基于藍(lán)牙的雙向通訊自動(dòng)鎖系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子鎖具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于藍(lán)牙的雙向通訊自動(dòng)鎖系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了去除插鑰匙開鎖的繁瑣操作，很多電子鎖控制系統(tǒng)都通過無線傳輸控制信息。隨著藍(lán)牙技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，功耗控制達(dá)到了令人滿意的程度，并且智能手機(jī)的普及也使得藍(lán)牙移動(dòng)終端隨手可得，因此電子鎖與藍(lán)牙技術(shù)的結(jié)合成為了未來的一大趨勢(shì)，市面上也出現(xiàn)了多種相關(guān)產(chǎn)品。但是藍(lán)牙的特性決定了，其傳輸數(shù)據(jù)容易被其他通訊設(shè)備截取，開鎖信息容易被復(fù)制，并且這種復(fù)制當(dāng)事人甚至不知道，危害更甚于機(jī)械鑰匙。發(fā)明專利CN201410087190.5公開了一種藍(lán)牙電子自動(dòng)鎖系統(tǒng)及其開關(guān)方法，使用藍(lán)牙地址作為識(shí)別依據(jù)，解決了識(shí)別匹配的問題，但是對(duì)于設(shè)備而言，藍(lán)牙地址并非不可偽造，因此該方法不能完全杜絕該問題，同時(shí)其系統(tǒng)中增設(shè)了感應(yīng)單元，使系統(tǒng)復(fù)雜化，增加了系統(tǒng)的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種基于藍(lán)牙的雙向通訊自動(dòng)鎖系統(tǒng)及其方法，能夠有效解決現(xiàn)有藍(lán)牙電子鎖通訊過程容易被竊取復(fù)制，安全性低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:基于藍(lán)牙的雙向通訊自動(dòng)鎖系統(tǒng)及其方法，其特征在于:由電子鎖和鑰匙組成，所述的電子鎖包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行模塊、控制器模塊、存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、LED指示模塊、聲音模塊、按鍵模塊以及藍(lán)牙模塊；所述的鑰匙包括具有藍(lán)牙模塊的智能手機(jī)；所述的執(zhí)行模塊、存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、LED指示模塊、聲音模塊以及藍(lán)牙模塊均與控制器模塊相連，機(jī)械結(jié)構(gòu)和執(zhí)行模塊相連；其關(guān)鍵在于:所述的控制器模塊通過所述的藍(lán)牙模塊和鑰匙進(jìn)行信息交互，根據(jù)交互步驟的不同，控制器模塊有三種工作狀態(tài)，分別為待機(jī)狀態(tài)、設(shè)置狀態(tài)以及開鎖狀態(tài)；
[0005]所述的待機(jī)狀態(tài)的交互步驟如下:
[0006]步驟Sll:所述的控制器模塊每間隔Tl將本機(jī)的鎖ID數(shù)據(jù)生成一條待機(jī)信息，并將所述的待機(jī)信息通過藍(lán)牙模塊廣播出去；
[0007]所述的設(shè)置狀態(tài)的交互步驟如下:
[0008]步驟S21:打開鑰匙的藍(lán)牙功能和應(yīng)用軟件，鑰匙接收到電子鎖發(fā)出的待機(jī)信息后，返回連接請(qǐng)求信息；
[0009]步驟S22:所述的電子鎖接收到鑰匙發(fā)出的連接請(qǐng)求信息后，控制器模塊會(huì)檢測(cè)按鍵模塊的狀態(tài)，如果此時(shí)按鍵模塊的連接按鍵被按下，則控制器模塊通過藍(lán)牙模塊對(duì)鑰匙發(fā)送登錄密碼請(qǐng)求信息，如果連接按鍵沒有被按下，則不回應(yīng)請(qǐng)求；
[0010]步驟S23:所述的鑰匙接收到電子鎖的登錄密碼請(qǐng)求信息后，提示用戶輸入登錄密碼，用戶輸入登錄密碼之后，鑰匙將所述的登錄密碼生成密碼信息發(fā)送給電子鎖；
[0011]步驟S24:所述的電子鎖接收到密碼信息后，對(duì)其進(jìn)行判斷，如果登錄密碼正確，則返回登錄成功信息，否則返回登錄失敗信息；
[0012]步驟S25:所述的鑰匙接收到所述的密碼正確信息后，如果用戶選擇將本鑰匙添加到電子鎖中，則鑰匙會(huì)提示用戶輸入一組開鎖密碼，并且開鎖密碼不能和登錄密碼一致，用戶輸入完開鎖密碼之后，鑰匙發(fā)送添加請(qǐng)求信息給電子鎖，所述的添加請(qǐng)求信息的內(nèi)容包括本機(jī)藍(lán)牙地址和開鎖密碼；
[0013]步驟S26:所述的電子鎖接收到添加請(qǐng)求信息后，隨機(jī)生成一個(gè)鑰匙ID數(shù)據(jù)，將添加請(qǐng)求信息中的藍(lán)牙地址和開鎖密碼以及隨機(jī)生成的鑰匙ID數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中，同時(shí)返回一個(gè)添加成功信息給鑰匙，所述的添加成功信息的內(nèi)容包括鎖ID數(shù)據(jù)和鑰匙ID數(shù)據(jù)；
[0014]步驟S27:所述的鑰匙接收到所述的添加成功信息后，將其中的鎖ID數(shù)據(jù)和鑰匙ID數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，完成添加操作；
[0015]所述的開鎖狀態(tài)的交互步驟如下:
[0016]步驟:31:所述的鑰匙接收到所述的待機(jī)信息后，判斷待機(jī)信息的RSSI值，當(dāng)RSSI值大于設(shè)定的開門距離強(qiáng)度Pl時(shí)，表示鑰匙和鎖的距離足夠近，判斷該人有開鎖意圖，讀取待機(jī)信息內(nèi)容；
[0017]步驟S32:所述的鑰匙接收到待機(jī)信息里面的鎖ID數(shù)據(jù)后，在數(shù)據(jù)庫中檢索，如果該鎖ID數(shù)據(jù)存在，則返回開鎖指令A(yù)，所述的開鎖指令A(yù)包含有鑰匙藍(lán)牙地址信息；
[0018]步驟S33:所述的電子鎖接收到開鎖指令A(yù)后，檢驗(yàn)其藍(lán)牙地址，如果該藍(lán)牙地址已經(jīng)添加，則返回開鎖指令B，所述的開鎖指令B中包含有鑰匙添加時(shí)的開鎖密碼，如果未添加，則LED指示模塊亮紅燈，示意開鎖失??；
[0019]步驟S34:所述的鑰匙接收到開鎖指令B后，檢驗(yàn)開鎖密碼的正確性，如果所述的開鎖密碼正確，則返回開鎖指令C，所述的開鎖指令C包含有添加過程中電子鎖隨機(jī)生成的鑰匙ID數(shù)據(jù)和當(dāng)前時(shí)間，如果開鎖密碼錯(cuò)誤，則LED指示模塊亮紅燈，示意開鎖失??；
[0020]步驟S35:所述的電子鎖接收到開鎖指令C后，驗(yàn)證鑰匙ID數(shù)據(jù)的正確性，如果正確，則通過執(zhí)行模塊控制機(jī)械接口執(zhí)行開鎖操作，LED指示模塊發(fā)綠光，聲音模塊發(fā)出開鎖提醒，同時(shí)讀取所述的開鎖指令C中的當(dāng)前時(shí)間重新校核電子鎖的時(shí)鐘模塊，如果所述的鑰匙ID數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則LED指示模塊亮紅燈，示意開鎖失敗。
[0021]所述的待機(jī)信息、連接請(qǐng)求信息、登錄密碼請(qǐng)求信息、密碼信息、添加請(qǐng)求信息、添加成功信息、開鎖指令A(yù)、開鎖指令B和開鎖指令C作為傳輸信息，在發(fā)送端都進(jìn)行了加密，并由接收端進(jìn)行解密，當(dāng)所述的電子鎖給所述的鑰匙發(fā)送信息時(shí)，所述的電子鎖即為發(fā)送端，鑰匙為接收端，當(dāng)所述的鑰匙給所述的電子鎖發(fā)送信息時(shí)，所述的鑰匙即為發(fā)送端，電子鎖為接收端；
[0022]所述的加密步驟如下:
[0023]步驟S41:將所述的傳輸信息按一定的規(guī)則打散重組，并填入無用的數(shù)據(jù)，形成多個(gè)信息片段；
[0024]步驟S42:以所述的發(fā)送端的當(dāng)前時(shí)間作為隨機(jī)數(shù)種子，生成多個(gè)隨機(jī)數(shù)；
[0025]步驟S43:將多個(gè)所述的隨機(jī)數(shù)填充進(jìn)所述的傳輸信息中，并以隨機(jī)數(shù)為索引，查找隨機(jī)數(shù)加密算法表，使用對(duì)應(yīng)的加密算法加密信息不同的信息片段，并在傳輸信號(hào)末端添加校驗(yàn)數(shù)；
[0026]步驟S44:獲取所述的發(fā)送端的當(dāng)前時(shí)間，對(duì)所述的當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行求和，得到一個(gè)一位數(shù)，以此為索引，查找時(shí)間加密算法表中對(duì)應(yīng)的算法，以此算法對(duì)所述的傳輸信息進(jìn)行加密，得到加密信息，完成加密操作；
[0027]所述的解密步驟如下:
[0028]步驟S51:獲取所述的接收端的當(dāng)前時(shí)間，對(duì)所述的當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行求和，得到一個(gè)一位數(shù)，以此為索引，查找時(shí)間解密算法表中對(duì)應(yīng)的算法，以此算法對(duì)所述的加密信息進(jìn)行解密；
[0029]步驟S52:校驗(yàn)所述的加密信息末尾校驗(yàn)數(shù)的正確性，如果校驗(yàn)失敗，則將所述的當(dāng)前時(shí)間增加一分鐘，并重復(fù)步驟S51，如果再一次校驗(yàn)失敗，則將所述的當(dāng)前時(shí)間減一分鐘，并重復(fù)步驟S51，當(dāng)兩次校驗(yàn)均失敗，則判斷為該加密數(shù)據(jù)無效，停止解密；
[0030]步驟S53:獲取加密信息中填充的隨機(jī)數(shù)，并以此為索引，查找隨機(jī)數(shù)解密算法表中的解密算法，使用響應(yīng)的解密算法對(duì)響應(yīng)的信息片段進(jìn)行解密；
[0031]步驟S54:去除所述的加密信息中的無用數(shù)據(jù)，并對(duì)信息片段進(jìn)行重組，得到傳輸信息，完成解密操作。
[0032]所述的隨機(jī)數(shù)加密算法表記錄了一系列的加密算法，不同的索引對(duì)應(yīng)不同的加密算法，所述的隨機(jī)數(shù)解密算法表記錄了一系列的解密算法，對(duì)應(yīng)相同索引值下隨機(jī)數(shù)加密算法表中加密算法的解密算法。
[0033]所述的時(shí)間加密算法表記錄了一系列的加密算法，不同的索引對(duì)應(yīng)不同的加密算法，所述的時(shí)間解密算法表記錄了一系列的解密算法，對(duì)應(yīng)相同索引值下時(shí)間加密算法表中加密算法的解密算法。
[0034]所述的待機(jī)信息發(fā)送間隔為0.5秒。
[0035]所述的開門距離強(qiáng)度為_60dbm，這個(gè)強(qiáng)度表示電子鎖和鑰匙的距離在一米左右。
[0036]所述的按鍵模塊位于在電子鎖門內(nèi)側(cè)，只有門內(nèi)的人才能按到按鍵。
[0037]本發(fā)明的有益效果在于:以藍(lán)牙掃描信號(hào)的強(qiáng)度判斷鑰匙與電子鎖的距離，當(dāng)鑰匙接近電子鎖，自動(dòng)執(zhí)行開鎖操作，簡(jiǎn)單易用，系統(tǒng)無額外設(shè)備，功耗低，允許電池供電；雙向通訊雙向識(shí)別，鑰匙無法復(fù)制；全部信息使用隨機(jī)數(shù)和時(shí)間進(jìn)行加密，傳輸內(nèi)容實(shí)時(shí)改變，就算復(fù)制全部通訊過程，時(shí)間一過立即失效，無法竊取，全方位保證安全。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2為設(shè)置狀態(tài)的交互步驟圖。
[0040]圖3為開鎖狀態(tài)的交互步驟圖。
[0041]圖4為本發(fā)明的加密步驟圖。
[0042]圖5為本發(fā)明的解密步驟圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0044]如圖1所示，本發(fā)明由機(jī)械結(jié)構(gòu)1、執(zhí)行模塊2、控制器模塊3、存儲(chǔ)模塊4、時(shí)鐘模塊5、LED指示模塊6、聲音模塊7、按鍵模塊8、藍(lán)牙模塊9和鑰匙10組成。執(zhí)行模塊2、存儲(chǔ)模塊4、時(shí)鐘模塊5、LED指示模塊6、聲音模塊7、按鍵模塊8和藍(lán)牙模塊9均與控制器模塊3連接，機(jī)械結(jié)構(gòu)I與執(zhí)行模塊2連接，控制器模塊3可以通過執(zhí)行模塊2控制機(jī)械結(jié)構(gòu)I進(jìn)行開鎖和上鎖操作，時(shí)鐘模塊5可以給控制器模塊3提供當(dāng)前時(shí)間，并允許控制器模塊3重新設(shè)定時(shí)間，存儲(chǔ)模塊4用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)重啟時(shí)，保留原有的運(yùn)行數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)不會(huì)被初始化。
[0045]本發(fā)明的設(shè)置狀態(tài)的交互步驟如圖2所示:
[0046]步驟S21:打開鑰匙10的藍(lán)牙功能和應(yīng)用該軟件，鑰匙10接收到電子鎖發(fā)出的待機(jī)信息后，返回連接請(qǐng)求信息；
[0047]步驟S22:電子鎖接收到鑰匙10發(fā)出的連接請(qǐng)求信息后，控制器模塊3會(huì)檢測(cè)按鍵模塊8的狀態(tài)，如果此時(shí)按鍵模塊8的連接按鍵被按下，則控制器模塊2通過藍(lán)牙模塊9對(duì)鑰匙10發(fā)送登錄密碼請(qǐng)求信息，如果連接按鍵沒有被按下，則不回應(yīng)請(qǐng)求；
[0048]步驟S23:鑰匙10接收到電子鎖的登錄密碼請(qǐng)求信息后，提示用戶輸入登錄密碼，用戶輸入登錄密碼之后，鑰匙10將登錄密碼生成密碼信息發(fā)送給電子鎖；
[0049]步驟S24:電子鎖接收到密碼信息后，對(duì)其進(jìn)行判斷，如果登錄密碼正確，則返回登錄成功信息，否則返回登錄失敗信息；
[0050]步驟S25:鑰匙10接收到密碼正確信息后，如果用戶選擇將本鑰匙添加到電子鎖中，則鑰匙會(huì)提示用戶輸入一組開鎖密碼，并且