基于单基站多天线的闸机阵列IMSI身份验证系统的制作方法

本发明涉及门禁闸机技术领域，尤其是一种基于单基站多天线的闸机阵列IMSI身份验证系统。

背景技术：

闸机作为一种出入口通道管控设备，常常组成一排阵列进行使用，以满足大量人流快速通行的目的。目前，闸机较为流行的身份验证方法主要包括手机二维码识别、RFID卡验卡、人脸识别、虹膜识别等。

然而，现有的闸机阵列在系统构成或验证方式上存在如下弊端：

(1)闸机组成阵列时，每一台闸机都需要安装一至两个验证模块，对于人脸识别、虹膜识别等价格高昂的部件，闸机阵列总成本过高，不便于推广普及。

(2)手机二维码识别方式要求用户将手机打开，通过APP完成授权或支付流程，生成二维码后，再在过闸时点亮手机屏幕，将二维码调出并对着闸机上的识别区进行验证，整个过程操作步骤较多，用户体验感不够理想。

(3)采用RFID卡验证方式，要求用户对卡片进行携带，有时因出入场景较多，需要携带多张不同的RFID卡，这给用户带来一定的不便。

(4)人脸识别方式，要求用户在通过闸机前，先将面部对准人脸识别模块，人脸识别模块通过摄像头拍下用户人脸图像，然后将图像发送至后台并与后台存储的所有有效图像进行对比，数据处理量大，验证速度较慢。

由此可见，目前常见的闸机身份验证手段，大多都存在一定弊端，难以满足日益提高的用户需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于单基站多天线的闸机阵列IMSI身份验证系统，能够实现多台闸机的身份验证功能，大大降低了设备成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于单基站多天线的闸机阵列IMSI身份验证系统，包括：设备基站1、天线2、工控机3和闸机4；多台闸机4组成闸机阵列，每台闸机4内部设置有工控机3和一个或两个天线2，闸机阵列中仅设置有一台设备基站1。

优选的，设备基站1包括微处理器、多路调制解调器、射频模块、数据解析单元、网络传输单元和总线传输单元；每个天线2都和一个射频模块一一对应连接，射频模块通过多路调制解调器与微处理器相连，数据解析单元、网络传输单元和总线传输单元分别与微处理器相连。

优选的，数据解析单元包括DPS处理器、多片FLASH芯片和多片DDR，微处理器将数字基带信号通过SPI总线传送给数据解析单元中的DSP处理器，DSP处理器根据FLASH中的协议栈规则将数字基带信号转换为15位IMSI号及8位信号强度值后，通过SPI总线将数据回传给微处理器。

优选的，总线传输单元包括485总线收发模块、光电隔离电路和总线接口，微处理器处理后的数据通过485总线收发模块、光电隔离电路和总线接口传送给阵列中各台闸机的工控机3。

优选的，网络传输单元为以太网传输模块或WIFI传输模块，基站通过网络传输单元与路由器连接，从而接入运营商核心网。

优选的，天线2为射频天线板，射频天线板外侧装有电磁能量约束装置，电磁能量约束装置包括屏蔽盒以及设置在屏蔽盒内的软铁氧体片，屏蔽盒对射频天线板的磁场范围进行约束，软铁氧体片用于对射频天线板的磁场方向进行调整，通过电磁能量约束装置，能够将每个天线的覆盖范围根据实际需要进行调整。

本发明的有益效果为：本发明通过先进的技术手段，提供了一种适用于闸机阵列的、快速准确的身份验证技术，通过一个设备基站配多个天线连接的方式，实现多台闸机的身份验证功能，大大降低了设备成本；本发明能够让用户通过手机进行快速的身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，无需点亮手机屏幕，无需打开APP，且验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式存在的诸多问题。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明设备基站的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，基于单基站多天线的闸机阵列IMSI身份验证系统，包括：设备基站1、天线2、工控机3和闸机4；多台闸机4组成闸机阵列，每台闸机4内部设置有工控机3和一个或两个天线2，闸机阵列中仅设置有一台设备基站1。

如图2所示，设备基站1包括微处理器、多路调制解调器、射频模块、数据解析单元、网络传输单元和总线传输单元；每个天线2都和一个射频模块一一对应连接，射频模块通过多路调制解调器与微处理器相连，数据解析单元、网络传输单元和总线传输单元分别与微处理器相连。

数据解析单元包括DPS处理器、多片FLASH芯片和多片DDR，微处理器将数字基带信号通过SPI总线传送给数据解析单元中的DSP处理器，DSP处理器根据FLASH中的协议栈规则将数字基带信号转换为15位IMSI号及8位信号强度值后，通过SPI总线将数据回传给微处理器。

总线传输单元包括485总线收发模块、光电隔离电路和总线接口，微处理器处理后的数据通过485总线收发模块、光电隔离电路和总线接口传送给阵列中各台闸机的工控机3。

网络传输单元为以太网传输模块或WIFI传输模块，基站通过网络传输单元与路由器连接，从而接入运营商核心网。

天线为射频天线板，射频天线板外侧装有电磁能量约束装置，电磁能量约束装置包括屏蔽盒以及设置在屏蔽盒内的软铁氧体片，屏蔽盒对射频天线板的磁场范围进行约束，软铁氧体片用于对射频天线板的磁场方向进行调整，通过电磁能量约束装置，能够将每个天线的覆盖范围根据实际需要进行调整。每台闸机的端部会设置一个或两个识别区(根据单进、单出或双向机型决定)，每个识别区下方都设置有一个天线，用于对用户手机的射频信号进行侦测，在同一个闸机阵列中，每一个天线都有唯一的地址编号，通过地址编号可以判定出该天线是处于哪一台闸机内，以及该天线是位于进站识别区还是出站识别区。

阵列中每台闸机内部设有一个工控机，用于对闸门机构进行控制，在同一个闸机阵列中，每个工控机都有唯一的地址编号，通过地址编号能够判断出工控机是处于的哪一台闸机。

相应的，基于单基站多天线的闸机阵列IMSI身份验证方法，包括如下步骤：

(1)当用户携手机进入天线覆盖范围时，用户手机通过网优从运营商基站切换至设备基站，由设备基站继续为用户手机提供与运营商基站相同的通讯传输服务；

(2)设备基站将通过天线侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，并根据多路调制解调器的信号传入路径判定侦听到信号的天线地址；

(3)微处理器将基带信号传入数据解析单元，并根据FLASH中的协议栈规则转换为15位IMSI号及8位信号强度值；

(4)设备基站对步骤(3)中的8位信号强度值进行判断，如果信号强度值大于所设阈值时，微处理器会判定步骤(2)中的天线地址是处于哪一台闸机内，以及该天线是位于进站识别区还是出站识别区，并将以上信息连同15位IMSI号一起发送给对应闸机的工控机；

(5)工控机收到信息后，将IMSI号发到数据后台进行比对验证；

(6)如果验证成功，工控机向闸机控制器发送对应方向的授权开门命令，从而控制闸门打开，放用户通行；

(7)用户离开设备基站的天线覆盖范围后，用户手机通过网优，从设备基站切换回运营商基站。

本发明的使用方法如下，当用户携手机进入天线覆盖范围时，用户手机通过网优从运营商基站切换至设备基站，由设备基站继续为用户手机提供与运营商基站相同的通讯传输服务，以保证用户手机的通话、上网等功能不受影响，当用户将手机放在其中一台闸机的识别区上时，设备基站将通过天线侦听到的射频信号调制解调后获得基带信号，并根据多路调制解调器的信号传入路径判定侦听到信号的天线地址，由于用户手机贴近识别区时，基站侦测到的信号强度会变强，微处理器将解析出的信号强度值与设定阈值进行比较，如超过设定阈值，则判定手机已贴近识别区，此时，微处理器将15位IMSI号发送至后台进行比对验证，如果验证成功，工控机根据天线地址向相应的闸机控制器发送授权开门命令，从而控制闸门打开，放用户通行。当多台闸机同时有手机验证时，基站也能够根据多路调制解调器的信号传入路径判定出侦听到每一路信号的天线地址，从而在比对验证后准确控制相应的闸机开门。

本发明通过一个设备基站与多天线连接的方式，即可实现多台闸机的身份验证功能，大大降低了设备成本。本发明能够让用户通过手机进行快速的身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，无需点亮手机屏幕，无需打开APP，且验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式存在的诸多问题。