移动互联网近场识别系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种移动互联网近场识别系统，涉及身份识别装置技术领域。所述识别系统包括声音近场识别装置、智能手机和服务器，所述声音近场识别装置用于接收智能手机或服务器发出的信号并根据接收的信号发出声波信号，声音近场识别装置通过有线或无线的方式与所述手机进行连接，所述手机通过无线网络与所述服务器进行数据交互。所述识别系统实时性高、保密性好、易于使用且客户体验好。
【专利说明】
移动互联网近场识别系统
技术领域
[0001]本发明涉及身份识别装置技术领域，尤其涉及一种移动互联网近场识别系统。
【背景技术】
[0002]目前市场上的定位、巡更、考勤、门禁等系统几乎都是采用非接触射频近场识别技术，即RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技术。这种技术采用电磁场无线通信原理，一般会有一个读卡器(例巡更系统的巡更棒)和定位器(例如巡更系统的ID纽扣、ID卡)。读卡器和定位器之间通过近距离射频无线电通信，传递定位器的唯一编号信息等参数完成身份识别、位置识别、考勤和任务认证识别等等。这类的定位、识别技术还可以用于设备维保巡检系统，例如电梯、叉车、船舶的定期维修维护、巡检等。
[0003]以电梯维保为例，可以在电梯内安装一个具有唯一ID号的定位器，维保员到电梯维保时用手持专用读卡器靠近定位器获取信息，完成其工作到岗的认证考勤。专用读卡器可以离线存储数据，回办公室后上传给后台信息中心。也可以在专用读卡器内配置移动通信模块通过3G，4G网络接入后台信息中心，实时上传数据。
[0004]电子标签就是一个无源RFID纽扣，固定在电梯内壁。维保工到位则需要手持一个RF ID读卡器进行定位，即要对RF ID纽扣进行身份识别。因此，上叙江苏天益网络信息有限公司的这套电梯维保工作信息平台系统需要为每个外出作业的维保工配置一个专用读卡器。市面上还有一种采用智能手机的维保定位系统，是使用手机GPS信号做为定位依据的。显然，这种技术不适合精确定位到某组电梯，并且在室内难以定位。
[0005]类似的，市面上已有的其它公司的电梯维保系统都和上述系统类似，有着下面描述的弊端，使得电梯维保的信息化，无纸化工作难以推广和普及。
[0006]上述的系统基本需要一个专用的读卡设备，对于门禁、考勤这种应用而言，读卡器固定，移动的是轻便的ID/IC卡，价格低廉，携带方便，用户不会产生较差的使用体验，也不会大量增加成本。然而对于巡更、设备维保等系统，固定的是有源或者无源ID/IC卡，用户需要携带有源的较为笨重的专用手持读卡器，使用体验就比较差了。再者，手持读卡器若需要实时上传数据，还要配备移动网络模块和S頂卡，设备成本加大并且S頂卡会产生月租、套餐费等额外支出。
[0007]显而易见，上述的手持专用读卡器，完全可以使用智能手机及配套相应的APP(智能手机应用软件，下同)代替。一般有以下几种形式:采用支持NFC的手机，定位器也采用NFC类型的设备即可；定位器是个WIFI设备或者蓝牙设备，用户到达指定位置使用手机WIFI或者蓝牙功能连接定位器获取信息。反过来，若是门禁系统，也可以用手机作为“卡”类似有源RF ID/IC卡，身份信息和手机号或者登录账户一一对应，即电子标签功能，使用时连接接收器(固定的读卡器)，打开或者控制某些设备完成门禁功能。
[0008]由于智能手机日渐普及，几乎已经人手一个，机不离身，因此采用智能手机作为“读卡器”、“电子标签”的基于移动互联网技术的定位、巡更、识别、门禁等系统势必会逐步代替采用专用读卡器、电子标签的传统系统，有着非常大的市场前景，以上列举的几种采用智能手机作为身份识别设备的方案，无论是NFC、WIF1、蓝牙定位器等都是基于射频无线通信技术，需要手机具有配套的射频部件，有以下弊端:
(I)若系统采用WIFI或者蓝牙技术，则手机APP还需要进行几个操作步骤的匹配过程，比较繁琐。
[0009](2)WIFI和蓝牙在近距离，例如10米范围内，区别两个以上对接设备(定位器或者接收器)时技术实现手段比较复杂，用户体验极差。
[0010](3)若采用NFC方式，则需强制配套的手机需要全部具备NFC功能，其通用性非常不好，大量的中低端手机没有配备。即使配备NFC功能的手机，也需要使用者在手机上设置打开这一功能。
[0011 ]显然上叙的3点弊端是智能手机替代专用“读卡器”、“电子标签”的技术障碍，是导致这种应用未能普及的真正原因。而本发明强调的是:采用智能手机代替“读卡器”、“电子标签”的前提应该是不变更客户已有智能手机，只需下载某个APP即能使任何智能手机拥有“读卡器”、“电子标签”功能，实现近距离非接触互联识别；不需要手机拥有NFC、WIFI或者蓝牙功能，用户在使用时无需对手机的NFC、WIFI或者蓝牙功能进行设置，并且和相关部件进行匹配。
[0012]另外，目前市场上采用手机作为控制器的智能家居系统、多媒体教室中央控制系统、会议室中央控制系统等等，都要求要配置采用WIFI或者蓝牙技术的接收设备(以下称“射频接收器”)，利用手机APP实现控制功能，手机类似一个无线移动控制面板。在智能家居系统中，射频接收器一户只需安装一个，用户手机只会匹配一次自己家的射频接收器，就可以长期使用。对于学校多媒体教室中央控制系统(以下简称:中控)，也是根据上述原理用手机来作为移动控制面板控制教室里的电教设备。但是和家用的智能家居不同的是，一栋教学楼中教室密度极高，任课老师往往频繁在十几间教室轮换场地工作。上课老师若想用手机控制自己所在教室的设备，需要通过WIFI或者蓝牙搜索功能锁定指定某教室射频接收器。在教室密度极高的教学楼这项工作极其繁琐，稍有不慎就会连接到隔壁教室射频接收器，其后果直接导致教学事故。因此采用WIFI或者蓝牙技术进行电教设备控制的多媒体教室中控系统并没有普及，十分难以推广。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是提供一种移动互联网近场识别系统，所述识别系统实时性高、保密性好、易于使用且客户体验好。
[0014]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种移动互联网近场识别系统，其特征在于:包括声音近场识别装置、智能手机和服务器，所述声音近场识别装置用于接收智能手机或服务器发出的信号并根据接收的信号发出声波信号，声音近场识别装置通过有线或无线的方式与所述手机进行连接，所述手机通过无线网络与所述服务器进行数据交互。
[0015]进一步的技术方案在于:所述声音近场识别装置包括声学传感器及放大电路、音频信号整形及处理电路、处理器及存储器、音频信号发生及滤波电路以及声音转换器及驱动电路，所述声学传感器及放大电路与所述音频信号整形及处理电路的输入端连接，用于拾取智能手机发出的声音信号;所述音频信号整形及处理电路的输出端与所述处理器的信号输入端连接，用于对声音信号进行处理;所述存储器与所述处理器连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行转换并滤波;所述音频信号发生及滤波电路的信号输出端与所述电声转换器及其驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去；
智能手机发送特定的声波启动信号Sn，声音近场识别装置接收到完整的声波启动信号Sn，则以声波的形式发送自身唯一标号IDn给智能手机，智能手机上传所述IDn至服务器，月艮务器根据所述IDn产生动态码Vni，智能手机获取所述动态码Vni并将其以声波的形式发送给所述声音近场识别装置，声音近场识别装置根据动态码Vni回传加密码Ani至智能手机，智能手机上传加密码Ani至服务器，服务器判断加密码Ani的合法性，若合法，则采用所述自身唯一标号IDn，若不合法则不米用所述自身唯一标号IDn。
[0016]进一步的技术方案在于:所述音频信号整形及处理电路为FSK调制电路，所述音频信号发生及滤波电路为FSK解调电路。
[0017]进一步的技术方案在于:所述音频信号整形及处理电路为DTMF调制电路，所述音频信号发生及滤波电路为DTMF解调电路。
[0018]进一步的技术方案在于:所述音频信号整形及处理电路为A/D转换直接采样电路，采用软件调制，所述音频信号发生及滤波电路为D/A转换直接采样电路，采用软件解调。
[0019]进一步的技术方案在于:所述声音近场识别装置包括网络模块、处理器、存储器、音频信号发生及滤波电路和电声转换器及驱动电路，所述网络模块与所述处理器双向连接，用于实现与服务器进行数据交互;所述存储器与所述处理器双向连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行处理;所述音频信号发生及滤波电路的输出端与所述电声转换器及驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去；
声音近场识别装置从服务器获取点名数据信息，根据服务器的数据，声音近场识别装置将该数据转换为相应形式的声波信号，一个或者多个智能手机接收该声波信号，其中声波信号包含教室ID号，这个教室ID号是服务器分配给某个教室的动态加密码，每个智能手机通过移动互联网连接到服务器，回馈这个动态加密码及该智能手机的身份信息给服务器，服务器通过验证，确认本智能手机是否在教室内，完成一次考勤。
[0020]进一步的技术方案在于:所述声音近场识别装置包括网络模块、处理器、存储器、音频信号发生及滤波电路和电声转换器及驱动电路，所述网络模块与所述处理器双向连接，用于实现与服务器进行数据交互;所述存储器与所述处理器双向连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行处理;所述音频信号发生及滤波电路的输出端与所述电声转换器及驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去；
智能手机通过服务器或者内置在智能手机中内存中已经预存的数据获取认证数据信息和控制命令数据信息，根据服务器的数据或者手机内预存的数据发送对应的声波信号给声音近场识别装置，实现近场控制面板的功能。
[0021]进一步的技术方案在于:所述声音近场识别装置还包括耳机接口，所述智能手机上的耳机接口与所述声音近场识别装置上的耳机接口通过双端耳机线连接通信。
[0022]进一步的技术方案在于:所述声音近场识别装置还包括蓝牙或者WIFI模块，所述智能手机在声波近场身份识别电路作用下无需人工确认即在现场多个所述声音近场识别装置中锁定指定的其中一个所述声音近场识别装置的蓝牙或者WIFI模块进行通信。
[0023]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述系统可以应用到定位、巡更、考勤、门禁、设备维保系统，特别适用于定位、维保和巡更系统，不需要移动端为特殊的手持设备，可以实现类似射频非接触识别技术操作。并且比同样采用手机作为移动端，依赖NFC、WIF或者蓝牙技术作为定位器和手机通信的定位、维保和巡更系统更加便捷，易于操作，具有很高的经济价值和社会效益。此外，所述系统还可以用于智能家居、多媒体教室、会议室等场所。
[0024]当所述系统应用到电梯维保系统的定位系统时，其架构简洁，使用方便，成本低廉，易于快速部署，大大方便了电梯维保的无纸化办公和认证，极大促进了电梯维保无纸化的进程。
[0025]当所述系统应用到学校课堂点名系统时，除了声波近场识别方法外，采用了标签倒置方法，解决了在指定场所快速定位大量考勤对象的业界难题。其系统结构简洁，易于实现和使用，为学校课堂考勤提供了完善的解决方案。
[0026]当所述系统应用到多媒体教室中控系统时，带有手机声波近场控制面板，其结构简洁，易于和手机互动识别，操作方便，对解决密集教学楼教室电教设备智能化控制提供了完善的解决方案。
[0027]本发明采用移动互联网的思维方法，通过成熟的、传统的声波传输和识别技术，把智能移动互联网带入传统近场身份识别技术、近场控制技术领域，在越来越普及的移动互联网智能终端应用中，具有很广阔的普及意义。
【附图说明】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0029]图1是本发明实施例所述系统的原理框图；
图2是本发明实施例中声音近场识别装置的第一种原理框图；
图3是本发明实施例中声音近场识别装置的第二种原理框图；
图4是本发明实施例中声音近场识别装置的第三种原理框图；
图5是本发明实施例中身份识别流程图；
图6是本发明实施例所述系统应用到点名考勤系统的原理框图图7是本发明实施例中声音近场识别装置的第四种原理框图；
图8是本发明标签倒置方法的原理框图；
图9是本发明实施例中声音近场识别装置作为控制面板使用的原理框图；
图10是本发明实施例中声音近场识别装置增加耳机线通信原理框图；
图11是本发明实施例中声音近场识别装置增加蓝牙/WIFI模块的原理框图。
【具体实施方式】
[0030]下面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的一部分实施例，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。
[0031]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0032]如图1所示，本发明实施例公开了一种移动互联网近场识别系统，包括声音近场识别装置、智能手机和服务器，所述声音近场识别装置用于接收智能手机或服务器发出的信号并根据接收的信号发出声波信号，声音近场识别装置通过有线或无线的方式与所述手机进行连接，所述手机通过无线网络与所述服务器进行数据交互。
[0033]系统原理是根据智能手机必备的电子声学部件，采用声波调制和数字化技术、数据加密认证技术，利用移动互联网普及率高、手机易于连接后台服务器等特征，使得系统实时性高、保密性好、易于使用，客户体验非常好。
[0034]目前智能手机近场身份识别的应用中NFC类的技术是最适合的，然而不是所有的手机都支持这类功能，导致其应用一直没能全面推广，普及率极差。若采用WIFI或者蓝牙技术，则手机和定位器的WIFI和蓝牙无线技术难以控制在某个近场范围，比如20cm以内，所以在小范围内有多个接收器要分时连接时需要人工参与匹配选择，操作繁琐。另外，WIFI和蓝牙技术主要用于联网通信，支持复杂的标准通讯协议，其匹配和通信过程耗时复杂。这两种技术适合长时间大量数据的传输却不适合定位信息极少量数据传输的应用场景。而采用智能手机声波技术则不同，由于智能手机100%全部采用音频A/D，D/A数字技术，配有多级灵敏度调节(麦克风端)和音量调节(扬声器端)电路，手机和接收器的信号传输很容易通过控制麦克风输入灵敏度和音频输出音量大小实现很小的近场范围一对一无需人工确认的自动匹配和通信。再者，单个手机的音频采集和播放系统不是为数据通信而设计的，本身没有复杂的握手、会话等协议，其反应快，支持面最广，APP编程容易，因此非常适合用于简短身份识别数据的传输应用场合。
[0035]以下以电梯维保应用为例介绍系统架构，其它应用场景是大同小异的。目前社会上电梯事故频发，很多和电梯维保工作不到位有关。市面有些公司采用非接触射频识别技术来实现电梯维保定位考勤管理。维保工手持一个昂贵的专用手持读卡器，到某台电梯后读取定位器信息实现维保定位。维保工需要维保电梯的同时维护专用手持读卡器，若要实时上传和下载数据，手持读卡器还要配置S頂卡，向运营商交月租等等。显而易见，这种方法及其不方便，成本又高，很难普及。
[0036]本发明所述系统使得智能手机易于代替专用读卡器，有着很大的便利性，并且系统价格低廉，易于推广普及。维保工只需在自己的智能手机中下载一个APP，到维保电梯中靠近定位器，通过简易的APP界面操作，即可完成到位考勤认证。采用本发明所述系统无需维保工购买特殊型号的手机，无需设置诸如开启NFC功能，开启WIF或者蓝牙、输入匹配密码等等操作。即尽量减少对维保工手机硬件功能的要求以及维保工操作手机设置的要求，实现最大化的简化操作，其使用体验效果犹如拿非接触卡刷卡。并且，由于在手机下载一个APP即可使用，不需要维护专用读卡器，移动端无需任何设备费用，只需极少量的网络流量，对于目前动辄上G流量的手机月租套餐，几乎没有成本。因此整个系统及其符合移动互联网快速部署的营运模式，有利于快速推广和普及。
[0037]如图2所示，本发明实施例所述声音近场识别装置包括声学传感器及放大电路、音频信号整形及处理电路、处理器、存储器、音频信号发生及滤波电路以及声音转换器及驱动电路，所述声学传感器及放大电路与所述音频信号整形及处理电路的输入端连接，用于拾取智能手机发出的声音信号;所述音频信号整形及处理电路的输出端与所述处理器的信号输入端连接，用于对声音信号进行处理;所述存储器与所述处理器双向连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行转换并滤波;所述音频信号发生及滤波电路的信号输出端与所述电声转换器及其驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去；
智能手机示意图连接的箭头表示智能手机和声音近场识别装置的信号传输方向。整个系统的硬件成本为声音近场识别装置成本。如图2所示，整体电路主要由音频信号放大和处理电路以及处理器系统电路构成，都是非常成熟和常用的中、低频电路(低于1MHz)，没有高频电路，只要设计合理，成本较低，易于生产。其成本优势、维护便利性大大优于基于有源RFID、WIF1、蓝牙技术的定位器，因为这些电路都涉及高频电路和复杂处理器的应用。
[0038]声波数据信号传输技术可以采用以下三种技术手段，但是不局限于以下介绍的这二种。
[0039]I)采用FSK调制解调技术(如图3所示)
由于处理的信号频率较低，所需传输的身份识别数据很少，图3中的处理器可以是低性能的廉价4位、8位单片机。整个声波传输通信方式可以采用FSK调制解调方式。FSK解调采用单片锁相环电路，若载波频率较低，则可以直接放大整形后输入单片机，通过脉冲测宽方法解调出信号。调制电路可以采用单片机外围可控震荡电路或者在载波频率较低时由单片机通过内部定时器产生。
[0040]2)采用DTMF技术
由于处理的信号频率较低，所需传输的身份识别数据很少，采用电话机中大量使用的DTMF信号发生和接收解码专用芯片，即可完成数据接收和发送，无需单片机干预编解码。因为只需用1 口对DTMF专用芯片读取和写入数据，所以可以采用非常低端廉价的单片机实现。这种方法其实是把身份识别数据当作一串电话号码处理即可，数据传输等同拨电话号码，在手机APP编程中也非常容易实现。安卓和苹果开发包/SDK中都有现成的DTMF发生和解调函数调用。其技术可靠，易于实现，开发周期短，成本低廉。即使不采用专用DTMF芯片，处理器直接通过整形电路和低通滤波器直接编码和解码DTMF信号也是可行的。只是处理性能要求稍高一些而已。
[0041](3)采用音频数字采样和编解码技术(如图4所示)
这种方式把输入的模拟音频信号放大后经A/D转换器转换成数字编码送入处理器中，进行数字解码。输出则处理器进行数字调制后经过D/A转换器转换成模拟信号输出。这种方式采用软件实现数据调制和解调，灵活性高，数据传输速率高，但是要求较高性能的处理器及其周边电路，成本较高。
[0042]上述的三种声波数据信号传输方式在手机端可以除了调用开发平台已经提供的函数和控件外，还可以采用傅立叶变化技术，对采集到的声波信号进行分析;采用三角函数信号发生合成技术生成声波信号。
[0043]身份数据的认证执行流程如图5所示:
智能手机发送特定的声波启动信号Sn，声音近场识别装置接收到完整的声波启动信号Sn，则以声波的形式发送自身唯一标号IDn给智能手机，智能手机上传所述IDn至服务器，月艮务器根据所述IDn产生动态码Vni，智能手机获取所述动态码Vni并将其以声波的形式发送给所述声音近场识别装置，声音近场识别装置根据动态码Vni回传加密码Ani至智能手机，智能手机上传加密码Ani至服务器，服务器判断加密码Ani的合法性，若合法，则采用所述自身唯一标号IDn，若不合法则不米用所述自身唯一标号IDn。
[0044]图5的启动信号Sn是一串预先编制好的信号，可以是固定数字串，也可以是符合某个格式的动态数据，作为触发声音近场识别装置发送IDn的信号。声音近场识别装置接收到完整的符合要求的Sn后发送自身的唯一编号IDn给手机。手机通过移动互联网传输IDn给后台服务器，服务器根据IDn生成动态码Vni Jni的生成函数如下:
Vni=Fln(IDn)(I)。
[0045]式(I)中n，i为自然数下标。η为某个声音近场识别装置的序号，i为某次动态码的序号。
[0046]服务器存储对应声音近场识别装置的Fln代码和数据，而声音近场识别装置预先存储Fln的解密函数F2n的代码和数据，接收到Vni后通过F2n计算出Ani通过手机传输给服务器，其密函式为:
Ani=F2n(Vni)(2)
式(2)中n，i为自然数下标。η为某个定位器的序号，i为某次动态码的序号或者某次动态码Vni的解密码的序号。
[0047]可见，适当选择加密函数组Fln和解密函数组F2n，则Vn1、Ani可以根据IDn唯一获得。只要i足够长并且某次的Vni和Ani与下次的Vn(i+l)，An(i+l)相关性足够弱且Vn和An位数长度满足一定要求，即可实现很强的加密效果。
[0048]为了减少智能手机和声音近场识别装置的通信回合并且简化加密流程，可以在声音近场识别装置中预存Ani和i的关系函数，其接收到启动信号Sn后直接发送Ani和i给手机上传给服务器认证，手机预存F2n即可。只要i足够长，Ani与下次的An(i+1)相关性足够弱，Ani位数足够大，其加密效果也比较好。
[0049]Fl和F2都不在智能手机代码中，因此不容易通过破解智能手机破解整个系统。当然，某个声音近场识别装置的F2可以通过暴力拆除现场声音近场识别装置获取，但是不会影响其它声音近场识别装置的加密强度。再者，手机APP启动后可以进行使用者识别，包括确定所用手机号(即确认SIM卡)合法性，需要使用者输入进入密码等，加强保密安全。
[0050]作为门禁/考勤应用，本发明还有以下方面优于传统非接触射频近场识别技术，SP一对多的识别应用。例如在学校点名系统的身份识别中。如图6所示，每间教室配置至少一台声音近场识别装置，序号为Ι-1，通过局域网或者Internet连接后台服务器。上课时老师操作声音近场识别装置发起点名，声音近场识别装置从服务器获取课堂信息、学生课程信息、学生信息等等点名必须有的信息数据。根据服务器的数据，声音近场识别装置转换为相应调制格式的声波信号，经过驱动电路驱动扬声器发出声波信号。利用智能手机具备的无需任何匹配操作认证的声波接收功能，1-η个智能手机同时接收到声音近场识别装置的声波信号，这个声波信号包含教室ID号。这个教室ID号是服务器分配给某个教室的动态加密码，智能手机通过移动互联网络接到后台服务器，回馈这个动态加密码及本手机身份信息给服务器。服务器通过验证，确认本手机是否在教室现场，完成一次考勤认证。
[0051]如图7所示，采用本发明的声音近场识别装置接收服务器命令和数据，将包含教室ID号的动态加密码等数据转换成声波信号，发送给教室内的智能手机1-η。由于点名系统在一个指定区域内，例如一个教室，声波需能覆盖整个区域，又不会严重影响邻近教室，因此教室内采用指向性扬声器阵列式排布，尽量做到声压覆盖均匀。
[0052]所述声音近场识别装置包括网络模块、处理器、存储器、音频信号发生及滤波电路和电声转换器及驱动电路，所述网络模块与所述处理器双向连接，用于实现与服务器进行数据交互;所述存储器与所述处理器双向连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行处理;所述音频信号发生及滤波电路的输出端与所述电声转换器及驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去；
本发明这种一对多的应用方式对比传统非接触射频近场识别技术，有着显著技术改良，归结如下:
(I)把传统非接触射频近场识别技术中需要标识和获取每个对象(如案例中的学生)的身份标签改为需要标识和获取每个场所(如案例中的教室)的身份标签。通过把场所身份标签发送到对象载体(如案例中的智能手机)，发送场所身份标签的载体(如案例中的声音近场识别装置)与对象载体连接同一后台平台(如案例中的服务器)完成身份识别和在本场所考勤。在此统称为:“身份识别标签获取倒置”，简称“标签倒置”。
[0053](2)传统非接触射频近场识别技术需要逐个识别对象标签，本发明采用声波近场识别技术结合移动互联网技术，可以一次性把现场所身份标签发送到所有对象载体中，极大缩短认证时间。
[0054]上述的“标签倒置”在一对多的定位/考勤场合有广泛的用途，它的原理如下图所不O
[0055]对于传统非接触射频近场识别技术，对象标签即电子标签(RFIC/ID卡);现场主机一般为读卡器，可以配置一个或者多个。考勤时，现场主机要轮询扫描多个对象标签，无论对象标签采用无源或者有源方式，都要完成逐一握手、通信、获取对象标签身份数据这些过程，因此扫描整体速度缓慢。而按图8方法改进的“标签倒置”，现场主机发送单向的现场身份信息给全部对象标签。对象标签和现场主机有连接后台主机的联网功能，支持快速的复杂网络协议，后台主机通过对象标签传输回来的现场主机身份信息，可以快速的实现大批量所在场所的对象考勤定位。并且，若后台主机预存现场主机身份信息，还可以节省掉现场主机和后台主机的网络连接。可见这种“标签倒置”的核心原理就是把现场主机轮询对象标签改为向对象标签发送简单的的自我身份信号，对象标签需要把这个标识“我在现场”的现场主机身份信息实时传输给后台主机，即把现场主机和对象标签的一对多联网通信置换为对象标签对后台主机的多对一联网通信。
[0056]手机声波近场控制面板的原理和声波近场识别技术系统相同，利用手机必定配套的声学系统实现手机及其需要控制的设备(例如:多媒体课室中控系统)的近场通信，这种通信可以是单向的，即手机发往需要控制的设备，也可以是双向的。在此称呼需要控制的设备的手机声波信号通信部分为声波近场控制面板。教室1-η中控带有所述的声波近场控制面板系统，其内有声波近场接收器(简称:接收器)，教师来到某个课室，可以打开手机APP，靠近声波近场面板控制设备。
[0057]智能手机具有网络功能和全球唯一手机号，并且APP易于采用输入账户密码等身份识别等手段，易于安全识别和保密。若联动后台服务器，还可以实现教师手机才能通过中控控制电教设备，避免学生和闲杂人员非授权使用。也可以通过联动学校的排课表，自动按课程时间段授权指定老师使用设备。声波近场控制面板的电路结构如图9所示。
[0058]最后作为补充，本发明的声音近场识别装置还配有耳机输入口，用于特殊环境下和智能手机的有线通信，即插接耳机线通信。连接结构图如下:
图10中，声音近场识别装置的耳机口音频解调输入接手机耳机口的立体声输出(左声道或者右声道之一);1信号/音频调制输入接手机耳机口的MIC输入。由于手机MIC输入口支持按键操作信号直接输入，定位器的处理器可以直接发送这类信号进行输入通信。也可以输出调制的音频信号进行通信。这种有线连接方式采用的调制和解调技术、加密解密技术则与本发明上面所叙述的无线声波处理类似，在此不再重复说明。
[0059]图11中，声音近场识别装置可以配备有蓝牙或者WIFI模块，智能手机可以在声波近场身份识别后锁定指定的所述声音近场识别装置通过蓝牙或者WIFI模块进行通信。无需人工选择和确认蓝牙或WIFI模块，只需预先关联好身份识别数据和蓝牙或者WIFI模块MAC码及蓝牙模块名称或者WIFI模块SSDI。很好低解决了同区域多个蓝牙模块或者WIFI难以近距离内多选一的问题。采用这种方式，即可以把身份识别在声波近场信息传输电路中实现，也可以把声波近场信息传输电路设置为简单的明码信息传输，声音近场识别装置把自身蓝牙模块唯一标识传输给手机锁定后，通过蓝牙模块或者WIFI模块实现身份数据识别和其它大量的数据传输。
【主权项】
1.一种移动互联网近场识别系统，其特征在于:包括声音近场识别装置、智能手机和服务器，所述声音近场识别装置用于接收智能手机或服务器发出的信号并根据接收的信号发出声波信号，声音近场识别装置通过有线或无线的方式与所述手机进行连接，所述手机通过无线网络与所述服务器进行数据交互。2.如权利要求1所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述声音近场识别装置包括声学传感器及放大电路、音频信号整形及处理电路、处理器及存储器、音频信号发生及滤波电路以及声音转换器及驱动电路，所述声学传感器及放大电路与所述音频信号整形及处理电路的输入端连接，用于拾取智能手机发出的声音信号;所述音频信号整形及处理电路的输出端与所述处理器的信号输入端连接，用于对声音信号进行处理;所述存储器与所述处理器连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行转换并滤波;所述音频信号发生及滤波电路的信号输出端与所述电声转换器及其驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去； 智能手机发送特定的声波启动信号Sn，声音近场识别装置接收到完整的声波启动信号Sn，则以声波的形式发送自身唯一标号IDn给智能手机，智能手机上传所述IDn至服务器，月艮务器根据所述IDn产生动态码Vni，智能手机获取所述动态码Vni并将其以声波的形式发送给所述声音近场识别装置，声音近场识别装置根据动态码Vni回传加密码Ani至智能手机，智能手机上传加密码Ani至服务器，服务器判断加密码Ani的合法性，若合法，则采用所述自身唯一标号IDn，若不合法则不米用所述自身唯一标号IDn。3.如权利要求2所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述音频信号整形及处理电路为FSK调制电路，所述音频信号发生及滤波电路为FSK解调电路。4.如权利要求2所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述音频信号整形及处理电路为DTMF调制电路，所述音频信号发生及滤波电路为DTMF解调电路。5.如权利要求2所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述音频信号整形及处理电路为A/D转换直接采样电路，采用软件调制，所述音频信号发生及滤波电路为D/A转换直接采样电路，采用软件解调。6.如权利要求1所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述声音近场识别装置包括网络模块、处理器、存储器、音频信号发生及滤波电路和电声转换器及驱动电路，所述网络模块与所述处理器双向连接，用于实现与服务器进行数据交互;所述存储器与所述处理器双向连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行处理;所述音频信号发生及滤波电路的输出端与所述电声转换器及驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去； 声音近场识别装置从服务器获取点名数据信息，根据服务器的数据，声音近场识别装置将该数据转换为相应形式的声波信号，一个或者多个智能手机接收该声波信号，其中声波信号包含教室ID号，这个教室ID号是服务器分配给某个教室的动态加密码，每个智能手机通过移动互联网连接到服务器，回馈这个动态加密码及该智能手机的身份信息给服务器，服务器通过验证，确认本智能手机是否在教室内，完成一次考勤。7.如权利要求1所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述声音近场识别装置包括网络模块、处理器、存储器、音频信号发生及滤波电路和电声转换器及驱动电路，所述网络模块与所述处理器双向连接，用于实现与服务器进行数据交互;所述存储器与所述处理器双向连接，用于存储相关的数据及程序;所述音频信号发生及滤波电路与所述处理器的信号输出端连接，用于对处理器输出的信号进行处理;所述音频信号发生及滤波电路的输出端与所述电声转换器及驱动电路的信号输入端连接，电声转换器及其驱动电路用于将电信号转换成相应的音频信号并以声波的形式发射出去； 智能手机通过服务器或者内置在智能手机中内存中已经预存的数据获取认证数据信息和控制命令数据信息，根据服务器的数据或者手机内预存的数据发送对应的声波信号给声音近场识别装置，实现近场控制面板的功能。8.如权利要求2、6或7所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述声音近场识别装置还包括耳机接口，所述智能手机上的耳机接口与所述声音近场识别装置上的耳机接口通过双端耳机线连接通信。9.如权利要求2、6或7所述的移动互联网近场识别系统，其特征在于:所述声音近场识别装置还包括蓝牙或者WIFI模块，所述智能手机在声波近场身份识别电路作用下无需人工确认即在现场多个所述声音近场识别装置中锁定指定的其中一个所述声音近场识别装置的蓝牙或者WIFI模块进行通信。
【文档编号】H04M1/725GK106059682SQ201610634121
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月5日 公开号201610634121.0, CN 106059682 A, CN 106059682A, CN 201610634121, CN-A-106059682, CN106059682 A, CN106059682A, CN201610634121, CN201610634121.0
【发明人】黄珲
【申请人】黄珲