访问控制的装置和方法与流程

本发明涉及用于访问控制的设备和方法。具体地，本发明涉及访问控制终端和访问控制终端与移动设备之间的访问控制方法。

背景技术：

无钥匙进入系统已广泛用于从车辆进入系统和车辆访问控制到建筑物和房间访问控制的应用。对于非常近距离的应用，经常使用射频识别(rfid)应答器(或标签)，它已取代了以前的磁条卡。当前的其他解决方案使用红外系统或无线电系统来将认证信号从用户设备发送到车辆安全系统或建筑物访问控制终端。认证可以由用户发起，例如通过按下用户设备上的按钮，或者从访问控制终端本身发起，该访问控制终端周期性地发送请求信号并等待响应消息。

访问控制终端的安装和接线通常是耗时且昂贵的，因为安装可能需要大量的接线，并且给锁供电需要永久连接到电源。因此，只有最关键的门才装有访问控制终端并集成到访问控制系统中。当对现有建筑物进行改造以包括访问控制系统时，这些成本甚至更高，因为新的布线可能必须穿过现有的墙。已经进行了一些改进，例如，现在存在包括无线模块(例如，可以连接到无线网络的wi-fi模块)的访问控制终端，从而消除了提供用于数据通信的有线连接的需要。同样，也可以使用电池供电的访问控制终端，但是这些终端通常需要定期更换电池，因此在保养和维护方面仍然效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于访问控制的设备和方法。特别地，本发明的目的是提供一种访问控制终端和一种访问控制终端与移动设备之间的访问控制方法，该访问控制终端和访问控制方法避免了现有技术的至少一些缺点。

根据本发明，这些目的是通过多个独立权利要求的特征来实现的。另外，多个从属权利要求给出其他有利的实施方式。

根据本发明，上述目的特别是通过一种访问控制终端来实现的，该访问控制终端包括第一电子电路、第二电子电路以及连接到第一电子电路的超宽带收发器。第一电子电路被配置为周期性地激活超宽带收发器从移动设备接收超宽带传输。在从移动设备接收到超宽带传输时，第一电子电路被配置为激活超宽带收发器向移动设备发送请求消息并从移动设备接收响应消息。第一电子电路被配置为使用响应消息来确定移动设备距访问控制终端的距离，并且如果移动设备的距离在预定的接近范围内，则激活第二电子电路。第二电子电路被配置为在由第一电子电路激活之后执行移动设备的访问控制。

在一个实施例中，访问控制终端的第一电子电路还被配置为根据移动设备的距离来调整用于激活超宽带收发器的周期。

在一个实施例中，访问控制终端的第一电子电路还被配置为根据在预定时间段内从不同移动设备接收的超宽带传输的数量来调整用于激活超宽带收发器的周期。

在一个实施例中，访问控制终端的超宽带收发器包括两个或更多个天线。访问控制终端的第一电子电路还被配置为：确定是从前接收方向还是从与前接收方向相反的后接收方向接收到超宽带传输；以及如果从后接收方向接收到超宽带传输，则不激活第二电子电路和/或不选择移动设备进行访问控制。

在一个实施例中，访问控制终端的超宽带收发器包括两个或更多个天线。访问控制终端的第一电子电路还被配置为使用为移动设备记录的距离和角度方向来确定超宽带收发器接收超宽带传输时的角度方向，确定移动设备的运动轨迹；以及如果运动轨迹指示移动设备经过和/或正在离开访问控制终端，则不激活第二电子电路和/或不选择移动设备进行访问控制。

在一个实施例中，访问控制终端的第二电子电路还被配置为使用响应消息中包含的数据来执行移动设备的访问控制，该移动设备的距离在预定的接近范围内。

除了访问控制终端之外，本发明还涉及一种访问控制终端与移动设备之间的访问控制方法，该访问控制终端包括第一电子电路、第二电子电路以及连接到第一电子电路的超宽带收发器。该方法包括第一电子电路周期性地激活超宽带收发器从移动设备接收超宽带传输。该方法还包括：第一电子电路激活超宽带收发器，并在从移动设备接收到超宽带传输时，向移动设备发送请求消息。该方法还包括：第一电子电路使用响应消息来确定移动设备到访问控制终端的距离。该方法还包括：如果移动设备的距离在预定接近范围内，则第一电子电路激活第二电子电路。该方法还包括：在由第一电子电路激活之后，第二电子电路执行移动设备的访问控制。

在一个实施例中，该方法还包括：第一电子电路根据移动设备的距离来调整用于激活超宽带收发器的周期。

在一个实施例中，该方法还包括：第一电子电路根据在预定时间段内从不同移动设备接收到的超宽带传输的数量来调整用于激活超宽带收发器的周期。

在一个实施例中，该方法还包括：第一电子电路使用超宽带收发器的两个或更多个天线来确定是从前接收方向还是从与前接收方向相反的后接收方向接收到超宽带传输。该实施例还包括：如果从后接收方向接收到超宽带传输，则第一电子电路不选择移动设备进行访问控制。

在一个实施例中，该方法还包括：第一电子电路使用超宽带收发器的两个或更多个天线来确定超宽带收发器接收超宽带传输时的角度方向；使用为移动设备记录的距离和角度方向确定移动设备的运动轨迹；以及如果移动的轨迹指示移动设备经过和/或正在离开访问控制终端，则不激活第二电子电路和/或不选择移动设备进行访问控制。

在一个实施例中，该方法还包括：第二电子电路使用响应消息中包含的数据来执行距离在预定的接近范围内的移动设备的访问控制。

除了访问控制终端和用于访问控制终端与移动设备之间的访问控制方法的方法之外，本发明还涉及一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括其上存储有被配置为控制访问控制终端的处理器的计算机代码的非暂时性计算机可读介质。访问控制终端还包括超宽带收发器和电子电路。该计算机程序产品被配置为控制访问控制终端的处理器，使得该处理器周期性地激活超宽带收发器从移动设备接收超宽带传输。该计算机程序产品还被配置为控制访问控制终端的处理器，使得在从移动设备接收到超宽带传输后，处理器激活超宽带收发器并向移动设备发送请求消息。该计算机程序产品还被配置为使用响应消息来确定移动设备到访问控制终端的距离。该计算机程序产品还被配置为控制访问控制终端的处理器，使得如果移动设备的距离在预定的接近范围内，则处理器激活电子电路，以使电子电路执行移动设备的访问控制。

在一个实施例中，计算机程序产品在非瞬态计算机可读介质上存储有另外的计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为控制访问控制终端的处理器，使得处理器根据移动设备的距离来调整用于激活超宽带收发器的周期。

在一个实施例中，计算机程序产品在非瞬态计算机可读介质上存储有另外的计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为控制访问控制终端的处理器，使得处理器根据在预定时间段内从不同的移动设备接收到的超宽带传输的数量来调整用于激活超宽带收发器的周期。

在一个实施例中，计算机程序产品在非瞬态计算机可读介质上存储有另外的计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为控制访问控制终端的处理器，使得处理器使用超宽带收发器的两个或更多天线来确定是从前接收方向接收还是从与前接收方向相反的后接收方向接收到超宽带传输，并且如果从后接收方向接收到超宽带传输，则处理器不激活第二电子电路和/或不选择移动设备进行访问控制。

在一个实施例中，计算机程序产品在非瞬态计算机可读介质上存储有另外的计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为控制访问控制终端的处理器，使得处理器：使用超宽带收发器的两个或更多天线来确定超宽带收发器接收超宽带传输时的角度方向；使用为移动设备记录的距离和角度方向来确定移动设备的运动轨迹；以及如果运动轨迹指示移动设备经过访问控制终端和/或正在离开访问控制终端，则不激活第二电子电路和/或不选择移动设备进行访问控制。

在一个实施例中，计算机程序产品在非瞬态计算机可读介质上存储有另外的计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为控制访问控制终端的处理器，以使得处理器将响应消息中包含的数据传送到电子电路，使电子电路使用响应消息中包含的数据执行移动设备的访问控制。

附图说明

通过示例，将参考附图更详细地解释本发明，在附图中：

图1示出了示意性地示出访问控制终端和多个移动设备的框图。

图2示出了图示用于在访问控制终端和移动设备之间进行访问控制的步骤的示例性顺序的流程图。

具体实施方式

在图1中，附图标记2、2'指代移动设备，更具体地，诸如移动无线电话(蜂窝电话)、平板计算机、膝上型计算机、智能手表、智能钥匙或其他可操作的移动电子设备之类的移动电子设备，包括电池供电的电子电路，例如编程的处理器和/或专用集成电路(asic)以及以下结合访问控制终端1更详细描述的超宽带收发器。

如图1中示意性示出的，访问控制终端1是电子设备，是访问控制系统10的一部分，安装在门口或访问控制位置附近的墙上或之中，或者并入门或大门本身。如图1所示，访问控制系统10将访问控制区域a与访问控制区域a的外部o隔开。位于访问控制区域a中的设备或人员被视为位于内部i，而位于访问控制区域a外部的设备或人员被视为位于外部o。

访问控制终端1包括用于通信控制的第一电子电路11和用于访问控制的第二电子电路14。用于访问控制的电子电路14和用于通信控制的电子电路11相互连接，并包括可编程处理器、专用集成电路(asic)和/或其他配置为执行各种功能和操作的逻辑单元，如以下更详细描述的。

用于访问控制的电子电路14连接到锁(未示出)，并配置为生成锁定和/或解锁信号，以使该锁锁定或解锁门或大门，从而阻止或解除对访问受控区域a的访问。

访问控制终端1还包括超宽带收发器12，超宽带收发器12连接到用于通信控制的电子电路11和/或是用于通信控制的电子电路11的一部分。例如，超宽带收发器12和用于通信控制的电子电路11被印刷在同一电路板上和/或被配置为使用一个共同的电源。

超宽带收发器12使得可以确定访问控制终端1与移动设备2、2'之间的距离d。更具体地，超宽带收发器12使得可以基于超宽带传输t在访问控制终端1的超宽带收发器12和相应移动设备2、2'的(可互操作的)超宽带收发器之间的往返飞行时间测量来确定距离d，如下文更详细地概述。

在图1中，附图标记p表示相对于访问控制终端1的接近范围p。如图1所示，距访问控制终端1的距离大于接近范围p的移动设备2'被认为在接近范围p之外，而距访问控制终端1的距离d小于或等于接近范围p的移动设备2被认为在接近范围p之内。

如图1中示意性示出的，访问控制终端1或超宽带收发器12分别包括一个或多个天线13。在访问控制终端1包括多个天线13的情况下，该多个天线13被布置成使得它们使得用于通信控制的电子电路11能够区分超宽带收发器12从前接收方向f或后接收方向r接收的超宽带传输t。在一个实施例中，两个天线13彼此移位分隔距离，并且平行于例如在访问控制区域a的内部i和外部o之间的分隔物(例如，墙或门)。这两个天线13之间的分隔距离大于确定移动设备2与超宽带收发器12的天线13之间的距离d的测距误差。通过以大于测距误差的分隔距离分离天线13，可以确定这两个天线13中的哪一个首先接收到超宽带传输t。如果面对访问控制区域a的外部o的天线13在面对访问控制区域a的内部i的天线13之前接收到超宽带传输t，则从前接收方向f，即从位于访问控制区域a的外部o的移动设备2，接收到超宽带传输t。相反，如果面向访问控制区域a的内部i的天线13在面向访问控制区域a的外部o的天线13之前接收到超宽带传输t，则从后接收方向r，即从位于访问控制区域a的内部i的移动设备2，接收到超宽带传输t。

在访问控制终端1包括多个天线13的另一实施例中，该多个天线13布置成使得它们使得用于通信控制的电子电路11能够确定超宽带收发器12接收超宽带传输t时的大致角度方向。在一个实施例中，两个天线13沿平行于访问控制区域a的内部i和外部o之间的分隔物，例如，墙或门，的轴线以相距彼此限定的距离布置。从为这两个天线13中的每一个确定的移动设备2和相应天线13之间的单独距离值，用于通信控制的电子电路11通过三角计算，不考虑移动设备2、2'各自的位置的实际高度或海拔，确定接收超宽带传输t时的大致角度方向。使用所确定的移动设备2、2'相对于访问控制终端1的距离和角度方向，用于通信控制的电子电路11跟踪移动设备2、2'的近似运动或运动轨迹，从而例如分别确定特定的移动设备2、2'或其用户是接近访问控制终端1来访问访问控制区域a还是只是经过和/或离开访问控制终端1和访问控制区域a。

使用三个以上的多个天线13使得用于通信控制的电子电路11除了确定移动设备2距访问控制终端1的距离外还可以确定来自移动设备2的超宽带传输t的大致角度方向以及前后接收方向f、r。

用于通信控制的电子电路11被配置为在包括睡眠模式和活跃模式的多个操作模式之间切换超宽带收发器12。在睡眠模式中，超宽带收发器12与活跃模式相比不消耗电能或至少消耗更少的电能。在一个实施例中，用于通信控制的电子电路11被配置为通过将超宽带收发器12与电源断开而将其切换到睡眠模式。可替代地，用于通信控制的电子电路11被配置为通过向超宽带收发器12发送信号将超宽带收发器12切换到睡眠模式，从而使超宽带收发器12从高功率状态进入低功率状态，或使用其他功率管理方法来有选择地关闭超宽带收发器12的内部电路，以减少电能的消耗。在睡眠模式下，超宽带收发器12是非活跃的，并且不从移动设备2、2'接收任何超宽带传输t，也不发送任何超宽带传输t。用于通信控制的电子电路11包括计时器模块，例如编程的计时器模块或计时器电路。计时器模块被配置为在睡眠周期过去之后将超宽带收发器12切换到活跃模式。用于通信控制的电子电路11被配置为通过将超宽带收发器12重新连接到电源或通过向超宽带收发器12发送信号而将超宽带收发器12从睡眠模式切换到活跃模式，使得超宽带收发器12从低功率状态切换到高功率状态。

当超宽带收发器12处于活跃模式时，可操作以从移动设备2、2'接收超宽带传输t。用于通信控制的电子电路11被配置为控制超宽带收发器12保持在活跃模式，或者超宽带收发器12被配置为分别在至少200毫秒的侦听周期中保持在活跃模式，以确保完整地接收到来自移动设备2的超宽带传输t。

用于通信控制的电子电路11还被配置为在包括睡眠模式和活跃模式的多个操作模式之间切换用于访问控制的电子电路14，如以上结合超宽带收发器12概述的。在睡眠模式下，用于访问控制的电子电路14与活跃模式下相比不消耗电能或至少消耗更少的电能。默认情况下，用于访问控制的电子电路14处于睡眠模式。

用于通信控制的电子电路11与超宽带收发器12之间以及用于通信控制的电子电路11与用于访问控制的电子电路14之间的数据传输使用通信接口进行。该通信接口可以是同步的，例如同步串行接口(ssi)和以太网，或者异步的，例如由rs-232支持。

访问控制终端1还包括存储模块。该存储模块可以记录诸如来自移动设备2、2'的响应消息之类的数据。该响应消息包括移动设备2、2'的标识符、用户的标识数据以及移动设备2、2'与访问控制终端1的超宽带收发器12之间的距离d的指示。

在下面的段落中，参考图2描述了分别由用于通信控制的电子电路11、超宽带收发器12和用于访问控制的电子电路14执行的步骤、功能和操作，用于在访问控制终端1和一个或多个移动设备2、2'之间执行访问控制。

从步骤s0开始，超宽带收发器12和用于访问控制的电子电路14处于睡眠模式。根据状态和上下文，如将在下面更详细描述的，在步骤s0中，用于通信控制的电子电路11将超宽带收发器12和/或用于访问控制的电子电路14切换到睡眠模式。

在步骤s1中，用于通信控制的电子电路11通过将超宽带收发器12切换到活跃模式来激活它。睡眠模式的周期的默认值在半秒到三秒的范围内，例如一秒。因此，超宽带收发器12保持在睡眠模式，直到睡眠模式过去为止。此后，在步骤s1中，用于通信控制的电子电路11激活超宽带收发器12。

在活跃时，超宽带收发器12可操作以从移动设备2、2'接收超宽带传输t。默认情况下，超宽带收发器12保持活跃一百到五百毫秒，例如200毫秒。在一个实施例中，该周期是可变的并且可以被调整。

在步骤s2中，用于通信控制的电子电路11检查超宽带收发器12是否接收到来自移动设备2、2'的超宽带传输t。如果在活跃周期期间没有接收到超宽带传输t，则超宽带收发器12被停用，例如通过用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12切换到睡眠模式。如果在活跃周期内接收到超宽带传输t，则在步骤s3中，用于通信控制的电子电路11指示超宽带收发器12继续进行。

在步骤s3中，超宽带收发器12向移动设备2发送请求消息，在步骤s2中从移动设备2接收到超宽带传输t。

在步骤s4中，用于通信控制的电子电路11检查超宽带收发器12是否从移动设备2接收到在步骤s3中寻址的响应消息。如果超宽带收发器12在确定的等待周期内没有从移动设备2接收到响应消息，则超宽带收发器12被停用，例如，用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12切换到睡眠模式。如果超宽带收发器12从移动设备2接收到响应消息，则处理在步骤s5中继续。

在步骤s5中，用于通信控制的电子电路11确定移动设备2距超宽带收发器12的距离d。在往返飞行时间测量的基础上，在用于通信控制的电子电路11中确定距离d。往返飞行时间的测量基于在步骤s3中超宽带收发器12向移动设备2发送请求消息和在步骤s4中超宽带收发器12从移动设备2接收响应消息之间的时间差。移动设备2的处理时间的准确表示，即移动设备2接收请求值和移动设备2发送响应消息之间所花费的时间，存储在移动设备2或用于通信控制的电子电路中11中。通过考虑处理时间，用于通信控制的电子电路11确定超宽带收发器12的天线13与移动设备2之间的距离d。在一个实施例中，用于通信控制的电子电路11还确定移动设备2分别相对于超宽带收发器12或访问控制终端1的大致角度方向，如以上更详细描述的。

在步骤s6中，用于通信控制的电子电路11将移动设备2的标识符和移动设备2距超宽带收发器12的距离d存储在数据存储器中，例如用于通信控制的电子电路11的存储模块。根据该实施例，用于通信控制的电子电路11进一步存储移动设备2分别相对于超宽带收发器12或访问控制终端1的角度方向。

在步骤s7中，用于通信控制的电子电路11检查所记录的距离d是否在接近范围p内。如果所记录的距离指示移动设备2在接近范围p之外，则超宽带收发器12被停用，例如通过用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12切换到睡眠模式。否则，如果记录的距离指示移动设备2在接近范围p内，则处理在步骤s9中继续。根据该实施例，用于通信控制的电子电路11进一步从为移动设备2记录的距离和角度方向分别确定移动设备2或其用户的运动轨迹，并从该运动轨迹分别确定移动设备2或其用户是实际上接近访问控制终端1来访问访问控制区域a还是看起来只是经过和/或离开访问控制终端1和访问控制区域a。如果所确定的运动轨迹指示移动设备2经过和/或离开访问控制终端1，则超宽带收发器12被停用，例如通过用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12切换到睡眠模式。否则，如果确定的运动轨迹指示移动设备2接近访问控制终端1以进入访问控制区域a，则处理在步骤s9中继续。

在一个实施例中，在步骤s8中，用于通信控制的电子电路11根据检测到的移动设备2距访问控制终端1的距离d和/或根据在确定的监视时间窗口内检测到的移动设备2、2'的数量，来调整超宽带收发器12的睡眠模式的周期长度。

例如，如果接近范围p为两米，所述接近范围p用于访问控制的电子电路14在其中执行访问控制，并且用于通信控制的电子电路11确定所检测到的移动设备2与访问控制终端1之间的距离d为二十米，则用于通信控制11的电子电路增加睡眠周期，例如从默认的一秒的睡眠周期增加到更长的三秒的睡眠周期。另一方面，如果确定距离d仅略大于接近范围p，例如对于给定的两米的接近范围p为三米，则用于通信控制的电子电路11减少睡眠周期，例如，从默认的一秒的睡眠周期到较短的半秒的睡眠周期。调整激活超宽带收发器12之间的睡眠周期进一步提高了访问控制终端1的能效，因为它减少了在移动设备2、2'位于距接近范围p更大距离处时的电能消耗。调整激活超宽带收发器12之间的睡眠周期还通过减少移动设备2靠近接近范围p时的睡眠周期来减少进行访问控制所需的时间。

为了根据在预定的监视时间窗口内检测到的移动设备2、2'的数量来调整睡眠模式的时间长度，用于通信控制的电子电路11确定在监视时间窗口内从不同移动设备2接收到的超宽带传输t的数量。例如，如果在监视时间窗口内检测到一个或多个移动设备2，则在激活超宽带收发器12之间的睡眠周期可以从先前增加的持续时间重置为默认周期。但是，如果在监视时间窗口内未检测到来自移动设备2的传输，则可以将睡眠周期从默认睡眠周期增加到更长的睡眠周期，该睡眠周期可以根据访问控制终端1前方的空间大小来定义，以确保检测到移动设备2、2'出现在所述空间内。睡眠周期也可以根据一天中的时间和日历日期进行调整。例如，在正常办公时间内，睡眠周期可能会减少，因为预计访问控制将比办公时间以外更频繁地进行。同样，在周末，睡眠周期可能会减少。睡眠周期也可以根据算法的输出进行调整，该算法根据一天中的时间和日历日期来分析访问控制的频率。在较高的预计访问控制期间，睡眠周期会更短，而在较低的预计访问控制期间，睡眠周期会增加。上述措施导致了更加节能的访问控制终端1，因为当访问控制的需求降低时，超宽带收发器12进入睡眠模式的时间更长。

在步骤s9中，用于通信控制的电子电路11检查移动设备2是否在访问控制区域a内。该检查要求间隔开的多个天线13，使得可以使用天线13之间的往返飞行时间测量的差值来确定移动设备2是在访问控制区域a的内部i还是在访问控制区域a的外部o，如上所述。如果移动设备2在访问控制区域a内，则超宽带收发器12被停用，例如，通过用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12切换到睡眠模式。如果移动设备2不在访问控制区域a之内，即，如果它在访问控制区域a之外，则处理在步骤s10中继续。

在步骤s10中，如上所述，用于通信控制的电子电路11通过将用于访问控制的电子电路14从睡眠模式切换到活跃模式来激活用于访问控制的电子电路。

在步骤s11中，用于访问控制的电子电路14执行访问控制。具体地，在活跃模式下，用于访问控制的电子电路14使用在步骤s4的响应消息中或在单独的超宽带传输t中从移动设备2接收到的标识数据，来验证与所检测到的移动设备2相关联的用户是否被授权访问。为了验证授权，用于访问控制的电子电路14使用存储在例如访问控制终端1本身或远程数据库中的授权数据。

如果移动设备2未被授权访问，则在步骤s111中，超宽带收发器12和用于访问控制的电子电路14被停用，例如通过用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12和用于访问控制的电子电路14切换到睡眠模式。

如果用于访问控制的电子电路14授权移动设备2的用户访问，则在步骤s112中，访问被授权，并且用于访问控制的电子电路14生成用于锁的解锁信号以解锁门或大门，以解锁对访问控制区域a的访问，从而使拥有移动设备2的用户能够访问访问控制区域a。随后，超宽带收发器12和用于访问控制的电子电路14被停用，例如通过用于通信控制的电子电路11在步骤s0中将超宽带收发器12和用于访问控制的电子电路14切换到睡眠模式。