳接3.3V電源;陀螺儀控制芯片U13的第十腳接地，陀螺儀控制芯片U13的第 十一腳接MCU主芯片U9的第十二腳;陀螺儀控制芯片U13的第十三腳接電阻R61的第一腳，電 阻R61的第二腳接地;陀螺儀控制芯片U13的第十四腳接3.3V電源；陀螺儀控制芯片U13的第 十五腳和第十六腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第一腳接連接器J2的第一腳，電子馬達驅 動芯片U1的第三腳接連接器J2的第二腳;連接器J2接電子馬達，電子馬達驅動芯片U1的第 二腳接電阻R1的第一腳，電阻R1的第二腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第四腳接接MOS管Q1 的第三腳，MOS管Q1的第二腳接輸入電源；電子馬達驅動芯片U1的第四腳接電容C19第一腳， 電容C19第二腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第五腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第七腳接 電阻R2的第一腳，電阻R2的第二腳接電子馬達驅動芯片U1的第八腳，電子馬達驅動芯片U1 的第七腳接電阻R3的第一腳，電阻R3的第二腳接地;電子馬達驅動芯片U1的第九腳接MCU主 芯片U9的第三十七腳，電子馬達驅動芯片U1的第十腳接MCU主芯片U9的第三十六腳。
[0033] 一種基于GPS和藍牙控制實現安全自動開門的方法，可基于上述任一方案的智能 鎖，其需要依賴于藍牙網關實現。方法具體如下：
[0034] S1:在移動設備中預設以門鎖為中心的GPS圍欄范圍（一般為200~500米），并將藍 牙網關安裝與室內門鎖附近;移動設備保持藍牙和GPS服務開啟，若上述功能通過App實現， 則還需要將上述服務的啟用授權App軟件。
[0035] S2:當移動設備處于第一位置時，移動設備僅對自身進行GPS定位而不進行藍牙偵 測；
[0036] S3:當移動設備由第一位置進入第二位置時，對周邊進行藍牙偵測，不斷監測藍牙 信號源；
[0037] S4:當移動設備偵測到的門鎖藍牙模塊信號強度X、藍牙網關信號強度Y和預設開 門信號強度值C滿足X>Y和X>C時，移動設備通過藍牙向控制模塊發送開鎖信號；
[0038]執行完S4的移動設備將不再發送開鎖信號，直到移動設備離開GPS圍欄后，重復S2 ~S4。實際執行過程中，執行完所述的S4后，移動設備中可設置終止標志位，該終止標志位 直到移動設備再次離開GPS圍欄時才進行刪除；當存在終止標志位時，移動設備不再進行藍 牙偵測或發送開鎖信號。
[0039] 上述方法中，第一位置為處于GPS圍欄范圍之外的位置（圖3中的用戶手機位置1)， 所述的第二位置為處于GPS圍欄內但位于室外的位置（圖3中的用戶手機位置2)，所述的第 三位置為位于室內的位置(包括圖3中的用戶手機位置3和4)。其中室內、室外均是相對于用 戶家中而言的。
[0040] 事實上，第三位置可能發生兩種情況：當用戶手機自動開門進入室內，處于位置3 (室內靠近門鎖，能檢測到門鎖及網關的藍牙信號）或位置4(遠離門鎖及網關，不能檢測到 門鎖或網關的藍牙信號）時，由于終止標志位的限制，手機不再會檢測附近藍牙信號，也不 會產生自動開門動作。而當用戶手機處于位置3時，且手機由于某種不確定原因，如:系統復 位、App重裝、GPS定位異常等，App的終止標志位處于重置狀態。但由于墻體和門板的阻隔， 在門外X將遠小于Y，手機依然不會執行自動開門動作。由此保證了門鎖的安全性，只有在用 戶從外面回家時才會自動被打開，其余時間不會無故打開。
[0041] 另外，基于上述裝置還可以提供一種門鎖降低功耗的方法，步驟如下：
[0042]在智能門鎖附近安裝藍牙網關，保證藍牙網關的藍牙信號能夠連接智能門鎖，其 WiFi信號常連家中可以上網的WiFi路由器，并通過路由器連接云平臺服務器;將移動設備 與門鎖進行關聯，并在移動設備中設置以該門鎖為中心的GPS圍欄;所有與門鎖關聯的移動 設備的不斷監測自身所處位置是否位于所述的GPS圍欄內，并反饋給云平臺服務器;當所有 關聯的移動設備都離開GPS圍欄范圍時，云平臺服務器通過藍牙網關命令智能門鎖進入低 頻模式；當有關聯手機位于GPS圍欄內時，云平臺通過藍牙網關命令智能門鎖進入正常模 式。
[0043] 進一步的，GPS圍欄的范圍半徑通常設置為200~500m。
[0044] 進一步的，每次移動設備通過藍牙打開門鎖后，都會通過藍牙網關將開門時間記 錄到云平臺，每隔一段時間后云平臺會對用戶打開該門鎖的時間分布進行分析，分析用戶 日常不太可能使用藍牙外部開門的時間段，如:凌晨睡眠時間，固定上班時間等。當某一時 間段門鎖的被打開頻率低于閾值時，由云平臺服務器通過藍牙網關發送命令到門鎖，使門 鎖在該時間段內進入休眠模式，門鎖通過內部定時器定時自動恢復到正常模式。門鎖處于 休眠模式中時，如果用戶有突發情況需要開門，可觸摸門鎖觸控面板，門鎖將解除休眠模式 恢復到正常模式。
[0045] 上述正常模式、低頻模式和休眠模式具體如下：
[0046]正常模式:藍牙模塊以默認的頻率間隙處理外部藍牙信號請求；
[0047]低頻模式:藍牙模塊以降低數倍于默認的頻率間隙處理外部藍牙信號請求；
[0048]休眠模式:藍牙模塊完全關閉，只能靠觸摸門鎖的觸控面板喚醒。
[0049] 另外，基于上述裝置還可以提供一種基于移動設備藍牙實現智能鎖安全認證的方 法，具體如下：
[0050] S1:所述的門鎖和移動設備中均內置初始默認秘鑰(x，y)，當門鎖與移動設備初次 通過藍牙配對時，移動設備將門鎖內的初始默認秘鑰(x，y)修改為(xl，yl);，默認秘鑰可通 過加密芯片存儲或者也可通過軟件進行軟實現。
[0051] 為了防止黑客通過竊聽app與門鎖交互的信道而破解出（xl，yl)，采用如下安全加 密策略：
[0052] S2:每次認證時，所述的移動設備利用隨機數生成算法生成一 k位的隨機數b，并將 其發送給門鎖；門鎖也用隨機數生成算法生成一k位的隨機數a，并將其發送給移動設備。
[0053] S3:移動設備計算出21 = (α·χ1)發(6 ·，1) @1?，并將zl發送給門鎖，其中，隨機 數v滿足條件:v = 1的概率_
[0054] S4:門鎖判斷ζ? = 〇·χ1) ? (δ yl)是否成立，若成立則門鎖接受次數計為一 次，不成立則門鎖拒絕次數計為一次。
[0055] S5:重復S1~S4共r次，若門鎖拒絕總次數少于nr次，則兩者秘鑰認證成功，門鎖接 受該移動設備控制。此時用戶可通過移動設備控制門鎖的打開與否。否則視為兩者認證未 成功，門鎖拒絕接受移動設備控制。
[0056]以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發明。有 關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變 化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保 護范圍內。
【主權項】
1. 一種基于GPS和藍牙控制的智能鎖，鎖體內部設有電子馬達和控制電子馬達的電子 系統，其特征在于，還包括加密芯片、藍牙模塊和控制模塊，所述的加密芯片、藍牙模塊分別 與控制模塊相連，所述的電子系統通過電子馬達輸入接口與控制模塊相連，控制模塊通過 電子馬達輸出接口與電子馬達相連，以控制電子馬達運行;所述的藍牙模塊用于與移動設 備建立藍牙連接;所述的移動設備中設置有定位自身位置的GPS模塊;所述的藍牙模塊和移 動設備均通過藍牙與置于門內的藍牙網關相連，所述的藍牙網關和移動設備均通過網絡與 云平臺服務器相連。2. 如權利要求1所述的基于移動設備藍牙實現安全認證的智能鎖，其特征在于，所述的 移動設備中設有加密模塊，用于通過藍牙與所述的加密芯片進行密碼驗證。3. 如權利要求1所述的基于移動設備藍牙實現安全認證的智能鎖，其特征在于，所述的 控制模塊上連接陀螺儀，用于感應門鎖震動。4. 如權利要求1所述的基于移動設備藍牙實現安全認證的智能鎖，其特征在于，所述的 控制模塊上設有與電池組相連的電池輸入接口和與鎖體門磁相連的門磁檢測接口。5. 如權利要求1所述的基于移動設備藍牙實現安全認證的智能鎖，其特征在于，所述的 藍牙網關包括MCU和分別與MCU相連的wifi模塊和藍牙收發模塊，分別用于與網絡和藍牙終 端設備相連。6. 如權利要求1所述的基于移動設備藍牙實現安全認證的智能鎖，其特征在于，智能鎖 中電路連接如下： 智能鎖外部設有用于輸入的觸摸面板，由觸摸面板芯片U11控制，觸摸面板芯片U11的 第一腳接地，觸摸面板芯片U11的第二腳串聯電阻R34后接在連接器J5的第一腳，觸摸面板 芯片U11的第三腳串聯電阻R35后接在連接器J5的第二腳，觸摸面板芯片U11的第四腳串聯 電阻R36后接在連接器J5的第三腳，觸摸面板芯片U11的第五腳串聯電阻R37后接在連接器 J5的第四腳，觸摸面板芯片Ul 1的第二十腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第十二腳，觸摸 面板芯片U11的第二^^一腳串聯電阻R43后接在連接器J5的第^^一腳，觸摸面板芯片U11的 第二十二腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第十腳，觸摸面板芯片U11的第二十三腳串聯電 阻R42后接在連接器J5的第九腳，觸摸面板芯片U11的第二十四腳串聯電阻R42后接在連接 器J5的第八腳，觸摸面板芯片U11的第二十五腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第七腳，觸 摸面板芯片U11的第二十六腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第六腳，觸摸面板芯片U11的 第二十七腳串聯電阻R42后接在連接器J5的第五腳;3.3V電源依次通過濾波電容C24、濾波 電容C25和濾波電容C26濾波后接在觸摸面板芯片U11的第十三腳上，觸摸面板芯片U11的第 十四腳接地;觸摸面板芯片U11的第十五腳通過電阻R30接到3.3V電源上做為上拉，再串聯 電阻R57后接到MCU主芯片U9的第^^一腳上;觸摸面板芯片U11的第十六腳通過電阻R29接到 3.3V電源上做為上拉，再串聯電阻R56后接到MCU主芯片U9的第十腳上;觸摸面板芯片Ul 1第 十七腳串聯電容C15接地，觸摸面板芯片U11的第十八腳通過R28接到3.3V電源上做為上拉 后接到Μ⑶主芯片U9的第三十八腳上，電容C22和電容C23并聯后的第一腳接在觸摸面板芯 片U11的第二十八腳上，電容C22和電容C23并聯后的第二腳接地，連接器J5的第十三腳和第 十四腳接地，連接器J5接觸摸面板，用于密碼輸入;智能鎖通過電源芯片進行供電，其中：濾 波電容C18、濾波電容C19和濾波電容C33組成電源的輸入部分，通過電源芯片把外接的輸入 電源轉換為3.3V電源給其他設備供電，電源的輸出部分通過濾波電容C20、濾波電容C21和 濾波電容C34進行濾波；電壓檢測芯片U5的第一腳接在輸入電源上，第三腳接地，第二腳通 過電阻R3連接于3.3V電源上，然后接到MCU主芯片U9的第十七腳；鎖體門磁與連接器J1相 連，連接器J1第二腳接地，二極管D1的第一腳接連接器J1的第一腳，二極管D1的第二腳接 地，電阻R2第一腳接連接器J1的第二腳，電阻R2的第二腳接地;連接器J1的第一腳接Μ⑶主 芯片U9的第三^^一腳;加密芯片中含有存儲秘鑰的存儲芯片U14,且存儲芯片U14的第一腳 接Μ⑶主芯片U9的第二十腳;存儲芯片U14的第二腳接電阻R84的第一腳，電阻R84的的第二 腳接Μ⑶主芯片U9的第十四腳，電阻R84的第二腳接電阻R81的第一腳，電阻R81的第二腳接 地;存儲芯片U14的第三腳接電阻R85的第一腳，R85的第二腳接3.3V電源;存儲芯片U14的第 四腳接地;存儲芯片U14的第五腳接Μ⑶主芯片U9的第十五腳;存儲芯片U14的第六腳接Μ⑶ 主芯片U19的第十六腳；電阻R86的第二腳接3.3V電源;存儲芯片U14的第八腳接3.3V電源， 存儲芯片U14的第八腳接電容C156的第一腳，電容C156的第二腳接地;連接器J2第一腳接輸 入電源;連接器J2第二腳接mi主芯片U9第三十七腳;連接器J2第三腳接U9的第三十六腳； 連接器J2第四腳接地;連接器J2第五腳接Μ⑶主芯片U9第二十九腳;連接器J2第六腳接Μ⑶ 主芯片U9第四十腳，連接器J2第六腳接電阻R65第二腳，電阻R65第一腳接連接器J1第一腳； 連接器J7第七腳接電阻R70第一腳，電阻R70第二腳接MCU主芯片U9第三十九腳;智能鎖中設 置感應振動的陀螺儀，且由陀螺儀控制芯片U13控制，陀螺儀控制芯片U13的第一腳接3.3V 電源；陀螺儀控制芯片U13的第四腳接電阻R54的第一腳，電阻R54的第二腳接Μ⑶主芯片U9 的第十一腳;陀螺儀控制芯片U13的第五腳接地，陀螺儀控制芯片U13的第六腳接電阻R55的 第一腳，電阻R55的第二腳接MCU主芯片U9的第十腳；陀螺儀控制芯片U13的第七腳接電阻 R59的第一腳，R59的第二腳接3.3V電源;陀螺儀控制芯片U13的第八腳接電阻R58的第一腳， 電阻R58的第二腳接3.3V電源;陀螺儀控制芯片U13的第十腳接地，陀螺儀控制芯片U13的第 十一腳接MCU主芯片U9的第十二腳;陀螺儀控制芯片U13的第十三腳接電阻R61的第一腳，電 阻R61的第二腳接地;陀螺儀控制芯片U13的第十四腳接3.3V電源；陀螺儀控制芯片U13的第 十五腳和第十六腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第一腳接連接器J2的第一腳，電子馬達驅 動芯片U1的第三腳接連接器J2的第二腳;連接器J2接電子馬達，電子馬達驅動芯片U1的第 二腳接電阻R1的第一腳，電阻R1的第二腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第四腳接接MOS管Q1 的第三腳，MOS管Q1的第二腳接輸入電源；電子馬達驅動芯片U1的第四腳接電容C19第一腳， 電容C19第二腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第五腳接地；電子馬達驅動芯片U1的第七腳接 電阻R2的第一腳，電阻R2的第二腳接電子馬達驅動芯片U1的第八腳，電子馬達驅動芯片U1 的第七腳接電阻R3的第一腳，電阻R3的第二腳接地;電子馬達驅動芯片U1的第九腳接MCU主 芯片U9的第三十七腳，電子馬達驅動芯片U1的第十腳接MCU主芯片U9的第三十六腳。7.-種權利要求1所述智能鎖的基于GPS和藍牙控制實現安全自動開門的方法，其特征 在于，具體如下： S1:在移動設備中預設以門鎖為中心的GPS圍欄范圍，并將藍牙網關安裝與室內門鎖附 近； S2:當移動設備處于第一位置時，移動設備僅對自身進行GPS定位而不進行藍牙偵測； S3:當移動設備由第一位置進入第二位置時，對周邊進行藍牙偵測，不斷監測藍牙信號 源； S4:當移動設備偵測到的門鎖藍牙模塊信號強度X、藍牙網關信號強度Y和預設開門信 號強度值C滿足X>Y和x>c時，移動設備通過藍牙向控制模塊發送開鎖信號； 執行完S4的移動設備將不再發送開鎖信號，直到移動設備離開GPS圍欄后，重復S2~ S4; 所述的第一位置為處于GPS圍欄范圍之外的位置，所述的第二位置為處于GPS圍欄內但 位于室外的位置，所述的第三位置為位于室內的位置。8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的GPS圍欄范圍為200~500米。9. 如權利要求7所述的方法，其特征在于，執行完所述的S4后，移動設備中設置終止標 志位，該終止標志位直到移動設備再次離開GPS圍欄時進行刪除；當存在終止標志位時，移 動設備不再進行藍牙偵測或發送開鎖信號。
【文檔編號】E05B47/00GK106097497SQ201610404361
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】唐旭, 趙敏, 劉亮, 何忠偉, 吳競華
【申請人】杭州虹云網絡科技有限公司