本發(fā)明涉及自行車技術(shù)、加密算法、遠(yuǎn)程監(jiān)控、移動(dòng)通信和低功耗藍(lán)牙技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有專利中，授權(quán)公開號為CN205243205U的一種電機(jī)藍(lán)牙自行車鎖，它屬于自行車技術(shù)領(lǐng)域。包括鎖上蓋、鎖下蓋、鎖體、鎖環(huán)、電池組、電機(jī)、藍(lán)牙控制板、主控板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和按鈕板，鎖上蓋和鎖下蓋相互匹配，鎖體和鎖環(huán)相連，該鎖體和電池組均安裝在鎖下蓋內(nèi)，電機(jī)、藍(lán)牙控制板、主控板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和按鈕板均固定在鎖下蓋內(nèi)，主控板分別與藍(lán)牙控制板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板相連，電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)，藍(lán)牙控制板和電機(jī)連接。其結(jié)構(gòu)合理，安裝和拆卸方便，安全可靠，智能化程度高。該發(fā)明專利一種電機(jī)藍(lán)牙自行車鎖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際操作起來繁瑣，不能快捷高效的進(jìn)行自行車的解鎖與上鎖，而且該藍(lán)牙自行車鎖只是在傳統(tǒng)自行車鎖的基礎(chǔ)上加上智能化元素，在某種意義上來說智能化程度不高。

授權(quán)公開號為CN204531700U的 一種帶有藍(lán)牙功能的壓力式報(bào)警自行車鎖，在鎖體內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙控制電路板和兩個(gè)關(guān)于鎖體中心對稱的鎖舌外殼，在鎖舌外殼內(nèi)設(shè)有鎖桿槽、鎖舌復(fù)位彈簧及主動(dòng)齒輪，該主動(dòng)齒輪安裝在電機(jī)的輸出軸上，鎖舌的后部為齒輪，在鎖舌后設(shè)有復(fù)位彈簧，在鎖桿槽的頂部有一報(bào)警墊圈，在鎖舌外殼內(nèi)有一孔處于報(bào)警墊圈的下方，鎖桿上有與鎖舌匹配的凹槽；所述膠套的一端有螺釘一，另一端有螺釘二，鎖體中裝有備用電池倉與揚(yáng)聲器，膠套內(nèi)表面緊貼膠套感應(yīng)層，鎖桿的外表面緊貼鎖桿感應(yīng)層且在鎖桿感應(yīng)層上有凸塊。采用藍(lán)牙與步進(jìn)電機(jī)組合的結(jié)構(gòu)，且采用感應(yīng)壓力接觸的報(bào)警方式。緊跟當(dāng)下時(shí)代發(fā)展趨勢，成本低，效果好。該發(fā)明專利一種帶有藍(lán)牙功能的壓力式報(bào)警自行車鎖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因?yàn)椴捎玫氖歉袘?yīng)壓力接觸的報(bào)警方式很少容易受環(huán)境的影響，實(shí)際操作起來存在很大的問題，并且該自行車鎖物理結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)復(fù)雜，各部分的銜接度有待考證。

CC3200LaunchPad 開發(fā)板：它是業(yè)界第一個(gè)內(nèi)置 Wi-Fi功能的單芯片處理器。該芯片上集成有兩個(gè)處理器內(nèi)核，一個(gè)為ARM Cortex-M4 內(nèi)核，可配合多種外設(shè)，快速并行攝像頭接口，I2S，SD/MMC，UART，SPI，IIC 和四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。另一個(gè)內(nèi)核為專用ARM MCU，用于實(shí)現(xiàn)Wi-Fi通信，用戶只需簡單調(diào)用API函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)Wi-Fi功能。CC3200支持多種的低功耗模式，通過合理的設(shè)計(jì)，用2節(jié)干電池供電，工作時(shí)間可以長達(dá)1年以上。

AES可以有多種形式，取決于在給定的時(shí)間內(nèi)能夠處理的數(shù)據(jù)塊以及密鑰的大小。低功耗藍(lán)牙使用128位的密鑰和128位的數(shù)據(jù)塊。也就是說，所有密鑰的長度均為128位，每次加密生成的密文長度為16個(gè)字節(jié)。

AES加密塊非常簡單，它包含兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出。兩個(gè)輸入分別為128位的密鑰值和128位的純文本數(shù)據(jù)塊，輸出則為128位的加密數(shù)據(jù)塊。密鑰和純文本在使用上有一些不同；純文本可以直接為加密塊使用，但密鑰必須經(jīng)過處理后才能使用。可見，更有效的方法是只設(shè)立一個(gè)密鑰，用于不同的純文本塊以進(jìn)行快速加密，而非使用不同的密鑰為每個(gè)塊加密。

在低功耗藍(lán)牙里，AES加密引擎被用于下列四個(gè)基本功能：

1、加密凈荷數(shù)據(jù)；

2、計(jì)算消息完整性校驗(yàn)值；

3、數(shù)據(jù)簽名；

4、生成私有地址。

低功耗藍(lán)牙(BLE)技術(shù)是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術(shù)，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。它從一開始就設(shè)計(jì)為超低功耗(ULP)無線技術(shù)。它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。低功耗藍(lán)牙技術(shù)采用可變連接時(shí)間間隔，這個(gè)間隔根據(jù)具體應(yīng)用可以設(shè)置為幾毫秒到幾秒不等。另外，因?yàn)锽LE技術(shù)采用非?？焖俚倪B接方式，因此平時(shí)可以處于“非連接”狀態(tài)（節(jié)省能源），此時(shí)鏈路兩端相互間只是知曉對方，只有在必要時(shí)才開啟鏈路，然后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉鏈路。

低功耗藍(lán)牙技術(shù)的三大特性成就了ULP性能，這三大特性分別是最大化的待機(jī)時(shí)間、快速連接和低峰值的發(fā)送/接收功耗。低功耗藍(lán)牙技術(shù)“完成”一次連接(即掃描其它設(shè)備、建立鏈路、發(fā)送數(shù)據(jù)、認(rèn)證和適當(dāng)?shù)亟Y(jié)束)只需3ms；而標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙技術(shù)完成相同的連接周期需要數(shù)百毫秒。再次提醒，無線開啟時(shí)間越長，消耗的電池能量就越多。低功耗藍(lán)牙技術(shù)還能通過兩種其它方式限制峰值功耗：采用更加“寬松的”射頻參數(shù)以及發(fā)送很短的數(shù)據(jù)包。兩種技術(shù)都使用高斯頻移鍵控(GFSK)調(diào)制，但低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用的調(diào)制指數(shù)是0.5，而標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙技術(shù)是0.35。0.5的指數(shù)接近高斯最小頻移鍵控(GMSK)方案，可以降低無線設(shè)備的功耗要求。更低調(diào)制指數(shù)還有兩個(gè)好處，即提高覆蓋范圍和增強(qiáng)魯棒性。低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用非常短的數(shù)據(jù)包——這能使硅片保持在低溫狀態(tài)。因此，低功耗藍(lán)牙收發(fā)器不需要較耗能的再次校準(zhǔn)和閉環(huán)架構(gòu)。

低功耗藍(lán)牙中的所有加密和認(rèn)證都基于同一個(gè)加密引擎，稱為高級加密系統(tǒng)（AES）。AES最初源自美國的一項(xiàng)政府計(jì)劃，試圖尋找未來可用的加密引擎。一直以來，AES被用于許多有線和無線標(biāo)準(zhǔn)，迄今為止安全研究人員還沒有找到其算法的弱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖，包括有自行車、控制器、步進(jìn)電機(jī)、藍(lán)牙模塊、移動(dòng)終端、防盜模塊和后臺終端，其特征在于：所述的自行車在其后輪右側(cè)的支架上固定焊接有支撐架，所述的步進(jìn)電機(jī)固定安裝在所述支撐架上，所述步進(jìn)電機(jī)的主軸上套裝有固定塊，所述的固定塊上設(shè)有橫向通孔并套裝有鎖桿；所述的自行車在其后輪左側(cè)的支架上固定焊接有鎖座，所述的鎖座上設(shè)有與所述鎖桿相配合的鎖孔；所述的控制器中燒錄有AES-128加密算法程序，控制器一方面分別與所述藍(lán)牙模塊和防盜模塊相連接，另一方面通過繼電器與所述步進(jìn)電機(jī)相連接，并與所述后臺終端進(jìn)行無線通信，所述的藍(lán)牙模塊與移動(dòng)終端進(jìn)行無線通信。

所述的基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖，其特征在于：所述的控制器采用CC3200LanuchPad開發(fā)板。

所述的基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖，其特征在于：所述的控制器、藍(lán)牙模塊和繼電器設(shè)置于位于自行車座墊下方的盒子中。

所述的基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖，其特征在于：所述的防盜模塊包括有報(bào)警裝置和攝像頭，所述的報(bào)警裝置安裝于所述支撐架上，所述的攝像頭安裝于所述自行車上。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明采用的是全新的自行車車鎖模式，基于AES-128加密算法的引入實(shí)現(xiàn)低功耗藍(lán)牙鎖的密碼具有“隨機(jī)”生成性，即每次移動(dòng)終端與低功耗藍(lán)牙通信時(shí)，CC3200LanuchPad開發(fā)板都會(huì)將低功耗藍(lán)牙鎖對應(yīng)的密碼重新隨機(jī)生成，當(dāng)用戶信息與自行車綁定之后再將隨機(jī)密碼傳送給手機(jī)，再由移動(dòng)終端進(jìn)行智能控制。

2、本發(fā)明采用遠(yuǎn)程監(jiān)控。能夠根據(jù)自行車的基本狀態(tài)遠(yuǎn)程通知用戶上鎖或者遠(yuǎn)程直接上鎖，從而實(shí)現(xiàn)自行車的絕對的安全。

3、本發(fā)明的防盜模塊采用傳統(tǒng)報(bào)警裝置和人臉圖像采集并行方式，獨(dú)特新穎的模式建立實(shí)現(xiàn)了智能安防。

4、本發(fā)明的出現(xiàn)從產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)，技術(shù)應(yīng)用等層面進(jìn)行突破性的技術(shù)革新，與現(xiàn)有的其他產(chǎn)品相比，很大程度上的實(shí)現(xiàn)了自行車的完全鎖定。

5、本發(fā)明將步進(jìn)電機(jī)引入到車鎖中，利用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效果簡單高效的實(shí)現(xiàn)了自行車的上鎖與解鎖，方便便捷的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了智能物聯(lián)，在物聯(lián)網(wǎng)革命浪潮下，也推動(dòng)了自行車鎖的一種進(jìn)步與革新。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明控制原理框圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1、2，一種基于加密算法的可遠(yuǎn)程監(jiān)控低功耗藍(lán)牙防盜自行車鎖，包括有自行車1、控制器、步進(jìn)電機(jī)2、藍(lán)牙模塊、移動(dòng)終端、防盜模塊和后臺終端，自行車1在其后輪右側(cè)的支架3上固定焊接有支撐架4，步進(jìn)電機(jī)2固定安裝在支撐架4上，步進(jìn)電機(jī)2的主軸上套裝有固定塊5，固定塊5上設(shè)有橫向通孔并套裝有鎖桿6；自行車1在其后輪左側(cè)的支架7上固定焊接有鎖座8，鎖座8上設(shè)有與鎖桿相配合的鎖孔；控制器中燒錄有AES-128加密算法程序，控制器一方面分別與藍(lán)牙模塊和防盜模塊相連接，另一方面通過繼電器與步進(jìn)電機(jī)2相連接，并與后臺終端進(jìn)行無線通信，藍(lán)牙模塊與移動(dòng)終端進(jìn)行無線通信。

本發(fā)明中，控制器采用CC3200LanuchPad開發(fā)板。

控制器、藍(lán)牙模塊和繼電器設(shè)置于位于自行車1座墊下方的盒子中。

防盜模塊包括有報(bào)警裝置9和攝像頭，報(bào)警裝置9安裝于支撐架4上，攝像頭安裝于自行車1上。

CC3200LaunchPad 開發(fā)板例程中有AES的demo，根據(jù)demo中的AES算法，按照AES-128的加密算法思路，對其進(jìn)行修改完成加密算法的程序最后燒錄到CC3200LanuchPad開發(fā)板。

防盜模塊采用傳統(tǒng)報(bào)警和人臉圖像采集并行方式，報(bào)警裝置根據(jù)觸碰自行車的強(qiáng)度發(fā)出報(bào)警，人臉圖像采集是基于與CC3200LanuchPad開發(fā)板相連接的攝像頭，能夠進(jìn)行圖像采集，并且通過CC3200LanuchPad開發(fā)板上傳到后臺終端的服務(wù)器。

當(dāng)后臺終端檢測到控制器內(nèi)讀取的程序代碼，判定自行車的基本狀態(tài)（自行車處于上鎖還是解鎖狀態(tài)），如果出現(xiàn)人為忘記上鎖，后臺將遠(yuǎn)程通知用戶上鎖或者遠(yuǎn)程直接上鎖，并且在遠(yuǎn)程后臺終端能夠觀察用戶的人臉圖像信息，從而實(shí)現(xiàn)自行車的絕對的安全。

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端（智能手機(jī)）通過藍(lán)牙發(fā)送CC3200LanuchPad開發(fā)板隨機(jī)生成的密碼就可以與CC3200LaunchPad開發(fā)板進(jìn)行通信，進(jìn)而將藍(lán)牙的指令通過與CC3200LaunchPad開發(fā)板連接步進(jìn)電的線路進(jìn)行傳輸，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，從而能實(shí)現(xiàn)自行車的上鎖與解鎖。

本發(fā)明由于AES-128加密算法的引入，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙鎖的密碼具有“隨機(jī)”生成性，即每次移動(dòng)終端與藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信時(shí)，CC3200LanuchPad開發(fā)板都會(huì)將藍(lán)牙鎖對應(yīng)的密碼重新隨機(jī)生成，當(dāng)用戶信息與自行車綁定之后再將隨機(jī)密碼傳送給移動(dòng)終端，再由移動(dòng)終端進(jìn)行智能控制。

本發(fā)明防盜模塊采用傳統(tǒng)報(bào)警和人臉圖像采集并行方式，報(bào)警裝置根據(jù)觸碰自行車的強(qiáng)度發(fā)出報(bào)警，當(dāng)人為進(jìn)行強(qiáng)制移動(dòng)或者破壞時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，并且根據(jù)震動(dòng)強(qiáng)度報(bào)警聲音強(qiáng)度變化，一方面提醒用戶，另一方面防盜；當(dāng)用用戶使用正確解鎖方法時(shí)，報(bào)警裝置將停止工作。人臉圖像采集是基于與CC3200LanuchPad開發(fā)板相連接的攝像頭，能夠進(jìn)行圖像采集，并且通過CC3200LanuchPad開發(fā)板上傳到后臺終端的服務(wù)器，作為后期智能安防的依據(jù)同時(shí)也可以為相關(guān)租賃系統(tǒng)做安全保障。最終該并行方式的實(shí)施確保自行車的安全。

本發(fā)明對普通自行車進(jìn)行改裝，在自行車后輪的左、右兩側(cè)支架分別焊接有部分裝置用于實(shí)現(xiàn)自行車的上鎖與解鎖；左側(cè)的焊接的是帶有鎖孔的鎖座，右側(cè)焊接的是支撐架，用來安裝步進(jìn)電機(jī)，從而構(gòu)成了普通自行車車鎖的原型。

步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過自主改進(jìn)，在步進(jìn)電機(jī)的主軸上套裝固定塊，并且固定塊與用于安裝步進(jìn)電機(jī)的支撐架之間有一定的間隙，防止存在摩擦，有利于步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鎖桿前進(jìn)與后退，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自行車的解鎖與上鎖。

CC3200LaunchPad開發(fā)板，對其進(jìn)行供電只需要兩節(jié)干電池就可以達(dá)到長達(dá)一年的供電效果；另外，低功耗藍(lán)牙模塊的引入對整個(gè)自行車車鎖的實(shí)現(xiàn)起到了決定性的作用，利于實(shí)施與推廣。

AES-128是對16byte（128bit）數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的過程。實(shí)質(zhì)上就是把128位數(shù)據(jù)通過一系列的變化變成另一個(gè)128位數(shù)據(jù)。這里主要運(yùn)用到2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。密鑰（key）是主要的方面，不能忽略。Key首先要擴(kuò)張，然后再進(jìn)行10次的行列變化，與數(shù)據(jù)進(jìn)行異或操作，最終就能夠得到加密后的數(shù)據(jù)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。