专利名称：不停车刷卡门禁管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线微功率通信技术，特别涉及一种与门禁管理相关 的，远距离无线身份识别和管理技术。
背景技术：
到目前为止，现有的车辆门禁管理系统，除了个别地方使用了类 似车门遥控器一样的简单脉冲信号控制器外， 一般都是采用停车后， 近距离刷卡通行的管理方式。前者由于安全性，可靠性没有保证，因 而无法用于管理要求较高的小区门禁管理，更不用说收费车库的管理 了，而后者的缺点是-
1. 由于一般刷卡系统所使用的卡都是无源的，卡与读卡器之 间采用的都是被动式通信方式，因而刷卡距离非常近，一 般只有几厘米到十几厘米，因而无论烈日下雨，或是风霜 雪冻，车主在进门前，必须先将车停靠在离开刷卡机较为 精确的一个距离位置上，摇下车窗玻璃，进行刷卡。距离 远了，你得"拼命"伸长你的手去刷卡；有时，你还不得 打开车门，下车去刷卡。离近了，则非常有可能将车擦伤 挂伤。如果是小区门禁，这样的刷卡方式无疑会使小区给人 的温馨感觉大打折扣。
2. 另外，由于停车刷卡，需要不少时间，因而在车辆进出的 高峰时间，往往还会造成车辆拥堵现象。
3. 由于现有门禁的读卡设备都较贵，现有的门禁卡， 一般都 只能专门用于进出某一个特定的门禁，不仅通用性受到限 审IJ，而且没有其他更多的功能。
发明内容
本发明针对现有门禁管理系统不仅管理麻烦，耽误时间，效率低， 而且功能单一，与髙效方便的车库管理要求，以及现有小区门禁人性 化管理要求不相适应，也不能满足当前"一卡通"，和一卡多用多功 能要求的现状，提供一种高效快速，多功能的不停车刷卡门禁管理系 统。
本发明采用一种全新的，双向主动式无线微功率通信系统，来代 替现有的被动式近距离刷卡系统，使用远距离无线身份卡读写器来代
替现有的近距离刷卡机，使用有源无线身份卡代替无源IC卡或磁卡，
通过使用按键发送信息的方式，解决了有源卡电池寿命的问题，从而 简单，经济和可靠地实现了无线身份卡读写器，与无线身份卡之间的 远距离双向数字通信，解决了现有门禁管理系统必须停车刷卡的问
题；
由于新的读写系统结构简单，体积小，成本低，可以很方便地安 装在不同的地方，而且卡的编号可以做到世界唯一，因而可以很容易
实现"一卡通"的功能；
另外，由于无线身份卡本身，无论从信息存储量，加密设置，发 射功率的大小都可根据实际需要进行较大的调整，从而大大扩展了卡 的使用空间，同一个卡不仅可以作为无线身份识别卡，还可以具有报 警和定位的功能；
本j发明采用的技术方案是
使用当今世界最新的，高度集成的微功率无线收发机芯片，来建 立无线身份卡和无线身份卡读写器之间的通信联系，使得整个系统不 仅分离元器件少，结构紧凑简单，可靠性高，而且大大降低了读写器 的体积和成本；
通过采用先进的直序扩频通信技术，大大提高了系统的抗干扰能 力和系统工作的可靠性，稳定性以及安全性，避免了一般窄带无线通
信系统很难避免的受干扰影响大，和工作稳定性差的问题；
通过采用按键工作的方式，使得系统只在进出门禁时的瞬间工 作，其余时间都处于断电的状态，因而系统耗电非常低，电池寿命非 常长，从而避免了一般电池驱动系统普遍存在的电池寿命问题；
通过使用SM卡海量内存来储存车辆进出的所有信息，同时，通 过采用双SM卡(主卡加备用卡)的方式，使得系统既可与计算机联 机工作，也可脱机单独使用，并在脱机使用时，能很好地通过远端 计算机对门禁系统进行管理；
通过区分进出门禁时按键发射的近距离门禁信号，和进入门禁以 后，周期性定时发射远距离定位信号，以及长时间按键发射报警信 号的方式，可使同一个无线身份卡具有多种功能。
具体的做法是
1. 使用相同的无线微功率收发机芯片，分别制成无线身份 卡，和无线身份卡读写器，它们之间可以进行无线通信；
2. 无线身份卡由车主随身携带，它带有一个按钮，当按下 按钮时，无线身份卡将使用最小的发射功率，向读写器 发送用于进出门禁的自身身份码信号，读写器收到无线 身份卡发来的身份码信号后，将给无线身份卡发回一个 收到信号的回执，其中包括收到信号的时间，同时，可 将无线身份卡的卡号，在入口处的显示板上显示出来。 无线身份卡收到回执信号后，将启动无线身份卡的蜂鸣 器，使其发出响声，或使发光二极管闪烁，通知持卡人， 读写器已经收到身份码信号。
3. 读写器根据实际应用的需要，可配备有不同处理功能的 单片机和不同容量的内存，对通过无线的方式接收到来 自,无线身份卡的信号加以处理；读写器一般直接安装在 4动栏杆的支座中，并通过RS232或其它接口方式，与 电动栏杆控制器相联；进出门禁的读写器一般具有不同 的功能，进入门禁的读写器主要执行验证身份和入门登 记的功能，外出门禁的读写器主要执行计算费用，储存 相关资料和出门登记等功能；读写器可以直接与计算机
联机运行，也可脱机独立运行；当读写器脱机独立运行 时，读写器中的单片机代替计算机执行相应的功能，同 时通过读写器中的海量内存SM卡，来实现与管理中心计 算机之间的信息交流。
4. 进入门禁的读写器收到无线身份卡发来的入门请求信号 后，将与读写器中所储存的身份码号码相比较，并进行
相应的处理。例如，启动栏杆，或告诉车主相关信息等。
当车辆进入车库，压过栏杆前方的地感线圈后，无线身 份卡读写器将认为车辆已经进入车库或小区，并对无线
身份卡进行正式登记。
5. 当车辆来到出口门禁，准备离开车库或小区时，车主将
重复进门的操作，不同的是，出口处的读写器，读到的 不只是车主身份码的信息，还包括进入车库或小区的时 间信息；如果是收费车库，读写器将利用这些信息，以 及原先储存在读写器数据库中的相关信息，计算车主应 交费用以及该卡已交费用的余额，并可在出口处的数字 显示板上显示出来。
6. 当需要对读写器的海量SM卡中的信息进行更新时，或读
写器需要与管理中心计算机进行数据交流时，需要使用 专门授权的设置卡来进行，以确保资金安全，保障用户 的权益。
本发明的有益效果是与现有系统相比，本发明
1. 本发明系统结构简单，体积小，读写器可直接安装在现 有电动栏杆支座中，无线身份卡只有一般车用遥控器大 小，可以做成小巧美观的装饰品，直接挂在车主钥匙圈
2. 使用方便，不需停车就可以完成进出门禁检查，登记， 计费和收费的所有工作，免去了停车刷卡的麻烦，并大 大提高了门禁管理的效率。
3. 安全可靠，由于本发明采用的是直序扩频的无线通信方式，以及专用授权设置卡的数据更新方式，因而，提髙
了系统抗干扰的能力，工作的可靠性和系统的安全性； 4. 系统成本低，现有刷卡系统的读卡机的价格， 一般都在 万元以上，如果再加上门禁管理系统的价格，以及地面 施工的费用，往往要超过两万元，而本发明不仅免去了 现有门禁系统必须停车刷卡的麻烦，大大节省了时间， 提高了效率，降低了门禁管理成本，而且，还可实现一 卡通用和一卡多功能；除此之外，由于本发明系统，只 需在已安装的电动栏杆中加装一个很小的读写器就可以 工作了，因而，它还可与已经安装的现有其它刷卡系统 兼容，这样，车主既可使用原有的卡进行近距离刷卡启 动栏杆，也可使用新的无线身份卡，不停车地远距离来 启动栏杆，无论是给小区门禁，还是收费车库的管理， 都带来很大的方便，也给车主带来更多的选择。
附图是本发明系统组成示意图
实施例
下面以自动收费车库管理系统的实施为例，对本发明加以进一步 的说明。
自动车库门禁管理系统
1、简介
自动车库门禁管理系统是由无线身份卡、无线身份卡读写器、管 理计算机三部分构成。读写器安装在车库的出入口，用于接收来自无
线身份卡的ID信息，并根据无线身份卡用户类型，对其进行登记和 计费处理；所有车辆出入情况(出入时间、剩余金额等)信息均存储 于读写器# 配置的大容量存储器中备查。
2、 系统构成
与本系统有关的部分为无线身份卡读写器。该部分系统结构如附图。
其中RF模块可采用一般Zigbee或其它直序扩频微功率收发机，
用于读写器与无线身份卡之间迸打'数据的交互。海量存储采用大容量
的SM存储卡，存储卡采用一主一备的方式配置，其中主存作为工作 存储器。备用作为数据交换存储器。地感线圈、执行机构的输入输出
信号均为开关量。LED显示采用数码管方式。
3、 工作原理
安装在车库出入口处的读写器，在接收到来自用户身份卡的ID 信息后，读写器对该身份进行核实，若用户符合条件则予以放行。其 中入口读写器仅执行身份验证，出口读写器在进行身份验证的同时根 据不同的用户类型、既定的某种计费标准进行计费并实时显示。所有 车辆出入情况(出入时间、剩余金额等)信息均存储于读写器所配置 的大容量存储器中备査，同时可通过使用备用存储卡方式将上述信息 转存到管理计算机。
4、系统参数设定及调整
系统具有一定的可编程能力以适合各种不同应用场合的需要。系 统主要涉及到的设置项目系统时钟和收费标准两种。为增强系统工作 的稳定性、可靠性，系统设置采用专用管理设置卡，或多功能加密设 置卡方式进行。
4.1、 时钟设定及调整
出于计费的考虑，读写器应具备实时时钟(RTC)功能以方便记 录车辆出入库的详细时间。
鉴于出入口读写器之间可能没有直接的通信链路，且采用人工按 键方式进行设置一方面会带来不易实现多个读写器之间的同步、另一 方面引入了机械部件不利于设备长期使用，因此在本项目中涉及的读 写器时钟采用管理设置卡的形式进行。
为保持时钟的一致，管理设置卡也应具有实时时钟。当管理人员 启动时钟设置功能后，设置卡将通过RF信道向读写器下载当前时钟， 读写器在接收到设置命令后开始进行自身系统时钟的调整，并可用数
码管指示设置完成。
4.2、 收费标准设定及调整
计费标准有两种 一种是按照不同时段进行计费；另一种是按年、 月、日进行计费。上述两种收费方式同时存在于读写器中，至于具体 执行何种收费方式依用户卡ID中的标识来决定。考虑到该产品的可 通用型，应可对标准中的时段及单位时间费率进行设置。
5、数据更新、交换及备份
系统数据交换及备份可采用两种方式进行。 一种方式为采用串口 通信进行，另一种为采用SmartMedia (SM)卡的方式进行。
在正常工作情况下，读写器中的数据均存储在主存储器中，需要 更新数据的时候可通过以下几个步骤进行-
1、 插入用于数据交换的备用SM卡；
2、 釆用管理设置卡向读写器发送设置命令及密码； 读写器在接收到设置命令之后，首先检测SM卡是否已经正常插
入，若未插入或者卡出现错误，则进行错误提示；若卡插入正确，则 读取SM卡中携带的密码数据，并将该密码与设置身份卡发送过来的 数据进行比较。若二者相同，则允许进行数据更新。
上述提示信息由数码管进行指示，若正确则数码管显示l;若错 误则将数码管全部点亮；数据读取以及备份期间数码管闪烁；数据更 新及备份完成后数码管显示0。
5.1、数据更新处理的顺序 说明
*数据记录以用户ID号为唯一索引进行区分。
*数据更新是指将备用SM卡中的数据写入主存储器。若主存储器
中已经含有该ID号，则数据更新的过程是用备用SM卡中的数据
去更改主存中的数据；若主存储器中没有对应的ID号，则数据更
新的过程是将该条数据直接写入主存中。 数据交换时首先执行更新操作，然后执行备份。即先读取备用存
储器中的数据对主存储器中的数据进行更新，完成后将数据同步到备 用SM卡上，供维护人员将该数据传回管理计算机。
5.2、设置命令及密码
为保障用户的权益、确保资金安全，本读写器在进行数据更新和 备份时采用多种安全措施。
首先、读写器在接收并验证密码后方可执行数据更新和备份操 作。密码的接收和验证分别同时来自两个途径，避免欺骟性密码。其 次、密码可以由被授权的管理人员预先设定，并可更改。如果采用多 功能加密设置卡，则密码为随机生成、 一次有效。为保证设置的安全， 密码由管理计算机随机生成、 一次有效。密码数据同时保存在专用密 码卡和用于数据交换的SM卡中，具体生成方式及存储位置由管理计 算机软件确定，与读写器无关。第三、使用多功能加密设置卡时，密 码的下载和读取为机器自动执行、对管理人员也不透明。管理人员只 需携带专用密码设置卡和数据存储卡就可以完成数据交换操作，密码 的读取和验证均为机器自动执行，减轻了管理的难度。
权利要求
1. 不停车刷卡门禁管理系统，是由无线身份卡、无线身份卡读写器、管理计算机三部分构成；与一般门禁刷卡系统使用不带电池的无源IC卡，磁卡不一样，无线身份卡需要电池驱动；它也与一般远距离门禁遥控器仅仅使用脉冲编码信号不一样，无线身份卡和无线身份卡读写器，是由高度集成的单芯片无线微功率数字收发机制成，它们之间可以进行一般意义上的无线数据通信，用户可以在不停车的情况下，将自己的身份码信息，发送给在几米距离之外的无线身份卡读写器，并利用无线身份卡读写器中的单片机，或与无线身份卡读写器直接相连接的管理计算机进行处理，实现对进出用户车辆的数字化管理；根据具体应用需要和成本考虑，无线身份卡可以只具有发射功能，无线身份卡读写器可以只具有接收功能；无线身份卡读写器还可直接安装在进出口门禁电动栏杆的支座内，与电动栏杆控制器相连接，离开PC机独立工作，在接收到来自无线身份卡发送来的用户身份码信息后，无线身份卡读写器对该用户身份进行核实，若用户符合条件，则无线身份卡读写器通过电动栏杆控制器，启动栏杆予以放行；当用于停车收费管理时，无线身份卡读写器还可以根据用户进出停留时间，进行自动计费收费；当无线身份卡读写器离开PC机独立工作时，无线身份卡读写器通过自身的大容量内存卡，与管理计算机进行数据交换。
2. 根据权利要求1所述的不停车刷卡门禁管理系统，其特征在于 系统中的无线身份卡读写器，可以根据具体应用的需要，还可分为进 口无线身份卡读写器，和出口无线身份卡读写器两种，它们都可以离 开PC机独立工作，其中入口处无线身份卡读写器一般只执行用户身 份验证，登记和放行的工作，必要时，还应该具有将车辆进入时间写 入无线身份卡的功能，出口处无线身份卡读写器在进行身份验证，记 录和放行的同时，根据需要，还可根据不同的用户类型、车辆停放的 时间，以及既定的某种计费标准进行计费，并可通过数字显示管实时 显示。
3. 根据权利要求1或2所述的不停车刷卡门禁管理系统，其特征 在于所述无线身份卡读写器，既可以将所有车辆出入情况(出入时间、剩余金额等)信息，存储于无线身份卡读写器所配置的大容量存 储器中备查，也可直接存储于与之直接相连接的其它门禁管理计算机 中备查。
4. 根据权利要求l, 2或3所述的不停车刷卡门禁管理系统，其 特征在于所述无线身份卡读写器所配置的大容量存储器中，所储存 的数据资料，只能通过密码授权的方式，或经过授权的专用设置卡的 方式，来进行数据更新，或与管理计算机进行数据交换。
5. 根据权利要求l， 2， 3或4所述的不停车刷卡门禁管理系统， 其特征在于系统中的无线身份卡，与无线身份卡读写器之间的无线 通信，使用的频率是2.4G免费频段，并采用了抗干扰能力强的直序扩 频通信技术。
6. 根据权利要求l， 2， 3， 4或5所述的不停车刷卡门禁管理 系统，其特征在于无线身份卡采用电池驱动，和人工按键发送身份 码信息的工作方式，以延长电池的使用寿命。
7. 根据权利要求l， 2， 3， 4， 5或6所述的不停车刷卡门禁管理 系统，其特征在于车辆进入门禁的时间信息，既可以通过无线身份 卡自身带往出口，并由出口处的无线身份卡读卡器通过无线的方式读 出，也可由进口处的无线身份卡读写器，通过有线的方式直接传给出 口处的无线身份卡读写器。
8. 根据权利要求l， 2， 3， 4， 5, 6或7所述的不停车刷卡门禁 管理系统，其特征在于无线身份卡与无线身份卡读写器之间，可以 实现双向无线数据通信。
9. 根据权利要求l， 2， 3， 4， 5， 6，7或8所述的不停车刷卡门 禁管理系统，其特征在于通过区分进出门禁时按键发射的近距离门 禁信号，和进入门禁以后，周期性定时发射远距离定位信号，以及长 时间按键发射报蒈信号的方式，可使同一个无线身份卡具有多种功 能。
全文摘要
本发明针对现有车辆门禁管理系统必须停车刷卡，效率低，管理麻烦等缺点，公开了一种不需停车刷卡，工作可靠，成本低的不停车刷卡门禁管理系统；系统由无线身份卡、无线身份卡读写器、管理计算机三部分组成；读写器可直接安装在进出口门禁电动栏杆的支座内，直接与电动栏杆控制器相连接，在接收到来自无线身份卡发送来的用户身份码信息后，读写器对用户身份进行核实，登记，若用户符合条件，则启动栏杆予以放行；当用于停车收费管理时，系统还可以根据用户进出停留时间，进行自动计费收费；由于读卡器造价低，体积小，安装方便，以及身份卡的唯一性，系统很容易实现“一卡多用”；另外，无线身份卡还可具有无线定位，寻呼，报警等功能。
文档编号G07C9/00GK101206772SQ20061002255
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者廖应成 申请人:成都西谷曙光数字技术有限公司