基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法和系统与流程

本发明涉及闸机技术领域，具体地，涉及一种基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法和系统。

背景技术：

在信息时代，很多地方都会有身份验证的需求。例如，企业的门禁系统，图书馆的闸机，酒店的房门等，上述应用中的身份验证，实质上都是在一定的空间范围内进行的；但是目前的大多数身份验证并未通过位置感知自动触发，都是由用户手动触发的。例如，闸机是一种管理人员进出的智能化管理系统，现在应用广泛的主要是基于nfc技术的接触式卡系统，要求持卡者将智能卡与识别器相接触，以此读取卡内信息，判断是否放行。通常设立在车站等需要购票进入的场所，或需要特定权限的方能进入的场合，包括学校、剧院、停车场等。但若使用者忘记携带智能卡或者双手拎有东西不方便取卡时，会带来使用上的麻烦。

如果能在上述应用中融入基于位置感知的自动身份验证，并可以触发一定的动作，可以给用户带来更便捷的体验，各系统管理和数据收集也更为快捷有效。

现有技术——基于移动终端身份验证和位置感知的智能控制系统及方法是与本发明最为接近的技术，但实际使用下来，还存在响应速度慢，甚至有时完全无响应等问题。

本发明是一个软硬件结合的系统，硬件的选型研发也经历了多个版本，从最初使用8位mcu，随着后来系统对安全的要求，需要更多的加解密运算，需要更快的响应速度，8位mcu不能满足系统的性能要求，最终换为32位mcu。同样系统整体的架构也发生了多次变化，第一代方案中智能移动终端和远程服务器直接交互，需要依赖智能移动终端自身的网络，交互过程中存在响应速度慢，甚至有时完全无响应等问题，纠其原因是因为用户所处的环境造成当时的网络环境复杂多变，有时甚至没有网络；第二代方案中智能移动终端通过蓝牙协议等方式，首先与无线传感模块进行本地通信，无线传感模块转发通信内容给本地服务器，虽然采用本地通信的方式提高了响应速度，但在无线传感模块与本地服务器相距较远时，通信内容经常丢失；第三代方案中，增加信号处理控制器，将无线传感模块集成到信号处理控制器上，智能移动终端通过蓝牙协议等方式，与信号处理控制器上的无线传感模块通信，信号处理控制器通过tcp/ip协议等方式与本地服务器通信，将通信内容转发给本地服务器；经过多个方案的改进，现在的方案极大提高了通信质量，保证了可靠性，响应速度快。

但由于智能手机性能之间存在差异，可能存在无法及时响应与闸机系统的通信的情况；此外，在实际的使用过程中，可能会遇到一个人站在闸机附近打电话，或者因为思考问题来回走动，这些行为并不以进出闸机为目的，却会触发闸机系统的开启机制，进而出现误开的情况。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法，包括：

位置状态获取步骤：获取移动终端的位置状态；

运动状态获取步骤：获取移动终端的运动状态；

行为模式认定步骤：根据所述运动状态和位置状态，认定移动终端的行为模式；

设备指令生成步骤：根据所述行为模式生成设备控制指令；

所述设备控制指令包含闸机控制指令。

优选地，所述位置状态包括进入识别区域、进入动作区域、停留在识别区域或者停留在动作区域，其中，从设备区域由近到远的方向上依次设置有动作区域、识别区域；

所述行为模式认定步骤，包括如下任一个或任多个步骤：

当运动状态为移动终端贴近感应设备，则直接认定行为模式为出入模式；

当进入识别区域、停留在识别区域或停留在动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；

当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，则认定行为模式为出入模式；

当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，且移动终端摇动则认定行为模式为出入模式；

当进入动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；

当进入识别区域、进入动作区域，运动状态均为加速度方向未朝向设备区域，则认定行为模式为路过模式；

当停留在在识别区域中，且在识别区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；

当停留在在动作区域中，且在动作区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；

当设定时间内交替存在：在动作区域内的运动状态为加速度朝向识别区域，在识别区域内的运动状态为加速度朝向动作区域，则认定行为模式为踱步模式；

当停留在在识别区域或停留在在动作区域，运动状态为静止，则认定行为模式为停留模式；

当进入识别区域，运动状态为加速度方向背向设备区域，则认定行为模式为离开模式。

优选地，所述运动状态包括历时运动状态和/或实时运动状态；所述行为模式包括出入模式、路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式；

优选地，所述设备指令生成步骤，包括如下任一种或任多种步骤：

启动指令生成步骤：根据所述出入模式生成控制设备启动的指令；

保持指令生成步骤：根据所述路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式生成控制设备保持的指令。

优选地，所述闸机控制指令用于控制闸机进行开启、关闭的动作。优选地，基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法还包括如下步骤：

第一身份验证步骤：当进入识别区域时，对移动终端的身份进行验证，并在验证通过的情况下触发所述位置状态获取步骤或运动状态获取步骤；或者

第二身份验证步骤：当行为模式为出入模式时，对移动终端的身份进行验证；在验证通过的情况下，在设备指令生成步骤中生成控制设备启动的指令；否则，则在设备指令生成步骤中生成控制设备保持的指令。

本发明还提供了一种基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制系统，包括：

位置状态获取装置：获取移动终端的位置状态；

运动状态获取装置：获取移动终端的运动状态；

行为模式认定装置：根据所述运动状态和位置状态，认定移动终端的行为模式；

设备指令生成装置：根据所述行为模式生成设备控制指令；

所述设备控制指令包含闸机控制指令。

优选地，所述位置状态包括进入识别区域、进入动作区域、停留在识别区域或者停留在动作区域，其中，从设备区域由近到远的方向上依次设置有动作区域、识别区域；

所述行为模式认定装置，用于执行如下任一个或任多个步骤：

当运动状态为移动终端贴近感应设备，则直接认定行为模式为出入模式；

当进入识别区域、停留在识别区域或停留在动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；

当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，则认定行为模式为出入模式；

当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，且移动终端摇动则认定行为模式为出入模式；

当进入动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；

当进入识别区域、进入动作区域，运动状态均为加速度方向未朝向设备区域，则认定行为模式为路过模式；

当停留在在识别区域中，且在识别区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；

当停留在在动作区域中，且在动作区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；

当设定时间内交替存在：在动作区域内的运动状态为加速度朝向识别区域，在识别区域内的运动状态为加速度朝向动作区域，则认定行为模式为踱步模式；

当停留在在识别区域或停留在在动作区域，运动状态为静止，则认定行为模式为停留模式；

当进入识别区域，运动状态为加速度方向背向设备区域，则认定行为模式为离开模式。

优选地，所述运动状态包括历时运动状态和/或实时运动状态；所述行为模式包括出入模式、路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式；

优选地，所述设备指令生成装置，包括如下任一种或任多种装置：

启动指令生成装置：根据所述出入模式生成控制设备启动的指令；

保持指令生成装置：根据所述路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式生成控制设备保持的指令。

优选地，所述闸机控制指令用于控制闸机进行开启、关闭的动作。优选地，基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制系统还包括如下装置：

第一身份验证装置：当进入识别区域时，对移动终端的身份进行验证，并在验证通过的情况下触发所述位置状态获取装置或运动状态获取装置；或者

第二身份验证装置：当行为模式为出入模式时，对移动终端的身份进行验证；在验证通过的情况下，在设备指令生成装置中生成控制设备启动的指令；否则，则在设备指令生成装置中生成控制设备保持的指令。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、能够准确识别用户的行为模式，判断是否以出入闸机为目的，防止误开。

2、用户能够通过多种行为方式向控制系统传递出入闸机的意图。

3、提供足够的时间让移动终端响应闸机控制系统的通信。

4、无需携带智能卡，无需采集生物特征，减少了使用和管理成本，操作更方便。

5、身份验证信息可以动态、快速更新和变换。

6、如已部署传统闸机系统，则本系统可以与其无缝衔接，实施快速，升级改造成本低。

7、通过刷移动终端行为控制开门，能够避免因人员复杂行为所导致的行为模式误判，从而准确控制闸机的开关动作。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为用户行为模式检测流程图

图2为手机靠近感应区开门流程图

图3为身份验证流程图

图4为整体系统流程图

图5为基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制系统流程图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图4所示，实现本发明的整体系统包含以下模块：

1、移动终端

2、无线传感器(包括蓝牙传感器、wifi传感器、zigbee传感器)

3、信号处理控制器

4、本地服务器

5、远程服务器

6、传统闸机

其中，移动终端感应到无线传感器后，激活智能移动终端中的app，此时用户如果将智能移动终端靠近闸机信号感应区域，通过移动终端中的位置感知模块计算出使用者与闸机之间的距离，如果在系统设定的距离范围之内，移动终端即向信号处理控制器发送打开闸机请求；信号处理控制器向本地服务器转发打开闸机请求；本地服务器首先验证用户的身份，如图2所示。如果用户身份合法并且有相应的权限打开闸机，将向信号处理控制器发送打开闸机指令；信号处理控制器将打开闸机指令转换为闸机的开启信号，闸机打开。流程图如图5所示。

现有技术方案中移动终端依赖自身的网络直接与远程服务器直接进行数据交互，这种方案受所处的网络环境影响，由于其信号在远程传输中存在延时或者干扰，会造成响应速度慢，有时甚至无法响应的问题；针对这些问题，本发明增加信号处理控制器，移动终端通过蓝牙协议或者zigbee协议等直接与信号处理控制器通信，保证了通信质量，信号处理控制器再将通信内容转发给本地服务器，由本地服务器进行身份验证等请求，从而提高了响应速度，保证了可靠性。

在实际的使用过程中，可能会遇到一个人站在闸机附近打电话，也有可能正在走近闸机，这涉及到用户行为模式的检测；针对这个问题，解决问题的关键是运用移动终端中的加速度传感器，在app中不断采集加速度传感器的数据，对其通过一定的算法，可以判断用户所处的行为状态。

目前闸机的应用范围广泛，但是需要额外的智能卡，使用者忘记携带智能卡或者双手拎有东西不方便取卡时，会带来使用上的麻烦。本系统可自动感知使用者与闸机的距离，同时具备身份验证功能，在预先设定的位置范围内，激活移动终端app，移动终端app自动向服务器发出身份验证请求，如通过验证，由服务器向闸机发出运行指令。因此，使用者只要携带安装有app的移动终端接近闸机，无需做任何操作，或者进行类似刷卡一样的刷手机操作，闸机即可打开，让使用者顺利通过。当用户走近闸机但并没有过去，过一段时间后再想过闸机，还可以通过摇动移动终端的方式让闸机开启，流程如图1所示。既保证安全性，又减少制卡成本，减少携带智能卡或取卡刷卡的繁琐步骤。可适用于各种品牌闸机，适用于各种闸机运作环境。

实施举例：某大学图书馆安装了智能闸机系统后，学生安装此app，当进入图书馆时，只需将手机靠近闸机信号感应区域，闸机即打开，解决了学生有时忘记带学生卡而无法进入图书馆的问题；同时方便图书馆管理人员统计人流量。本实施例中，本发明提供的基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制系统包含以下装置：

位置状态获取装置，获取移动终端的位置状态；

运动状态获取装置，获取移动终端的运动状态；

行为模式认定装置，根据所述运动状态和位置状态，认定移动终端的行为模式；

设备指令生成装置，根据所述行为模式生成设备控制指令。

位置状态包括进入识别区域、进入动作区域、停留在识别区域或者停留在动作区域，其中，从设备区域由近到远的方向上依次设置有动作区域、识别区域。区域的划分通过传感器的设置来实现。本实施例中，设置有两个传感器，分别记为第一传感器和第二传感器，第一传感器感应的范围大于并包括第二传感器感应的范围。识别区域位于第一传感器的边界之内，第二传感器的边界之外；动作区域位于第二传感器的边界之内；而当移动智能设备第一传感器的边界之外时，无法与本发明提供的智能控制系统产生通信。

运动状态包括历时运动状态和/或实时运动状态，比如摇动移动终端、将移动终端朝某一方向伸出或者将移动终端贴近感应设备等。

行为模式认定装置根据所述运动状态和位置状态，认定移动终端的行为模式。行为模式包括出入模式、路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式，具体的判断条件如下：当运动状态为移动终端贴近感应设备，则直接认定行为模式为出入模式；当进入识别区域、停留在识别区域或停留在动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，则认定行为模式为出入模式；当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，且移动终端摇动则认定行为模式为出入模式；当进入动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；当进入识别区域、进入动作区域，运动状态均为加速度方向未朝向设备区域，则认定行为模式为路过模式；当停留在在识别区域中，且在识别区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；当停留在在动作区域中，且在动作区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；当设定时间内交替存在：在动作区域内的运动状态为加速度朝向识别区域，在识别区域内的运动状态为加速度朝向动作区域，则认定行为模式为踱步模式；当停留在在识别区域或停留在在动作区域，运动状态为静止，则认定行为模式为停留模式；当进入识别区域，运动状态为加速度方向背向设备区域，则认定行为模式为离开模式。

指令生成装置能够根据判断的行为模式生成相应设备控制指令，如启动或者保持不动。本实施例中，要求控制的闸机在出入模式下能够开启，而在其他的行为模式下保持不动或关闭。

由于目前很多地方都涉及到身份验证的需求，本发明可以基于位置感知自动发起身份验证请求，再根据所获取的位置信息及身份信息，自动向系统所连接的闸机系统发出控制指令，并可以获取闸机系统的反馈。

实施例中，当移动终端进入识别区域时，便开始对移动终端进行身份验证，验证通过后才继续触发所述位置状态获取装置或运动状态获取装置。本方案的优势在于，对一些性能较差，相应速度较慢的移动终端，有充足的时间启动内置程序并与本发明涉及的智能控制系统进行通信与验证。

优选地，也可以是在行为模式认定装置将行为模式认定为出入模式后，再对移动终端的身份验证，在验证通过的情况下，在设备指令生成装置中生成控制设备启动的指令；否则，则在设备指令生成装置中生成控制设备保持的指令。本方案的优势在于避免在非出入模式下，移动终端依然进行多余的身份验证过程，流程图如图3所示。

以上对本发明提供的基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制系统进行了说明，相应地，本发明还提供了一种基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法。

本发明提供的基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法包括：位置状态获取步骤：获取移动终端的位置状态；运动状态获取步骤：获取移动终端的运动状态；行为模式认定步骤：根据所述运动状态和位置状态，认定移动终端的行为模式；设备指令生成步骤：根据所述行为模式生成设备控制指令。

所述位置状态包括进入识别区域、进入动作区域、停留在识别区域或者停留在动作区域，其中，从设备区域由近到远的方向上依次设置有动作区域、识别区域；所述行为模式认定步骤，包括如下任一个或任多个步骤：当运动状态为移动终端贴近感应设备，则直接认定行为模式为出入模式；当进入识别区域、停留在识别区域或停留在动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，则认定行为模式为出入模式；当进入动作区域，运动状态为加速度方向朝向设备区域，且移动终端摇动则认定行为模式为出入模式；当进入动作区域，运动状态为移动终端摇动，则认定行为模式为出入模式；当进入识别区域、进入动作区域，运动状态均为加速度方向未朝向设备区域，则认定行为模式为路过模式；当停留在在识别区域中，且在识别区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；当停留在在动作区域中，且在动作区域内的历时的运动状态中存在反向的加速度，则认定行为模式为踱步模式；当设定时间内交替存在：在动作区域内的运动状态为加速度朝向识别区域，在识别区域内的运动状态为加速度朝向动作区域，则认定行为模式为踱步模式；当停留在在识别区域或停留在在动作区域，运动状态为静止，则认定行为模式为停留模式；当进入识别区域，运动状态为加速度方向背向设备区域，则认定行为模式为离开模式。

所述运动状态包括历时运动状态和/或实时运动状态；所述行为模式包括出入模式、路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式。

所述设备指令生成步骤，包括如下任一种或任多种步骤：启动指令生成步骤：根据所述出入模式生成控制设备启动的指令；保持指令生成步骤：根据所述路过模式、踱步模式、停留模式或者离开模式生成控制设备保持的指令。

所述闸机控制指令用于控制闸机进行开启、关闭的动作。

基于移动终端身份验证和位置感知的闸机控制方法还包括如下步骤：第一身份验证步骤：当进入识别区域时，对移动终端的身份进行验证，并在验证通过的情况下触发所述位置状态获取步骤或运动状态获取步骤；或者第二身份验证步骤：当行为模式为出入模式时，对移动终端的身份进行验证；在验证通过的情况下，在设备指令生成步骤中生成控制设备启动的指令；否则，则在设备指令生成步骤中生成控制设备保持的指令。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。