用于使用可见光通信控制对区域的出入的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于使用可见光通信控制对区域的出入的方法和设备
[0001]夺叉参考
[0002]本专利申请案主张2013年3月6日申请且颁予本受让人的Jovicic等人的标题为“Methods and Apparatus for Using Visible Light Communicat1ns for ControllingAccess to an Area”的美国专利申请案第13/787，676号的优先权。
技术领域
[0003]本申请案涉及无线通信，并且更具体地说，涉及用于使用可见光通信信号和/或无线电信号控制对一或多个地理区域(例如，建筑物、房间等)的出入的方法和设备。
【背景技术】
[0004]使用发光二极管(LED)的可见光通信(VLC)提供了高数据速率无线通信的可能性。据一些估计，LED将在将来的照明市场中占主导，并且因此将创造针对室内无线出入启用辅助下行链路载波的机会。
[0005]在各种已知系统中，出入建筑物或建筑物内部的房间是基于用户(例如，雇员、客户或任何经过授权的以出入一区域的个人)的认证。目前，大部分系统使用RFID(射频识另IJ)技术实施用户认证，所述技术要求用户携带在建筑物的某些区域的进入点处由RFID读取器读取的RFID徽章。这种方法的明显的缺点在于需要安装读取器终端以及要求用户携带专用RFID徽章。其它缺点是用于新用户/访问者的RFID徽章调测以及徽章更新。甚至更重要的是，已证实RFID具有安全性问题。最近已证实无源NFC(近场通信)中嵌入的信息和RFID标记可隐蔽地由仿真认证读取器装置的特性的安卓手机读取。
[0006]因此，应了解，虽然基于RFID及NFC标记的认证方法容易使用，但其并不如更喜欢高度安全的建筑物出入的许多组织所需要的那样安全。基于以上论述，应了解，存在对可用以提供对一区域的安全出入而不需要安装专用徽章/标记读取器装置的新颖方法和设备的需求。所希望的是这些方法和设备可使用如典型用户可携带的智能电话的移动通信装置，从而消除对单独RFID (射频识别符)装置(例如，由用户携带的徽章和/或一些其它额外小配件)的需求。
【发明内容】
[0007]各种方法和设备是针对使用可见光通信的通信信息，所述可见光通信可由经授权的装置使用以通过控制出入装置(例如，门)来出入一区域。各种描述的方法和设备非常适合于室内环境，但也可用于室外环境。一些方法和设备是针对一种移动无线通信装置，例如用户设备(UE)装置，包含用于从VLC发射器装置(例如，通过发出光信号来传递所述光信号的LED (发光二极管)装置)接收VLC信号的VLC接收器。移动无线通信装置可支持多个替代性技术、通信协议和/或频率。在一些实施例中，移动无线通信装置为蜂窝电话，其包含能够接收VLC信号的相机或其它光传感器以及无线电发射器(例如，蜂窝式WiF1、蓝牙和/或其它类型的无线电发射器)。
[0008]根据所描述的方法和设备的一些特征，由通常用于照明的LED灯具发射的低速率可见光通信(VLC)信号用于传达信息，所述信息可由经授权移动通信装置使用以控制出入装置(例如，门)以出入一区域。
[0009]根据一些实施例，将配备有相机的移动通信装置用作接收器，并且将基于LED的照明基础设施用作用于执行出入授权的信号的发射器。在一些实施例中，移动通信装置为智能手机(例如，iPhone、基于安卓的装置或另一种类型的智能手机)。在各种实施例中，移动通信装置配备有相机或特定VLC接收器中的至少一个。
[0010]根据一些实施例，一种操作移动无线通信装置的示范性方法包括:以在可见光通信信号接收与定位于发出所述可见光通信信号的可见光发射器附近的出入装置对应的识别信息；基于所述接收到的识别信息及对应于所述移动无线通信装置的唯一识别符(ID)产生一值；以及以控制消息将产生的值发射到出入授权装置，所述控制消息用于触发通过所述出入授权装置解锁与接收到的识别信息相关联的所述出入装置。
[0011]根据一些实施例，一种示范性移动无线通信装置包含至少一个处理器，所述处理器经配置以:以可见光通信信号接收与定位于发出所述可见光通信信号的可见光发射器附近的出入装置对应的识别信息；基于所述接收到的识别信息及对应于所述移动无线通信装置的唯一 ID产生一值；以及以控制消息将产生的值发射到出入授权装置，所述控制消息用于触发通过所述出入授权装置解锁与接收到的识别信息相关联的所述出入装置。示范性移动无线通信装置进一步包含耦合到至少一个处理器的存储器。
[0012]根据一些实施例，一种操作出入授权装置(例如，服务器)的示范性方法包括:存储与经授权以控制出入装置的移动无线通信装置对应的多个唯一识别符(ID)，所述出入装置用于控制对区域的出入；从移动无线通信装置接收散列值，所述散列值已由对应于所述出入装置的识别信息及对应于寻求触发所述出入装置的解锁的所述移动无线通信装置的唯一 ID产生；确定接收到的散列值是否由与经授权以控制所述出入装置的移动无线通信装置对应的所述多个存储的唯一 ID中的一者及对应于所述出入装置的识别信息产生；以及当确定接收到的散列值由与经授权以控制所述出入装置的移动无线通信装置对应的所述多个存储的唯一识别符中的一者及对应于所述出入装置的识别信息产生时解锁所述出入装置。
[0013]根据一些实施例，一种示范性出入授权装置包含至少一个处理器，所述处理器经配置以:存储与经授权以控制出入装置的移动无线通信装置的多个唯一识别符(ID)，所述出入装置用于控制对区域的出入；从移动无线通信装置接收散列值，所述散列值已由对应于所述出入装置的识别信息及对应于寻求触发所述出入装置的解锁的所述移动无线通信装置的唯一 ID产生；确定接收到的散列值是否由与经授权以控制所述出入装置的移动无线通信装置对应的所述多个存储的唯一 ID中的一者及对应于所述出入装置的识别信息产生；以及当确定接收到的散列值由与经授权以控制所述出入装置的移动无线通信装置对应的所述多个存储的唯一识别符中的一者及对应于所述出入装置的识别信息产生时解锁所述出入装置。示范性出入授权装置进一步包含耦合到至少一个处理器的存储器。
[0014]虽然已在以上概述中论述了各种实施例，但应了解，未必所有实施例均包含相同特征，且上述特征中的一些并非必要的，但在一些实施例中可能是合乎需要的。在以下详细描述中论述许多额外特征、实施例及各种实施例的益处。
【附图说明】
[0015]图1为根据各种示范性实施例的示范性通信系统的图。
[0016]图2根据示范性实施例更详细地说明图1的系统的一部分及各种装置之间的信号传递。
[0017]图3根据示范性实施例说明包含关于图1的系统中的出入装置及照明装置的信息的表。
[0018]图4根据示范性实施例说明图1的系统的一部分及移动无线通信装置、出入授权装置及出入装置控制器之间的信号传递。
[0019]图5为根据各种示范性实施例的操作移动无线通信装置的示范性方法的流程图。
[0020]图6为根据示范性实施例的示范性移动无线通信装置的图。
[0021]图7说明模块组合件，所述组合件可以并且在一些实施例中用于图6中说明的移动无线通信装置。
[0022]图8A为根据示范性实施例的操作出入授权装置的示范性方法的流程图的第一部分。
[0023]图SB为根据示范性实施例的操作示范性出入授权装置的示范性方法的流程图的第二部分，图8A及8B联合被称作图8。
[0024]图9为根据示范性实施例的示范性出入授权装置的图。
[0025]图1OA为模块组合件的第一部分，所述组合件可以并且在一些实施例中用于图9中说明的示范性出入授权装置。
[0026]图1OB为模块组合件的第二部分，所述组合件可以并且在一些实施例中用于图9中说明的示范性出入授权装置。
[0027]图11说明出入授权信息表，所述出入授权信息表可以并且在一些实施例中存储在图9的示范性出入授权装置。
【具体实施方式】
[0028]图1为根据各种示范性实施例的示范性通信系统100的图。示范性通信系统包含多个连接的控制元件(例如，出入授权装置108、建筑物控制器110、照明控制器106及各种出入装置116、112)，所述元件能够通过(例如)网络111彼此通信。网络111可为且在一些实施例中为电力线通信(PLC)网络。然而，应了解，网络111可为无线网络，而非使用电力线通信。例如，照明控制器106通过电力线通信线路和/或可为且在一些实施例中为通信网络111的部分的其它网络连接耦合到有时被称作灯具120、126的照明器具。通过网络111，系统100的各种元件可(例如)以安全方式彼此交互。
[0029]灯具120、126可为且在一些实施例中为能够在发射的可见光通信信号上调制信息的LED装置。在一些实施例中，直接在可见光通信信号上调制传达到灯具120、126的信息，所述可见光通信信号通过以下产生:仅将使用信息调制的电力线信号供应到LED或其它发光元件，从而产生包含在为灯具供应电力的电力线上调制的信息的所产生光通信信号。在其它实施例中，由灯具接收的信息经解码，且接着在由灯具产生的可见光通信信号上调制。不管所使用的方法，灯具120、126可用于且用于发射出入识别符，所述出入识别符对应于所述发射灯具及灯具120或126所对应的出入装置112、116。
[0030]虽然电力线通信网络111可以并且在一些实施例中用于在系统100中的各种控制器与控制装置之间的通信，但所述系统还包含无线网络122，移动装置(例如，移动装置102,104)可通过所述无线网络发送信号到出入授权装置108以尝试通过出入装置116或112中的一者获得对安全区域的出入。例如，出入装置112、116可为电子可控出入门，包含可通过出入装置中所包含的出入装置控制器113或117控制的电子可控锁。每一出入装置116、112包含出入装置控制器117、113，所述控制器可接收命令，并且(例如)通过解锁或锁定其中定位有出入装置控制器的出入装置116或112来响应于所述命令。
[0031]可实施为且有时实施为服务器的出入授权装置108 (例如)通过可经网络111传达的信号121将出入ID信息提供到照明控制器106。出入ID信息可为对应于个别出入装置112、117的时变(例如，时间相关)的散列出入ID。
[0032]照明控制器106分别将控制信号123、123’传达到灯具120、126。这些信号分别传达出入ID信息，例如对应于特定出入装置112、116及灯具120、126的散列出入ID值。接收出入ID信息的灯具将发射作为由灯具输出的VLC信号的部分的信息。
[0033]每一灯具定位在对应出入装置112或116附近。举例来说，灯具120定位在出入装置112上方和/或前方以使得出入装置112附近的移动装置(例如，移动装置I 102)将能够通过由灯具120发射的VLC信号125接收对应于出入装置112及代表性灯具LI 120的识别符信息。类似地，移动装置K 104将能够以VLC信号125’接收由灯具126发射的对应于出入装置116及代表性灯具L M 126的出入识别符信息。出入识别符信息(例如，对应于灯具126及出入装置116的散列出入ID)可由移动装置104接收，因为移动装置104紧邻出入装置(例如，门116)，例如在灯具126下方。
[0034]在一些实施例中，移动无线通信装置为用户设备(UE)装置(例如，能够发送信号的移动无线终端)O在一些但不一定是所有的实施例中，移动无线通信装置中的一或多个实施为携带型通信装置，例如手持式蜂窝电话或携带型个人数据助理(PDA)装置。
[0035]每一移动无线通信装置包含光接收器(例如，相机或VLC传感器)及至少一个无线无线电发射器。在一些实施例中，移动无线通信装置实施为配备有相机的智能电话，其中所述相机能够执行光接收器及基于LED的照明基础设施的功能，例如，将照明装置LI 120到照明装置L M 126用作用于发射可见光通信信号(VLC信号)的光发射器，所述信号携有用于执行出入授权的信息。
[0036]操作期间，移动装置102将接收VLC信号，所述VLC信号包括对应于出入装置112及灯具(例如，发射VLC信号125的灯具120)的出入识别符信息。移动装置102接着可由VLC信号中包含的接收到的信息产生出入请求消息127，所述出入请求消息可通过无线网络122发送到出入授权装置108。根据接收到的消息中所包含的信息，出入授权装置108可确定移动装置102通过VLC信号接收何种出入ID信息，且因此确定发射出入ID信息的灯具120或126。这允许出入授权服务器108确定移动装置的用户寻求出入的出入装置112或116，因为授权服务器保持(例如)由个别灯具120、126发射的出入ID列表和/或出入ID信息。例如，出入授权装置108还在存储器中保持经授权以出入(例如，控制打开)出入授权装置108已知的多个出入装置中的个别出入装置的移动装置。
[0037]基于接收到的出入请求消息127中的信息，出入授权服务器108决定是否对移动装置102或104的用户授予出入，从所述移动装置接收出入请求消息。
[0038]如果出入授权装置108确定移动装置102 (从所述移动装置接收到出入请求消息127)的用户经授权以出入所述出入请求消息中的识别符信息所对应的出入装置112，那么出入授权服务器108将发送出入命令129到建筑物自动化控制器110。出入命令129识别待解锁的出入装置，门112。响应于出入命令129，建筑物自动化控制器110发送信号(例如，电或无线信号)到待解锁的出入装置I 112的出入装置控制器113。举例来说，在图1实施例中，将信号131发送到出入装置控制器113以使得出入装置I 112解锁。响应于解锁信号131，出入装置控制器113将解锁出入装置112，例如门，从而允许移动装置102的用户进入安全区域，对所述安全区域的出入受限于门112。
[0039]在将为移动装置K 104提供对出入装置N 116的出入的事件中，由VLC信号125’中所包含的信息产生的出入请求将通过无线网络122从移动装置104发送到出入授权装置108。假定移动装置104经授权以出入在出入装置N 116后方的安全区域，出入命令将发送到建筑物自动化控制器110，使得控制器110发送解锁信号131’到出入装置N控制器117，所述出入装置N控制器接着将解锁门116，并且允许移动装置K 104的用户进入与门116相关联的安全区域。
[0040]虽然可取决于特定实施例使用以出入请求消息127传达信息的各种格式和/或方法，在传达的信息包含基于接收到的时变VLC信号的信息，并且还包含或基于对应于发送出入请求的移动装置102或104的移动装置识别符的条件下，出入授权装置108可用合理的确定性确定出入请求在特定时间来自特定移动装置，从而减少潜在重放攻击的风险，其中重新发送记录的发射以尝试通过门出入。
[0041]将解释关于下文论述的一或多个图的各种信息详情。
[0042]图2为根据示范性实施例更详细地说明图1的系统的一部分及各种装置之间的信号传递的图200。更具体地说，在图2实例中，说明散列出入ID值(Hl值)从出入授权装置108到照明控制器106的传达及传达散列出入ID值(被称作Hl值)到移动装置102的VLC信号的传达。
[0043]出入授权装置108包含所存储的信息204，所述信息包含对应于如所示的系统100中的出入装置的识别符(出入ID)。所存储的识别符包含出入装置I ID 206到出入装置NID 210。在一些实施例中，对应于出入装置的出入ID是全球唯一的(例如MAC地址)或仅在出入装置定位的建筑物的范围内是唯一的。另外，出入授权装置108包含伪随机数产生器212、XOR逻辑门214、散列函数216。
[0044]在所说明的实例中，授权装置展示为产生对应于出入装置I ID 206的时变散列值。将出入装置I ID 206及由伪随机数产生器212产生的伪随机数(PN)输入到XOR门214。将XOR门的输出(例如，出入装置I ID XOR PNl)作为输入供应到散列函数216。散列函数216的输出为散列出入装置ID值H1AD1218(对应于出入装置ADl的Hl值)。应了解，如果VLC发射随时间保持为不变的恒定，那么可能存在欺骗的可能:S卩，已对ID进行一次解码的装置可存储所述ID，并且随时随地使用其来所述ID来控制任何位置及任何时间的出入装置(只要所述装置出入授权服务器)。因此，在一些实施例中，例如，通过使用伪随机数对门ID进行XOR运算，并且将其作为输入用于如图2中所示的散列函数，散列函数随时间经随机化。以此方式，即使装置记录散列ID，将不能够在另一时间使用所述ID以打开/控制出入装置而不从由出入装置附近的代表性照