一种实现共享物无线身份识别的装置及方法与流程

本发明涉及无线电子身份识别领域，具体是一种实现共享物无线身份识别的装置及方法，通过在共享物（包括充电及非充电共享物）内置该装置，可实现可靠无线读取共享物身份ID，及可实现充电共享物归还时强制充电。

背景技术：

目前公开的物品识别方案采用有源无线ID及无源RFID进行产品无线身份识别，通用的技术方案存在以下缺陷：

1、无源RFID虽然配置方便，但存在接收距离近，读取可靠性差的问题。

2、有源RFID内置由于电池无法实现共享物归还强制充电，同时电池内置受到电池寿命的限制，影响有源RFID模块的使用寿命。

3、两者均存在无防拆功能，而使系统的安全性受到很大的威胁。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种实现共享物无线身份识别的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实现共享物无线身份识别的装置，其特征在于，包括无线电子标签，无线电子标签包括MCU、ID无线发射模块、3V稳压电路和输入接口，所述MCU分别与输入接口和ID无线发射模块连接，同时MCU还和3V稳压电路的输出连接，所述MCU通过输入接口和专用充电适配器进行私有通信，只有MCU与外界充电适配器加密通信匹配，ID无线发射模块才会向外界的ID无线接收模块发送ID数据，如果MCU与充电适配器加密通信不匹配，MCU不会控制ID无线发射模块向外发送ID号；所述的ID无线发射模块和MCU连接，同时ID无线发射模块和3V稳压电路的输出端连接；所述的3V稳压电路的输入端和输入接口连接，3V稳压电路从输入接口获取电能，3V稳压电路的输出端分别和ID无线发射模块与MCU连接，并为其提供电源；所述的输入接口和MCU连接进行数据通讯，同时输入接口还通过MCU和3V稳压电路的输出连接，输入接口还通过开关或者直接和共享物电池连接实现通过和输入接口连接的适配器给共享物充电。

优选的，所述无线电子标签上设有两个防拆卸常闭开关按键，一个按键用于监测无线电子标签与无线电子标签盒的连接，另一个按键用于监测标签盒与共享物的连接；两个按键均与MCU连接，正常使用时两个按键都被按下，两个按键只要有一个弹开，则无线电子标签内的MCU监测到按键弹开，无线电子标签内部芯片记录下该标签被非法拆卸，ID无线发射模块向ID无线接收模块发送ID数据时发送已拆卸标识位。

优选的，所述无线电子标签内设有ID无线发射模块，ID无线发射模块与无线电子标签外的ID无线接收模块通信加密匹配，ID无线发射模块与ID无线接收模块之间采用用户决定密钥的无线通信加密方式，有效降低ID数据的破解的风险，提升系统安全性。

优选的，所述无线电子标签连接无线电子标签外的共享物电池，所述无线电子标签内的MCU控制共享物电池的充电状态。

优选的，所述的无线电子标签内还设有窗口电压比较器，窗口电压比较器与开关连接，窗口电压比较器连接DC-DC升压模块，所述的DC-DC升压模块与输入接口连接。

优选的，所述的3V稳压电路采用的是将宽电压转换成3V电压的简易电路来实现的。

优选的，所述的专用充电适配器与输入接口之间通过客户可编辑的加密方式进行私有通讯。

优选的，一种实现共享物无线身份识别的方法，包含有：共享物借取时无线身份识别方法和共享物归还时无线身份识别方法;

共享物借取时无线身份识别方法包含以下步骤：

步骤一：用户借取物品并拔出连接与共享物上的专用适配器；

步骤二：共享物因共享物专用适配器被拔下而停止发送物品ID；

步骤三：系统检测到共享物丢失，从而判断丢失ID为用户所借用物品ID；

步骤四:系统将用户借用物品ID信息通知系统服务器；

步骤五：系统服务器对用户交易信息进行结算完成交易；

共享物归还时无线身份识别方法包含以下步骤：

步骤一：用户归还物品并插入连接与共享物上的专用适配器；

步骤二：共享物因共享物专用适配器插入而定时发送物品ID；

步骤三：系统检测到共享物增加，从而判断增加的ID为用户所归还物品ID；

步骤四:系统将用户归还物品ID信息通知系统服务器；

步骤五：系统服务器对用户交易信息进行结算完成交易。

本发明中的共享物专用充电适配器和无线电子标签之间通过客户，即批量使用该装置的商家，可编辑的加密方式进行私有通讯，只有用合法的共享物专用充电适配器给电子标签供电，电子标签才会无线射ID信息；

专用充电适配器与输入接口加密通信匹配后，无线电子标签内的窗口电压比较器检测外部电源的输入电压值，输入电压值符合设定值则外部电源才能给充电共享物电池供电，防止适配器误插入导致因充电电压错误而损坏共享物，如果输入电压值不符合设定值，外部电源不能给共享物供电同时不能发送无线ID

外部电源给无线电子标签和充电共享物供电后，无线电子标签内的ID无线发射模块发射一无线ID数据， ID无线发射模块与无线电子标签外的ID无线接收模块通信加密匹配，ID无线接收模块接收该无线数据，并判断物品借还信息；

无线电子标签与共享物电池之间设有二极管，用于防止共享物电池电流回流给无线电子标签供电；

无线电子标签设置两个防拆卸常闭开关按键，无线电子标签可嵌入物体内，正常情况下结构上保证了两个按键都是被按下的状态，如果标签与共享物分离，将导致至少有一个按键松开，标签内的MCU检测到按键曾经松开过后，EEPROM记录下该标签曾经被非法拆卸过数据，后续向ID无线接收模块发送ID时，同时发送已拆卸标识位：

充电及非充电共享物可实现安全稳定的无线身份识别，充电物品归还时可实现强制充电，如果共享物的无线电子标签未充电，ID发射模块停止发射ID身份信息，等同于共享物未归还。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：共享物（充电及非充电）可实现安全稳定的无线身份识别，无线电子标签通过检测输入电压，以及通过与专用电源适配器加密通信验证，实现安全对共享物进行充电；充电物品归还时可实现强制充电（如果不向稳压电路充电，ID发射模块停止发射ID身份信息，等同于共享物未归还）；无线电子标签设置防拆功能，防止无线身份识别和标识物品分离，影响系统正常运行。

附图说明

图1为本发明中充电共享物无线电子标签的电路原理框图。

图2为本发明中非充电共享物无线电子标签的电路原理框图。

图3为本发明中简易充电共享物无线电子标签的电路原理框图。

图4为本发明中简易非充电共享物无线电子标签的电路原理框图。

图5为本发明中充电共享物无线电子标签的电路原理图。

图6为本发明中非充电共享物无线电子标签的电路原理图。

图7为本发明中简易充电共享物无线电子标签的电路原理图。

图8为本发明中简易非充电共享物无线电子标签的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做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。

实施例一：

如图1所示，本实施例为充电共享物无线电子标签身份识别装置。一种实现共享物无线身份识别的装置，其特征在于，包括无线电子标签，所述无线电子标签连接无线电子标签外的共享物电池4，所述无线电子标签内的MCU7控制共享物电池4的充电状态；无线电子标签包括MCU7、ID无线发射模块9、3V稳压电路6、输入接口8、DC-DC升压模块1、窗口电压比较器2和开关3，所述MCU7分别与输入接口8和ID无线发射模块9连接，同时MCU7还和3V稳压电路6的输出连接，所述MCU7通过输入接口8和专用充电适配器11进行私有通信，MCU7与外界充电适配器加密通信匹配的情况的控制ID无线发射模块9是否向外界的ID无线接收模块12发送ID数据，只有MCU7与外界充电适配器加密通信匹配，ID无线发射模块9才会向外界的ID无线接收模块12发送ID数据，如果MCU7与充电适配器加密通信不匹配，MCU7不会控制ID无线发射模块9向外发送ID号。所述的ID无线发射模块9和MCU7连接，同时ID无线发射模块9和3V稳压电路6的输出端连接；所述的3V稳压电路6的输入端和输入接口8连接，3V稳压电路6从输入接口8获取电能，3V稳压电路6的输出端分别和ID无线发射模块9与MCU7连接，并为其提供电源；所述的输入接口8和MCU7连接进行数据通讯，同时输入接口8还通过MCU7和3V稳压电路6的输出连接，输入接口8还通过开关3或者直接和共享物电池4连接实现通过和输入接口8连接的适配器给共享物充电；所述的无线电子标签内还设有窗口电压比较器2，窗口电压比较器2与开关3连接，窗口电压比较器2连接DC-DC升压模块1，所述的DC-DC升压模块1与输入接口8连接。

为了防止本发明中的无线电子标签被非法拆卸，本装置上设置有防拆卸装置：所述无线电子标签上设有两个防拆卸常闭开关按键，一个按键用于监测无线电子标签与无线电子标签盒的连接，另一个按键用于监测标签盒与共享物的连接；两个按键均与MCU连接，正常使用时两个按键都被按下，两个按键只要有一个弹开，则无线电子标签内的MCU监测到按键弹开，无线电子标签内部芯片记录下该标签被非法拆卸，ID无线发射模块向ID无线接收模块发送ID数据时发送已拆卸标识位。

本发明中的无线电子标签内设有ID无线发射模块9，ID无线发射模块9与无线电子标签外的ID无线接收模块通信加密匹配，ID无线发射模块与ID无线接收模块之间采用用户决定密钥的无线通信加密方式，有效降低ID数据的破解的风险，提升系统安全性。

本发明中的3V稳压电路采用的是将宽电压转换成3V电压的简易电路来实现的。

所述的专用充电适配器与输入接口之间通过客户可编辑的加密方式进行私有通讯。

一种实现共享物无线身份识别的方法，包含有：共享物借取时无线身份识别方法和共享物归还时无线身份识别方法；

共享物借取时无线身份识别方法包含以下步骤：

步骤一：用户借取物品并拔出连接与共享物上的专用适配器；

步骤二：共享物因共享物专用适配器被拔下而停止发送物品ID；

步骤三：系统检测到共享物丢失，从而判断丢失ID为用户所借用物品ID；

步骤四:系统将用户借用物品ID信息通知系统服务器；

步骤五：系统服务器对用户交易信息进行结算完成交易；

共享物归还时无线身份识别方法包含以下步骤：

步骤一：用户归还物品并插入连接与共享物上的专用适配器；

步骤二：共享物因共享物专用适配器插入而定时发送物品ID；

步骤三：系统检测到共享物增加，从而判断增加的ID为用户所归还物品ID；

步骤四:系统将用户归还物品ID信息通知系统服务器；

步骤五：系统服务器对用户交易信息进行结算完成交易。

图1为本发明所述充电共享物原理框图，对应的原理图为图5。外部供电给3V稳压电路6稳压后，输出给MCU7、ID无线发射模块9供电，该MCU7通过6脚7脚与外界充电适配器进行加密握手验证，如果验证成功，IC3的3脚输出高电平，Q4集电极则输出低电平到Q1场效应管栅极。窗口电压比较器2的作用是检测外界的供电电压值是否适合本共享物充电，是否在合适充电的区间范围内，如果是则窗口比较器输出低电平的开关控制信号，如果Q4集电极也为低电平，开关3导通，外界输入的供电电压经过开关后，进入到图1中的二极管5后给物品充电，反之如果电压不在这个区间范围，窗口电压比较器2输出高电平，开关3断开，输入电压不会向共享物电池4充电。如果MCU7向专用适配器11加密验证不成功，开关3也不导通，输入电压不向共享物电池4充电，并且MCU7不控制ID无线发射模块9向外发送ID信息。图1中由于窗口比较器2的供电取自于输入的被测电压，供电电压必须高于被测电压，所以需要升压模块1，图一中的的MCU7中包含防拆卸电路，结构上电子标签电路板安装在标签盒内，标签盒安装嵌入到物品内，防拆卸电路包含两个按键，一个按键检测电子标签电路板是否脱离电子标签盒，另一个按键检测标签盒是否脱离物品，只要有一个按键未被按下，证明被非法拆卸， MCU7立即检测到该情况后，MCU向片内EEPROM记录该物品已被盗，后续无论是否重新通断电，该标签向外界发送ID号数据的同时，还发送已拆卸标识位。ID无线发射模块9（即射频电路）的作用是使MCU7和外界无线接收模块建立无线通信。

电路原理：如图5所示，图中的M1为升压模块，调整VR1电位器可改变窗口电压比较器下限电压，调整VR2可改变上限电压，如果从CN1输入的电压高于上限电压或低于下限电压，场效应管Q1栅极都得到高电平，Q1开关不导通。反之输入电压在下限与上限区间范围内，窗口比较器输出低电平，同时如果IC3与外界适配器握手验证成功，IC3的5脚输出高电平，Q4集电极为低电平，外界适配器输入的供电电压通过Q1送给二极管，供电经过二极管后给共享物电池。二极管D2的作用是防止窗口比较器输出的高电平过高。R5、R6对比较器输出的电平进行分压，避免高电平电压值过高。图1中的二极管5为图5中的D3，D3的作用是在外界没有输入供电的情况下，防止共享物电池电压反向倒流，增加共享物电池的续航时间。M2模块3、4脚之间接PCB天线。R11、D10组成宽电压稳压电路,经过Q3放大电流后，从发射极输出经稳压的供电电压，供给防拆卸电路、IC3、M2。BT1为防拆卸可充电电池，平时外界输入的供电电压经过稳压电路，再经过D4、R2给防拆卸电池充电，D5稳压管用于充电的限压。S1、S2是两个并联的常闭按键，正常情况标签电路板内置于标签盒，标签盒内置于物品时，两按键都处于按下的状态，即两按键常闭触点都处于断开状态。物品被用户借出后无外界供电，此时如果不法用户把标签盒从物品内拆卸下来或着标签电路板从标签盒拆卸下来，会导致至少有一个按键松开，这样一来BT1电池通过常闭按键触点和D6给IC3供电，同时电池电压经R4、R3分压给到达IC3的1脚为高电平(如果是外置供电，IC3的1脚由于内部无上拉电阻，为高阻状态，得到低电平），所以通电瞬间MCU上如果检测到IC3的1脚为高电平，则证明当前为防拆卸电池供电，即标签已被拆卸，此时MCU向片内EEPROM写入物品已被盗标志数据。该标签向外界发送ID号数据的同时，还发送已拆卸标识位。

上述所谓ID无线发射模块、ID无线接收模块是从ID数据的传送方向起名，实际这两个模块都具有无线数据收发功能，无线电子标签与无线接收模块之间的通信加密为：接收模块向标签请求ID数据时，先向标签发送一个随机数a,标签收到后，向接收模块回复对ID号加密后的Y,Y=f(x,a)，x变量为该标签的ID信息，a变量为收到接收模块发的随机数，接收模块收到加密后的Y后，根据已知的随机数，进行逆运算得到ID数据x。接收模块每次向标签请求ID数据时所发的随机数a都是随机变换的。不同的应用商定制的加密算法f(x,a)或者秘钥不同，则可进一步提高破解难度。

实施例二：

如图2和图6所示，图2为非充电共享物原理框图，图6为非充电共享物无线电子标签原理图，由于共享物没有电池，与图五的区别是，少了D3二极管和向共享物电池充电的连接插座CN2。此外，由于非充电共享物不涉及给不同物品不同电压值的电池充电，所以供电统一，不用检测输入电压是否正确，少了窗口电压比较器2、升压模块1和开关3。

如图2所示，本实施例是在实施例一的基础上变换得到的，本实施例为非充电共享物无线电子标签身份识别装置。一种实现共享物无线身份识别的装置，其特征在于，共享物为非充电共享物时，包括无线电子标签，所述无线电子标签包括MCU7、3V稳压电路6、输入接口8和ID无线发射模块9，所述的MCU7分别连接3V稳压电路6和ID无线发射模块9，MCU7控制ID无线发射模块9向外发送ID数据，3V稳压电路6还连接输入接口8，MCU7还与输入接口8通信连接，所述的输入接口8配有与之相适配的专用充电适配器11。

电路原理：如图6所示，图中的M1为升压模块，调整VR1电位器可改变窗口电压比较器下限电压，调整VR2可改变上限电压，如果从CN1输入的电压高于上限电压或低于下限电压，场效应管Q1栅极都得到高电平，Q1开关不导通。反之输入电压在下限与上限区间范围内，窗口比较器输出低电平，同时如果IC3与外界适配器握手验证成功，IC3的5脚输出高电平，Q4集电极为低电平，外界适配器输入的供电电压通过Q1送给二极管，供电经过二极管后给共享物电池。二极管D2的作用是防止窗口比较器输出的高电平过高。R5、R6对比较器输出的电平进行分压，避免高电平电压值过高。图1中的二极管5为图5中的D3，D3的作用是在外界没有输入供电的情况下，防止共享物电池电压反向倒流，增加共享物电池的续航时间。M2模块3、4脚之间接PCB天线。R11、D10组成宽电压稳压电路,经过Q3放大电流后，从发射极输出经稳压的供电电压，供给防拆卸电路、IC3、M2。BT1为防拆卸可充电电池，平时外界输入的供电电压经过稳压电路，再经过D4、R2给防拆卸电池充电，D5稳压管用于充电的限压。S1、S2是两个并联的常闭按键，正常情况标签电路板内置于标签盒，标签盒内置于物品时，两按键都处于按下的状态，即两按键常闭触点都处于断开状态。物品被用户借出后无外界供电，此时如果不法用户把标签盒从物品内拆卸下来或着标签电路板从标签盒拆卸下来，会导致至少有一个按键松开，这样一来BT1电池通过常闭按键触点和D6给IC3供电，同时电池电压经R4、R3分压给到达IC3的1脚为高电平(如果是外置供电，IC3的1脚由于内部无上拉电阻，为高阻状态，得到低电平），所以通电瞬间MCU上如果检测到IC3的1脚为高电平，则证明当前为防拆卸电池供电，即标签已被拆卸，此时MCU向片内EEPROM写入物品已被盗标志数据。该标签向外界发送ID号数据的同时，还发送已拆卸标识位。

实施例三：

如图3所示，本实施例是在实施例一的基础上变换得到的，本实施例为简易充电共享物身份识别装置。本实施例为简易充电共享物无线电子标签，本实例不对充电电压值进行限制，MCU7不对电源适配器加密通信验证，输入的充电电压直接给共享物电池充电和通过3V稳压电路6给ID无线发射模块9供电，图3为其原理框图，图7为其电路原理图，因此该方案与图一比较，减去了窗口电压比较器2、升压模块1、防拆模块、开关3以及MCU7和适配器之间的通讯线路。本实施例中的包括无线电子标签，无线电子标签包括MCU7、ID无线发射模块9、3V稳压电路6和输入接口8，输入接口8分别与无线电子标签内3V稳压电路6的输入端和无线电子标签外的二极管5相接，3V稳压电路6的输出端分别连接MCU7和ID无线发射模块9，MCU7控制ID无线发射模块9向外界发送ID数据，二极管5的另一端连接充电共享物电池4，所述二极管5用于防止充电共享物电池4中的电流回流给3V稳压电路6供电。

电路原理：图3中的二极管5为图7中的D3，D3的作用是在外界没有输入供电的情况下，防止共享物电池电压反向倒流，增加共享物电池的续航时间。M2模块3、4脚之间接PCB天线。R11、D10组成宽电压稳压电路,经过Q3放大电流后，从发射极输出经稳压的供电电压，供给IC3和M2。平时外界输入的供电电压经过稳压电路再经过射频电路。

实施例四：

本实施例是在实施例一的基础上变换得到的，简易非充电共享物无线电子标签图4为原理框图，图8为电路原理图，图4在图3的基础上减去二极管和共享物电池。本实施例中的包括无线电子标签，无线电子标签包括MCU7、ID无线发射模块9、3V稳压电路6和输入接口8，输入接口8与无线电子标签内3V稳压电路6的输入端相接，3V稳压电路6的输出端体分别连接MCU7和ID无线发射模块9，MCU7控制ID无线发射模块9向外界发送ID数据。

电路原理： M2模块3、4脚之间接PCB天线，R11、D10组成宽电压稳压电路,经过Q3放大电流后，从发射极输出经稳压的供电电压，供给IC3和M2。平时外界输入的供电电压经过稳压电路再经过射频电路。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。