МЕТКА КОММУНИКАЦИИ БЛИЖНЕГО ПОЛЯ Российский патент 2019 года по МПК G07C9/00 

Область техники

Иллюстративные и неограничивающие варианты осуществления настоящего изобретения, в целом, относятся к технологии коммуникации ближнего поля (NFC, от англ. Near-Field Communication). В частности, различные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к меткам, использующим технологию коммуникации ближнего поля.

Уровень техники

Нижеследующее описание известных из уровня техники устройств может охватывать различные результаты аналитической обработки данных, открытия, понимания или публикуемые сведения, или взаимосвязи с раскрываемыми сведениями, неизвестными в соответствующей области техники до настоящего изобретения, но представленными в настоящем описании. Некоторые из таких трудов, включенные в настоящее изобретение, могут быть специально выделены ниже по тексту, при этом другие такие работы, относящиеся к настоящему изобретению, станут очевидными из соответствующего контекста.

Электромеханические системы запирания различных типов заменяют традиционные механические запорные системы и проводные системы управления доступом. Электромеханические системы запирания обладают множеством преимуществ по сравнению с традиционными механическими системами запирания. В частности, они обеспечивают более высокую безопасность и гибкое управление доступом ключей, маркеров безопасности и замков. Электромеханические замки могут использовать цифровые ключи, не требующие наличия шпоночного паза. При этом отсутствует необходимость в гальваническом контакте, благодаря чему, например, изнашивающиеся компоненты отсутствуют. Беспроводная электромеханическая запорная система обеспечивает техническое решение, удобное для установки и эффективное с точки зрения затрат, по сравнению с проводной системой управления доступом.

Кроме того, большинство электромеханических замков и/или ключей и меток являются программируемыми. В частности, можно запрограммировать замок для приема различных ключей и отклонения других ключей.

Типовые электромеханические замки требуют наличия внешнего источника электрической энергии, аккумуляторной батареи внутри замка, аккумуляторной батареи внутри ключа или средств для генерирования электрической энергии внутри замка, в результате чего для обеспечения электрической энергии в замок необходимо участие пользователя. Кроме того, существуют системы, в которых в качестве ключа или метки выступает мобильный телефон.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту в настоящем изобретении предложена метка в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении предложен способ в соответствии с пунктом 10 формулы изобретения.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.

Краткое описание чертежей

Далее будет приведено более подробное описание настоящего изобретения в отношении предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

На фиг. 1 представлен пример электронной системы аутентификации.

На фиг. 2 представлен пример электронной схемы метки.

На фиг.3 и 4 представлены блок-схемы, иллюстрирующие различные варианты осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Описанные ниже варианты осуществления являются иллюстративными. Хотя в некоторых местах в тексте описания будет дана отсылка к «некоторому», «одному», «какому-либо» варианту (или вариантам) осуществления настоящего изобретения, это необязательно означает, что каждая такая отсылка относится к одному и тому же варианту (или вариантам) осуществления, или что рассматриваемый признак применяется только к единственному варианту осуществления. Определенные признаки различных вариантов осуществления также могут быть объединены друг с другом для обеспечения других вариантов осуществления настоящего изобретения.

В одном из вариантов осуществления, метку используют для открытия по каналу беспроводной связи электромеханического замка без аккумуляторных батарей или проводного подключения к внешнему источнику питания. На фиг. 1 показан один из вариантов осуществления электронной запорной системы. Пользователь (не показан) намеревается открыть дверь, оснащенную замком 100. Пользователь имеет метку 102, используемую для открытия замка.

Традиционные пассивные метки не могут быть использованы для открытия замка без аккумуляторных батарей или проводного подключения к внешнему источнику питания. В их случае требуется применение мобильного телефона с встроенной аккумуляторной батареей. Однако, использование мобильного телефона в некоторых случаях является очень неудобным. На фиг. 2 проиллюстрирован пример электронной схемы метки. В одном из вариантов осуществления, метка является активным устройством, содержащим источник 202 питания, который может представлять собой, например, заменяемую аккумуляторную батарею или перезаряжаемую аккумуляторную батарею. Метка дополнительно содержит контроллер 200, который может представлять собой процессор, микропроцессор или, в общем, любую электрическую схему. Метка содержит приемопередатчик 204 ближней радиосвязи. Как правило, приемопередатчик основан на технологии коммуникации ближнего поля (NFC-технологии). В одном из вариантов осуществления, метка не имеет какие-либо другие возможности беспроводной связи помимо возможности коммуникации ближнего поля. В другом варианте осуществления, метка может содержать другой приемопередатчик ближней радиосвязи, например, приемопередатчик Bluetooth™.

NFC-технология представляет собой набор технологий ближней беспроводной радиосвязи, как правило, требующих расстояние в 4 см или менее. NFC-технология может работать на частоте 13,56 МГц посредством воздушного интерфейса в соответствии со стандартом ISO/IEC 18000-3 и со скоростью в диапазоне от 106 кбит/с до 424 кбит/с. NFC-технология всегда подразумевает наличие инициатора и цели, причем инициатор активно генерирует радиочастотное (РЧ) поле, которое может питать пассивную цель. Благодаря этому NFC-цели могут быть выполнены с очень простыми формами, например, в виде меток, наклеек, брелоков для ключей или карточек, не требующих наличия аккумуляторных батарей. Упомянутая выше аббревиатура «ISO» расшифровывается как Международная организация по стандартизации, а аббревиатура «IEC» относится к Международной электротехнической комиссии.

В пассивном режиме связи инициирующее устройство обеспечивает несущее поле, а целевое устройство отвечает модулированием имеющегося поля. В данном режиме, целевое устройство может получать рабочую мощность от обеспечиваемого инициатором электромагнитного поля, тем самым, превращая целевое устройство в транспондер. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, метка 102 выполняет функцию инициатора.

Электронная схема метки дополнительно содержит антенну 206, соединенную с приемопередатчиком 204 ближней радиосвязи и контроллером 200, пользовательский интерфейс (ПИ) 208, соединенный с контроллером, и бесконтактный переключатель 210, также соединенный с контроллером.

Как показано на фиг. 1, открываемая дверь содержит электромеханический замок 100. Замок содержит интерфейс 104 замка, антенну 106 замка и запорный механизм 108. Примером запорного механизма является запорный болт. Интерфейс замка может представлять собой, например, дверную ручку-кнопку или дверную ручку в виде рукоятки. Антенна 106 замка соединена с электронной схемой 110 замка. Указанная схема содержит устройство ближней радиосвязи. Такое устройство может представлять собой NFC-приемопередатчик. В одном из вариантов осуществления, NFC-приемопередатчик замка является целевым устройством. Замок не имеет заменяемую аккумуляторную батарею или подключение к источнику питания. Соответственно, сам по себе он является пассивным.

Обычно, электронная схема 110 может быть реализована в виде одной или нескольких интегральных схем, таких как специализированные интегральные схемы (ASIC, от англ. Application-Specific Integrated Circuit). Также возможны другие варианты исполнения, например, в виде схемы, построенной из отдельных логических компонентов или блоков памяти и одного или нескольких процессоров с программным обеспечением. Также возможен гибрид из этих различных вариантов исполнения. Электронная схема 110 может быть выполнена с возможностью исполнения компьютерных программных инструкций для осуществления различных технологических процессов. Замок 100 дополнительно содержит электрический исполнительный механизм 112, который может устанавливать запорный механизм 108 в открываемое или закрытое положение. Кроме того, замок может содержать средства 114, выполненные с возможностью управления механически указанным исполнительным механизмом для возврата в заблокированное положение.

Далее будет рассмотрен примерный вариант осуществления со ссылкой на фиг. 1, 2 и блок-схему с фиг. 3. Блок-схема иллюстрирует связь и действия со стороны метки 102 и электромеханического замка 100.

В целом, метка обычно находится в состоянии низкого энергопотребления. Большинство компонентов метки выключены. При этом, часы реального времени могут работать, а также возможно обнаружение ближней радиосвязи. Таким образом, когда метка не используется, она потребляет минимальное количество энергии для экономии заряда аккумуляторной батареи.

Предположим, что пользователь поместил метку 102 рядом с замком 100 открываемой двери. В одном из вариантов осуществления, замок содержит магнит 116. Магнит может находиться в антенне 106 замка или он может располагаться в другом месте, например, в интерфейсе 104 замка. В одном из вариантов осуществления, метка 102 содержит бесконтактный переключатель, например, магнитный переключатель или переключатель 210 на датчике Холла. При приближении метки к замку, переключатель 210 активируется под действием магнита 116 замка, при этом переключатель активирует 300 метку 102 путем включения контроллера 200 метки.

Контроллер 200 выполнен с возможностью управления приемопередатчиком 204 ближней радиосвязи для передачи энергии 302 через антенну 206. Приемопередатчик 204 получает энергию от аккумуляторной батареи 202 метки и начинает передавать некоторый сигнал. Указанный сигнал принимается антенной 106 замка, при этом электронная схема 110 замка выполнена с возможностью сохранения принятой энергии для осуществления обмена данными и аутентификации с меткой. Замок включается 304 за счет принятой энергии. Метка выполнена с возможностью ограничения передачи энергии только до того количества, которое требуется замку для осуществления обмена данными и аутентификации.

Далее, метка и замок обмениваются данными и осуществляют аутентификацию 306. Аутентификация может быть реализована, например, с использованием пар «вопрос/ответ». В одном из вариантов осуществления, метка и замок сначала проверяют подлинность друг друга. Затем, проверяется, способна ли указанная метка открыть замок.

После удачной аутентификации, метка передает зашифрованные параметры доступа в замок. Замок выполнен с возможностью расшифровки параметров доступа, В одном из вариантов осуществления, параметры доступа могут содержать, помимо прочего, группу доступа метки, список замков, которые метке разрешается открыть, временные ограничения, относящиеся к открытию замков, список меток, удаленных из допустимых меток (например, из-за их утери). Таким образом, данные доступа, хранящиеся в замке, можно обновлять после аутентификации. Например, в случае утери метки, относящейся к запорной системе, содержащей набор замков и меток, указанная метка может быть включена в так называемый черный список, содержащий метки, удаленные из допустимых меток. Информация об обновленном черном списке может быть добавлена в каждую метку и, при использовании метки для открытия замка, обновленный список может быть загружен в замок.

В случае неудачной аутентификации, метка может быть выполнена с возможностью индикации указанной неудачной попытки в пользовательском интерфейсе 208. В одном из вариантов осуществления, пользовательский интерфейс представляет собой светодиод, причем неудачная аутентификация обозначается, например, красным светом. В этом случае передача энергии из метки в замок не продолжается.

В случае удачной аутентификации устанавливают 308 замок в открываемое положение. Контроллер метки управляет меткой так, чтобы продолжить передачу 310 энергии от метки, при этом замок принимает 312 энергию для установки замка в открываемое положение. Передача энергии может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень напряжения или до тех пор, пока не истечет заданный период времени.

Далее, электрическая схема 110 управляет исполнительным механизмом 314 для установки замка в открываемое положение с использованием, например, электрического двигателя. Сигнал может быть отправлен в метку для индикации того, что аутентификация прошла удачно, и что замок был установлен в открываемое положение. Метка может быть выполнена с возможностью индикации 308 удачной попытки в пользовательском интерфейсе 208. В одном из вариантов осуществления, пользовательский интерфейс представляет собой светодиод, причем в случае удачной аутентификации он загорается зеленым светом. Вместо красного и зеленого света, возможно использование других видимых или слышимых символом или индикаторов.

После установки замка в открываемое положение, пользователь может открыть замок, используя интерфейс замка, например, дверную ручку-кнопку или рычаг 104.

Далее, по истечении предварительно заданного временного интервала 316, замок может быть установлен в заблокированное положение. Замок может быть установлен в заблокированное положение механически или с использованием электрической энергии.

В одном из вариантов осуществления, передача энергии из метки в замок продолжается не только для обеспечения возможности установки замка в открываемое положение, но также для гарантии того, что замок можно будет установить обратно в заблокированное положение. В одном из вариантов осуществления, электрическая схема 110 проверяет 316, истекло ли предварительно заданное время задержки. Если время задержки истекло, то электрическая схема 110 выдает команду 318 в исполнительный механизм на закрытие. В одном из вариантов осуществления, это происходит за счет того, что электрическая схема подает команду в электрический двигатель для перемещения исполнительного механизма 112. Это приводит к закрытию замка с использованием энергии, принятой от метки. Раскрытый выше способ обеспечивает, что, в случае если интерфейс 104 замка не работает после установки замка 100 в открываемое положение, замок блокируется по истечении предварительно заданного периода времени.

В одном из вариантов осуществления, исполнительный механизм 112 может быть установлен механически в заблокированное положение. Это может быть реализовано с помощью средств 114, соединенных с интерфейсом замка, например, дверным рычагом, и имеющих механическое соединение с исполнительным механизмом. Эти средства могут представлять собой механическую конструкцию, соединенную с осью, соединяющей дверной рычаг с запорным механизмом, и имеющую консольное соединение с исполнительным механизмом. Например, при повороте дверного рычага против часовой стрелки в исходное положение, например, посредством пружины, эти средства вынуждают исполнительный механизм установить замок в заблокированное положение.

Метка может быть дополнительно выполнена с возможностью ведения контрольного журнала операций, относящихся к метке. Например, все открытия замка, аутентификации и обновления данных, удачных или нет, могут быть сохранены в контрольном журнале. Контрольный журнал может быть загружен во внешний аппарат, например, мобильное устройство.

Блок-схема с фиг. 4 иллюстрирует пример того, как можно обновить данные, хранящиеся в метке 102. В одном из вариантов осуществления, данные обновляются с использованием внешнего аппарата, способного осуществлять коммуникацию ближнего поля. Примером такого аппарата является пользовательский терминал или мобильный телефон. Однако, для обновления метки также может быть использовано любое другое устройство, способное обрабатывать и сохранять данные и способное осуществлять коммуникацию ближнего поля. Такое устройство может представлять собой, например, NFC-устройство, соединенное с или встроенное в компьютер. Обновляемые данные могут включать в себя зашифрованные пакеты данных, содержащие параметры доступа и возможные временные ограничения.

В одном из вариантов осуществления, между внешним аппаратом и меткой для обновления данных также возможно применение другого способа ближней радиосвязи, например, Bluetooth™. Ниже в качестве примера рассмотрен случай с применением NFC-технологии.

В одном из вариантов осуществления, внешний аппарат может быть соединен с сервером, управляющим набором замков, ключей и меток, образующих одну или несколько систем запирания.

Как упомянуто выше, в целом, метка находится в состоянии низкого энергопотребления. Однако, антенна выполнена с возможностью захвата данных, передаваемых посредством коммуникации ближнего поля. Сигнал передается 212 в детектор коммуникации ближнего поля, который может быть встроен в контроллер 200.

Для запуска процесса обновления, пользователь может разместить метку и внешний аппарат с поддержкой коммуникации ближнего поля в непосредственной близости друг от друга.

На этапе 400, метка обнаруживает сигнал коммуникации ближнего поля, например, NFC-поле, генерируемое внешним аппаратом. Антенна передает 212 сигнал в детектор коммуникации ближнего поля, выполненный с возможностью активизации процессора и метки из состояния низкого энергопотребления.

После активизации, процессор может быть установлен 402 в NFC-режим цели.

Внешний аппарат устанавливается в NFC-режим инициатора, причем он сканирует 404 расположенные рядом NFC-метки и находит указанные метки.

На этапе 406, внешний аппарат и метка осуществляют аутентификацию. Во время процесса аутентификации, в метку передаются зашифрованные параметры доступа.

Если аутентификация признана недействительной 408, то метка показывает 410, что аутентификация прошла неудачно.

Если аутентификация признана действительной 408, то метка расшифровывает параметры доступа и обновляет 412 данные в метке. В одном из вариантов осуществления, параметры доступа могут содержать, помимо прочего, группу доступа метки, список замков, которые метке разрешается открыть, временные ограничения, относящиеся к открытию замков, список меток, удаленных из допустимых меток (например, из-за их утери). Метка может передавать 414 сохраненные данные, например, контрольные записи во внешний аппарат.

Внешний аппарат может быть выполнен с возможностью индикации 416 того, прошли ли процедуры аутентификации и обновления данных удачно, и приема контрольного журнала из метки.

Специалисту в данной области техники будет очевидно, что, при развитии технологий, изобретательская концепция может быть реализована различными способами. Настоящее изобретение и варианты его осуществления не ограничиваются раскрытыми выше примерами, но могут варьироваться в пределах объема защиты, заданного формулой изобретения.

Метка содержит источник (202) питания, приемопередатчик (204) коммуникации ближнего поля, антенну (206), соединенную с приемопередатчиком, бесконтактный переключатель (210) и контроллер (200). Переключатель (210) выполнен с возможностью активизации контроллера (200) из режима низкого энергопотребления при обнаружении предварительно заданного сигнала. Контроллер выполнен с возможностью, после активизации, активации приемопередатчика (204) коммуникации ближнего поля и управления приемопередатчиком для передачи посредством антенны по каналу беспроводной связи первой рабочей мощности в замок для обмена данными и аутентификации, осуществления аутентификации с замком и, при условии удачной аутентификации, управления приемопередатчиком для передачи по каналу беспроводной связи второй рабочей мощности в замок для установки замка в открываемое положение. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Метка для открытия пассивного электромеханического замка, причем метка содержит источник питания, приемопередатчик коммуникации ближнего поля, антенну, соединенную с приемопередатчиком, бесконтактный переключатель, схему обнаружения и контроллер,

причем бесконтактный переключатель выполнен с возможностью активизации контроллера из режима низкого энергопотребления при обнаружении предварительно заданного сигнала;

причем контроллер выполнен с возможностью, после активизации:

активации приемопередатчика коммуникации ближнего поля в режиме инициатора и управления приемопередатчиком для передачи посредством антенны, по каналу беспроводной связи, первой рабочей мощности в замок для обмена данными и аутентификации;

осуществления аутентификации с замком и, при условии удачной аутентификации, управления приемопередатчиком для передачи, по каналу беспроводной связи, второй рабочей мощности в замок для установки замка в открываемое положение, и

причем схема обнаружения выполнена так, чтобы, когда контроллер находится в режиме низкого энергопотребления, обнаруживать коммуникацию ближнего поля и активизировать контроллер из режима низкого энергопотребления на основании результата обнаружения,

причем контроллер выполнен с возможностью, после активизации:

установки приемопередатчика коммуникации ближнего поля в режим цели;

осуществления аутентификации, с использованием коммуникации ближнего поля, с внешним аппаратом, и при условии удачной аутентификации, управления приемопередатчиком для приема по каналу беспроводной связи данных доступа от внешнего аппарата, и

сохранения принятых данных доступа.

2. Метка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство содержит пользовательский интерфейс, причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью приема из замка индикации после передачи второй рабочей мощности и управления пользовательским интерфейсом на основании указанной индикации.

3. Метка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью управления приемопередатчиком для передачи по каналу беспроводной связи второй рабочей мощности в замок для установки замка в открываемое положение и в заблокированное положение.

4. Метка по п. 3, отличающаяся тем, что данные доступа содержат информацию о параметрах доступа и моментах времени, в которые возможно использование метки для установки замка в открываемое положение.

5. Метка по п. 4, отличающаяся тем, что метка выполнена с возможностью сохранения данных доступа, относящихся к более одному замку.

6. Метка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что бесконтактный переключатель представляет собой магнитный переключатель.

7. Метка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что бесконтактный переключатель представляет собой переключатель на датчике Холла.

8. Метка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью передачи данных в замок во время аутентификации, причем эти данные обеспечивают обновление данных доступа, которые замок использует при последующих операциях аутентификации.

9. Метка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что метка выполнена с возможностью ведения контрольного журнала операций, осуществляемых с меткой.

10. Способ эксплуатации метки для открытия пассивного электромеханического замка, содержащий этапы, на которых:

активизируют контроллер, посредством бесконтактного переключателя, из режима низкого энергопотребления при обнаружении предварительно заданного сигнала;

управляют, посредством контроллера, приемопередатчиком коммуникации ближнего поля в режиме инициатора для передачи посредством антенны по каналу беспроводной связи первой рабочей мощности в замок для обмена данными и аутентификации;

осуществляют, посредством контроллера, аутентификацию с замком и при условии удачной аутентификации,

управляют, посредством контроллера, приемопередатчиком для передачи по каналу беспроводной связи второй рабочей мощности в замок для установки замка в открываемое положение и,

когда контроллер находится в режиме низкого энергопотребления,

обнаруживают коммуникацию ближнего поля, активизируют контроллер из режима низкого энергопотребления на основании результата обнаружения,

устанавливают, посредством контроллера, приемопередатчик коммуникации ближнего поля в режим цели;

осуществляют, посредством контроллера, аутентификацию, с использованием коммуникации ближнего поля, с внешним аппаратом, и при условии удачной аутентификации, управляют приемопередатчиком для приема по каналу беспроводной связи данных доступа из внешнего аппарата, и

сохраняют, посредством контроллера, принятые данные доступа.