专利名称：可用任意音乐播放设备作为开锁凭证的音乐识别锁装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及锁具。具体来讲是涉及一种通过对音乐的识别来控制门锁的音乐 识别门锁装置。
背景技术：
中国国家专利200380100885. 2公开了一种“语音识别门锁装置”，它的开锁凭证 是使用者的语音信号。使用方便快捷，使用该语音识别门锁装置的缺点是使用中语音信号 能被简单的录音装置复制，从而为使用安全带来隐患，使原本没有开锁权限的人可以通过 复制的语音信号开锁。该装置的另一个缺点是人的语音信号可能因各种原因发生改变，从 而造成有合法开锁权限人无法正常开锁的状况。同时，本发明开锁凭证的多样性能良好解 决传统锁具钥匙遗失重新制作不方便的问题。为解决非法录音窃取语音信号的问题现进行过改良识别算法的研究，但该项工作 需处理大量采样数据，采用高性能处理器和音频采样器会大幅提高成本，同时高灵敏度也 带来高误报率的问题。
发明内容
本发明需要解决的问题是在尽可能低的成本下克服背景技术的不足，提供一种能 有效防止窃听和非正常无法开锁情况的新型音乐识别锁装置。本发明的音乐识别锁主要采用了利用音频电缆传输预先录制的音乐中的部分片 段的构思，从而有效减少了窃听和非正常的无法识别情况的发生。具体的方案是，整个锁装置分5个部分，分别是面板，信号输入构件，主控构件，驱 动构件，锁装置。其中面板包括液晶显示屏IXDOl键盘Kl和扩音器SPEAKER，作为使用时对 用户的指引和交互界面；信号输入构件包括音频电缆插头JOl和预处理电路，直接通过音 频电缆插头从外部设备MP3、手机等进行数据采样；主控构件内置信号分析单元，接受面板 按键Kl和信号输入构件的信号，分析决策后将对液晶屏LCD01、扩音器SPEAKER和机电响应 构件输出控制信号；机电响应构件为锁装置的机械部分，对主控构件的控制信号做出反应， 控制锁的开合；手机适配软件为编写的手机软件，用于快速检索音乐中的相应片段，方便用 户的使用。另在受保护的背面设键盘K2，用于重新设置密码。使用中的密钥为指定的三个片段，在使用前已将相应的数据保存在锁装置中。使 用时首先将手机或其他播放装置如MP3通过锁装置的音频电缆接口连接，调节播放装置使 其播放点在第一级密钥的播放点，按照面板的指示进行对按钮和播放设备的操作，直至三 段密钥输入完毕。主控构件内置的识别单元会识别输入的密钥是否与存储的密钥吻合，如 吻合则识别成功。如三段密钥皆识别成功，则锁开启，否则开锁失败。
图1为整体的系统框图，用于表示系统中信息的流向和各构件的相互关系。
图2为重设音乐密码的操做流程图。图3为开锁的操作流程图。图4为音乐识别锁原型机的正面外观。IXDOl为液晶显示屏，SPEAKER为扩音器， Kl为键盘，SOO为激活开锁模式建，SOU S02、S03分别为标示密码段的功能键1、2、3。JOl 为在可开启面板下的标准音频插头。图5为音乐识别锁的背面外观。K2为键盘，S2为一数字键盘，Sll为激活重置密 码模式的功能键。
具体实施例方式参照图1，根据本发明的音乐识别锁装置M包括MOO控制分析单元，MOl音频信号 采集单元，M02驱动单元，M03扩音电路，M04锁装置，M05电源单元，配套编写的手机适配软 件MlO和键盘Kl，K2，液晶显示屏IXD0。MOO控制单元为嵌入式控制系统，内置模数转换芯片、语音驱动芯片，并内含对音 频信号的模式识别算法，接受键盘K1、K2，音频信号采集单元MOl以及扩展传感器的信号输 入，决策后对驱动单元Μ02、扩音电路Μ03、液晶显示屏LCDO输出相应的控制信号。MOl音频信号采集单元采用音频电缆标准端口作为用户输入端，可通过安装转换 接口适配不同的音频播放设备。MOl内含降噪滤波电路，对输入的音频信号进行预处理，将 处理后的高质量信号传输给控制分析单元中的模数转换器，将模拟信号转换为数字信号。 信号采集单元的输入端插头平时保存在前面板上的挡板下，使用时才拉到锁装置外。Μ02驱动单元可根据锁装置的不同更换不同的驱动单元，在音乐识别锁装置原型 机中采用的是方便自动化控制的电磁锁作为锁装置，故驱动单元采用了电磁继电装置。Μ03扩音电路内含语音驱动芯片、放大电路、扬声器。其受控制分析单元MOO控制， 在接受相应的信号时将预先录制的系统内置语音指示通过扬声器播放以提供对用户操作 的指示。Μ04锁装置为机械结构，可根据不同环境采用不同的锁装置与相应的驱动单元 Μ02配套使用。在音乐识别锁原型机中使用的是便于自动化控制的电磁锁。Μ05电源单元采用锂电池作为备用电源，平时用市电经直流变压后对系统供电，内 含稳压滤波电路。键盘Kl为4X4键盘，包括一个数字键盘S2和相应的功能键(S11、S12、S13、S14)。 键盘Kl设在被锁装置保护的空间内部，并设挡板防止通过工具在未合法开锁的情况下操作。键盘K2安装在前面板上，共四个功能键，分别对应模式转换等功能，并可根据具 体的要求进行更改。液晶显示屏LCDOl安装在前面板上，作为用户界面提供指示。在音乐识别锁原型 机中采用12864点阵液晶，根据不同的需要可以采用不同型号的液晶屏甚至不采用液晶屏。现参照图3、图4讲解开锁流程。用户首先通过按键盘K2上的功能键S00，将系统由低功耗休眠状态激活至开锁状 态。控制分析单元MOO发出指令，使LCD显示指示，扬声器播放音频指示，同时开始检测键盘K2上其他键(S1、S2、S3)的按下与否。用户根据指示按下Sl并开始播放音乐，系统会检 测播放音乐中的3. 5秒，检测其中是否包括作为密钥的1. 5秒音乐片段。检测过程为音频 信号首先经过硬件滤波处理提高信号质量，传输到嵌入式控制分析单元的模数转换器转换 为数字信号继续在控制分析单元中进行分析。经过端点提取、特征提取等运算转化成该段 音乐的特征信号，与预先保存在控制分析单元MOO中的参考母板进行比对，如相应的3. 5秒 信号中包含了 1.5秒的密码片段则输出匹配吻合信号，进入下一程序，如未找到匹配部分 或匹配部分不完整则输出匹配失败信号。反复三次进行三段密码的识别，如均成功则通过 开锁程序，控制分析单元向驱动装置输出控制信号，控制锁装置完成开锁动作，将锁打开。先参照图2、图4、图5讲解密码重置流程。用户通过按下键盘Kl的功能键Sll完成模式转换操作，控制分析单元向IXD显示 屏和扩音电路M03输出相应的控制信号，指示模式转换及要求输入管理密码，同时开始检 测数字键盘S2的输入信号。用户通过数字键盘S2输入数字形式的管理密码，系统检测如 与预存密码相符则进入下一程序，如不相符则显示失败，自动跳转到重新输入，三次输入错 误则扬声器SPEAKER发出非合法权限操作警报。检测成功进入下一程序为控制分析单元 MOO向向LCD显示屏和扩音电路M03输出相应的控制信号，发出声光指示提示用户通过键 盘K2操作，按下SOl，控制分析单元MOO向向IXD显示屏和扩音电路M03输出相应的控制信 号，发出声光指示提示用户输入音频密码，音频信号首先经过硬件滤波处理提高信号质量， 传输到嵌入式控制分析单元的模数转换器转换为数字信号继续在控制分析单元中进行分 析。经过端点提取、特征提取等运算转化成该段音乐的特征信号，保存在控制分析单元特定 的存储区作为使用中检验密码匹配的参考母板，反复三次获得三段密码的参考母板，密码 重置完毕。
权利要求
1.一种可用任何音乐播放设备作为开锁凭证的音乐识别门锁装置，包括键盘1、键盘2，具有多组输入键，用于键被按下时输出对应于该输入键的输入键信号； 音频信号采集构件，用于接受模拟音频信号并将所接受的模拟信号进行降噪滤波等预 处理；控制分析单元，用于在音频钥匙密码重置、开锁模式下的音频信号分析和比对，接受键 盘输入信号，决策系统动作，控制液晶屏、扬声器、锁装置驱动构件，为系统的核心部分； 驱动单元接受控制分析单元的信号，驱动锁装置以完成开锁、上锁动作； 其中，当按照流程操作输入的音频信号的特征参数与控制分析单元中存储的参考母板 吻合则输出匹配成功信号，三次均匹配成功则控制分析单元输出控制信号，控制驱动单元 驱动锁装置，完成开锁动作。
2.如权利要求1所述的可用任意音乐播放设备作为开锁凭证的音乐识别锁装置还包括显示屏，用于指示用户的操作，便于使用；扩音电路，用于发出声音指示及警报信号，便于使用和管理；电源单元，用于提供稳定的供电和意外断电时的备用电源。
3.如权利要求1所述的可用任意音乐播放设备作为开锁凭证的音乐识别锁装置，其 中，部分按键位于前面板上，其余位于受到保护空间即在锁的背面。
4.如权利要求3所述的可用任意音乐播放设备作为开锁凭证的音乐识别锁装置，其 中，当有非管理权限人尝试管理密码失败超过三次将发出声光报警。
5.如权利要求4所述的可用任意音乐播放设备作为开锁凭证的音乐识别锁装置，其 中，音频信号分析算法为对模数转换后生成的数字信号进行的模式识别运算，核心算法为 端点提取。
全文摘要
本发明公开一种音乐识别锁装置，其包括控制分析单元，只有当用户输入的三段音频密码经分析获得的特征参数均与预存的参考母板吻合时控制单元才通过锁装置驱动单元控制锁装置解除锁定状态。
文档编号G07C9/00GK101996431SQ20091016312
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者吕庚, 朱利, 沈毅 申请人:朱利;沈毅;吕庚