基于gps和蓝牙控制的智能锁及其实现安全自动开门的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于GPS和蓝牙控制的智能锁及其实现安全自动开门的方法。锁体内部设有电子马达和控制电子马达的电子系统，还包括加密芯片、蓝牙模块和控制模块，所述的加密芯片、蓝牙模块分别与控制模块相连，所述的电子系统通过电子马达输入接口与控制模块相连，控制模块通过电子马达输出接口与电子马达相连，以控制电子马达运行；所述的蓝牙模块用于与移动设备建立蓝牙连接；所述的移动设备中设置有定位自身位置的GPS模块；所述的蓝牙模块和移动设备均通过蓝牙与置于门内的蓝牙网关相连，所述的蓝牙网关和移动设备均通过网络与云平台服务器相连。本发明的自动开门方法可通过手机自动进行蓝牙开锁，无需用户任何操作，同时减少误开门现象。
【专利说明】
基于GPS和蓝牙控制的智能锁及其实现安全自动开门的方法
技术领域
[0001] 本发明属于智能家居领域，具体涉及一种基于GPS和蓝牙控制的智能锁及其实现 安全自动开门的方法。
【背景技术】
[0002] 电子门锁，是基于常规的机械卡阻门锁基础上发展而来的新型门锁，是目前智能 家居领域中的研究热点之一。电子锁与机械锁相比较，其自身有着操作方便，保密性好的特 点。电子锁是利用电子转换元件来对锁具的机械结构进行控制的。电子门锁中通常有一个 专用于存储秘钥的电子芯片，存有特定的密码。另外有一个配套的存有相同秘钥的钥匙作 为门锁开启的工具，当钥匙中的密码被送入锁中的存储器进行匹配，如果钥匙中的密码与 这把锁匹配，锁即被打开。随着科技发展，秘钥已经不局限与传统的钥匙，目前诸如芯片卡、 手机、遥控器等移动设备均可作为秘钥的载体。
[0003] 目前常见的电子锁有指纹锁、电子密码锁、感应锁等。指纹锁是家用电子锁市场最 主要的产品，市面上的指纹锁一般同时兼具密码开锁、感应开锁、遥控开锁等功能。电子密 码锁在欧美日韩非常流行，普及率高达50%，电子密码锁同样拥有安全、便捷、时尚的特性， 但由于需要记密码，所以更适合年轻一代使用，老人小孩会有忘记密码的可能性。感应锁常 见于一些写字楼、小区门禁、公寓和酒店宾馆，其原理是当主人输入电子密码后，单片机(处 理芯片)会与储存在内存中的密码进行对比分析，若正确，则驱动程序执行开锁命令，若错 误，不执行开锁。
[0004] 随着人们生活水平的提供，对锁的智能性提出的更高的要求，主要体现在其功能 和操作使用过程中更显人性化和智能化。而智能化在现阶段也主要体现在门锁有联网功 能，可实现远程操控和远程监控，如通过手机可远程监控门锁情况，远程开关门时等，但也 让智能锁留下由互联网安全带来的隐患。另一方面，由于智能锁本身通常依靠自带的电池 组进行供电，目前市场上的产品很少考虑降低能耗，因此电池组寿命较短，更换较为频繁。 因此提高电池组的寿命也有待进一步研究。再者，目前市场上的常见的几种自动开门方法 在国内使用时具有如下缺陷：（1)GPS定位自动开门：欧美智能门锁常见功能，但国内由于住 房多为楼房，楼内GPS信号无法准确判定，所以无法实现自动开门功能。（2)WiFi或蓝牙后台 自动连接开门：可以实现靠近门锁自动开门，但实际应用场景中会有两个弊端，一是后台服 务如果长时间不触发，会被手机系统杀除或降低优先级，用户体验变的很差;二是手机无法 判断用户是处于室内还是室外，手机在室内时也会触发开门，存在安全隐患。（3)手机摇一 摇触发开门：不用解锁手机用力晃动即可触发蓝牙开门动作，对用户的开门需求判断会比 较精准。但用户需要多出掏手机的操作，并且在室内也可能出现误操作导致多余的开门动 作，更重要的苹果手机无法实现这一功能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于移动设备蓝牙实 现安全认证的智能锁。为实现该目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 基于GPS和蓝牙控制的智能锁，锁体内部设有电子马达和控制电子马达的电子系 统，还包括加密芯片、蓝牙模块和控制模块，所述的加密芯片、蓝牙模块分别与控制模块相 连，所述的电子系统通过电子马达输入接口与控制模块相连，控制模块通过电子马达输出 接口与电子马达相连，以控制电子马达运行;所述的蓝牙模块用于与移动设备建立蓝牙连 接;所述的移动设备中设置有定位自身位置的GPS模块;所述的蓝牙模块和移动设备均通过 蓝牙与置于门内的蓝牙网关相连，所述的蓝牙网关和移动设备均通过网络与云平台服务器 相连。本发明所述的电子系统指电子锁原本具有的电子开启门锁的系统，如密码输入模块、 指纹开启模块或芯片感应开启模块等。
[0007] 作为优选，所述的移动设备中设有加密模块，用于通过蓝牙与所述的加密芯片进 行密码验证。
[0008] 作为优选，所述的控制模块上连接陀螺仪，用于感应门锁震动。
[0009] 作为优选，所述的控制模块上设有与电池组相连的电池输入接口和与锁体门磁相 连的门磁检测接口。
[0010] 作为优选，所述的蓝牙网关包括Μ⑶和分别与MCU相连的wifi模块和蓝牙收发模 块，分别用于与网络和蓝牙终端设备相连。
[0011] 作为优选，智能锁中电路连接如下：
[0012] 智能锁外部设有用于输入的触摸面板，由触摸面板芯片U11控制，触摸面板芯片 Ul 1的第一脚接地，触摸面板芯片Ul 1的第二脚串联电阻R34后接在连接器J5的第一脚，触摸 面板芯片U11的第三脚串联电阻R35后接在连接器J5的第二脚，触摸面板芯片U11的第四脚 串联电阻R36后接在连接器J5的第三脚，触摸面板芯片U11的第五脚串联电阻R37后接在连 接器J5的第四脚，触摸面板芯片U11的第二十脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十二脚， 触摸面板芯片U11的第二^^一脚串联电阻R43后接在连接器J5的第^^一脚，触摸面板芯片 U11的第二十二脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十脚，触摸面板芯片U11的第二十三脚 串联电阻R42后接在连接器J5的第九脚，触摸面板芯片U11的第二十四脚串联电阻R42后接 在连接器J5的第八脚，触摸面板芯片U11的第二十五脚串联电阻R42后接在连接器J5的第七 脚，触摸面板芯片U11的第二十六脚串联电阻R42后接在连接器J5的第六脚，触摸面板芯片 U11的第二十七脚串联电阻R42后接在连接器J5的第五脚;3.3V电源依次通过滤波电容C24、 滤波电容C25和滤波电容C26滤波后接在触摸面板芯片U11的第十三脚上，触摸面板芯片U11 的第十四脚接地;触摸面板芯片U11的第十五脚通过电阻R30接到3.3V电源上做为上拉，再 串联电阻R57后接到Μ⑶主芯片U9的第^^一脚上;触摸面板芯片U11的第十六脚通过电阻R29 接到3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R56后接到Μ⑶主芯片U9的第十脚上;触摸面板芯片 U11第十七脚串联电容C15接地，触摸面板芯片U11的第十八脚通过R28接到3.3V电源上做为 上拉后接到Μ⑶主芯片U9的第三十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第一脚接在触摸面 板芯片U11的第二十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第二脚接地，连接器J5的第十三脚 和第十四脚接地，连接器j 5接触摸面板，用于密码输入；智能锁通过电源芯片进行供电，其 中：滤波电容C18、滤波电容C19和滤波电容C33组成电源的输入部分，通过电源芯片把外接 的输入电源转换为3.3V电源给其他设备供电，电源的输出部分通过滤波电容C20、滤波电容 C21和滤波电容C34进行滤波；电压检测芯片U5的第一脚接在输入电源上，第三脚接地，第二 脚通过电阻R3连接于3.3V电源上，然后接到Μ⑶主芯片U9的第十七脚;锁体门磁与连接器J1 相连，连接器J1第二脚接地，二极管D1的第一脚接连接器J1的第一脚，二极管D1的第二脚接 地，电阻R2第一脚接连接器J1的第二脚，电阻R2的第二脚接地;连接器J1的第一脚接Μ⑶主 芯片U9的第三^^一脚;加密芯片中含有存储秘钥的存储芯片U14,且存储芯片U14的第一脚 接Μ⑶主芯片U9的第二十脚;存储芯片U14的第二脚接电阻R84的第一脚，电阻R84的的第二 脚接Μ⑶主芯片U9的第十四脚，电阻R84的第二脚接电阻R81的第一脚，电阻R81的第二脚接 地;存储芯片U14的第三脚接电阻R85的第一脚，R85的第二脚接3.3V电源;存储芯片U14的第 四脚接地;存储芯片U14的第五脚接Μ⑶主芯片U9的第十五脚;存储芯片U14的第六脚接Μ⑶ 主芯片U19的第十六脚；电阻R86的第二脚接3.3V电源;存储芯片U14的第八脚接3.3V电源， 存储芯片U14的第八脚接电容C156的第一脚，电容C156的第二脚接地;连接器J2第一脚接输 入电源;连接器J2第二脚接mi主芯片U9第三十七脚;连接器J2第三脚接U9的第三十六脚； 连接器J2第四脚接地;连接器J2第五脚接Μ⑶主芯片U9第二十九脚;连接器J2第六脚接Μ⑶ 主芯片U9第四十脚，连接器J2第六脚接电阻R65第二脚，电阻R65第一脚接连接器J1第一脚； 连接器J7第七脚接电阻R70第一脚，电阻R70第二脚接MCU主芯片U9第三十九脚;智能锁中设 置感应振动的陀螺仪，且由陀螺仪控制芯片U13控制，陀螺仪控制芯片U13的第一脚接3.3V 电源；陀螺仪控制芯片U13的第四脚接电阻R54的第一脚，电阻R54的第二脚接Μ⑶主芯片U9 的第十一脚;陀螺仪控制芯片U13的第五脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第六脚接电阻R55的 第一脚，电阻R55的第二脚接MCU主芯片U9的第十脚；陀螺仪控制芯片U13的第七脚接电阻 R59的第一脚，R59的第二脚接3.3V电源;陀螺仪控制芯片U13的第八脚接电阻R58的第一脚， 电阻R58的第二脚接3.3V电源;陀螺仪控制芯片U13的第十脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第 十一脚接MCU主芯片U9的第十二脚;陀螺仪控制芯片U13的第十三脚接电阻R61的第一脚，电 阻R61的第二脚接地;陀螺仪控制芯片U13的第十四脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第 十五脚和第十六脚接地；电子马达驱动芯片U1的第一脚接连接器J2的第一脚，电子马达驱 动芯片U1的第三脚接连接器J2的第二脚;连接器J2接电子马达，电子马达驱动芯片U1的第 二脚接电阻R1的第一脚，电阻R1的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第四脚接接MOS管Q1 的第三脚，MOS管Q1的第二脚接输入电源；电子马达驱动芯片U1的第四脚接电容C19第一脚， 电容C19第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第五脚接地；电子马达驱动芯片U1的第七脚接 电阻R2的第一脚，电阻R2的第二脚接电子马达驱动芯片U1的第八脚，电子马达驱动芯片U1 的第七脚接电阻R3的第一脚，电阻R3的第二脚接地;电子马达驱动芯片U1的第九脚接MCU主 芯片U9的第三十七脚，电子马达驱动芯片U1的第十脚接MCU主芯片U9的第三十六脚。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种所述任一智能锁的基于GPS和蓝牙控制实现安全 自动开门的方法，具体如下：
[0014] S1:在移动设备中预设以门锁为中心的GPS围栏范围，并将蓝牙网关安装与室内门 锁附近；
[0015] S2:当移动设备处于第一位置时，移动设备仅对自身进行GPS定位而不进行蓝牙侦 测；
[0016] S3:当移动设备由第一位置进入第二位置时，对周边进行蓝牙侦测，不断监测蓝牙 信号源；
[0017] S4:当移动设备侦测到的门锁蓝牙模块信号强度X、蓝牙网关信号强度Y和预设开 门信号强度值C满足X>Y和x>c时，移动设备通过蓝牙向控制模块发送开锁信号；
[0018] 执行完S4的移动设备将不再发送开锁信号，直到移动设备离开GPS围栏后，重复S2 ~S4;
[0019] 所述的第一位置为处于GPS围栏范围之外的位置，所述的第二位置为处于GPS围栏 内但位于室外的位置，所述的第三位置为位于室内的位置。
[0020] 作为优选，所述的GPS围栏范围为200~500米。
[0021] 作为优选，执行完所述的S4后，移动设备中设置终止标志位，该终止标志位直到移 动设备再次离开GPS围栏时进行删除；当存在终止标志位时，移动设备不再进行蓝牙侦测或 发送开锁信号。
[0022]本发明相对于现有技术而言，利用移动设备作为搭载秘钥的载体，用户能够便捷 的对门锁进行开启，而不需要额外携带钥匙。另外，本发明的自动开门方法具有以下优点： (1)用户携带智能手机从外回到家，当人靠近家门足够近时(距离可自定义），手机自动进行 蓝牙开锁，无需用户任何操作。（2)手机自动开门成功之后，不会再触发自动开门动作，直到 用户再次离开家足够距离(距离可自定义）后返回家时才会再次触发自动开门。（3)用户在 家中室内时候不会触发自动功能。
【附图说明】
[0023] 图1为一种基于移动设备蓝牙实现安全认证的智能锁的结构示意图；
[0024] 图2为本发明的安全自动开门方法中不同位置示意图；
[0025] 图3为本发明中GPS围栏不同位置的示意图；
[0026] 图中：控制模块1、蓝牙模块2、加密芯片3、陀螺仪4、电池输入接口 5、电子马达输入 接口 6、电子马达输出接口 7、门磁检测接口 8、电池组9、电子系统10、电子马达11、锁体门磁 12 和UART接口 13。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施 方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0028]如图1所示，一种基于GPS和蓝牙控制的智能锁，锁体内部与传统的电子锁相同，设 有电子马达11和控制电子马达的电子系统10,电子马达对锁芯进行控制，使其处于或偏离 把手可开启状态。本发明的门锁在传统锁体基础上，还包括加密芯片3、蓝牙模块2和作为控 制模块1的门锁MCU，所述的加密芯片3、蓝牙模块2分别与控制模块1相连，所述的电子系统 10通过电子马达输入接口 6与控制模块1相连，控制模块1通过电子马达输出接口 7与电子马 达11相连，以控制电子马达11运行。由此，原有的密码、芯片等电子系统10也可以通过控制 模块1控制电子马达，且其控制记录均会被控制模块1所记录，实现监控。所述的蓝牙模块2 用于与移动设备建立蓝牙连接;所述的移动设备中设置有定位自身位置的GPS模块;所述的 蓝牙模块2和移动设备均通过蓝牙与置于门内的蓝牙网关相连，所述的蓝牙网关和移动设 备均通过网络与云平台服务器相连。移动设备中设有加密模块，通过蓝牙与所述的加密芯 片3进行密码验证，当秘钥认证成功时，反馈给MCU。
[0029]另外，为了使锁体具有防盗功能，Μ⑶上还同时连接陀螺仪4,用于感应门锁震动。 用户可通过移动设备可使门锁进入布防状态，该状态下，若门锁被打开或受到撞击，均可实 时通知用户，起到防盗作用。控制模块1上还设有与电池组9相连的电池输入接口 5和与锁体 门磁12相连的门磁检测接口8,另外还可以设置用于调试的UART接口 13。在某些状况下，当 锁体门磁12检测到门未完全闭合时，可通知用户或直接自动闭合。
[0030] 另外，门锁系统中还设置有另一重要组件一一蓝牙网关。如图2所示，蓝牙网关包 括MCU和分别与MCU相连的WiFi模块和蓝牙收发模块(与前述的蓝牙模块为不同的模块），蓝 牙收发模块、WiFi模块分别用于与蓝牙终端设备、网络相连，Μ⑶用于对任一模块接收到的 数据包进行协议转换后，通过另一模块进行发送。蓝牙网关中的蓝牙收发模块与门锁中的 蓝牙模块和移动设备均建立通讯连接，蓝牙网关的WiFi模块和移动设备均通过网络与云平 台服务器相连，由此实现远程自动控制。
[0031] 进一步的，本发明中提供了一种智能锁中电路的优选连接方式，具体如下：
[0032] 智能锁外部设有用于输入的触摸面板，由触摸面板芯片U11控制，触摸面板芯片 Ul 1的第一脚接地，触摸面板芯片Ul 1的第二脚串联电阻R34后接在连接器J5的第一脚，触摸 面板芯片U11的第三脚串联电阻R35后接在连接器J5的第二脚，触摸面板芯片U11的第四脚 串联电阻R36后接在连接器J5的第三脚，触摸面板芯片U11的第五脚串联电阻R37后接在连 接器J5的第四脚，触摸面板芯片U11的第二十脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十二脚， 触摸面板芯片U11的第二^^一脚串联电阻R43后接在连接器J5的第^^一脚，触摸面板芯片 U11的第二十二脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十脚，触摸面板芯片U11的第二十三脚 串联电阻R42后接在连接器J5的第九脚，触摸面板芯片U11的第二十四脚串联电阻R42后接 在连接器J5的第八脚，触摸面板芯片U11的第二十五脚串联电阻R42后接在连接器J5的第七 脚，触摸面板芯片U11的第二十六脚串联电阻R42后接在连接器J5的第六脚，触摸面板芯片 U11的第二十七脚串联电阻R42后接在连接器J5的第五脚;3.3V电源依次通过滤波电容C24、 滤波电容C25和滤波电容C26滤波后接在触摸面板芯片U11的第十三脚上，触摸面板芯片U11 的第十四脚接地;触摸面板芯片U11的第十五脚通过电阻R30接到3.3V电源上做为上拉，再 串联电阻R57后接到Μ⑶主芯片U9的第^^一脚上;触摸面板芯片U11的第十六脚通过电阻R29 接到3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R56后接到Μ⑶主芯片U9的第十脚上;触摸面板芯片 U11第十七脚串联电容C15接地，触摸面板芯片U11的第十八脚通过R28接到3.3V电源上做为 上拉后接到Μ⑶主芯片U9的第三十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第一脚接在触摸面 板芯片U11的第二十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第二脚接地，连接器J5的第十三脚 和第十四脚接地，连接器j 5接触摸面板，用于密码输入；智能锁通过电源芯片进行供电，其 中：滤波电容C18、滤波电容C19和滤波电容C33组成电源的输入部分，通过电源芯片把外接 的输入电源转换为3.3V电源给其他设备供电，电源的输出部分通过滤波电容C20、滤波电容 C21和滤波电容C34进行滤波；电压检测芯片U5的第一脚接在输入电源上，第三脚接地，第二 脚通过电阻R3连接于3.3V电源上，然后接到Μ⑶主芯片U9的第十七脚;锁体门磁与连接器J1 相连，连接器J1第二脚接地，二极管D1的第一脚接连接器J1的第一脚，二极管D1的第二脚接 地，电阻R2第一脚接连接器J1的第二脚，电阻R2的第二脚接地;连接器J1的第一脚接Μ⑶主 芯片U9的第三^^一脚;加密芯片中含有存储秘钥的存储芯片U14,且存储芯片U14的第一脚 接Μ⑶主芯片U9的第二十脚;存储芯片U14的第二脚接电阻R84的第一脚，电阻R84的的第二 脚接Μ⑶主芯片U9的第十四脚，电阻R84的第二脚接电阻R81的第一脚，电阻R81的第二脚接 地;存储芯片U14的第三脚接电阻R85的第一脚，R85的第二脚接3.3V电源;存储芯片U14的第 四脚接地;存储芯片U14的第五脚接Μ⑶主芯片U9的第十五脚;存储芯片U14的第六脚接Μ⑶ 主芯片U19的第十六脚；电阻R86的第二脚接3.3V电源;存储芯片U14的第八脚接3.3V电源， 存储芯片U14的第八脚接电容C156的第一脚，电容C156的第二脚接地;连接器J2第一脚接输 入电源;连接器J2第二脚接mi主芯片U9第三十七脚;连接器J2第三脚接U9的第三十六脚； 连接器J2第四脚接地;连接器J2第五脚接Μ⑶主芯片U9第二十九脚;连接器J2第六脚接Μ⑶ 主芯片U9第四十脚，连接器J2第六脚接电阻R65第二脚，电阻R65第一脚接连接器J1第一脚； 连接器J7第七脚接电阻R70第一脚，电阻R70第二脚接MCU主芯片U9第三十九脚;智能锁中设 置感应振动的陀螺仪，且由陀螺仪控制芯片U13控制，陀螺仪控制芯片U13的第一脚接3.3V 电源；陀螺仪控制芯片U13的第四脚接电阻R54的第一脚，电阻R54的第二脚接Μ⑶主芯片U9 的第十一脚;陀螺仪控制芯片U13的第五脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第六脚接电阻R55的 第一脚，电阻R55的第二脚接MCU主芯片U9的第十脚；陀螺仪控制芯片U13的第七脚接电阻 R59的第一脚，R59的第二脚接3.3V电源;陀螺仪控制芯片U13的第八脚接电阻R58的第一脚， 电阻R58的第二脚接3.3V电源;陀螺仪控制芯片U13的第十脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第 十一脚接MCU主芯片U9的第十二脚;陀螺仪控制芯片U13的第十三脚接电阻R61的第一脚，电 阻R61的第二脚接地;陀螺仪控制芯片U13的第十四脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第 十五脚和第十六脚接地；电子马达驱动芯片U1的第一脚接连接器J2的第一脚，电子马达驱 动芯片U1的第三脚接连接器J2的第二脚;连接器J2接电子马达，电子马达驱动芯片U1的第 二脚接电阻R1的第一脚，电阻R1的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第四脚接接MOS管Q1 的第三脚，MOS管Q1的第二脚接输入电源；电子马达驱动芯片U1的第四脚接电容C19第一脚， 电容C19第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第五脚接地；电子马达驱动芯片U1的第七脚接 电阻R2的第一脚，电阻R2的第二脚接电子马达驱动芯片U1的第八脚，电子马达驱动芯片U1 的第七脚接电阻R3的第一脚，电阻R3的第二脚接地;电子马达驱动芯片U1的第九脚接MCU主 芯片U9的第三十七脚，电子马达驱动芯片U1的第十脚接MCU主芯片U9的第三十六脚。
[0033] 一种基于GPS和蓝牙控制实现安全自动开门的方法，可基于上述任一方案的智能 锁，其需要依赖于蓝牙网关实现。方法具体如下：
[0034] S1:在移动设备中预设以门锁为中心的GPS围栏范围（一般为200~500米），并将蓝 牙网关安装与室内门锁附近;移动设备保持蓝牙和GPS服务开启，若上述功能通过App实现， 则还需要将上述服务的启用授权App软件。
[0035] S2:当移动设备处于第一位置时，移动设备仅对自身进行GPS定位而不进行蓝牙侦 测；
[0036] S3:当移动设备由第一位置进入第二位置时，对周边进行蓝牙侦测，不断监测蓝牙 信号源；
[0037] S4:当移动设备侦测到的门锁蓝牙模块信号强度X、蓝牙网关信号强度Y和预设开 门信号强度值C满足X>Y和X>C时，移动设备通过蓝牙向控制模块发送开锁信号；
[0038]执行完S4的移动设备将不再发送开锁信号，直到移动设备离开GPS围栏后，重复S2 ~S4。实际执行过程中，执行完所述的S4后，移动设备中可设置终止标志位，该终止标志位 直到移动设备再次离开GPS围栏时才进行删除；当存在终止标志位时，移动设备不再进行蓝 牙侦测或发送开锁信号。
[0039] 上述方法中，第一位置为处于GPS围栏范围之外的位置（图3中的用户手机位置1)， 所述的第二位置为处于GPS围栏内但位于室外的位置（图3中的用户手机位置2)，所述的第 三位置为位于室内的位置(包括图3中的用户手机位置3和4)。其中室内、室外均是相对于用 户家中而言的。
[0040] 事实上，第三位置可能发生两种情况：当用户手机自动开门进入室内，处于位置3 (室内靠近门锁，能检测到门锁及网关的蓝牙信号）或位置4(远离门锁及网关，不能检测到 门锁或网关的蓝牙信号）时，由于终止标志位的限制，手机不再会检测附近蓝牙信号，也不 会产生自动开门动作。而当用户手机处于位置3时，且手机由于某种不确定原因，如:系统复 位、App重装、GPS定位异常等，App的终止标志位处于重置状态。但由于墙体和门板的阻隔， 在门外X将远小于Y，手机依然不会执行自动开门动作。由此保证了门锁的安全性，只有在用 户从外面回家时才会自动被打开，其余时间不会无故打开。
[0041] 另外，基于上述装置还可以提供一种门锁降低功耗的方法，步骤如下：
[0042]在智能门锁附近安装蓝牙网关，保证蓝牙网关的蓝牙信号能够连接智能门锁，其 WiFi信号常连家中可以上网的WiFi路由器，并通过路由器连接云平台服务器;将移动设备 与门锁进行关联，并在移动设备中设置以该门锁为中心的GPS围栏;所有与门锁关联的移动 设备的不断监测自身所处位置是否位于所述的GPS围栏内，并反馈给云平台服务器;当所有 关联的移动设备都离开GPS围栏范围时，云平台服务器通过蓝牙网关命令智能门锁进入低 频模式；当有关联手机位于GPS围栏内时，云平台通过蓝牙网关命令智能门锁进入正常模 式。
[0043] 进一步的，GPS围栏的范围半径通常设置为200~500m。
[0044] 进一步的，每次移动设备通过蓝牙打开门锁后，都会通过蓝牙网关将开门时间记 录到云平台，每隔一段时间后云平台会对用户打开该门锁的时间分布进行分析，分析用户 日常不太可能使用蓝牙外部开门的时间段，如:凌晨睡眠时间，固定上班时间等。当某一时 间段门锁的被打开频率低于阈值时，由云平台服务器通过蓝牙网关发送命令到门锁，使门 锁在该时间段内进入休眠模式，门锁通过内部定时器定时自动恢复到正常模式。门锁处于 休眠模式中时，如果用户有突发情况需要开门，可触摸门锁触控面板，门锁将解除休眠模式 恢复到正常模式。
[0045] 上述正常模式、低频模式和休眠模式具体如下：
[0046]正常模式:蓝牙模块以默认的频率间隙处理外部蓝牙信号请求；
[0047]低频模式:蓝牙模块以降低数倍于默认的频率间隙处理外部蓝牙信号请求；
[0048]休眠模式:蓝牙模块完全关闭，只能靠触摸门锁的触控面板唤醒。
[0049] 另外，基于上述装置还可以提供一种基于移动设备蓝牙实现智能锁安全认证的方 法，具体如下：
[0050] S1:所述的门锁和移动设备中均内置初始默认秘钥(x，y)，当门锁与移动设备初次 通过蓝牙配对时，移动设备将门锁内的初始默认秘钥(x，y)修改为(xl，yl);，默认秘钥可通 过加密芯片存储或者也可通过软件进行软实现。
[0051] 为了防止黑客通过窃听app与门锁交互的信道而破解出（xl，yl)，采用如下安全加 密策略：
[0052] S2:每次认证时，所述的移动设备利用随机数生成算法生成一 k位的随机数b，并将 其发送给门锁；门锁也用随机数生成算法生成一k位的随机数a，并将其发送给移动设备。
[0053] S3:移动设备计算出21 = (α·χ1)發(6 ·，1) @1?，并将zl发送给门锁，其中，随机 数v满足条件:v = 1的概率_
[0054] S4:门锁判断ζ? = 〇·χ1) ? (δ yl)是否成立，若成立则门锁接受次数计为一 次，不成立则门锁拒绝次数计为一次。
[0055] S5:重复S1~S4共r次，若门锁拒绝总次数少于nr次，则两者秘钥认证成功，门锁接 受该移动设备控制。此时用户可通过移动设备控制门锁的打开与否。否则视为两者认证未 成功，门锁拒绝接受移动设备控制。
[0056]以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有 关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变 化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保 护范围内。
【主权项】
1. 一种基于GPS和蓝牙控制的智能锁，锁体内部设有电子马达和控制电子马达的电子 系统，其特征在于，还包括加密芯片、蓝牙模块和控制模块，所述的加密芯片、蓝牙模块分别 与控制模块相连，所述的电子系统通过电子马达输入接口与控制模块相连，控制模块通过 电子马达输出接口与电子马达相连，以控制电子马达运行;所述的蓝牙模块用于与移动设 备建立蓝牙连接;所述的移动设备中设置有定位自身位置的GPS模块;所述的蓝牙模块和移 动设备均通过蓝牙与置于门内的蓝牙网关相连，所述的蓝牙网关和移动设备均通过网络与 云平台服务器相连。2. 如权利要求1所述的基于移动设备蓝牙实现安全认证的智能锁，其特征在于，所述的 移动设备中设有加密模块，用于通过蓝牙与所述的加密芯片进行密码验证。3. 如权利要求1所述的基于移动设备蓝牙实现安全认证的智能锁，其特征在于，所述的 控制模块上连接陀螺仪，用于感应门锁震动。4. 如权利要求1所述的基于移动设备蓝牙实现安全认证的智能锁，其特征在于，所述的 控制模块上设有与电池组相连的电池输入接口和与锁体门磁相连的门磁检测接口。5. 如权利要求1所述的基于移动设备蓝牙实现安全认证的智能锁，其特征在于，所述的 蓝牙网关包括MCU和分别与MCU相连的wifi模块和蓝牙收发模块，分别用于与网络和蓝牙终 端设备相连。6. 如权利要求1所述的基于移动设备蓝牙实现安全认证的智能锁，其特征在于，智能锁 中电路连接如下： 智能锁外部设有用于输入的触摸面板，由触摸面板芯片U11控制，触摸面板芯片U11的 第一脚接地，触摸面板芯片U11的第二脚串联电阻R34后接在连接器J5的第一脚，触摸面板 芯片U11的第三脚串联电阻R35后接在连接器J5的第二脚，触摸面板芯片U11的第四脚串联 电阻R36后接在连接器J5的第三脚，触摸面板芯片U11的第五脚串联电阻R37后接在连接器 J5的第四脚，触摸面板芯片Ul 1的第二十脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十二脚，触摸 面板芯片U11的第二^^一脚串联电阻R43后接在连接器J5的第^^一脚，触摸面板芯片U11的 第二十二脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十脚，触摸面板芯片U11的第二十三脚串联电 阻R42后接在连接器J5的第九脚，触摸面板芯片U11的第二十四脚串联电阻R42后接在连接 器J5的第八脚，触摸面板芯片U11的第二十五脚串联电阻R42后接在连接器J5的第七脚，触 摸面板芯片U11的第二十六脚串联电阻R42后接在连接器J5的第六脚，触摸面板芯片U11的 第二十七脚串联电阻R42后接在连接器J5的第五脚;3.3V电源依次通过滤波电容C24、滤波 电容C25和滤波电容C26滤波后接在触摸面板芯片U11的第十三脚上，触摸面板芯片U11的第 十四脚接地;触摸面板芯片U11的第十五脚通过电阻R30接到3.3V电源上做为上拉，再串联 电阻R57后接到MCU主芯片U9的第^^一脚上;触摸面板芯片U11的第十六脚通过电阻R29接到 3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R56后接到MCU主芯片U9的第十脚上;触摸面板芯片Ul 1第 十七脚串联电容C15接地，触摸面板芯片U11的第十八脚通过R28接到3.3V电源上做为上拉 后接到Μ⑶主芯片U9的第三十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第一脚接在触摸面板芯 片U11的第二十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第二脚接地，连接器J5的第十三脚和第 十四脚接地，连接器J5接触摸面板，用于密码输入;智能锁通过电源芯片进行供电，其中：滤 波电容C18、滤波电容C19和滤波电容C33组成电源的输入部分，通过电源芯片把外接的输入 电源转换为3.3V电源给其他设备供电，电源的输出部分通过滤波电容C20、滤波电容C21和 滤波电容C34进行滤波；电压检测芯片U5的第一脚接在输入电源上，第三脚接地，第二脚通 过电阻R3连接于3.3V电源上，然后接到MCU主芯片U9的第十七脚；锁体门磁与连接器J1相 连，连接器J1第二脚接地，二极管D1的第一脚接连接器J1的第一脚，二极管D1的第二脚接 地，电阻R2第一脚接连接器J1的第二脚，电阻R2的第二脚接地;连接器J1的第一脚接Μ⑶主 芯片U9的第三^^一脚;加密芯片中含有存储秘钥的存储芯片U14,且存储芯片U14的第一脚 接Μ⑶主芯片U9的第二十脚;存储芯片U14的第二脚接电阻R84的第一脚，电阻R84的的第二 脚接Μ⑶主芯片U9的第十四脚，电阻R84的第二脚接电阻R81的第一脚，电阻R81的第二脚接 地;存储芯片U14的第三脚接电阻R85的第一脚，R85的第二脚接3.3V电源;存储芯片U14的第 四脚接地;存储芯片U14的第五脚接Μ⑶主芯片U9的第十五脚;存储芯片U14的第六脚接Μ⑶ 主芯片U19的第十六脚；电阻R86的第二脚接3.3V电源;存储芯片U14的第八脚接3.3V电源， 存储芯片U14的第八脚接电容C156的第一脚，电容C156的第二脚接地;连接器J2第一脚接输 入电源;连接器J2第二脚接mi主芯片U9第三十七脚;连接器J2第三脚接U9的第三十六脚； 连接器J2第四脚接地;连接器J2第五脚接Μ⑶主芯片U9第二十九脚;连接器J2第六脚接Μ⑶ 主芯片U9第四十脚，连接器J2第六脚接电阻R65第二脚，电阻R65第一脚接连接器J1第一脚； 连接器J7第七脚接电阻R70第一脚，电阻R70第二脚接MCU主芯片U9第三十九脚;智能锁中设 置感应振动的陀螺仪，且由陀螺仪控制芯片U13控制，陀螺仪控制芯片U13的第一脚接3.3V 电源；陀螺仪控制芯片U13的第四脚接电阻R54的第一脚，电阻R54的第二脚接Μ⑶主芯片U9 的第十一脚;陀螺仪控制芯片U13的第五脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第六脚接电阻R55的 第一脚，电阻R55的第二脚接MCU主芯片U9的第十脚；陀螺仪控制芯片U13的第七脚接电阻 R59的第一脚，R59的第二脚接3.3V电源;陀螺仪控制芯片U13的第八脚接电阻R58的第一脚， 电阻R58的第二脚接3.3V电源;陀螺仪控制芯片U13的第十脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第 十一脚接MCU主芯片U9的第十二脚;陀螺仪控制芯片U13的第十三脚接电阻R61的第一脚，电 阻R61的第二脚接地;陀螺仪控制芯片U13的第十四脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第 十五脚和第十六脚接地；电子马达驱动芯片U1的第一脚接连接器J2的第一脚，电子马达驱 动芯片U1的第三脚接连接器J2的第二脚;连接器J2接电子马达，电子马达驱动芯片U1的第 二脚接电阻R1的第一脚，电阻R1的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第四脚接接MOS管Q1 的第三脚，MOS管Q1的第二脚接输入电源；电子马达驱动芯片U1的第四脚接电容C19第一脚， 电容C19第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第五脚接地；电子马达驱动芯片U1的第七脚接 电阻R2的第一脚，电阻R2的第二脚接电子马达驱动芯片U1的第八脚，电子马达驱动芯片U1 的第七脚接电阻R3的第一脚，电阻R3的第二脚接地;电子马达驱动芯片U1的第九脚接MCU主 芯片U9的第三十七脚，电子马达驱动芯片U1的第十脚接MCU主芯片U9的第三十六脚。7.-种权利要求1所述智能锁的基于GPS和蓝牙控制实现安全自动开门的方法，其特征 在于，具体如下： S1:在移动设备中预设以门锁为中心的GPS围栏范围，并将蓝牙网关安装与室内门锁附 近； S2:当移动设备处于第一位置时，移动设备仅对自身进行GPS定位而不进行蓝牙侦测； S3:当移动设备由第一位置进入第二位置时，对周边进行蓝牙侦测，不断监测蓝牙信号 源； S4:当移动设备侦测到的门锁蓝牙模块信号强度X、蓝牙网关信号强度Y和预设开门信 号强度值C满足X>Y和x>c时，移动设备通过蓝牙向控制模块发送开锁信号； 执行完S4的移动设备将不再发送开锁信号，直到移动设备离开GPS围栏后，重复S2~ S4; 所述的第一位置为处于GPS围栏范围之外的位置，所述的第二位置为处于GPS围栏内但 位于室外的位置，所述的第三位置为位于室内的位置。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的GPS围栏范围为200~500米。9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，执行完所述的S4后，移动设备中设置终止标 志位，该终止标志位直到移动设备再次离开GPS围栏时进行删除；当存在终止标志位时，移 动设备不再进行蓝牙侦测或发送开锁信号。
【文档编号】E05B47/00GK106097497SQ201610404361
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】唐旭, 赵敏, 刘亮, 何忠伟, 吴竞华
【申请人】杭州虹云网络科技有限公司