專利名稱：不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線微功率通信技術(shù)，特別涉及一種與門禁管理相關(guān) 的，遠距離無線身份識別和管理技術(shù)。
背景技術(shù)：
到目前為止，現(xiàn)有的車輛門禁管理系統(tǒng)，除了個別地方使用了類 似車門遙控器一樣的簡單脈沖信號控制器外， 一般都是采用停車后， 近距離刷卡通行的管理方式。前者由于安全性，可靠性沒有保證，因 而無法用于管理要求較高的小區(qū)門禁管理，更不用說收費車庫的管理 了，而后者的缺點是-
1. 由于一般刷卡系統(tǒng)所使用的卡都是無源的，卡與讀卡器之 間采用的都是被動式通信方式，因而刷卡距離非常近，一 般只有幾厘米到十幾厘米，因而無論烈日下雨，或是風(fēng)霜 雪凍，車主在進門前，必須先將車?？吭陔x開刷卡機較為 精確的一個距離位置上，搖下車窗玻璃，進行刷卡。距離 遠了，你得"拼命"伸長你的手去刷卡；有時，你還不得 打開車門，下車去刷卡。離近了，則非常有可能將車擦傷 掛傷。如果是小區(qū)門禁，這樣的刷卡方式無疑會使小區(qū)給人 的溫馨感覺大打折扣。
2. 另外，由于停車刷卡，需要不少時間，因而在車輛進出的 高峰時間，往往還會造成車輛擁堵現(xiàn)象。
3. 由于現(xiàn)有門禁的讀卡設(shè)備都較貴，現(xiàn)有的門禁卡， 一般都 只能專門用于進出某一個特定的門禁，不僅通用性受到限 審IJ，而且沒有其他更多的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有門禁管理系統(tǒng)不僅管理麻煩，耽誤時間，效率低， 而且功能單一，與髙效方便的車庫管理要求，以及現(xiàn)有小區(qū)門禁人性 化管理要求不相適應(yīng)，也不能滿足當(dāng)前"一卡通"，和一卡多用多功 能要求的現(xiàn)狀，提供一種高效快速，多功能的不停車刷卡門禁管理系 統(tǒng)。
本發(fā)明采用一種全新的，雙向主動式無線微功率通信系統(tǒng)，來代 替現(xiàn)有的被動式近距離刷卡系統(tǒng)，使用遠距離無線身份卡讀寫器來代
替現(xiàn)有的近距離刷卡機，使用有源無線身份卡代替無源IC卡或磁卡，
通過使用按鍵發(fā)送信息的方式，解決了有源卡電池壽命的問題，從而 簡單，經(jīng)濟和可靠地實現(xiàn)了無線身份卡讀寫器，與無線身份卡之間的 遠距離雙向數(shù)字通信，解決了現(xiàn)有門禁管理系統(tǒng)必須停車刷卡的問
題；
由于新的讀寫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，可以很方便地安 裝在不同的地方，而且卡的編號可以做到世界唯一，因而可以很容易
實現(xiàn)"一卡通"的功能；
另外，由于無線身份卡本身，無論從信息存儲量，加密設(shè)置，發(fā) 射功率的大小都可根據(jù)實際需要進行較大的調(diào)整，從而大大擴展了卡 的使用空間，同一個卡不僅可以作為無線身份識別卡，還可以具有報 警和定位的功能；
本j發(fā)明采用的技術(shù)方案是
使用當(dāng)今世界最新的，高度集成的微功率無線收發(fā)機芯片，來建 立無線身份卡和無線身份卡讀寫器之間的通信聯(lián)系，使得整個系統(tǒng)不 僅分離元器件少，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，可靠性高，而且大大降低了讀寫器 的體積和成本；
通過采用先進的直序擴頻通信技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能 力和系統(tǒng)工作的可靠性，穩(wěn)定性以及安全性，避免了一般窄帶無線通
信系統(tǒng)很難避免的受干擾影響大，和工作穩(wěn)定性差的問題；
通過采用按鍵工作的方式，使得系統(tǒng)只在進出門禁時的瞬間工 作，其余時間都處于斷電的狀態(tài)，因而系統(tǒng)耗電非常低，電池壽命非 常長，從而避免了一般電池驅(qū)動系統(tǒng)普遍存在的電池壽命問題；
通過使用SM卡海量內(nèi)存來儲存車輛進出的所有信息，同時，通 過采用雙SM卡(主卡加備用卡)的方式，使得系統(tǒng)既可與計算機聯(lián) 機工作，也可脫機單獨使用，并在脫機使用時，能很好地通過遠端 計算機對門禁系統(tǒng)進行管理；
通過區(qū)分進出門禁時按鍵發(fā)射的近距離門禁信號，和進入門禁以 后，周期性定時發(fā)射遠距離定位信號，以及長時間按鍵發(fā)射報警信 號的方式，可使同一個無線身份卡具有多種功能。
具體的做法是
1. 使用相同的無線微功率收發(fā)機芯片，分別制成無線身份 卡，和無線身份卡讀寫器，它們之間可以進行無線通信；
2. 無線身份卡由車主隨身攜帶，它帶有一個按鈕，當(dāng)按下 按鈕時，無線身份卡將使用最小的發(fā)射功率，向讀寫器 發(fā)送用于進出門禁的自身身份碼信號，讀寫器收到無線 身份卡發(fā)來的身份碼信號后，將給無線身份卡發(fā)回一個 收到信號的回執(zhí)，其中包括收到信號的時間，同時，可 將無線身份卡的卡號，在入口處的顯示板上顯示出來。 無線身份卡收到回執(zhí)信號后，將啟動無線身份卡的蜂鳴 器，使其發(fā)出響聲，或使發(fā)光二極管閃爍，通知持卡人， 讀寫器已經(jīng)收到身份碼信號。
3. 讀寫器根據(jù)實際應(yīng)用的需要，可配備有不同處理功能的 單片機和不同容量的內(nèi)存，對通過無線的方式接收到來 自,無線身份卡的信號加以處理；讀寫器一般直接安裝在 4動欄桿的支座中，并通過RS232或其它接口方式，與 電動欄桿控制器相聯(lián)；進出門禁的讀寫器一般具有不同 的功能，進入門禁的讀寫器主要執(zhí)行驗證身份和入門登 記的功能，外出門禁的讀寫器主要執(zhí)行計算費用，儲存 相關(guān)資料和出門登記等功能；讀寫器可以直接與計算機
聯(lián)機運行，也可脫機獨立運行；當(dāng)讀寫器脫機獨立運行 時，讀寫器中的單片機代替計算機執(zhí)行相應(yīng)的功能，同 時通過讀寫器中的海量內(nèi)存SM卡，來實現(xiàn)與管理中心計 算機之間的信息交流。
4. 進入門禁的讀寫器收到無線身份卡發(fā)來的入門請求信號 后，將與讀寫器中所儲存的身份碼號碼相比較，并進行
相應(yīng)的處理。例如，啟動欄桿，或告訴車主相關(guān)信息等。
當(dāng)車輛進入車庫，壓過欄桿前方的地感線圈后，無線身 份卡讀寫器將認為車輛已經(jīng)進入車庫或小區(qū)，并對無線
身份卡進行正式登記。
5. 當(dāng)車輛來到出口門禁，準備離開車庫或小區(qū)時，車主將
重復(fù)進門的操作，不同的是，出口處的讀寫器，讀到的 不只是車主身份碼的信息，還包括進入車庫或小區(qū)的時 間信息；如果是收費車庫，讀寫器將利用這些信息，以 及原先儲存在讀寫器數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息，計算車主應(yīng) 交費用以及該卡已交費用的余額，并可在出口處的數(shù)字 顯示板上顯示出來。
6. 當(dāng)需要對讀寫器的海量SM卡中的信息進行更新時，或讀
寫器需要與管理中心計算機進行數(shù)據(jù)交流時，需要使用 專門授權(quán)的設(shè)置卡來進行，以確保資金安全，保障用戶 的權(quán)益。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，本發(fā)明
1. 本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，讀寫器可直接安裝在現(xiàn) 有電動欄桿支座中，無線身份卡只有一般車用遙控器大 小，可以做成小巧美觀的裝飾品，直接掛在車主鑰匙圈
2. 使用方便，不需停車就可以完成進出門禁檢查，登記， 計費和收費的所有工作，免去了停車刷卡的麻煩，并大 大提高了門禁管理的效率。
3. 安全可靠，由于本發(fā)明采用的是直序擴頻的無線通信方式，以及專用授權(quán)設(shè)置卡的數(shù)據(jù)更新方式，因而，提髙
了系統(tǒng)抗干擾的能力，工作的可靠性和系統(tǒng)的安全性； 4. 系統(tǒng)成本低，現(xiàn)有刷卡系統(tǒng)的讀卡機的價格， 一般都在 萬元以上，如果再加上門禁管理系統(tǒng)的價格，以及地面 施工的費用，往往要超過兩萬元，而本發(fā)明不僅免去了 現(xiàn)有門禁系統(tǒng)必須停車刷卡的麻煩，大大節(jié)省了時間， 提高了效率，降低了門禁管理成本，而且，還可實現(xiàn)一 卡通用和一卡多功能；除此之外，由于本發(fā)明系統(tǒng)，只 需在已安裝的電動欄桿中加裝一個很小的讀寫器就可以 工作了，因而，它還可與已經(jīng)安裝的現(xiàn)有其它刷卡系統(tǒng) 兼容，這樣，車主既可使用原有的卡進行近距離刷卡啟 動欄桿，也可使用新的無線身份卡，不停車地遠距離來 啟動欄桿，無論是給小區(qū)門禁，還是收費車庫的管理， 都帶來很大的方便，也給車主帶來更多的選擇。


附圖是本發(fā)明系統(tǒng)組成示意圖
實施例
下面以自動收費車庫管理系統(tǒng)的實施為例，對本發(fā)明加以進一步 的說明。
自動車庫門禁管理系統(tǒng)
1、簡介
自動車庫門禁管理系統(tǒng)是由無線身份卡、無線身份卡讀寫器、管 理計算機三部分構(gòu)成。讀寫器安裝在車庫的出入口，用于接收來自無
線身份卡的ID信息，并根據(jù)無線身份卡用戶類型，對其進行登記和 計費處理；所有車輛出入情況(出入時間、剩余金額等)信息均存儲 于讀寫器# 配置的大容量存儲器中備查。
2、 系統(tǒng)構(gòu)成
與本系統(tǒng)有關(guān)的部分為無線身份卡讀寫器。該部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖。
其中RF模塊可采用一般Zigbee或其它直序擴頻微功率收發(fā)機，
用于讀寫器與無線身份卡之間迸打'數(shù)據(jù)的交互。海量存儲采用大容量
的SM存儲卡，存儲卡采用一主一備的方式配置，其中主存作為工作 存儲器。備用作為數(shù)據(jù)交換存儲器。地感線圈、執(zhí)行機構(gòu)的輸入輸出
信號均為開關(guān)量。LED顯示采用數(shù)碼管方式。
3、 工作原理
安裝在車庫出入口處的讀寫器，在接收到來自用戶身份卡的ID 信息后，讀寫器對該身份進行核實，若用戶符合條件則予以放行。其 中入口讀寫器僅執(zhí)行身份驗證，出口讀寫器在進行身份驗證的同時根 據(jù)不同的用戶類型、既定的某種計費標準進行計費并實時顯示。所有 車輛出入情況(出入時間、剩余金額等)信息均存儲于讀寫器所配置 的大容量存儲器中備査，同時可通過使用備用存儲卡方式將上述信息 轉(zhuǎn)存到管理計算機。
4、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定及調(diào)整
系統(tǒng)具有一定的可編程能力以適合各種不同應(yīng)用場合的需要。系 統(tǒng)主要涉及到的設(shè)置項目系統(tǒng)時鐘和收費標準兩種。為增強系統(tǒng)工作 的穩(wěn)定性、可靠性，系統(tǒng)設(shè)置采用專用管理設(shè)置卡，或多功能加密設(shè) 置卡方式進行。
4.1、 時鐘設(shè)定及調(diào)整
出于計費的考慮，讀寫器應(yīng)具備實時時鐘(RTC)功能以方便記 錄車輛出入庫的詳細時間。
鑒于出入口讀寫器之間可能沒有直接的通信鏈路，且采用人工按 鍵方式進行設(shè)置一方面會帶來不易實現(xiàn)多個讀寫器之間的同步、另一 方面引入了機械部件不利于設(shè)備長期使用，因此在本項目中涉及的讀 寫器時鐘采用管理設(shè)置卡的形式進行。
為保持時鐘的一致，管理設(shè)置卡也應(yīng)具有實時時鐘。當(dāng)管理人員 啟動時鐘設(shè)置功能后，設(shè)置卡將通過RF信道向讀寫器下載當(dāng)前時鐘， 讀寫器在接收到設(shè)置命令后開始進行自身系統(tǒng)時鐘的調(diào)整，并可用數(shù)
碼管指示設(shè)置完成。
4.2、 收費標準設(shè)定及調(diào)整
計費標準有兩種 一種是按照不同時段進行計費；另一種是按年、 月、日進行計費。上述兩種收費方式同時存在于讀寫器中，至于具體 執(zhí)行何種收費方式依用戶卡ID中的標識來決定?？紤]到該產(chǎn)品的可 通用型，應(yīng)可對標準中的時段及單位時間費率進行設(shè)置。
5、數(shù)據(jù)更新、交換及備份
系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換及備份可采用兩種方式進行。 一種方式為采用串口 通信進行，另一種為采用SmartMedia (SM)卡的方式進行。
在正常工作情況下，讀寫器中的數(shù)據(jù)均存儲在主存儲器中，需要 更新數(shù)據(jù)的時候可通過以下幾個步驟進行-
1、 插入用于數(shù)據(jù)交換的備用SM卡；
2、 釆用管理設(shè)置卡向讀寫器發(fā)送設(shè)置命令及密碼； 讀寫器在接收到設(shè)置命令之后，首先檢測SM卡是否已經(jīng)正常插
入，若未插入或者卡出現(xiàn)錯誤，則進行錯誤提示；若卡插入正確，則 讀取SM卡中攜帶的密碼數(shù)據(jù)，并將該密碼與設(shè)置身份卡發(fā)送過來的 數(shù)據(jù)進行比較。若二者相同，則允許進行數(shù)據(jù)更新。
上述提示信息由數(shù)碼管進行指示，若正確則數(shù)碼管顯示l;若錯 誤則將數(shù)碼管全部點亮；數(shù)據(jù)讀取以及備份期間數(shù)碼管閃爍；數(shù)據(jù)更 新及備份完成后數(shù)碼管顯示0。
5.1、數(shù)據(jù)更新處理的順序 說明
*數(shù)據(jù)記錄以用戶ID號為唯一索引進行區(qū)分。
*數(shù)據(jù)更新是指將備用SM卡中的數(shù)據(jù)寫入主存儲器。若主存儲器
中已經(jīng)含有該ID號，則數(shù)據(jù)更新的過程是用備用SM卡中的數(shù)據(jù)
去更改主存中的數(shù)據(jù)；若主存儲器中沒有對應(yīng)的ID號，則數(shù)據(jù)更
新的過程是將該條數(shù)據(jù)直接寫入主存中。 數(shù)據(jù)交換時首先執(zhí)行更新操作，然后執(zhí)行備份。即先讀取備用存
儲器中的數(shù)據(jù)對主存儲器中的數(shù)據(jù)進行更新，完成后將數(shù)據(jù)同步到備 用SM卡上，供維護人員將該數(shù)據(jù)傳回管理計算機。
5.2、設(shè)置命令及密碼
為保障用戶的權(quán)益、確保資金安全，本讀寫器在進行數(shù)據(jù)更新和 備份時采用多種安全措施。
首先、讀寫器在接收并驗證密碼后方可執(zhí)行數(shù)據(jù)更新和備份操 作。密碼的接收和驗證分別同時來自兩個途徑，避免欺騸性密碼。其 次、密碼可以由被授權(quán)的管理人員預(yù)先設(shè)定，并可更改。如果采用多 功能加密設(shè)置卡，則密碼為隨機生成、 一次有效。為保證設(shè)置的安全， 密碼由管理計算機隨機生成、 一次有效。密碼數(shù)據(jù)同時保存在專用密 碼卡和用于數(shù)據(jù)交換的SM卡中，具體生成方式及存儲位置由管理計 算機軟件確定，與讀寫器無關(guān)。第三、使用多功能加密設(shè)置卡時，密 碼的下載和讀取為機器自動執(zhí)行、對管理人員也不透明。管理人員只 需攜帶專用密碼設(shè)置卡和數(shù)據(jù)存儲卡就可以完成數(shù)據(jù)交換操作，密碼 的讀取和驗證均為機器自動執(zhí)行，減輕了管理的難度。
權(quán)利要求
1. 不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)，是由無線身份卡、無線身份卡讀寫器、管理計算機三部分構(gòu)成；與一般門禁刷卡系統(tǒng)使用不帶電池的無源IC卡，磁卡不一樣，無線身份卡需要電池驅(qū)動；它也與一般遠距離門禁遙控器僅僅使用脈沖編碼信號不一樣，無線身份卡和無線身份卡讀寫器，是由高度集成的單芯片無線微功率數(shù)字收發(fā)機制成，它們之間可以進行一般意義上的無線數(shù)據(jù)通信，用戶可以在不停車的情況下，將自己的身份碼信息，發(fā)送給在幾米距離之外的無線身份卡讀寫器，并利用無線身份卡讀寫器中的單片機，或與無線身份卡讀寫器直接相連接的管理計算機進行處理，實現(xiàn)對進出用戶車輛的數(shù)字化管理；根據(jù)具體應(yīng)用需要和成本考慮，無線身份卡可以只具有發(fā)射功能，無線身份卡讀寫器可以只具有接收功能；無線身份卡讀寫器還可直接安裝在進出口門禁電動欄桿的支座內(nèi)，與電動欄桿控制器相連接，離開PC機獨立工作，在接收到來自無線身份卡發(fā)送來的用戶身份碼信息后，無線身份卡讀寫器對該用戶身份進行核實，若用戶符合條件，則無線身份卡讀寫器通過電動欄桿控制器，啟動欄桿予以放行；當(dāng)用于停車收費管理時，無線身份卡讀寫器還可以根據(jù)用戶進出停留時間，進行自動計費收費；當(dāng)無線身份卡讀寫器離開PC機獨立工作時，無線身份卡讀寫器通過自身的大容量內(nèi)存卡，與管理計算機進行數(shù)據(jù)交換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)，其特征在于 系統(tǒng)中的無線身份卡讀寫器，可以根據(jù)具體應(yīng)用的需要，還可分為進 口無線身份卡讀寫器，和出口無線身份卡讀寫器兩種，它們都可以離 開PC機獨立工作，其中入口處無線身份卡讀寫器一般只執(zhí)行用戶身 份驗證，登記和放行的工作，必要時，還應(yīng)該具有將車輛進入時間寫 入無線身份卡的功能，出口處無線身份卡讀寫器在進行身份驗證，記 錄和放行的同時，根據(jù)需要，還可根據(jù)不同的用戶類型、車輛停放的 時間，以及既定的某種計費標準進行計費，并可通過數(shù)字顯示管實時 顯示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)，其特征 在于所述無線身份卡讀寫器，既可以將所有車輛出入情況(出入時間、剩余金額等)信息，存儲于無線身份卡讀寫器所配置的大容量存 儲器中備查，也可直接存儲于與之直接相連接的其它門禁管理計算機 中備查。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l, 2或3所述的不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)，其 特征在于所述無線身份卡讀寫器所配置的大容量存儲器中，所儲存 的數(shù)據(jù)資料，只能通過密碼授權(quán)的方式，或經(jīng)過授權(quán)的專用設(shè)置卡的 方式，來進行數(shù)據(jù)更新，或與管理計算機進行數(shù)據(jù)交換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l， 2， 3或4所述的不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)， 其特征在于系統(tǒng)中的無線身份卡，與無線身份卡讀寫器之間的無線 通信，使用的頻率是2.4G免費頻段，并采用了抗干擾能力強的直序擴 頻通信技術(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l， 2， 3， 4或5所述的不停車刷卡門禁管理 系統(tǒng)，其特征在于無線身份卡采用電池驅(qū)動，和人工按鍵發(fā)送身份 碼信息的工作方式，以延長電池的使用壽命。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l， 2， 3， 4， 5或6所述的不停車刷卡門禁管理 系統(tǒng)，其特征在于車輛進入門禁的時間信息，既可以通過無線身份 卡自身帶往出口，并由出口處的無線身份卡讀卡器通過無線的方式讀 出，也可由進口處的無線身份卡讀寫器，通過有線的方式直接傳給出 口處的無線身份卡讀寫器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l， 2， 3， 4， 5, 6或7所述的不停車刷卡門禁 管理系統(tǒng)，其特征在于無線身份卡與無線身份卡讀寫器之間，可以 實現(xiàn)雙向無線數(shù)據(jù)通信。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l， 2， 3， 4， 5， 6，7或8所述的不停車刷卡門 禁管理系統(tǒng)，其特征在于通過區(qū)分進出門禁時按鍵發(fā)射的近距離門 禁信號，和進入門禁以后，周期性定時發(fā)射遠距離定位信號，以及長 時間按鍵發(fā)射報蒈信號的方式，可使同一個無線身份卡具有多種功 能。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有車輛門禁管理系統(tǒng)必須停車刷卡，效率低，管理麻煩等缺點，公開了一種不需停車刷卡，工作可靠，成本低的不停車刷卡門禁管理系統(tǒng)；系統(tǒng)由無線身份卡、無線身份卡讀寫器、管理計算機三部分組成；讀寫器可直接安裝在進出口門禁電動欄桿的支座內(nèi)，直接與電動欄桿控制器相連接，在接收到來自無線身份卡發(fā)送來的用戶身份碼信息后，讀寫器對用戶身份進行核實，登記，若用戶符合條件，則啟動欄桿予以放行；當(dāng)用于停車收費管理時，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶進出停留時間，進行自動計費收費；由于讀卡器造價低，體積小，安裝方便，以及身份卡的唯一性，系統(tǒng)很容易實現(xiàn)“一卡多用”；另外，無線身份卡還可具有無線定位，尋呼，報警等功能。
文檔編號G07C9/00GK101206772SQ20061002255
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者廖應(yīng)成 申請人:成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司