一种声音密码开锁方法及密码锁的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种声音密码锁解锁方法，包括以下解锁步骤：（11）、采集用户播放的声音密码信号，并进行模数转换；（12）、将转换后的声音密码信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第一输出信号；（13）、计算第一输出信号与原始信号的差异；（14）、将第一输出信号与原始信号的差异与标准差异进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。本发明的声音密码锁解锁方法，以自适应噪声抵消为锁加密和解密的方法，破解更加困难，更加安全可靠；用户用手机播放一段噪声即可实现解锁的过程，简单方便。
【专利说明】
一种声音密码开锁方法及密码锁
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种声音密码开锁方法及密码锁。
【背景技术】
[0002]市面上现有的锁有NFC锁、指纹锁和按键密码锁，NFC锁使用的卡容易被破坏，按键密码锁和指纹锁可通过银粉破解。
[0003]目前的声音密码锁，仅能通过特定的音频文件(如音乐)作为秘钥来解锁，但是其解锁处理算法简单，很容易被监听并被他人复制利用解锁，安全性能差。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有密码锁容易被破解、安全性能低的技术问题，提出了一种声音密码开锁方法及密码锁，基于自适应噪声抵消处理，提高了密码锁的安全性。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
一种声音密码锁解锁方法，包括以下解锁步骤:
(11 )、采集用户播放的声音密码信号，并进行模数转换；
(12)、将转换后的声音密码信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第一输出信号；
(13)、计算第一输出信号与原始信号的差异；
(14)、将第一输出信号与原始信号的差异与标准差异进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。
[0006]进一步的，步骤(13)中计算第一输出信号与原始信号的信噪比增益；
步骤(14)中将所述信噪比增益与标准信噪比增益进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。
[0007]进一步的，在解锁步骤之前，还包括计算标准信噪比增益的步骤:
(01)、获取原始信号和标准参考信号，所述采集原始信号和标准参考信号均为数字信号形式；
(02)、将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，将标准参考信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第二输出信号；
(03)、计算第二输出信号与原始信号的信噪比增益，即为标准信噪比增益。
[0008]进一步的，步骤(13)中，原始信号自适应噪声抵消前后的信噪比增益计算方法如下:
(131)、计算第一输出信号的信噪比；
(132)、计算原始信号的信噪比；
(133)、计算第一输出信号的信噪比与原始信号的信噪比的差值，即为第一输出信号与原始信号的信噪比增益。
[0009]进一步的，所述原始信号为将原始模拟信号进行模数转换得到。
[0010]进一步的，步骤(11)中对声音密码信号进行模数转换时采用的采样频率与原始模拟信号进行模数转换时的采样频率相同。
[0011]进一步的，所述标准参考信号为单频噪声信号。
[0012]基于上述的声音密码开锁方法，本发明同时提出了一种声音密码锁，包括:
声音信号采集模块，用于采集用户播放的声音密码信号；
A/D转换模块，用于将采集的声音密码信号进行模数转换；
自适应噪声抵消模块，用于将转换后的声音密码信号和原始信号进行自适应噪声抵消计算，并输出第一输出信号；
控制模块，用于计算第一输出信号与原始信号的信噪比增益，将所述信噪比增益与标准信噪比增益进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。
[0013]进一步的，所述自适应噪声抵消模块为自适应滤波器。
[0014]进一步的，还包括存储模块，用于至少存储标准信噪比增益以及原始信号。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是:本发明的声音密码锁解锁方法，以自适应噪声抵消为锁加密和解密的方法，破解更加困难，更加安全可靠;用户用手机播放一段噪声即可实现解锁的过程，简单方便。
[0016]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本发明所提出的声音密码锁解锁方法的一种实施例流程图；
图2是本发明所提出的声音密码锁的一种实施例原理方框图。
【具体实施方式】
[0019]目前的智能锁如NFC锁、指纹锁和按键密码锁等均存在各种各样的问题，如NFC锁使用的卡容易被破坏，按键密码锁和指纹锁容易被通过银粉破解，随着手机等移动智能终端的普及，声音密码锁越来越体现其便捷性，用户只需通过手机等移动终端播放一段声音密码，声音密码锁即可对声音密码进行分析识别，密码正确的话即可进行开锁，目前的声音密码锁的识别方式一般为:控制单元接收到所述移动终端发送的声音密码并与存储的解锁密码对比，当解锁密码与采集的声音密码相匹配时，控制所述机械锁芯打开，该种方式声音密码容易被人偷录破解，安全性能差。基于此，本发明提出了一种安全性能高的声音密码锁，基于自适应噪声抵消技术，信号采样频率、信噪比增益等均符合特定要求时才可以通过验证，不容易遭到破解。
[0020]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。
[0021]实施例一，本实施例提出了一种声音密码锁解锁方法，包括以下解锁步骤:
S11、采集用户播放的声音密码信号，并进行模数转换；用户使用移动终端播放声音密码信号时，由密码锁采集，所采集的信号为模拟信号形式，不能直接进行判断识别处理，需要转换为数字信号的形式。
[0022]S12、将转换后的声音密码信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第一输出信号；
S13、计算第一输出信号与原始信号的差异；具体差异可以体现在如输出信号的信噪比、输入、输出信号的信噪比增益、输出信号的均方差等参数。
[0023]S14、将第一输出信号与原始信号的差异与标准差异进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。
[0024]在本实施例中，步骤S12中自适应噪声抵消的原理是:自适应噪声抵消模块具有两个信号输入端和一个输出端，两个信号输入端分别为参考信号输入端和原始信号输入端，将采集到的声音密码信号作为参考输入，保存在密码锁内的原始信号输入至原始信号输入端，其中，原始信号为包含有标准参考信号和其他声音信号的一段音频信号，标准参考信号也就是标准声音密码，用户通过移动终端播放的声音密码信号应与其一致，但是在本发明中不直接将用户播放的声音密码信号与标准声音密码作比较，而是通过自适应噪声抵消的方式，原始信号与参考信号分别输入至自适应噪声抵消模块，由于若用户播放的声音密码信号与标准声音密码一致，用户播放的声音密码信号对原始信号进行滤波输出的信号与标准声音密码对原始信号的滤波输出的信号应该一致，考虑到不同移动终端播放声音密码信号的差异性，本实施例中采用比较信噪比增益的方式，也即当用户播放的声音密码信号与标准声音密码一致时，其与原始信号进行自适应抵消后输出信号的信噪比增益与原始信号和标准声音密码进行自适应抵消后输出信号的信噪比增益一致，本实施例中通过比较信噪比增益的方式，因为用户播放的声音密码与标准声音密码稍微有差异，经过自适应噪声抵消后输出结果差别将会很大，如果用户播放的声音信号被偷录，偷录过程中无法避免引入其他噪声或者与所播放的声音密码存在延时等状况，而且这些差异不容易被发现消除，因此，本实施例的声音密码锁解锁方法的安全性能得到极大的提高。
[0025]因此，步骤S13中计算第一输出信号与原始信号的信噪比增益；
步骤S14中将所述信噪比增益与标准信噪比增益进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。
[0026]标准信噪比增益为标准声音密码对原始信号进行自适应噪声抵消后输出的信号的信噪比与原始信号的信噪比之间的增益，为了减小每次开锁的计算量，一般该值提前计算好，并保存在锁中，在解锁步骤之前，还包括计算标准信噪比增益的步骤:
SOl、获取原始信号和标准参考信号，所述采集原始信号和标准参考信号均为数字信号形式； 502、将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，将标准参考信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第二输出信号；
503、计算第二输出信号与原始信号的信噪比增益，即为标准信噪比增益。
[0027]步骤S13中，原始信号自适应噪声抵消前后的信噪比增益计算方法如下:
5131、计算第一输出信号的信噪比；
5132、计算原始信号的信噪比；
5133、计算第一输出信号的信噪比与原始信号的信噪比的差值，即为第一输出信号与原始信号的信噪比增益。
[0028]输入至自适应噪声抵消模块的原始信号为将原始模拟信号进行模数转换得到。原始信号无需每次都采集转换，只需采集转换一次并进行保存，每次开锁时直接取出所保存的数字信号形式的原始信号即可。
[0029]当参考输入端采集到信号之后，在模数转换模块进行模数转换处理，为了要保持原始信号与参考信号的同步，若采样频率不同，在相同时间内采集到的信号长度会不同，在自适应噪声抵消时将不能正确判别信号。步骤Sll中对声音密码信号进行模数转换时采用的采样频率与原始模拟信号进行模数转换时的采样频率相同。本实施例中可以采用48kHz。
[0030]为获得更好的效果，标准参考信号采用单频噪声信号，作为开锁的密钥，该信号为一固定的信号，其长短，幅度和频率均固定。
[0031]实施例二，本实施例基于实施例一中的声音密码开锁方法，本实施例提出了一种声音密码锁，如图2所示，包括:
声音信号采集模块，用于采集用户播放的声音密码信号；
A/D转换模块，用于将采集的声音密码信号进行模数转换；
自适应噪声抵消模块，用于将转换后的声音密码信号和原始信号进行自适应噪声抵消计算，并输出第一输出信号；
控制模块，用于计算第一输出信号与原始信号的信噪比增益，将所述信噪比增益与标准信噪比增益进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。
[0032]本实施例中通过采用自适应噪声抵消模块，通过自适应噪声抵消的方式，原始信号与参考信号分别输入至自适应噪声抵消模块，由于若用户播放的声音密码信号与标准声音密码一致，用户播放的声音密码信号对原始信号进行滤波输出的信号与标准声音密码对原始信号的滤波输出的信号应该一致的原理，破译困难，可以极大的提高密码锁的安全性。
[0033]所述自适应噪声抵消模块为自适应滤波器，自适应噪声抵消过程可以在DSP里实现。
[0034]控制模块包括主控单元和电机驱动模块，主控单元可选择单片机实现，根据DSP输出的结果判断是否需要实现开锁处理。
[0035]标准信噪比增益为标准声音密码对原始信号进行自适应噪声抵消后输出的信号的信噪比与原始信号的信噪比之间的增益，为了减小每次开锁的计算量，一般该值提前计算好，并保存在锁中，因此本实施例中还包括存储模块，用于至少存储标准信噪比增益以及原始信号等。
[0036]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种声音密码锁解锁方法，其特征在于，包括以下解锁步骤: (11 )、采集用户播放的声音密码信号，并进行模数转换； (12)、将转换后的声音密码信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第一输出信号； (13)、计算第一输出信号与原始信号的差异； (14)、将第一输出信号与原始信号的差异与标准差异进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。2.根据权利要求1所述的声音密码锁解锁方法，其特征在于， 步骤(13)中计算第一输出信号与原始信号的信噪比增益； 步骤(14)中将所述信噪比增益与标准信噪比增益进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。3.根据权利要求2所述的声音密码锁解锁方法，其特征在于， 在解锁步骤之前，还包括计算标准信噪比增益的步骤: (01)、获取原始信号和标准参考信号，所述采集原始信号和标准参考信号均为数字信号形式； (02)、将原始信号输入至自适应噪声抵消模块的原始信号输入端，将标准参考信号输入至自适应噪声抵消模块的参考信号输入端，进行自适应噪声抵消计算，输出第二输出信号； (03)、计算第二输出信号与原始信号的信噪比增益，即为标准信噪比增益。4.根据权利要求2所述的声音密码锁解锁方法，其特征在于， 步骤(13)中，原始信号自适应噪声抵消前后的信噪比增益计算方法如下: (131)、计算第一输出信号的信噪比； (132)、计算原始信号的信噪比； (133)、计算第一输出信号的信噪比与原始信号的信噪比的差值，即为第一输出信号与原始信号的信噪比增益。5.根据权利要求1-4任一项所述的声音密码锁解锁方法，其特征在于， 所述原始信号为将原始模拟信号进行模数转换得到。6.根据权利要求5所述的声音密码锁解锁方法，其特征在于，步骤(11)中对声音密码信号进行模数转换时采用的采样频率与原始模拟信号进行模数转换时的采样频率相同。7.根据权利要求1-4任一项所述的声音密码锁解锁方法，其特征在于， 所述标准参考信号为单频噪声信号。8.一种声音密码锁，其特征在于，包括: 声音信号采集模块，用于采集用户播放的声音密码信号； A/D转换模块，用于将采集的声音密码信号进行模数转换； 自适应噪声抵消模块，用于将转换后的声音密码信号和原始信号进行自适应噪声抵消计算，并输出第一输出信号； 控制模块，用于计算第一输出信号与原始信号的信噪比增益，将所述信噪比增益与标准信噪比增益进行比较，若一致，则判断为声音密码信号正确，控制电机驱动锁芯进行开锁，否则不开锁。9.根据权利要求8所述的声音密码锁，其特征在于，所述自适应噪声抵消模块为自适应滤波器。10.根据权利要求9所述的声音密码锁，其特征在于，还包括存储模块，用于至少存储标准信噪比增益以及原始信号。
【文档编号】G07C9/00GK105869244SQ201610196764
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】戴志美
【申请人】青岛歌尔声学科技有限公司