遥控系统和验证方法

专利名称：遥控系统和验证方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制设备的射频遥控系统，此外还涉及那些适合在该系统中使用的设备，以及验证遥控的方法。本发明尤其适于对电视、音频或Hi-Fi系统、数字视频录放机以及机顶盒之类的家用电子设备进行无线电遥控，而其应用并不局限于此。
一般来说，对住宅中的电视、数字视频录放机、机顶盒以及音频Hi-Fi设备之类的家用设备所进行的遥控是使用专用的遥控器(RCU)来实现的。RCU通常允许用户远距离控制多种系统功能。例如，对TV或VCR之类的设备而言，用户可以增大音量或是改变接收频道。很多手持遥控器都使用红外(IR)机制来向嵌入到设备中的红外接收机发射控制信号。使用基于红外的遥控器在费用上相对较低，它在一个相对较短的距离中工作并且需要视线通信。用户通常对于其所拥有的每台电子设备具有单独的遥控器，或者具有一个可以从其他遥控器那里学习命令信号并且随后用于各个设备的单独的“通用遥控器”，在这种情况下，要求用户在发布控制命令之前选择所要控制的设备。
其他遥控系统使用的是基于射频(RF)的遥控机制。使用RF可以增大通信范围，并且不需要与接收设备具有直达视线，由此为用户提供了一种更灵活的控制体验。然而，RF信号可以穿透墙壁和天花板，这种能力可能导致不慎控制邻居的一个或多个设备，由此为邻居带来很多烦扰。
通常，这种系统为一个系统分配一个控制标识符，并且RCU在每一次命令传输中都发射这个标识符，由此尝试阻止这种干扰。这个标识符可以用设备和RCU上提供的开关或拨号盘来进行设定。
美国专利US5,500,691描述的是对用于视频系统的RF遥控进行初始设定，在这个系统中，RF遥控器具有一个红外发射机。该视频系统允许用户使用红外发射机并借助一个远程标识符设定显示器来输入RF发射机的遥控标识符。在输入遥控标识符之前，系统将会忽略RF命令信号。
虽然通过上述专利能在某种程度上了解针对家用设备所进行的射频方式的家中控制，但是有限的标识符范围将会提出问题，这是因为单个遥控器所控制的设备数目受到了限制。此外，有限数量的标识符提高了不慎、甚至是恶意控制的概率。最终，对消费者来说，为每台设备手动设定双列直插式封装开关或标识符是非常不便和麻烦的，特别地，这种设定不兼容那些可以在家庭网络中使用的新出现的无线电标准。
因此，本发明的一个目的是提供一种兼容新出现的无线电协议并对射频遥控进行验证的方法。此外，本发明的另一个目的是提供一种适合实施这种方法的系统和设备。
依照本发明的第一个方面，在这里提供了一种用于对一个具有一个设备和一个遥控器的系统中的无线电标识符交换进行验证的方法，其中所述设备和遥控器都是依照预定的无线电协议工作的，所述方法包括交换各自的无线电标识符，产生一个待输入的用于验证的按键序列，就所述待输入的按键序列而向用户发布请求，使用生成的按键序列来验证输入的按键序列，以及保存遥控器标识符，以便能够根据所述验证允许控制。
依照本发明的第二个方面，在这里提供了一个系统，其中包括一个用于对设备进行控制的遥控器，该设备具有依照预定无线电协议来与所述遥控器进行通信的通信装置，并且在系统中还定义了无线电标识符，该系统还包括生成用于验证的按键序列的装置，用于就所述待输入的按键序列向用户发布请求的装置，用于接收输入的按键序列并且使用生成的序列来验证输入的按键序列的装置，以及用于存储遥控器的无线电标识符，以便能够至少部分地依照所述验证来允许控制的装置。
本发明的系统和方法方面允许用户对设备和他的遥控器之间的无线电标识符的交换进行验证，优选地，所述验证是在一个使用了无线电协议的系统中进行的，在该系统中，无线电模块被安装到或内嵌在用户设备内部。
在一个实施例中，设备是用安装了嵌入式ZigBee无线电模块的音频系统(通常称为Hi-Fi)表示的，其中举例来说，该模块是一个Philips ProntoTM形式的遥控器。ZigBee无线电标准(www.zigbee.com)是一个低功率和低等待时间的标准，它特别适合家庭联网和控制。它需要设备配有在无线电交换中使用的64位的唯一标识符(与蓝牙标准www.bluetooth.com相同)。在第一次交换中，由依照本发明方法发起验证过程的设备来暂时保存RCU标识符。
在该过程中，设备将会产生一个待输入的按键序列，并且将会就所述待输入的按键序列而向用户发布一个请求。在这个实施例中，该请求采取的是在Hi-Fi的扬声器系统上输出的人工合成语音的形式。按键序列是根据Hi-Fi用户的输入能力随机产生的。例如，所发布的按键序列可以包括下列听觉指令“请按照如下顺序按下下列按钮CD播放，CD停止，CD快进”Hi-Fi就该序列而监视其用户接口按钮。在经过一个特定时段之后，Hi-Fi将任意输入的序列与发布的序列相比较。如果序列匹配，则验证遥控器的无线电标识符，并且将其存入Hi-Fi中的一个表格中。随后，Hi-Fi将会接受来自具有该标识符的RCU的射频命令，其中在表格中表明这个标识符先前已经被验证。
在另一个实施例中，电视(TV)之类的设备可以在显示屏上显示输入按键序列。
在另一个实施例中，输入的按键序列是在用户RCU的数字键盘上输入的，随后，RCU将按键序列发送到设备以进行验证，其中设备将会请求在其设备自身上的另一次输入，以便确认验证。
因此，输出能力各不相同的家用电子设备一开始就可以确定接收到的设备标识符来自一个非常接近设备并且可以实际使用该设备的用户的RCU。这样一来，即使邻居在其相邻网络上暗中获取了这些设备的网络地址并且暗中故意在这些设备地址上把命令作为目标，设备也不会接受来自具有不同标识符的邻居RCU的无线电命令。
非常有利的是，这种系统和方法允许使用具有大标识符的无线电系统，而不会因为必须输入大标识符而为用户带来烦扰。例如，普通消费者不希望输入的64位标识符是用一个包含了20位的字符串而以十进制形式表示的。此外，由于标识符在系统中是唯一的，因此可以在一个家庭网络中提供很多设备，但却很少会出现不慎控制。
现在将参考附图并以实例形式来对本发明进行描述，其中

图1是能够进行RF遥控的示例系统；图2是系统中的无线电组件的框图；图3是与系统结合使用的无线电数据报的图示；图4是验证前和验证后以表格形式的示例数据结构的图示；图5是描述依照本发明的验证控制方法的流程图。
应该指出的是，这些附图采用了图表的形式并且不是按比例绘制的。在这些图中，为了清楚和方便起见，在尺寸上放大或缩小了图中某些部分的相对尺寸和比例。在经过修改的不同实施例中，其中通常使用了相同的参考符号来引用相应或相似的特征。
图1显示的是一个具有一个以消费者Hi-Fi形式的设备的系统。Hi-Fi 10与音频扩音器12相连并具有输入装置14，其中该输入装置包含了用于操作Hi-Fi功能的按钮，这些功能可以是CD播放、CD跳转、音量旋钮等等。此外在图1中还描述了一个电视设备20，它具有显示器22以及输入装置24，其中该输入装置包含了用于操作电视的按钮。
此外还显示了一个传统样式的遥控器30，它具有数字键盘形式的输入装置32。
Hi-Fi 10、电视20以及遥控器分别具有允许RF遥控的射频(RF)无线电模块40a、40b、40c。在本实施例中，无线电模块是依照ZigBee无线电标准(www.Zigbee.com)工作的。
图2描述的是ZigBee无线电模块40a的典型特性。该模块包括一个与收发机44以及无线电天线46相耦合的微控制器42(例如公知的mc8051芯片)。微控制器42具有存储ZigBee无线电堆栈50的闪存区域48。在图2中以数字无线电系统中的本领域技术人员公知的引用层形式而对堆栈50进行了概念性描述。该堆栈具有物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)，网络层(NWK)以及更高的应用编码(AC)层50a。AC层50a的应用编码定义模块功能并且格式化用于传输的数据，其中数据穿过其中的每一层向下输入并且，最终经由空中接口传送。同样，从概念上讲，接收到的无线电数据经由PHY、MAC和NWK层向上传递，最终到达作用于数据的应用编码层。在这个RCU模块40c的实施例中，所加载的编码被设计用于简单的RF遥控传输，而那些在设备模块40a和40b中加载的编码还对即将简要描述的按键序列生成以及验证过程进行操作。
在设计ZigBee协议和标准的过程中，IEEE和ZigBee联盟决定每一个ZigBee无线电设备或模块40a、b，c都具有唯一的64位无线电标识符。在图2中则显示将其作为“ID”存入一个永久(例如引导块)存储区48中。2的64次方(264)可以提供20位十进制数字空间，由此可以表示18、446、744、073、709、551、616个唯一设备。
图3概念性描述了一个ZigBee无线电消息或数据报60，它具有不同的报头字段60a、60b、一个校验和字段(C)以及一个数据或净荷字段60c。一般来说，无线电消息60具有源地址60a和目的地地址60b，在这个实例中，这些地址包含了RCU30中用于生成消息60的模块40c的标识符RC_ID，以及目标模块(例如具有模块40a的Hi-Fi 10)的设备标识符(Dev_ID)。净荷字段60c包含了控制命令数据，其中在这个实例，该数据是作为RCU用户输入的命令来描述的，并且该命令是表达用户降低音量COM(Vol_down)的希望。
如图4所示，设备模块40a和40b还在存储器48中保存了已经验证和没有验证的遥控设备(用各自的标识符来识别)的列表或表格。例如，表格70a显示尚未验证RC_ID1，这是由表格70a的单元格72中的值为0的条目表示的。验证了RCU标识符(RC_ID1)之后，用单元格72中为1的条目来描述表格70b。
现在将参考图5来对实施本发明某些方面的示例验证方法进行描述。如图1所述，假设RCU30的拥有者刚购买了一个全新的启用ZigBee的Hi-Fi 10。拥有者为Hi-Fi加电并且按下按钮14，其中该按钮将会使Hi-Fi进入验证模式。这个模式包括Hi-Fi无线电模块40a广播其设备标识符，遥控器30则接收并确认这个设备标识符。然后，RCU30的拥有者通过例如按下一个表示降低音量的命令的按钮32来尝试控制Hi-Fi。
RCU的ZigBee模块40c格式化无线电消息60(如图3所示)并且发射该消息。然后，如图5所示，Hi-Fi模块40a开始验证过程中的步骤。在步骤80，设备10首次接收到RCU标识符(Rx RC_ID)。在步骤82中将标识符与空的验证标志(TAB 0)一起输入到表格70a中。
此后，在步骤84中将会产生一个按键序列(KS GEN)。该按键序列涉及设备10的用户接口和输入装置14。例如，Hi-Fi 10可能没有或者只有很少的显示区域，但是具有很多按钮，例如CD播放、CD停止、CD快进、CD录制等等。ZigBee模块40a具有一个设备应用编码简档，其中定义了可用按钮及其功能或标签。微控制器使用该信息来产生一个随机按键序列，例如“CD播放″、“CD停止”、“CD快进”。然后，在步骤86中，Hi-Fi向用户发布一个要求输入按键序列的请求(KS REQ)。该步骤可以采用多种方式并且使用设备的特性和功能来完成。例如，Hi-Fi可以发布人工合成语音，该语音从扬声器12输出并且将生成的按键序列表示成一个音频消息。如果Hi-fi 10还具有显示器(未显示)或者其本身与具有显示器的家庭娱乐系统相连，那么可以使用显示装置(例如TV 20提供的装置)并通过显示按键序列来向用户发布按键序列请求。
在发布了按键序列请求之后，ZigBee模块40a将会等待按键序列的输入。例如，Hi-fi可以发布如下音频请求“请输入如下按键序列CD播放，CD停止，CD快进”然后，用户需要与所要控制的设备进行物理交互并且通过按下按键来输入按键序列。用户将会走向其Hi-Fi并且输入按键序列KS′，其中该序列由恰当设计的电路(例如将监视用户接口14的Hi-Fi中的处理器链接到模块40a的数据总线)传递到ZigBee模块40a的微控制器。在步骤88中，微控制器接收输入按键序列KS′(Rx KS′)，然后在步骤90中，微控制器将接收的序列与发布的序列相比较(KS′＝KS)。如果序列匹配，则程序流程经由路径97(Y)继续进行到步骤98(TAB1)，其中表格中的授权指示72将会变成表格70b所示的1。
然而，如果没有及时接收到输入的按键序列(例如模块在步骤88等待了一个假定为1分钟的设定时段)，或者接收到了序列，但在比较步骤90中并没有发现匹配，那么程序流程将会经由路径92(N)继续进行到步骤94，其中会将表格条目重新确认为0(TAB 0)，并且在步骤96中将会结束授权程序。
在后续使用中，一旦接收到消息60，则模块40a将会检查它所保存的表格条目70b。如步骤99(ACC_COM)显示的，该模块会结合表格70b(RC_ID)而对在消息60中接收的源标识符60b进行检查，如果表格中存在标识符并且将授权位设定为1，则接受包含命令的净荷。
然而，如果授权指示符为0(表格70a)或者在表格中并未保存接收到的RC_ID，则忽略这个消息。
因此，如果先前已经验证了标识符，那么只作用于从RCU或其他具有标识符的设备接收的消息。而那些穿透用户住宅墙壁的邻居RF命令消息则被忽略，同样，来自恶意黑客或窥探者的命令也被忽略，这些黑客或窥探者有可能获取家用设备地址(标识符)信息，但却不能发布RF命令，这是因为在初始验证过程期间需要物理按键序列输入来将授权表条目从0改变为1。
在另一个实施例中，可以在用户的RCU 30上输入按键序列，并且将其发射到设备10、20。然而，设备10、20同样请求来自按键14、24的设备本身的输入，以便在将授权表格条目更新为1之前确定验证。因此，即使是对RF消息进行“侦听”并且获取了按键序列的恶意窥探者而言，他也必须能够获得对设备的物理访问来完成验证。
在另一个实施例中，按键序列请求和用户输入可以转而被分为个别的按键请求和输入。换言之，设备举例请求“CD播放”，则用户按下“CD播放”，设备请求“CD停止”，则用户按下“CD停止”，依此类推。因此，只有少量用户接口或者没有用户接口的设备可以配备授权开关，并且举例来说，该开关具有两个位置和一个随机生成的序列(例如“打开开关，打开开关，关闭开关”)，由此允许就设备控制而获得授权。
在另一个实施例中可以要求在RCU以及设备上输入按键序列，以便确认验证。
在以上的描述中，使用了ZigBee无线电协议来描述验证的系统、设备和方法。但是本领域技术人员将会了解，依照本发明的教导，任何那些为其无线电设备定义唯一标识符的无线电协议都是可以使用的。此外，任何具有无线电通信装置和用户接口的消费者电子设备都可以与本发明结合使用。
通过阅读本公开可知，其他修改对本领域技术人员而言都是显而易见的。这些修改可以包括其他那些在设计、制造和使用RF遥控系统及其组成部分的过程中已知的特征，并且这些修改可用于替换或补充这里描述的特征，而不会脱离本发明的实质和范围。
权利要求
1.一种用于对一个具有一个设备(10，20)和一个遥控器(30)的系统中的无线电标识符的交换进行验证的方法，其中所述设备和遥控器都是依照预定无线电协议(50)工作的，所述方法包括交换各自的无线电标识符(60b，60a)，产生一个待输入的用于验证的按键序列(84)，就所述待输入的按键序列向用户发布请求(86)，使用生成的按键序列来验证输入的按键序列(90)，以及存储(98)遥控器标识符，以便能够根据所述验证来允许控制。
2.根据权利要求1的方法，其中随机生成用于验证的按键序列。
3.根据权利要求2的方法，其中根据设备的输入装置(14，24)随机生成按键序列。
4.根据权利要求3的方法，其中在显示器(22)上输出按键序列请求。
5.根据权利要求3或权利要求4的方法，其中在音频扬声器(12)上输出按键序列请求。
6.根据权利要求5的方法，其中经由设备的输入装置(14，24)获得输入的按键序列。
7.根据权利要求5的方法，其中经由遥控器的输入装置(32)获得输入的按键序列。
8.根据前述任何一个权利要求的方法，其中必须在预定时段中输入用户输入按键序列。
9.一种系统，包括一个用于对设备(10，20)进行控制的遥控器(30)，该设备(10，20)具有依照预定无线电协议(50)来与所述遥控器进行通信的通信装置(40a)，并且在系统中还定义了无线电标识符(60a，60b)，该系统还包括生成用于验证的按键序列的装置(42)，用于就所述待输入的按键序列向用户发布请求的装置(12，22)，用于接收(42，14，24)输入的按键序列并且使用生成的序列来验证输入的按键序列的装置，以及用于存储遥控器(30)的无线电标识符(60a)，以便能够至少部分地依照所述验证来允许控制的装置。
10.一种与权利要求9的系统结合使用的设备(10，20)，还包括视听装置(12，22)，通过该装置向用户发布按键序列请求。
11.如权利要求10所述的设备，其中输入的按键序列是通过所述设备的输入装置(14，24)输入的。
12.如权利要求10所述的设备，其中用于接收输入的按键序列的装置包括所述通信装置(40a)的无线电接收机(44)。
13.如权利要求10到12中任何一个权利要求所述的设备，其中依照预定无线电协议而与所述遥控器进行通信的通信装置包括一个依照ZigBee无线电协议工作的无线电模块(40a，40b，40c)。
全文摘要
在这里描述了一种射频控制系统(10，20，30)，其中只有在经过验证的情况下，设备(10，40a)才会接受具有唯一标识符的用户遥控器(30)，以便允许遥控。验证过程将会导致设备(10，40a)产生并且发布一个用户必须输入的按键序列。只有先前正确输入了按键序列的情况下，来自具有该标识符的遥控器(30)的命令才会得到接受。此外还发布按键序列，由此只有非常接近设备并与设备具有视/听直达线路的用户才可以在设备上输入该序列。由此可以消除邻居的视频遥控器的不慎控制。此外，本发明是用ZigBee标准来进行描述的。
文档编号G08C17/00GK1729494SQ200380106849
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月9日 优先权日2002年12月19日
发明者N·A·汉金, B·N·巴恩斯, R·J·米勒, R·J·布拉克维尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司