指纹可授权装置的制作方法

本发明涉及一种指纹可授权装置以及一种用于控制指纹可授权装置的方法。

背景技术：

诸如智能卡之类的指纹授权装置正变得越来越广泛地被使用。已经提出生物识别授权的智能卡包括例如访问卡、信用卡、借记卡、预付卡、优惠卡、身份证、加密卡等。智能卡是具有存储数据并且例如通过诸如RFID的非接触式技术与用户和/或与外部装置交互的能力的电子卡。这些卡可以与传感器交互以传递信息，以便能够访问、授权交易等。还已知利用诸如指纹授权之类的生物识别授权的其它装置，并且这些装置包括计算机存储装置、建筑物访问控制装置、军事技术、车辆等。

在某些情况下，指纹授权可能失败或可能无法实现。例如，用户的指纹可能因受伤或被遮盖而损坏。传感器也可能被损坏或者可能无法操作。指纹传感器可能出现的另一种情况是注册失败。这是一小部分人口的根本问题，他们的指纹由于某种原因无法使用某些或所有传感器进行注册，而且当人们手指缺失或受损时也会出现这种情况。此外，一些用户不希望记录他们的指纹细节。在现有的指纹可授权装置中，这提出了一个主要问题，并且通常意味着必须为某些用户提供替代装置。

技术实现要素：

从第一方面看，本发明提供了一种指纹可授权装置，包括：指纹传感器，其用于从用户的手指或拇指获得指纹数据；以及用于控制所述装置的控制系统，其中，所述控制系统被布置为响应于对授权指纹的识别而提供对所述装置的一个或多个功能的访问，其中，所述控制系统还包括指纹失败特征，其中非指纹授权能够起作用以至少部分地代替指纹授权，使得所述控制系统被布置成当通过所述非指纹授权识别用户时提供对所述装置的一个或多个功能中的至少一些功能的访问，以及其中，所述非指纹授权需要用户与所述指纹可授权装置的交互，所述交互包括通过所述指纹传感器检测到的一个或多个动作

因此，利用该方面的指纹可授权装置，不能注册指纹授权的用户仍然可以通过非指纹授权来使用装置的一些或所有特征。非指纹授权还为注册用户提供了一种在他们无法提供指纹授权(例如由于阻止访问或损坏注册指纹的损伤)时继续使用该装置的方式。此外，如上所述，一些用户可能不希望通过指纹注册，并且该特征允许那些用户纯粹基于非指纹授权来使用该装置，同时仍然使用指纹传感器作为与装置和授权过程交互的输入。指纹传感器用于部分或全部非指纹授权过程，这意味着可以执行所提出的非指纹授权而无需向装置添加其它传感器，但是如果存在其它传感器，则可以如下面所解释的那样利用它们。允许注册失败特征的修改可以纯粹基于对装置的控制系统的调整来实现，这在某些情况下可以有利地纯粹是软件修改。

通过所述指纹传感器检测到的动作包括与所述传感器的固定接触、与所述传感器的运动接触、与所述传感器接触的时间段、与所述传感器接触的运动方向、与所述传感器的接触次数、和与所述传感器无接触的时间段(即，接触之间的时间段)中的一者或多者。优选地，非指纹授权需要不同动作的组合，其可以包括指纹传感器上的一系列动作和/或指纹传感器上的至少一个动作与经由另一输入或传感器的至少一个动作的组合。

接触可以是通过装置的指纹传感器可检测的任何接触。指纹传感器的性质意味着它们被布置成识别与皮肤的接触，因此接触可以是皮肤的接触，例如与指尖或拇指尖的接触。用户可能由于某种原因具有不能注册的指纹特征，或者他们可能已经决定不注册他们的指纹，因此在非指纹授权期间使用的与指纹传感器的交互可以通过指纹传感器不用于收集关于接触的足够级别的信息以启用指纹授权的事实不同于在指纹授权期间的交互。

由指纹传感器检测到的固定接触形式的动作可以包括检测接触的存在，这与不存在接触不同。或者，由指纹传感器检测到的动作可以包括检测接触的特征，所述特征允许在两个不同的接触之间进行区分，例如，一个人的拇指接触与另一个人的拇指接触之间的差异，但对于完整指纹注册而言不够详细或复杂。这些特征可以以与注册用户的指纹数据相同的方式存储。

由指纹传感器检测到的运动接触形式的动作可以包括检测运动方向和/或运动速度。可以相对于装置的一个或多个轴识别方向。例如，在智能卡的情况下，控制系统可以被布置成区分与卡的长边平行运动的接触和与卡的短边平行运动的接触。所述动作可以包括具有平行和/或垂直运动的序列、或者由用户定义的更复杂的运动，例如旋转接触或圆形运动。

无论指纹传感器是用于简单地检测接触的存在还是用于检测更复杂的特征，由所述指纹传感器检测到的动作包括一次或多次接触的时间段、接触次数和/或接触之间的间隔，例如，类似于莫尔斯电码等的代码。因此，非指纹授权所需的与装置的交互可以包括由与传感器的一系列固定或运动接触输入的代码或由其组成。

当使用非指纹授权来访问装置的一个或多个功能时，可以允许用户访问可通过指纹授权访问的所有功能，或者可以仅向用户提供对这些功能的限制访问。在无法注册的情况下的一种可能的实施方式中，即，在没有可用于指纹授权的指纹数据的情况下，可以允许用户使用非指纹授权完全访问装置的一个或多个功能。然后，这使得装置可以由不能或不愿注册的人完全使用，尽管具有可能降低的安全性。在存在指纹数据但由于某种原因用户无法完成指纹授权过程的情况下，例如，在手指受伤的情况下，该装置可以被布置为仅响应于非指纹授权而允许部分访问。当通常使用指纹授权的用户暂时无法提供指纹授权或决定使用非指纹授权时，这可以允许限制使用该装置。例如，在装置是用于金融交易的智能卡的情况下，非指纹授权可能允许限制支付大小的支付，而指纹授权可以允许无限制或具有更大限制的支付。

授权用户可以最初通过装置注册他们的指纹，可选地通过一些其它装置间接地注册，但是优选地通过指纹传感器直接注册到装置上，然后通常可能需要将他们的手指或拇指放在指纹传感器上以便授权装置的部分或全部用途。控制系统中的指纹匹配算法可用于识别注册用户与指纹传感器感测的指纹之间的指纹匹配。在无法匹配指纹的情况下，控制系统可以发出非指纹授权的提示。

优选地，装置被布置成使得不可能通过指纹和/或非指纹授权(例如，通过指纹模板等)提取用于识别用户的数据。在装置外部传输此类数据被认为是装置安全性的最大风险之一。

为了避免在装置外部传送指纹数据的任何需要，则装置可以能够自我注册，即，控制系统可以被布置成通过指纹传感器获得指纹数据来注册授权用户。这也具有起因于以下事实的优点：具有相同几何形状的相同传感器用于针对指纹授权的注册。与使用不同装置上的不同传感器进行注册的情况相比，可以以这种方式更一致地获得指纹数据。对于指纹生物识别技术，一个问题是当初始注册发生在一个地方(例如，专用注册终端)，并且随后的匹配注册发生在另一个地方(例如，需要匹配的终端)时，难以获得可重复的结果。每个指纹传感器周围的外壳的机械特征必须仔细设计，以便每次由多个传感器中的任何一个读取时以一致的方式引导手指。如果使用多个不同的终端来扫描指纹，每个终端略有不同，则在读取指纹时可能发生错误。相反，如果每次使用相同的指纹传感器，那么这种错误发生的可能性就会降低。

根据所提出的装置，可以使用相同的指纹传感器来执行匹配和注册扫描。结果，可以平衡扫描错误，因为例如如果用户在注册期间倾向于以横向偏差呈现他们的手指，那么他们也可能在匹配期间这样做。

所述控制系统可以具有注册模式，其中用户能够通过所述指纹传感器注册他们的指纹，其中在注册期间产生的指纹数据被存储在存储器。所述控制系统可以被布置成除了指纹注册(即，允许指纹授权中的后续失败)之外和/或在注册用户失败的情况下提示用户注册非指纹授权码。

当首次向用户提供装置时，控制系统可以处于注册模式，以便用户可以立即注册他们的指纹数据。例如通过在确认身份之后在装置的输入装置上输入，可以向第一个注册用户提供稍后提示添加用于后续用户的注册模式的能力。替选地或另外地，可以通过外部手段(例如通过装置和安全系统之间的交互)提示控制系统的注册模式，安全系统可以是由制造商或另一个授权实体控制的安全系统。

控制系统可以包括用于执行指纹匹配算法的指纹处理器和用于存储注册指纹的指纹数据的存储器。装置的控制系统可以包括多个处理器，其中指纹处理器可以是与指纹传感器相关联的单独处理器。其它处理器可以包括用于控制装置的基本功能的控制处理器，诸如与其他装置通信(例如，通过非接触式技术)，对接收器/发送器的激活和控制，对安全元件的激活和控制，例如用于金融交易等等。各种处理器可以体现在单独的硬件元件中，或者可以组合成单个硬件元件，可能具有单独的软件模块。

该装置可以是便携式装置，该装置指的是设计用于由人携带的装置，优选地小且足够轻以便于携带的装置。例如，该装置可以布置成携带在口袋、手提包或钱包内。该装置可以是智能卡，诸如可指纹授权的RFID卡。该装置可以是用于控制对控制令牌外部的系统进行访问的控制令牌，例如用于访问计算机系统的一次性密码装置或用于车辆无钥匙进入系统的密钥卡。在不依赖于有线电源的意义上，该装置优选地也是便携式的。该装置可以由内部电池和/或通过从读取器等(例如，从RFID读取器)无接触地获取的功率供电。

该装置可以是单用途装置，即，用于与单个外部系统或网络交互或用于与单一类型的外部系统或网络交互的装置，其中该装置没有任何其他目的。因此，该装置将与诸如智能手机等的复杂和多功能装置区分开。

在装置是智能卡的情况下，智能卡可以是访问卡、信用卡、借记卡、预付卡、优惠卡、身份证等中的任一者。智能卡的宽度优选地在85.47mm和85.72mm之间，并且高度在53.92mm和54.03mm之间。智能卡的厚度可小于0.84mm，优选为约0.76mm(例如±0.08mm)。更一般地，智能卡可以符合ISO 7816，其是智能卡的规范。

在装置是控制令牌的情况下，它可以例如是车辆的无钥匙进入密钥(keyless entry key)，在这种情况下，外部系统可以是车辆和/或点火系统的锁定/进入系统。外部系统可以更广泛地是车辆的控制系统。控制令牌可以充当主密钥或智能密钥，其中射频信号仅响应于授权用户的指纹识别允许访问仅被传输的车辆特征。替选地，控制令牌可以充当远程锁定类型密钥，如果指纹授权模块识别授权用户，则仅能够发送用于对车辆解锁的信号。在这种情况下，对授权用户的识别可以具有与按下现有技术的无钥匙进入型装置上的解锁按钮相同的效果，并且可以在授权用户的指纹或非指纹识别时自动发送用于对车辆解锁的信号，或者响应当通过认证授权用户激活控制令牌时的按钮按下而发送用于对车辆解锁的信号。

非指纹授权可以包括与指纹传感器的交互以及可选地与一个或多个另外的传感器的交互。在一些实施方式中，与没有非指纹授权的“标准”装置相比，没有添加传感器，但是在已经存在附加传感器的情况下，非指纹授权可以包括与这些装置的交互以及与这些指纹传感器的交互。指纹可授权装置上的附加传感器可包括例如一个或多个按钮、电容传感器或加速度计。

因此，所述装置可以包括用于感测所述装置的运动的加速度计，其中所述控制系统被布置为基于所述加速度计的输出来识别所述装置的运动，并且其中所述非指纹授权包括通过所述指纹传感器检测到的一个或多个动作以及由所述加速度计感测的运动的组合。

用户与装置交互的各种可能方式，包括通过指纹传感器检测到的动作，由加速度计检测到的运动和/或经由按钮或其它传感器的输入，可以用作让控制系统在装置的多种操作模式的不同模式之间进行切换的指令。

由加速度计感测的运动可以包括装置在一个或多个方向上的旋转(顺时针/逆时针)和/或在一个或多个旋转轴中旋转，装置在一个或多个方向上(向前/向后)和沿着一个或多个轴的平移，和/或沿一个或多个方向(向前/向后)和沿着一个或多个轴的加速度以及沿一个或多个方向(向前/向后)和沿着一个或多个轴的冲击或冲撞。还可以检测这些运动的组合，例如包括平移和加速/减速的组合的“轻弹”运动，以表征由加速度计检测到的运动。当装置是智能卡时，上面引用的轴可以例如是与卡的长边、卡的短边和卡的法线对齐的x轴、y轴、z轴。加速度计还可以布置成例如当装置掉落时，检测自由下落运动。使用加速度计来检测自由落体是公认的，并且例如用于激活硬盘驱动器的安全特征以防止它们掉落时的损坏。

由加速度计感测的装置的旋转可以包括装置的取向上的改变，例如将智能卡从纵向切换到横向或者将卡翻转。旋转可以包括在任何方向上的90度转弯、180度转弯、270度转弯或360度转弯或居中值。

平移运动可以包括波状运动，可选地结合加速/减速，如轻弹型运动或轻敲运动。

控制系统可以被布置成基于加速度计的输出来识别装置的运动，并且在非指纹授权中使用它和/或响应于预设的运动来改变装置的操作模式。预设运动可包括上面讨论的任何或所有运动。另外，控制系统可以确定没有运动的时间段的长度，即，指示没有积极使用装置的时间段，并且这也可以用于改变装置的操作模式。控制系统还可以被布置成识别重复的运动或运动序列，诸如双击，或平移运动然后是旋转，例如滑动和扭转运动。有利地，该装置可以被布置为允许用户设置他们自己的运动和/或运动的组合。例如，控制系统可以具有学习模式，其中可以向控制系统教导用户运动的组合，然后将其分配给装置的操作模式的特定改变。这可以通过使用对每个人而言可能独特的运动来提供增强的安全性。

由用户与装置的交互控制的装置的操作模式可以与高级功能相关，例如打开或关闭装置，激活装置的安全方面，诸如非接触式支付，或者改变装置的基本功能，例如通过在作为访问卡、支付卡或交通智能卡操作之间切换智能卡，在相同类型的不同账户(例如，两个银行账户)之间切换等等。

替代地或另外地，由用户与装置的交互控制的装置的操作模式可以涉及装置的更具体的功能，例如在通信协议(诸如蓝牙、wifi、NFC)之间切换和/或激活通信协议，激活诸如LCD或LED显示器的显示器或从装置获得输出，例如一次性密码等。

替代地或另外地，由用户与装置的交互控制的装置的操作模式可以包括提示装置自动执行装置的标准操作。此类标准操作的示例可包括响应于与ATM通信期间或之前的特定移动的预设现金提取，进入学习或设置模式，智能卡的PIN激活(即，代替通过外部读卡器上的键盘的PIN输入而使用的运动)，向非接触式读卡器或智能手机发送消息(例如，通过NFC)等。

控制系统可以被布置为允许用户指定哪些交互(包括不同交互或运动的组合)应该激活特定操作模式，和/或指定要被用作非指纹授权的一部分的运动。控制系统可以针对一组操作模式中的每一者使用不同的运动，或者替选地，它可以响应于重复的运动而循环通过一组操作模式的操作模式。

装置的操作模式中的运动和改变的组合的示例包括：轻弹智能卡以在例如访问卡、支付卡、传输系统卡之间切换卡应用，通过预设(优选地，用户指定的)激活手势打开装置，将装置旋转180度以在蓝牙和NFC之间切换，双击表面以激活显示器等等。

一个示例包括在检测到自由落体时将装置置于掉落的装置模式。该模式可能需要在装置被拾取后在允许进一步使用装置之前或者在允许完全使用装置之前通过安全特征进行重新授权。这可以确保如果掉落的装置被未经授权的用户发现的情况下不被欺诈性地使用。安全特征可以是指纹授权、非指纹授权、和/或在用于智能卡的读卡器处对PIN的使用。在支付卡的一个示例中，在卡被掉落之后直到提供后续授权之前，可能没有通过非接触式支付的自动交易的授权。

装置可以进入休眠/关闭模式并且需要重新激活或重新授权以在其未被使用持续一段时间(例如根据应用而持续几天或几周)后继续使用。重新激活可能需要检测特定的运动序列，或者通过与传感器的交互来激活。重新授权可以如上面关于掉落的装置模式所讨论的那样。

尽管可以通过具有单个感测轴的加速度计来检测运动，但是优选的是能够检测所有方向上的加速度。这可以通过多个加速度计来完成，但是优选地使用能够检测所有方向上的加速度的单个加速度计，例如三轴加速度计。

加速度计可以是微机械加速度计，例如MEMS加速度计。或者，可以使用压电传感器，例如专用压电加速度计或可以感测加速度的另一压电传感器(例如，压电发声器或麦克风)。使用这些类型的加速度计允许将它们安装在便携式装置上，例如不需要增加装置的尺寸。它们还具有低功耗，这可能是智能卡等便携式装置的另一个设计限制。压电传感器可以有利地以这样的方式结合到装置中，即，在压电传感器检测到输入之前，功耗为零。加速度计可以使用感测元件，例如微加工悬臂或激振质量。在示例实施方式中，加速度感测基于由感测元件的加速度引起的运动引起的差分电容的原理。可以使用的可能的加速度计是三轴数字加速度计，例如由美国纽约伊萨卡的Kionix公司提供的那些。示例实施例使用Kionix KXCJB-1041加速度计。

该装置可以能够进行无线通信，例如使用RFID或NFC通信。替选地或另外地，该装置可以包括接触连接，例如通过接触垫等，例如用于“芯片和密码”支付卡的接触垫。在各种实施例中，该装置可以允许无线通信和接触通信。

从第二方面来看，本发明提供了一种用于控制指纹可授权装置的方法，所述指纹可授权装置具有用于从用户的手指或拇指获得指纹数据的指纹传感器以及用于控制所述装置的控制系统；所述方法包括：响应于对授权指纹的识别，提供对所述装置的一个或多个功能的访问；以及替选地或另外地，当通过作为所述控制系统的指纹失败特征的一部分的非指纹授权而识别用户时，提供对所述装置的一个或多个功能中的至少一些功能的访问，其中非指纹授权能够起作用以至少部分地代替指纹授权；其中，所述非指纹授权需要用户与所述指纹可授权装置的交互，所述交互包括通过所述指纹传感器检测到的一个或多个动作。

该方法可以包括如上结合指纹可授权装置所描述的特征。因此，经由指纹传感器检测到的动作可以包括如上所述的一个或多个动作。该装置可以具有上述任何或所有特征。例如，该方法可以涉及使用包括加速度计的装置，并且因此可以包括检测装置的运动并且使用与非指纹授权相关的那些运动和/或提示操作模式的改变。该方法可以包括使用控制系统中的指纹匹配算法来识别注册用户与由指纹传感器感测到的指纹之间的指纹匹配。该方法可以包括使用控制系统的注册模式通过指纹传感器获得指纹数据来注册授权用户。控制系统可以具有注册模式，其中用户可以通过指纹传感器注册他们的指纹，除了指纹注册(即，允许指纹授权的后续失败)之外和/或在未能注册用户的情况下，还提示用户注册非指纹授权码。

如上所述，非指纹授权可以包括与指纹传感器的交互以及可选地与一个或多个另外的传感器的交互。

在第三方面中，本发明提供了一种计算机程序产品，包括指令，所述指令当在如上所述的指纹可授权装置中的控制系统上执行时将使所述控制系统：响应于对授权指纹的识别，提供对所述装置的一个或多个功能的访问；以及替选地或另外地，当通过作为所述控制系统的指纹失败特征的一部分的非指纹授权而识别用户时，提供对所述装置的一个或多个功能中的至少一些功能的访问，其中非指纹授权能够起作用以至少部分地代替指纹授权；其中，所述非指纹授权需要用户与所述指纹可授权装置的交互，所述交互包括通过所述指纹传感器检测到的一个或多个动作。指令可以被布置成使控制系统根据上面讨论的任何或所有可选和优选特征进行操作。

从上面的讨论中可以理解，可以修改现有的指纹可授权装置，其具有用于指纹授权的指纹传感器和用于控制装置的控制系统，以实现本文所述的有利指纹失败特征。这可以通过安装如上所述的计算机程序产品来完成。因此，本发明的另一方面提供了一种调整指纹可授权装置以提供指纹失败特征的方法，其中指纹可授权装置包括用于从用户的手指或拇指获得指纹数据的指纹传感器以及用于控制装置的控制系统；该方法包括在指纹可授权装置上安装如上所述的计算机程序产品。

在目前未要求保护的第四方面中，本发明提供了一种具有多种操作模式的智能卡，该智能卡包括用于控制智能卡的操作的处理器和用于感测智能卡的运动的加速度计，其中处理器被布置为响应于由加速度计感测到的运动，在多种操作模式的不同模式之间切换。

该智能卡通过允许使用用户握住或触摸卡的移动或手势而进行的用户和智能卡之间的交互来提供附加功能。这可以允许激活替代卡特征而无需操纵卡上的输入装置，例如按钮或需要直接物理接触的其它传感器。有利地，智能卡是非接触式卡，因此用户可以在不同模式之间切换以及通过读卡器使用卡，其中唯一的接触是用户持有卡。这可以允许增加的特征和增加的智能卡使用方式的复杂性，而不会损害卡的易操作性。

例如，由加速度计感测到的运动可以如上所述。该方面的智能卡可以包括上面针对第一方面的装置所讨论的任何或所有特征。

加速度计测量特定于由用户选择的序列的振动/运动模式。处理器可以被布置为接收并记录要注册到智能卡的运动模式。替选地或另外地，可以在注册期间从卡发送由运动模式产生的加速度计输出数据并且将其记录在外部数据库中。处理器可以被布置成当由加速度计感测到的两个运动被确定为与注册的运动模式匹配并且通过生物识别传感器认证用户的身份时允许访问一个或多个安全特征。

加速度计的输出对于由用户进行的运动序列是唯一的，并且对于智能卡也是唯一的。每个智能卡都将具有其自身的固有频率，并且以与其它卡不同的方式动态地响应于用户与卡的交互。例如，在用户挥动或敲击卡之后，较硬的卡将以不同于更灵活的卡的方式移动。因此，重要的是要理解，由加速度计检测到的卡的运动将包括智能卡的动态反应的影响。这里关于由加速度计检测到的运动的讨论应该在该上下文中理解。来自加速度计的输出信号(即，加速度计输出数据)表示智能卡的动态反应以及所进行的运动。

由于加速度计输出数据特定于用户和卡，因此数据不能被复制。如果产生“伪”卡并且将轻敲序列数据“注入”到微处理器中，则新卡的动态反应将与原始卡不同，因此不能通过模仿移动模式来侵入。在大规模生产的智能卡的情况下，智能卡构造中的公差和不可避免的微小变化可能导致智能卡的运动特性的差异。

为了增强使用相同基本工艺制造的批量生产的智能卡之间的区别，制造方法可以包括改变加速度计的位置和/或将具有不同特征的质量/刚度元件添加到卡，使得每个单独的卡都具有完全独特的运动模式。因此，在一些示例中，智能卡可以包括附加的质量或刚度元件。如果其他用户尝试按照所有者的点击顺序使用原始卡片，则欺诈用户持有卡片的方式(例如，成功创建错误的生物识别接受后)以及他/她的点击习惯也将创建一个不同的谐振。

智能卡可以包括生物识别传感器，例如指纹传感器，其优选地被嵌入卡中。利用该特征，授权用户可以最初将他们的指纹注册到实际卡上，然后可能需要将他们的手指或拇指放在指纹传感器上以便授权卡的一些或全部使用。处理器上的指纹匹配算法可用于识别注册用户与由指纹传感器感测的指纹之间的指纹匹配。

生物识别传感器可用于通过运动激活卡的后续控制，或激活表示为更高安全性的特征，例如使用支付/银行卡支付或取款，或者当智能卡是访问卡时访问更安全的区域。除了卡的运动之外，可能还需要生物识别授权，以便完成更安全的操作。

在某些情况下，生物识别授权可能失败或可能无法实现。例如，在指纹传感器的情况下，用户的指纹可能因受伤或被遮盖而损坏。传感器也可能被损坏或者可能无法操作。在这种情况下，智能卡可以有利地允许预设的，并且优选地复杂的运动，作为生物识别授权的备用。复杂运动可以是包括两个或更多个运动(例如三个、四个或五个运动，例如旋转、平移等)的运动序列。优选地，预设移动是用户定义的，因此对于用户可以是唯一的。

某些形式的生物识别传感器和指纹传感器可能出现的情况是未能注册。这是一小部分人口的基本问题，他们有指纹或其他生物特征，由于某种原因无法使用已知的生物识别传感器进行注册。对于指纹，这种失败通常是由缺失或弱的特征引起的，例如手指缺失、模糊的指纹以及受损的手指。提供生物识别注册的替代方案的系统还允许那些不愿记录其生物识别细节的用户使用生物识别卡。由加速度计感测的运动可以用作生物识别卡的非生物识别替代物，使得人们仍然可以在不使用生物识别系统的情况下访问系统或服务。在这种情况下，可以向包括生物识别传感器以及加速度计的智能卡提供通过由加速度计感测的运动(作为生物识别数据的替代)注册的能力。用户可以设置用于授权使用卡的运动或运动序列，例如上述类型的复杂运动。这可以是所感测的运动的唯一目的和/或所感测的运动也可以用于在进一步的不同操作模式之间改变卡。

从目前未要求保护的第五方面看，本发明提供了一种用于控制智能卡的方法，该智能卡包括用于控制智能卡的操作的处理器和用于感测智能卡的运动的加速度计，其中该方法包括使用加速度计和处理器检测智能卡的运动并且响应于检测到的运动在智能卡的多种操作模式的不同模式之间切换。

该方法可以包括使用具有如以上关于第一方面或第四方面所讨论的特征的智能卡。检测到的运动可以如上所述和/或操作模式可以如上所述。

该方法可以包括允许用户指定哪些运动(包括运动的组合)应该激活特定的操作模式。

智能卡可以包括生物识别传感器，例如指纹传感器，其优选地被嵌入卡中。该方法可以包括使用生物识别传感器可以用于通过运动激活卡的后续控制，或者激活被表示为更高安全性的特征，例如使用支付/银行卡支付或取款，或者当智能卡是访问卡时访问更安全的区域。

该方法可以包括使用嵌入在智能卡内的生物识别传感器来认证智能卡的持有人的身份，并且仅在其身份已被认证之后才能实现用户与卡的运动激活交互。可以在生物识别认证之后的设定时段启用与卡的运动激活交互，例如几小时或几天的时段。通过这种方式，用户可以在不继续重新认证的情况下访问卡的特征，但是具有通过使用生物识别提供的增强的安全性的益处。

该方法可以包括使用一系列运动来代替生物识别授权，例如以允许在生物识别授权失败时使用卡的一些或所有操作模式，或者允许在不使用生物识别传感器的情况下进行注册。

本发明还可以包括制造智能卡的方法。这可以包括提供如第一方面或第四方面中的特征。制造方法还可以包括提供上面讨论的任何或所有可选特征。该方法可以包括将处理器编程为如上所述的那样运行。为了增强振动模式的区别并且因此允许使用暴露于相同运动的相同过程制造的卡之间的加速度计输出的更大差异，则制造方法可以包括改变加速度计的位置和/或将具有不同特征的质量/刚度元件和/或在不同位置添加到卡，使得每个单独的卡都具有独特的振动模式。该方法可以可选地包括将质量和/或刚度元件添加到卡上，例如在卡的电路板上，且质量和/或刚度元件选自具有不同质量和/或刚度特性的一组元件。这允许将添加的质量和/或刚度元件放置在相同的位置，这可以允许更容易的制造，同时确保对卡的运动的可变效果，因为添加的元件的质量和/或刚度将变化。替代地或另外地，质量和/或刚度元件可以在针对每张卡而变化的位置处添加到卡。这可以对每个卡使用相同的质量和/或刚度元件，或者从具有不同质量和/或刚度特性的一组元件中选择质量和/或刚度元件。

在又一方面中，本发明还可以提供一种包括指令的计算机程序产品，该指令当在如上所述的智能卡中的处理器上执行时将使处理器基于来自加速度计的输出而识别智能卡的运动，并且响应于检测到的运动在智能卡的多种操作模式的不同模式之间切换。指令可以被布置成使处理器根据上面讨论的任何或所有可选和优选特征进行操作。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图更详细地描述本发明的某些优选实施例，其中：

图1示出了具有指纹传感器的智能卡的电路；

图2示出了包括外壳的智能卡的第一实施例；以及

图3示出了已经被层压的智能卡的第二实施例。

具体实施方式

作为示例，在指纹授权智能卡的背景下描述本发明，该指纹授权智能卡包括非接触式技术并且使用从读卡器获取的功率。设想这些特征是所提出的指纹失败特征的一个应用的有利特征，但不被视为必要特征。因此，例如，智能卡可以替代地使用物理接触和/或包括提供内部功率的电池。指纹失败特征也可以在使用指纹授权的任何其他装置或系统中通过适当的修改来实现。

图1示出了具有所提出的指纹失败特征的智能卡102的架构。加电读卡器104通过天线106发送信号。对于由NXP Semiconductors公司制造的和系统，信号通常为13.56MHz，但是对于由HID Global公司制造的低频产品，信号可以是125kHz。该信号由智能卡102的天线108(包括调谐线圈和电容器)接收，然后传递到通信芯片110。接收信号由桥式整流器112整流，并且向处理器114提供整流器112的DC输出，处理器114控制来自通信芯片110的消息传递。

从处理器114输出的控制信号控制横跨天线108连接的场效应晶体管116。通过接通和断开晶体管116，信号可以由智能卡102传输并且由传感器104中适当的控制电路118解码。这种类型的信号传输被称为反向散射调制且特征在于传感器104用于向其自身提供返回消息的事实。

作为可选特征的加速度计16以适当的方式连接到处理器114。加速度计16可以是由美国纽约伊萨卡的Kionix公司提供的三轴数字加速度计，并且在该示例中，它是Kionix KXCJB-1041加速度计。加速度计感测卡的移动并且向处理器114提供输出信号，处理器114被布置成检测和识别与卡上的所需操作模式相关联的移动，如下所述。加速度计16可以仅在从加电读卡器104获取功率时使用，或者替选地，智能卡102可以另外设置有考虑到加速度计16以及处理器114的相关的功能和任何时候要使用的装置的其它特征的电池(图中未示出)。

智能卡还包括指纹认证引擎120，指纹认证引擎120包括指纹处理器128和指纹传感器130。这允许通过指纹识别进行注册和授权。指纹处理器128和控制通信芯片110的处理器114一起形成用于装置的控制系统。事实上，两个处理器可以在同一硬件上被实现为软件模块，但也可以使用单独的硬件。与加速度计16(如果存在)一样，指纹传感器130可以仅在从加电读卡器104获取功率时使用，或者可选地，智能卡102可以另外设置有电池(在图中未示出)以允许可以在任何时间为指纹传感器130和指纹处理器128以及处理器114和装置的其它特征提供功率。

天线108包括调谐电路，该调谐电路包括感应线圈和电容器，感应线圈和电容器被调谐以从读卡器104接收RF信号。当暴露于由传感器104产生的激励场时，在天线108上感应出电压。

天线108具有第一端输出线122和第二端输出线124，天线108的每一端有一个。天线108的输出线连接到指纹认证引擎120，以向指纹认证引擎120提供功率。在该布置中，整流器126被提供对由天线108接收的AC电压进行整流。使用平滑电容器对整流的DC电压进行平滑，然后将其提供给指纹认证引擎120。

指纹授权引擎的指纹传感器130(可以是区域指纹传感器130)可以如图2所示安装在的卡壳体134上，或者如图3所示安装成从层叠的卡体140露出。卡壳体134或层叠体140包围图1的所有部件，并且其尺寸类似于传统的智能卡。指纹认证引擎120是无源的，因此仅由从天线108输出的电压供电。处理器128包括被选择为具有非常低的功率和非常高的速度的微处理器，以便能够在合理的时间内执行指纹匹配。

指纹认证引擎120被布置成扫描呈现给指纹传感器130的手指或拇指，并且使用处理器128将手指或拇指的扫描指纹与预先存储的指纹数据进行比较。然后确定扫描指纹是否与预先存储的指纹数据匹配。在优选实施例中，捕获指纹图像和验证卡102的持有人所需的时间小于一秒。

如果确定指纹匹配和/或如果经由加速度计16检测到适当的运动，则处理器根据其编程采取适当的动作。在该示例中，指纹授权过程用于授权智能卡104与非接触式读卡器104一起使用。因此，通信芯片110被授权在进行指纹匹配时向读卡器104发送信号。通信芯片110以与传统通信芯片110相同的方式通过反向散射调制传输信号。该卡可以使用合适的指示器(例如，第一LED 136)提供成功授权的指示。

指纹处理器128和处理器114可以接收与指纹传感器130的非指纹交互的指示，该指示可以包括经由指纹传感器130可检测的任何动作，如上所述。用户经由指纹传感器130与卡的交互被用作非指纹授权的一部分，并且还可以用于允许用户通过在智能卡的不同操作模式之间切换来控制智能卡。

在某些情况下，指纹智能卡102的所有者可能遭受伤害，导致已经注册在卡102上的手指受损。例如，该损伤可能是正被评估的手指部分上的伤疤。这种损坏可能意味着由于没有进行指纹匹配，所有者将不会被卡102授权。在这种情况下，处理器114可以通过与智能卡102的替代交互来提示用户进行备份识别/授权检查，在这种情况下，替代交互包括经由指纹传感器130检测到的一个或多个动作以及可选地通过诸如加速度计16之类的其它传感器检测到的动作。卡可以使用合适的指示器(例如，第二LED 138)提示用户使用备份识别/授权。非指纹授权优选地需要用户与卡的交互序列，该序列由用户预先设定。当用户使用卡102进行注册时，可以设置用于非指纹授权的预设序列。因此，用户可以具有呈使用在指纹授权失败的情况下将被使用的卡的非指纹交互输入的“密码”形式的非指纹授权。在用户不能或不愿意通过指纹传感器130注册卡102的情况下，可以使用相同类型的非指纹授权。

因此，除了允许经由指纹传感器130和指纹处理器128响应于指纹授权经由电路110与读卡器104进行通信之外，处理器114还可以被布置为允许响应于非指纹授权的这种通信。

当使用非指纹授权时，卡102可以被布置为正常使用，或者可以提供降级模式，其中启用更少的操作模式或卡102的更少的特征。例如，如果智能卡102可以充当银行卡，则非指纹授权可以允许具有低于卡102的通常最大限制的最大消费限额的交易。

处理器114接收来自加速度计16的输出，并且这允许处理器114确定智能卡102已经进行了哪些运动。处理器114识别与智能卡的操作模式的所需改变相关联的用户的预设运动和其他动作。如上所述，运动可以包括旋转、平移、加速度、冲撞和加速度计16可检测的其他运动的任何类型或组合。用户的其他动作可以包括通过指纹传感器检测到的动作，例如轻击、轻扫等等，如上所述。

处理器114响应于与操作模式中所需的改变相关联的识别运动而激活或切换的操作模式可以包括如上所述的任何操作模式，包括打开或关闭卡，激活卡102的安全方面诸如非接触式支付，或例如通过在作为访问卡、支付卡、交通智能卡操作之间切换来改变卡102的基本功能，在相同类型的不同账户(例如，两个银行账户)之间切换，在通信协议(例如，蓝牙、wifi、NFC)之间切换和/或激活通信协议，激活诸如LCD或LED显示器的显示器，从智能卡102获得输出，诸如一次性密码等，或者提示卡102自动执行智能卡102的标准操作。

处理器114具有注册模式，其可以在第一次使用智能卡102时被激活。在注册模式中，提示用户通过指纹传感器130注册他们的指纹数据。这可能需要通过指纹传感器130重复扫描指纹，使得指纹处理器128可以构建适当的指纹数据，诸如指纹模板。在成功或不成功地注册指纹数据之后，提示用户输入非指纹授权。在指纹注册成功的情况下，这可以是可选的，如果指纹注册不成功，则可以是强制性的。非指纹授权包括与智能卡102的一系列交互，包括通过指纹传感器130检测到的用户的至少一个动作。处理器114可以将这些交互的记录保存在存储器中，并且它被布置成在用户提供非指纹授权的情况下，提供至少部分授权以使用卡的功能。

处理器114可以具有学习模式以允许用户指定在智能卡102正在使用时哪些动作(包括动作/交互的组合)应该激活特定操作模式。可以仅在成功的指纹或非指纹授权之后启用对智能卡102的这种类型的控制。在学习模式中，处理器114提示用户做出所需的动作序列，并且在预定的一组时间内重复运动。然后将这些运动分配到所需的操作模式或非指纹授权。利用后一特征，学习模式可以允许用户以与可以改变传统PIN的方式相同的方式改变用于非指纹授权的运动序列。