一种基于动作口令的鉴权方法及系统与流程

本发明涉及口令鉴权领域，具体涉及一种基于动作口令的鉴权方法及系统。

背景技术：

现在的室内定位技术日趋成熟，但大面积铺设的成本较高，无法形成有效的商用。

诸如智能门锁、nfc碰一碰支付、扫码支付、或者人脸开门等，其本质，均是一个鉴权认证的过程。但使用体验上，均存在不小局限性。例如扫码支付，需要用户掏出手机并调取二维码被扫或者支付软件主动对焦扫码；nfc支付，同样需要掏出nfc设备或卡片，贴在读卡器上进行确认交易。车辆的无钥匙进入技术，则达到了无感进入的体验，不过唯一的鉴权手段仅仅是rfid钥匙，一旦钥匙遗失，则失去了鉴权唯一约束，其他人拿到该钥匙，则可以获取开门权限。人脸开门，一定程度上达到了无感的体验，基于摄像头跟踪捕捉，无需人进行过多操作。但同时也限定了鉴权的唯一要素，注定基于生物识别技术的鉴权，无法进行鉴权的转移，仅能通过添加的方式，新增鉴权人。在某些诸如车辆、智能锁等非网络环境下，新增用户则失去了无感鉴权的体验。

如果能在保证无感的情况下，进行身份或者开锁、支付等鉴权，且同时保留私密效果，别人无法模仿，或者无法在有钥匙的情况模仿，进一步，还支持鉴权能力的灵活转移，则会极大提升用户使用感受。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于动作口令的鉴权方法及系统，具体方案如下：

作为本发明的第一方面，提供一种基于动作口令的鉴权方法，包括鉴权模块以及信标，所述方法包括：

步骤1，用户预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值；

步骤2，当信标到达鉴权模块的识别范围时，获取信标的动作轨迹信息，基于信标的动作轨迹信息，计算信标的动作特征值；

步骤3，将获取的信标的动作特征值与预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值进行比对，比对通过，则鉴权通过。

进一步地，步骤2中：在鉴权模块中还预先绑定所有可授权的信标的唯一标识，当信标到达鉴权模块的识别范围时，识别信标的唯一标识，通过所述唯一标识，判断所述信标是否为可授权的信标，若是，则获取信标的运动轨迹信息，基于信标的动作轨迹信息，计算信标的动作特征值，否则，判断为鉴权失败。

进一步地，步骤2具体为：

当信标到达鉴权模块的识别范围时，实时获取信标相对于鉴权模块的方向角θ1以及位置的仰角θ2，通过θ1和θ2计算出信标和鉴权模块天线之间的到达角θ(θ1，θ2)，实时获取信标和鉴权模块天线之间的距离s，结合θ(θ1，θ2)和s，实时计算出信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a；

当用户拿着信标，做出一个动作后，基于每一时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a，形成信标的动作轨迹信息；

令信标的动作轨迹信息由n个时间连续的轨迹点组成，分别为a1，a2，…，an，其中，ai为第i时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置，即第i时刻的轨迹点；

从所述动作轨迹信息中找出所有的运动拐点，确定每个运动拐点对应的轨迹点，基于运动趋势，对所有运动拐点对应的轨迹点按照时间顺序依次连线形成最简图形，作为信标的动作特征值。

进一步地，从所述动作轨迹信息中找出运动拐点具体为：令第i时刻的轨迹点为ai，确定第i时刻的轨迹点为ai对应的到达角θi，判断第i时刻的轨迹点ai对应的到达角θi是否大于或小于左右相邻时刻的轨迹点对应的到达角，即判断θi是否同时大于或小于θ(i-1)和θ(i+1)，若是，则θi对应的轨迹点ai为运动拐点，依此遍历所有的轨迹点，从而找出所有的运动拐点。

进一步地，所述方法还包括：为提高鉴权的精准度，规避角度上的识别障碍，增加拐点提取的补偿算法，具体如下：

提取所有的运动拐点，令包括j个运行拐点，分别为a1，a2，…，aj；

选取第一个运动拐点a1，作为基准参考点，鉴权模块坐标系中o点与基准参考点连线，形成基准参考线，将与该参考线相垂直且经过a1的面作为参考面p；

将第二个运动拐点a2与o点连接，穿过参考面p，作为a2的投影点a2²(θ2²，s2²)；

获取a2与a1的相对距离s21，a2²与a1的相对距离s21²，从而算出比例尺l＝s21/s21²；

获取a3与a2的相对距离s32，基于比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离s32²；并计算出a3缩放后与a1的相对距离s31²；结合a1的坐标，a2²的坐标，相对距离s32²，相对距离s31²，投影到p平面上后，计算得到a3²的新坐标；

同理，获取ai与a(i-1)的相对距离si(i-1)，基于比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离si(i-1)²；计算出ai缩放后与a1的相对距离si1²；结合a1的坐标，a(i-1)²的坐标，相对距离si(i-1)²，相对距离si1²，投影到p平面上后，计算得到ai²的新坐标，其中，i大于等于3；

依此遍历所有的运动拐点，完成a1，a2，…，aj到a1，a2²，…，aj²的空间转换，保证动作特征值的平面还原度。

作为本发明的第二方面，提供一种基于动作口令的鉴权系统，所述系统包括鉴权模块、信标、设置单元、特征值计算单元以及比对单元；

所述设置单元用于用户预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值；

所述特征值计算单元用于当信标到达鉴权模块的识别范围时，获取信标的动作轨迹信息，基于信标的动作轨迹信息，计算信标的动作特征值；

所述比对单元用于将获取的信标的动作特征值与预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值进行比对，比对通过，则鉴权通过。

进一步地，所述系统还包括标识识别单元，在鉴权模块中还预先绑定所有可授权的信标的唯一标识，所述标识识别单元用于当信标到达鉴权模块的识别范围时，识别信标的唯一标识，通过所述唯一标识，判断所述信标是否为可授权的信标。

进一步地，所述特征值计算单元具体用于：

当信标到达鉴权模块的识别范围时，实时获取信标相对于鉴权模块的方向角θ1以及位置的仰角θ2，通过θ1和θ2计算出信标和鉴权模块天线之间的到达角θ(θ1，θ2)，实时获取信标和鉴权模块天线之间的距离s，结合θ(θ1，θ2)和s，实时计算出信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a；

当用户拿着信标，做出一个动作后，基于每一时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a，形成信标的动作轨迹信息；

令信标的动作轨迹信息由n个时间连续的轨迹点组成，分别为a1，a2，…，an，其中，ai为第i时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置，即第i时刻的轨迹点；

从所述动作轨迹信息中找出所有的运动拐点，确定每个运动拐点对应的轨迹点，基于运动趋势，对所有运动拐点对应的轨迹点按照时间顺序依次连线形成最简图形，作为信标的动作特征值。

进一步地，从所述动作轨迹信息中找出运动拐点具体为：令第i时刻的轨迹点为ai，确定第i时刻的轨迹点为ai对应的到达角θi，判断第i时刻的轨迹点ai对应的到达角θi是否大于或小于左右相邻时刻的轨迹点对应的到达角，即判断θi是否同时大于或小于θ(i-1)和θ(i+1)，若是，则θi对应的轨迹点ai为运动拐点，依此遍历所有的轨迹点，从而找出所有的运动拐点。

进一步地，所述系统还包括拐点补偿单元，所述拐点补偿单元用于拐点提取的补偿，具体如下：

提取所有的运动拐点，令包括j个运行拐点，分别为a1，a2，…，aj；

选取第一个运动拐点a1，作为基准参考点，鉴权模块坐标系中o点与基准参考点连线，形成基准参考线，将与该参考线相垂直且经过a1的面作为参考面p；

将第二个运动拐点a2与o点连接，穿过参考面p，作为a2的投影点a2²(θ2²，s2²)；

获取a2与a1的相对距离s21，a2²与a1的相对距离s21²，从而算出比例尺l＝s21/s21²；

获取a3与a2的相对距离s32，基于比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离s32²；并计算出a3缩放后与a1的相对距离s31²；结合a1的坐标，a2²的坐标，相对距离s32²，相对距离s31²，投影到p平面上后，计算得到a3²的新坐标；

同理，获取ai与a(i-1)的相对距离si(i-1)，基于比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离si(i-1)²；计算出ai缩放后与a1的相对距离si1²；结合a1的坐标，a(i-1)²的坐标，相对距离si(i-1)²，相对距离si1²，投影到p平面上后，计算得到ai²的新坐标；

依此遍历所有的运动拐点，得到a2²，…，aj²，从而完成a1，a2，…，aj到a1，a2²，…，aj²的空间转换，保证动作特征值的平面还原度。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的支付场景更加便捷，无需环境光支持，场景要求低；

2.现有的支付场景，尤其摄像头的对焦，无论扫码或者人脸，均需要考虑对焦以及设备摆放位置，而本发明的动作口令，无需精准对焦，不挑设备高矮及摆放位置；

3.本发明的支付场景，支持授权，如设置一个临时口令，转交给他人使用后失效，可以安全的脱离宿主本生使用，相比较扫码支付对手机唯一口令的依赖和泄密风险，人脸识别无法转移的局限性，动作口令更加灵活4.不怕信标丢失，具有运动口令二次保护，相比较钥匙、蓝牙、rfid车钥匙无感进入等，即便丢失信标，亦可保证安全，不会让拾到人员获取非法鉴权能力；

5.难破解，动作口令，并非密码、指纹、mac等客观的鉴权数据，更加虚拟；结合一信标一动作口令的绑定，让破解意义变得更小，更无价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于动作口令的鉴权方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的信标与鉴权模块的坐标系中相对位置a的示意图。

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，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种基于动作口令的鉴权方法，包括鉴权模块以及信标，所述方法包括：

步骤1，用户预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值；

步骤2，当信标到达鉴权模块的识别范围时，获取信标的动作轨迹信息，基于信标的动作轨迹信息，计算信标的动作特征值；

步骤3，将获取的信标的动作特征值与预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值进行比对，比对通过，则鉴权通过。

其中，所述鉴权模块可以是任何具有uwb超宽带或蓝牙aoa的智能终端，如uwb基站、蓝牙基站、具有uwb超宽带或蓝牙aoa的收款终端、锁具等，uwb和蓝牙aoa的定位算法已很成熟，本文不再进行赘述，仅基于鉴权进行描述。

优选地，步骤2中：在鉴权模块中还预先绑定所有可授权的信标的唯一标识，当信标到达鉴权模块的识别范围时，识别信标的唯一标识，通过所述唯一标识，判断所述信标是否为可授权的信标，若是，则获取信标的运动轨迹信息，基于信标的动作轨迹信息，计算信标的动作特征值，否则，判断为鉴权失败。

优选地，步骤2具体为：

当信标到达鉴权模块的识别范围时，实时获取信标相对于鉴权模块的方向角θ1以及位置的仰角θ2，通过θ1和θ2计算出信标和鉴权模块天线之间的到达角θ(θ1，θ2)，实时获取信标和鉴权模块天线之间的距离s，结合θ(θ1，θ2)和s，实时计算出信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a，如图2所示，需要说明的是，的定位算法已很成熟，本文则不再进行赘述，仅基于鉴权进行描述；

当用户拿着信标，做出一个动作后，基于每一时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a，形成信标的动作轨迹信息；

令信标的动作轨迹信息由n个时间连续的轨迹点组成，分别为a1，a2，…，an，其中，ai为第i时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置，即第i时刻的轨迹点；

从所述动作轨迹信息中找出所有的运动拐点，确定每个运动拐点对应的轨迹点，基于运动趋势，对所有运动拐点对应的轨迹点按照时间顺序依次连线形成最简图形，作为信标的动作特征值。

优选地，从所述动作轨迹信息中找出运动拐点具体为：令第i时刻的轨迹点为ai，确定第i时刻的轨迹点为ai对应的到达角θi，判断第i时刻的轨迹点ai对应的到达角θi是否大于或小于左右相邻时刻的轨迹点对应的到达角，即判断θi是否同时大于或小于θ(i-1)和θ(i+1)，若是，则θi对应的轨迹点ai为运动拐点，依此遍历所有的轨迹点，从而找出所有的运动拐点。

例如，拿着信标在空中画了一个三角形，很明显，该三角形由很多个相对位置点，由θ1-s1，计算出a1，依次类推，θn-sn，计算出an。通过排列计算，找出拐点，即其θ角度大于或小于左右相邻时间轴上的坐标点角度，则可判断为拐点，三角形的三个顶点：aa(θa，sa)、ab(θb，sb)、ac(θc，sc)，将拐点及其运动趋势进行判断，记录成最简图形，进而存做动作特征值

需要说明的是，上述计算，可以是基于自身的测距、测向功能进行距离感知，亦可借助ble、2.4g、wi-fi探针等其他手段来做到距离感知，达到平时休眠，使用时唤醒，进而提升鉴权模块及信标自身的续航能力。

由于鉴权模块位置固定，而信标的位置通常不固定，以画三角形举例，如果站立姿态画三角形，画的等边三角形，则鉴权模块识别到的，可能仅是个等腰三角形；而下蹲姿态画的等边三角形，鉴权模块识别到的，就是等边三角形，如果正对鉴权模块识别，是三角形，但侧面识别，仅能获得两条直线。因此，为提高鉴权的精准度，规避角度上的识别障碍，需增加拐点提取的补偿算法，投影补偿，鉴权模块到信标的距离和角度可以提取，但录入的特征值只有一种，还是以三角形为例进行说明，具体如下。

1.先提取三角形三个拐点，a1(θ1，s1)、a2(θ2，s2)、a3(θ3，s3)；

2.选取一个点，如最近的点a1(θ1，s1)，作为基准参考点，鉴权模块坐标系中o点与基准参考点连线，形成基准参考线，将与该参考线相垂直且经过a1的面作为参考面p；

3.将a2与o点连接，穿过参考面p，作为a2的投影点a2²(θ2²，s2²)；

4.a2与a1的相对距离s21，和a2²与a的相对距离s21²，可以算出比例尺l＝s21/s21²；

5.结合a3与a2的相对距离s32，和比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离s32²；

6.同理，可计算出a3缩放后，与a1的相对距离s31²；

7.结合a1的坐标，a2²的坐标，相对距离s32²，相对距离s31²，可计算出投影到p平面上后，计算得到a3²的新坐标(θ3²，s3²)，完成a1,a2,a3到a1，a2²，a3²的空间转换，保证特征值的平面还原度。

当动作口令较复杂时，如一个立体组合动作，可将该动作拆解成多段口令，进行上述快速判断。

作为本发明的第二实施例，还提供一种基于动作口令的鉴权系统，所述系统包括鉴权模块、信标、设置单元、特征值计算单元以及比对单元；

所述设置单元用于用户预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值；

所述特征值计算单元用于当信标到达鉴权模块的识别范围时，获取信标的动作轨迹信息，基于信标的动作轨迹信息，计算信标的动作特征值；

所述比对单元用于将获取的信标的动作特征值与预先在鉴权模块上设置解锁动作特征值进行比对，比对通过，则鉴权通过。

优选地，所述系统还包括标识识别单元，在鉴权模块中还预先绑定所有可授权的信标的唯一标识，所述标识识别单元用于当信标到达鉴权模块的识别范围时，识别信标的唯一标识，通过所述唯一标识，判断所述信标是否为可授权的信标。

优选地，所述特征值计算单元具体用于：

当信标到达鉴权模块的识别范围时，实时获取信标相对于鉴权模块的方向角θ1以及位置的仰角θ2，通过θ1和θ2计算出信标和鉴权模块天线之间的到达角θ(θ1，θ2)，实时获取信标和鉴权模块天线之间的距离s，结合θ(θ1，θ2)和s，实时计算出信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a；

当用户拿着信标，做出一个动作后，基于每一时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置a，形成信标的动作轨迹信息；

令信标的动作轨迹信息由n个时间连续的轨迹点组成，分别为a1，a2，…，an，其中，ai为第i时刻获取的信标在鉴权模块的坐标系中相对位置，即第i时刻的轨迹点；

从所述动作轨迹信息中找出所有的运动拐点，确定每个运动拐点对应的轨迹点，基于运动趋势，对所有运动拐点对应的轨迹点按照时间顺序依次连线形成最简图形，作为信标的动作特征值。

优选地，从所述动作轨迹信息中找出运动拐点具体为：令第i时刻的轨迹点为ai，确定第i时刻的轨迹点为ai对应的到达角θi，判断第i时刻的轨迹点ai对应的到达角θi是否大于或小于左右相邻时刻的轨迹点对应的到达角，即判断θi是否同时大于或小于θ(i-1)和θ(i+1)，若是，则θi对应的轨迹点ai为运动拐点，依此遍历所有的轨迹点，从而找出所有的运动拐点。

优选地，所述系统还包括拐点补偿单元，所述拐点补偿单元用于拐点提取的补偿，具体如下：

提取所有的运动拐点，令包括j个运行拐点，分别为a1，a2，…，aj；

选取第一个运动拐点a1，作为基准参考点，鉴权模块坐标系中o点与基准参考点连线，形成基准参考线，将与该参考线相垂直且经过a1的面作为参考面p；

将第二个运动拐点a2与o点连接，穿过参考面p，作为a2的投影点a2²(θ2²，s2²)；

获取a2与a1的相对距离s21，a2²与a1的相对距离s21²，从而算出比例尺l＝s21/s21²；

获取a3与a2的相对距离s32，基于比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离s32²；并计算出a3缩放后与a1的相对距离s31²；结合a1的坐标，a2²的坐标，相对距离s32²，相对距离s31²，投影到p平面上后，计算得到a3²的新坐标；

同理，获取ai与a(i-1)的相对距离si(i-1)，基于比例缩放l，计算出相似图形缩小后的相对距离si(i-1)²；计算出ai缩放后与a1的相对距离si1²；结合a1的坐标，a(i-1)²的坐标，相对距离si(i-1)²，相对距离si1²，投影到p平面上后，计算得到ai²的新坐标；

依此遍历所有的运动拐点，得到a2²，…，aj²，从而完成a1，a2，…，aj到a1，a2²，…，aj²的空间转换，保证动作特征值的平面还原度。

下面以支付、开锁两个使用场景具体解析：

一、支付场景，用户端进行鉴权判断，信标需要获取自身的位置信息，获取动作特征值，确认支付口令，因此基于aod(离开角)和tof算法实现。此时，商户端的鉴权模块位置固定，用户的信标移动，信标执行鉴权。用户的信标可以是集成类设备如手机或单独信标类物品，该信标具有三个特征：加密传输、数字货币或金融支付类载体、可识别自己的特征值，并转为付款指令，具体步骤包括；

1.用户基于该信标，进行id绑定；

2.用户设置支付口令，即动作特征值，如上下晃动2次，作为信标确认支付的口令；

3.商户在收款终端上发起收款操作，此时鉴权模块进行广播，可以根据实际场景，控制功率，来锁定待付款区域；

4.用户到达待付款区域，搜索到鉴权模块信息，并基于鉴权模块位置，准备获取动作特征值；

5.用户确认金额，执行动作特征值，如上下晃动2次；

6.信标获取用户动作口令，与预置口令对比相符，发起付款；

7.收款终端与数字货币载体进行加密连接，并完成支付确认，自动扣款；

8.交易完成，收款设备鉴权模块停止广播。

二、开锁场景，锁具进行鉴权判断，获取信标的位置信息，进而获取动作特征值，确认开锁，因此基于aoa(到达角)和tof算法实现，此时，锁具的鉴权模块位置固定，用户的信标移动，锁具执行鉴权，具体步骤包括。

1..用户在锁具上设置开锁口令，即获取动作特征值，如，走一个l型步伐；

2.可以基于锁具，统一设置固定的开锁口令，多个信标，执行一个口令；也可以基于信标的id编码号，一对一设置各个信标的开锁口令；

3.用户带着信标，到达锁具鉴权模块的识别范围；

4.锁具获取信标的id编码，判断是否有开锁权限；

5.识别信标，抓取其开锁口令，如走一个l型步伐；

6.与预置特征值进行口令比对；

7.比对成功，执行开锁，停止广播。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。