本發(fā)明涉及Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于指紋識(shí)別權(quán)限控制的標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi MAC層非連接低功耗通信模式的物聯(lián)網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)及方法。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出很多家用或商用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間，一般遵循某種無(wú)線連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。802.11 Wi-Fi無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)是目前應(yīng)用范圍最廣的無(wú)線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)接入方式更是應(yīng)用最廣，成本最低，可擴(kuò)展性最好的物聯(lián)網(wǎng)接入方式之一。通常，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接通過(guò)Wi-Fi接入點(diǎn) （Wi-Fi Access Point，也稱(chēng)Wi-Fi熱點(diǎn)或無(wú)線路由器）接入網(wǎng)絡(luò)。

目前市面上的絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是通過(guò)手機(jī)、pad等移動(dòng)端的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行控制，許多時(shí)候并不方便。比如，市場(chǎng)上很流行的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)照明設(shè)備，通常是以移動(dòng)端應(yīng)用界面來(lái)控制照明設(shè)備的開(kāi)關(guān)及調(diào)節(jié)亮度和色調(diào)，并配以傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)和亮度控制。這種開(kāi)關(guān)控制方式，既有應(yīng)用界面控制的復(fù)雜與不便，又具有傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)控制的位置不靈活與布線施工的冗余困難。

大多數(shù)情況下，對(duì)照明設(shè)備或其他常見(jiàn)的家用設(shè)備進(jìn)行位置相對(duì)靈活的免除布線的實(shí)地控制方式，對(duì)用戶更有吸引力。

基于上述的無(wú)線照明控制的需求，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些免布線無(wú)線遙控照明開(kāi)關(guān)設(shè)備。這些免布線無(wú)線遙控照明開(kāi)關(guān)設(shè)備以非標(biāo)準(zhǔn)化的方式在非標(biāo)準(zhǔn)化的頻段（如1GHz、315MHz等），使用私有通信方式，對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制，不支持手機(jī)應(yīng)用控制。而且，這些設(shè)備工作于非公共頻段，容易與其他系統(tǒng)的信號(hào)相互干擾，影響用戶使用效果。

同時(shí)，對(duì)于某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制的權(quán)限區(qū)分要求不斷涌現(xiàn)，某些應(yīng)用場(chǎng)合中，對(duì)于控制者身份權(quán)限的限制要求比較復(fù)雜，需要一種身份識(shí)別方式來(lái)區(qū)分不同用戶的控制權(quán)限。

指紋識(shí)別模式是一種常見(jiàn)的身份識(shí)別方式，是一種簡(jiǎn)單可靠的權(quán)限控制手段。相比于聲波識(shí)別，虹膜識(shí)別，人臉識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別等其他生物識(shí)別技術(shù)，指紋識(shí)別的方式具有技術(shù)成熟可靠，算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

此外，傳統(tǒng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的控制，一般是基于Wi-Fi鏈接。但是，在一些應(yīng)用場(chǎng)合中，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)控制信息產(chǎn)生頻率很低，若采用鏈接控制通信模式，則幾乎每次對(duì)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)都要與該設(shè)備重新建立Wi-Fi鏈接，會(huì)在控制幀上面消耗大部分能量。在需要同時(shí)控制多個(gè)設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合，控制過(guò)程更加復(fù)雜更加耗能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于指紋識(shí)別權(quán)限控制的物聯(lián)網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)及方法，通過(guò)指紋模塊進(jìn)行用戶身份與權(quán)限鑒定，在免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)與標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間實(shí)行MAC層非連接通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備特定權(quán)限下的低功耗開(kāi)關(guān)控制。

本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種基于指紋識(shí)別權(quán)限控制的物聯(lián)網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)：在Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)中，包含：

指紋采集模塊，其對(duì)指紋信息進(jìn)行采集；

指紋識(shí)別及指紋特征提取模塊，其與所述指紋采集模塊通信連接，獲取所采集的指紋信息來(lái)進(jìn)行識(shí)別及指紋特征的提??；

指紋特征及控制權(quán)限列表模塊，其存儲(chǔ)有與可識(shí)別的指紋信息相匹配的指紋特征及控制權(quán)限列表，還與所述指紋識(shí)別及指紋特征提取模塊通信連接獲取所提取的指紋特征，來(lái)識(shí)別并判斷與之相應(yīng)的控制權(quán)限及指紋控制模式；

指紋特征壓縮模塊，其與所述指紋識(shí)別及指紋特征提取模塊和/或所述指紋特征及控制權(quán)限列表模塊通信連接，獲取所提取的指紋特征進(jìn)行壓縮，得到指紋特征壓縮信息；

控制命令檢索生成模塊，其與所述指紋特征及控制權(quán)限列表模塊通信連接，獲取判斷得到的控制權(quán)限及指紋控制模式，并生成相應(yīng)的控制命令字段；或者，所述控制命令檢索生成模塊與所述指紋特征壓縮模塊及所述指紋特征及控制權(quán)限列表模塊通信連接，獲取指紋特征壓縮信息、判斷得到的控制權(quán)限及指紋控制模式，并生成相應(yīng)的控制命令字段；

Wi-Fi模塊，其與所述控制命令檢索生成模塊通信連接，獲取所生成的控制命令字段，在不需要MAC層連接的單播包或廣播包中通過(guò)私有定義的控制信息元素來(lái)加載控制命令字段，并將所述單播包或廣播包發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對(duì)與控制權(quán)限相匹配的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)一步包含指紋信息及固件升級(jí)控制模塊，其通過(guò)以STA模式連接到Wi-Fi接入點(diǎn)的Wi-Fi模塊來(lái)與物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器通信連接，對(duì)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行固件升級(jí)，和/或獲取物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器記錄的可識(shí)別的指紋信息及與之相匹配的指紋特征及控制權(quán)限列表發(fā)送至所述指紋特征及控制權(quán)限列表模塊進(jìn)行信息更新。

優(yōu)選地，所述廣播包將配對(duì)信息放在私有定義的控制信息元素中；

所述單播包通過(guò)包頭的地址區(qū)分配對(duì)設(shè)備，或者將配對(duì)信息放在私有定義的控制信息元素中；

所述配對(duì)信息，由Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及外部的智能終端配合提供，包含智能終端采集的用戶或用戶組的指紋特征與該用戶或用戶組權(quán)限內(nèi)可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組之間進(jìn)行配對(duì)的信息；

所述配對(duì)信息還包含以下的一項(xiàng)或多項(xiàng)：

智能終端對(duì)所述可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組的控制安全級(jí)別和相對(duì)應(yīng)的指紋控制模式進(jìn)行設(shè)置的信息；

所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的MAC地址與所述可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組進(jìn)行配對(duì)的信息；

所述可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組的MAC地址；

對(duì)與所述控制命令字段相應(yīng)控制命令的加密密鑰進(jìn)行設(shè)置的信息。

優(yōu)選地，所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，符合S1、S2、S3中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：

S1、所述單播包或廣播包，是Beacon包、或ProbResp包、或ProbReq包、或Action包；

S2、與所述控制命令字段相應(yīng)的控制命令，設(shè)置有應(yīng)用層加密的密鑰，或設(shè)置有MAC層加密的密鑰，或不進(jìn)行加密；

S3、所述指紋控制模式，包含：

第一指紋控制模式，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)基于其在本地采集并識(shí)別單人單指紋的結(jié)果，發(fā)送加載控制命令字段的單播包或廣播包給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；

或者，第二指紋控制模式，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)基于其在本地采集并識(shí)別的單人多指紋或多人多指紋的結(jié)果，發(fā)送加載控制命令字段的單播包或廣播包給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；所述單人多指紋或多人多指紋依指定次序采集，或者不依次序采集；

或者，第三指紋控制模式，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)基于其在本地采集并識(shí)別的單人多指紋或多人多指紋的結(jié)果，來(lái)發(fā)送加載控制命令字段的單播包或廣播包給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；接收到所述單播包或廣播包的至少一個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將所述控制命令字段所包含的指紋特征壓縮信息，通過(guò)Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器；所述物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器對(duì)解壓縮的指紋特征壓縮信息來(lái)進(jìn)行二次指紋識(shí)別鑒定，并將二次鑒定結(jié)果反饋給接收到所述單播包或廣播包的所有Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；接收到所述單播包或廣播包的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，根據(jù)二次鑒定結(jié)果來(lái)確定是否執(zhí)行與所述控制命令字段對(duì)應(yīng)的控制命令。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種基于指紋識(shí)別權(quán)限控制的物聯(lián)網(wǎng)控制方法，其中：

通過(guò)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，執(zhí)行以下的指紋控制操作：

采集指紋信息，并提取相應(yīng)的指紋特征；

基于存儲(chǔ)的與可識(shí)別的指紋信息相匹配的指紋特征及控制權(quán)限列表，來(lái)對(duì)提取的指紋特征進(jìn)行識(shí)別并判斷與之相應(yīng)的控制權(quán)限及指紋控制模式；

生成與控制命令、控制權(quán)限及指紋控制模式相應(yīng)的控制命令字段；或者，生成與指紋特征壓縮信息、控制命令、控制權(quán)限及指紋控制模式相應(yīng)的控制命令字段；所述指紋特征壓縮信息通過(guò)對(duì)提取的指紋特征進(jìn)行壓縮得到；

使用所設(shè)置的Wi-Fi模塊，在不需要MAC層連接的單播包或廣播包中通過(guò)私有定義的控制信息元素來(lái)加載所述控制命令字段，并將所述單播包或廣播包發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對(duì)與控制權(quán)限相匹配的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，根據(jù)判斷出的第一指紋控制模式，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)基于其在本地采集并識(shí)別單人單指紋的結(jié)果，發(fā)送加載控制命令字段的單播包或廣播包給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；

或者，根據(jù)判斷出的第二指紋控制模式，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)基于其在本地采集并識(shí)別的單人多指紋或多人多指紋的結(jié)果，發(fā)送加載控制命令字段的單播包或廣播包給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；所述單人多指紋或多人多指紋依指定次序采集，或者不依次序采集；

或者，根據(jù)判斷出的第三指紋控制模式，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)基于其在本地采集并識(shí)別的單人多指紋或多人多指紋的結(jié)果，來(lái)發(fā)送加載控制命令字段的單播包或廣播包給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；

接收到所述單播包或廣播包的至少一個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將所述控制命令字段所包含的指紋特征壓縮信息，通過(guò)Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器；

所述物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器對(duì)解壓縮的指紋特征壓縮信息來(lái)進(jìn)行二次指紋識(shí)別鑒定，并將二次鑒定結(jié)果反饋給接收到所述單播包或廣播包的所有Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；

接收到所述單播包或廣播包的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，根據(jù)二次鑒定結(jié)果來(lái)確定是否執(zhí)行與所述控制命令字段對(duì)應(yīng)的控制命令。

優(yōu)選地，在Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)執(zhí)行指紋控制操作之前，進(jìn)一步包含通過(guò)智能終端執(zhí)行的以下系統(tǒng)配置操作：

智能終端將其采集的用戶或用戶組的指紋特征，與該用戶或用戶組權(quán)限內(nèi)可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組之間進(jìn)行配對(duì)；

對(duì)實(shí)現(xiàn)所述可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組的控制安全級(jí)別和相對(duì)應(yīng)的指紋控制模式進(jìn)行設(shè)置；

進(jìn)行所述可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組的MAC地址、控制命令的加密密鑰設(shè)置；

將Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的MAC地址配給所述可控的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或設(shè)備組；

將包含有指紋特征、MAC地址組、控制命令類(lèi)型、加密密鑰信息、指紋控制模式的信息列表上傳至物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器；

所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的Wi-Fi模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式連接到附近的Wi-Fi接入點(diǎn)，從物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器獲取指紋特征及控制權(quán)限列表，存儲(chǔ)至指紋特征及控制權(quán)限列表模塊進(jìn)行信息更新。

優(yōu)選地，所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，符合S1和/或S2：

S1、所述單播包或廣播包，是Beacon包、或ProbResp包、或ProbReq包、或Action包；

S2、與所述控制命令字段相應(yīng)的控制命令，設(shè)置有應(yīng)用層加密的密鑰，或設(shè)置有MAC層加密的密鑰，或不進(jìn)行加密。

優(yōu)選地，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將其通過(guò)應(yīng)用層或MAC層定義的確認(rèn)信息元素，加載于其向Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)反饋的單播包或廣播包中，作為該Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)收到加載有控制命令字段的單播包或廣播包的確認(rèn)；

或者，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將其MAC硬件基于Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自動(dòng)回復(fù)的ACK包，反饋給Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)作為該Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)收到加載有控制命令字段的單播包或廣播包的確認(rèn)；

或者，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)收到的加載有控制命令字段的單播包或廣播包，不向發(fā)送的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行任何反饋或確認(rèn)。

優(yōu)選地，所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，是已經(jīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式與Wi-Fi接入點(diǎn)進(jìn)行通信連接，并能通過(guò)Wi-Fi接入點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備；

或者，所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，是同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式和softAP模式，且已經(jīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式與Wi-Fi接入點(diǎn)進(jìn)行通信連接，并能通過(guò)Wi-Fi接入點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種基于指紋識(shí)別權(quán)限控制的物聯(lián)網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)及方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明通過(guò)用戶指紋信息的本地采集和本地識(shí)別，與指紋庫(kù)中的指紋特征和權(quán)限范圍比對(duì)，控制免布線指紋 Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)與單個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的不同權(quán)限的控制信號(hào)傳輸，在MAC層實(shí)現(xiàn)無(wú)連接的低功耗通信控制過(guò)程。

針對(duì)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的不同指紋控制安全需求，本發(fā)明可以定義不同類(lèi)型的控制IE，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)或多個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從簡(jiǎn)單到精細(xì)復(fù)雜的不同控制。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，低復(fù)雜度低功耗的本地實(shí)時(shí)指紋采集和指紋識(shí)別算法已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，能夠保證電池供電的應(yīng)用設(shè)備的電池更換或充電周期在可接受范圍內(nèi)。

而為了控制安全級(jí)別要求更高的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，和/或節(jié)約免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的電源，還可以在云端服務(wù)器實(shí)行更高級(jí)的指紋識(shí)別算法來(lái)進(jìn)行二次鑒權(quán)控制，使標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能根據(jù)服務(wù)器對(duì)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采集的指紋信息的識(shí)別鑒定結(jié)果，確定是否執(zhí)行免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)之前發(fā)送的控制命令。

對(duì)于想要擺脫電源布線限制的，主要以電池供電的免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，如果基于傳統(tǒng)的Wi-Fi鏈接的控制方式會(huì)大大減少電池壽命。為了克服傳統(tǒng)控制方式的這一弊端，本發(fā)明中的免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，將控制命令字段以MAC層非連接模式，利用單播包或廣播包方式傳輸，可以使免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)在射頻上發(fā)送最少數(shù)量的包，即可完成控制信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)最小功耗，在最大程度上延長(zhǎng)電池的更換或充電周期。

同時(shí)，由于有持續(xù)的電源供應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還可以在偵聽(tīng)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的控制命令的同時(shí)，以正常的STA模式連接AP，接入互聯(lián)網(wǎng)，保留有手機(jī)應(yīng)用控制和遠(yuǎn)程控制的功能。

在標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非連接通信機(jī)制，只需要少許修改MAC層的軟件部分，甚至只需在應(yīng)用層就可實(shí)現(xiàn)，所以可以在現(xiàn)有的Wi-Fi芯片上實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)成本極低、方法簡(jiǎn)單。

免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)在MAC非連接通信控制模式下，支持MAC非連接通信控制協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，并支持所需要的指紋安全控制模式；若需要軟件更新或指紋特征信息列表更新時(shí)，可通過(guò)升級(jí)按鈕，控制免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)通過(guò)AP連接到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，此時(shí)可通過(guò)正常物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備協(xié)議棧結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，完成固件和指紋特征信息列表等的更新升級(jí)。

本發(fā)明的適用場(chǎng)景包含但不限于半開(kāi)放或開(kāi)放式場(chǎng)合，多人多設(shè)備（組）不同權(quán)限的控制管理。如，樓宇小區(qū)的物業(yè)管理系統(tǒng)，保安人員、保潔人員、維修管理人員對(duì)不同物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不同權(quán)限的開(kāi)關(guān)控制需求；或戶外庭院的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，限制為家庭成員的權(quán)限控制需求等?？梢赃m應(yīng)各種應(yīng)用空間，免除絕大多數(shù)開(kāi)關(guān)布線，使用頻率不高的多開(kāi)關(guān)合并，還可以根據(jù)需要靈活布設(shè)和改動(dòng)開(kāi)關(guān)位置。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施例所示物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明中的免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，包含：指紋采集模塊、指紋識(shí)別及指紋特征提取模塊、指紋特征及控制權(quán)限列表模塊、指紋特征壓縮模塊、控制命令檢索生成模塊、指紋信息及固件升級(jí)控制模塊、Wi-Fi模塊。

所述免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，可以是一種固定設(shè)備或一種可便攜移動(dòng)的設(shè)備：例如組裝于受控Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上，或固定安裝在受控Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備附近，或移動(dòng)到受控Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備附近等，免除設(shè)備、電源及開(kāi)關(guān)之間的布線，但其實(shí)際設(shè)置方式不限于此。智能移動(dòng)終端可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi鏈接對(duì)所述Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，與免布線物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的控制相互獨(dú)立。

在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)配置的初期，首先，是指紋特征信息的采集，以及指紋信息與Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的權(quán)限和安全級(jí)別設(shè)置配對(duì)。用戶可以通過(guò)智能終端采集目標(biāo)用戶（組）的指紋特征信息，并在智能終端上為采集到的單指紋或多指紋與單個(gè)或多個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行配對(duì)，以及實(shí)現(xiàn)該設(shè)備（組）的控制安全級(jí)別和相對(duì)應(yīng)的指紋控制模式的設(shè)置。

進(jìn)行包括Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的MAC地址、控制命令的加密密鑰設(shè)置等。同時(shí)將免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的MAC地址配給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（組）。

然后，智能終端可以將包含有指紋特征信息、MAC地址組、控制命令類(lèi)型、加密密鑰信息、指紋控制模式等的信息列表上傳至服務(wù)器。用戶通過(guò)指紋信息及固件升級(jí)控制模塊的升級(jí)按鈕，控制免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的Wi-Fi模塊通過(guò)STA模式連接到附近的AP，在服務(wù)器上完成指紋信息及控制權(quán)限列表等信息的更新，將更新信息存儲(chǔ)于指紋特征及控制權(quán)限列表模塊。

至此，免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)與Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的配對(duì)完成，隨后即可進(jìn)入低功耗指紋控制模式。

當(dāng)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的指紋采集模塊采集到可能的指紋信息時(shí)，指紋識(shí)別及指紋特征提取模塊結(jié)合指紋特征及控制權(quán)限列表模塊，實(shí)時(shí)識(shí)別該指紋信息，并判斷該指紋信息的安全控制模式。

當(dāng)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)完成了該指紋安全控制模式下的所有本地指紋識(shí)別任務(wù)，即可通過(guò)控制命令檢索生成模塊，按照當(dāng)前的指紋安全控制模式，結(jié)合或不結(jié)合指紋特征壓縮模塊生成的指紋特征壓縮信息，生成相應(yīng)的控制命令字段。

然后，免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的Wi-Fi模塊不以MAC層的連接為基礎(chǔ)，而是在多種可能的非加密或加密單播（unicast）/廣播包中，以私有定義的控制信息元素（IE，Information Element）進(jìn)行控制命令的傳輸，將上一步生成的控制命令字段，傳輸給相對(duì)應(yīng)的受控標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

所述私有定義的控制信息元素，又稱(chēng)私有信息元素、私有IE。根據(jù)Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定，廠商和供應(yīng)商可以根據(jù)應(yīng)用需要，定義MAC層的私有IE，以實(shí)現(xiàn)私有的通信需求。本發(fā)明中針對(duì)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的不同指紋控制安全需求，可以定義不同類(lèi)型的控制IE，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)或多個(gè)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從簡(jiǎn)單到精細(xì)復(fù)雜的不同控制。

在MAC非連接通信控制機(jī)制中，免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)使用私有定義的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE來(lái)傳輸控制信息?？梢杂脕?lái)加載私有定義的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE的Wi-Fi單播/廣播包可以為，但不局限于單播/廣播的Beacon包、ProbResp包、ProbReq包、Action包等不需要MAC連接的可以帶私有定義IE的包類(lèi)型。對(duì)于廣播包，配對(duì)信息在私有定義的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE中；單播包可在包頭的地址中區(qū)分配對(duì)設(shè)備，也可將配對(duì)信息放在私有定義的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE中。

根據(jù)所用加載物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE的不同類(lèi)型的包和應(yīng)用場(chǎng)景的要求，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)收到的包的確認(rèn)的形式可以有三種：1）可以由應(yīng)用層或MAC層軟件定義確認(rèn)IE，加載于上述的Wi-Fi單播/廣播包類(lèi)型上，用于Wi-Fi設(shè)備對(duì)收到的控制信息的高層確認(rèn)。加載確認(rèn)IE的包可以為，但不局限于ProbResp包、Action包等不需要MAC連接的可以帶私有定義IE的包類(lèi)型；2）不用高層確認(rèn)，對(duì)某些類(lèi)型的包，僅靠Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定MAC硬件自動(dòng)回復(fù)ACK包；3）對(duì)某些包類(lèi)型，不采用任何的確認(rèn)，Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定MAC硬件也不自動(dòng)回復(fù)ACK包。

對(duì)控制信息的加密形式可以有三種：1）應(yīng)用層加密，用配對(duì)好的密鑰加密物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE；2） MAC層加密，用配對(duì)時(shí)設(shè)定好的硬件密鑰在MAC層進(jìn)行包加密；3）無(wú)加密，在無(wú)線信道中明文發(fā)送。

根據(jù)不同設(shè)備的控制安全級(jí)別要求，本發(fā)明中的指紋控制可以有以下幾種不同的模式：

1）單指紋簡(jiǎn)單控制模式：?jiǎn)稳藛沃讣y在免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)本地采集到指紋，并識(shí)別成功后，免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)即可發(fā)送開(kāi)關(guān)命令給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，無(wú)需其他身份鑒別環(huán)節(jié)。

該模式開(kāi)關(guān)速度最快，效率最高，但安全級(jí)別最低。

2）單人多指紋/多人多指紋控制模式：免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)在本地需采集一定數(shù)量一定順序的多個(gè)指紋信息（指紋信息相互獨(dú)立，可為單人或多人指紋），并在本地全部識(shí)別成功后，免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)可發(fā)送開(kāi)關(guān)命令給對(duì)應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

該模式指紋識(shí)別皆在本地，效率較高，安全級(jí)別較高。

3）單指紋/多指紋二次鑒權(quán)控制模式：在免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的指紋識(shí)別及指紋特征提取模塊中，所應(yīng)用的指紋識(shí)別算法相對(duì)簡(jiǎn)單。在控制安全級(jí)別要求更高的無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，需要更可靠的指紋識(shí)別算法（比如對(duì)生物特征和指紋模具的區(qū)別等）。由于免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)電源的局限性，可以將更高級(jí)的指紋識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)在云端服務(wù)器。

為此，在免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的本地，指紋識(shí)別模塊采集到該安全級(jí)別的控制指紋信息，并識(shí)別成功后，可將所提取的單個(gè)或多個(gè)指紋特征信息，經(jīng)過(guò)指紋特征壓縮（如矩陣優(yōu)化、稀疏表示等指紋壓縮算法），減小需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，并將壓縮后的指紋特征信息加載于控制命令中，通過(guò)MAC層非連接通信機(jī)制傳輸給受控的標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

有源的標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收到該控制信息包后，將所得壓縮后的指紋特征信息經(jīng)正常Wi-Fi鏈路，通過(guò)AP發(fā)送給云端服務(wù)器，在云端服務(wù)器利用更可靠的指紋識(shí)別算法，對(duì)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采集到的指紋信息組進(jìn)行二次鑒權(quán)。云端服務(wù)器將二次鑒權(quán)結(jié)果返回給標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備再根據(jù)服務(wù)器對(duì)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采集的指紋信息的識(shí)別鑒定結(jié)果，確定是否執(zhí)行免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)之前發(fā)送的控制命令。

該模式開(kāi)關(guān)控制速度，主要取決于標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云端服務(wù)器之間的二次指紋信息傳輸和識(shí)別鑒定的時(shí)間，效率稍低，但安全級(jí)別最高。

上述的包類(lèi)型、確認(rèn)形式、加密形式以及不同的指紋安全控制模式，可以根據(jù)具體情況自由組合使用。

下面以圖2中所示應(yīng)用場(chǎng)景為例，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中包括一個(gè)免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，四個(gè)物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi設(shè)備。免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)中錄入三組不同權(quán)限的指紋信息：指紋組1控制物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi設(shè)備1，采用單指紋簡(jiǎn)單控制模式；指紋組2控制物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi設(shè)備組1和2，采用單人多指紋/多人多指紋控制模式；指紋組3控制物聯(lián)網(wǎng)WiFi設(shè)備組3和4，采用單指紋/多指紋二次鑒權(quán)控制模式。三個(gè)不同的設(shè)備組，可以采用不同的MAC層非連接通信控制機(jī)制，有不同的安全加密級(jí)別和不同的指紋安全控制級(jí)別。

a）對(duì)于Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1，若其僅支持標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式，且已連接AP，則在該模式下，免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)在指紋采集模塊和指紋識(shí)別模塊檢測(cè)到單指紋1時(shí)，可以在Wi-Fi模塊將要發(fā)送的控制命令加載于廣播Beacon包，用于MAC層非連接通信。

免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)在一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)（如，100毫秒），發(fā)送多個(gè)（如，10個(gè)）帶有控制IE的廣播Beacon包給Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1無(wú)需返回確認(rèn)，MAC硬件也不對(duì)廣播Beacon包發(fā)送ACK包確認(rèn)。

這種情況下，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1得到的Beacon中的控制信息傳給應(yīng)用層，該控制過(guò)程僅需要修改應(yīng)用層代碼即可實(shí)現(xiàn)，無(wú)需改動(dòng)MAC軟件及以下，實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單。

b）對(duì)于Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1和2，若該設(shè)備組所有設(shè)備僅支持標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式，且已連接AP，則在該模式下，免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)在指紋采集模塊和指紋識(shí)別模塊檢測(cè)到指紋組2的第一個(gè)指紋信息后，等候后續(xù)的指紋信息采集錄入。只有當(dāng)該指紋組中所有的指紋信息按照一定的順序（也可不設(shè)置順序）皆采集到并識(shí)別成功后，免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的Wi-Fi模塊將要發(fā)送的控制命令加載于廣播的ProbResp包，用于MAC層非連接通信。

免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)分別發(fā)送一個(gè)帶有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE的上述單播ProbResp包給Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1和2，等待Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1和2分別返回MAC硬件ACK包。若確認(rèn)超時(shí)則重發(fā)，直至成功收到相應(yīng)的ACK包，或被用戶其他行為打斷。

這種模式下，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1和2需要改動(dòng)MAC層軟件和應(yīng)用層軟件代碼。

c）對(duì)于Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4，若該組設(shè)備可同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式和softAP模式，且已經(jīng)以標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi STA模式連接AP。利用該設(shè)備組的softAP模式，免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)還可以發(fā)送廣播/單播的ProbReq或廣播/單播的Action包，加載物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE。

當(dāng)免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)在指紋采集模塊和指紋識(shí)別模塊檢測(cè)到指紋組3的第一個(gè)指紋信息后，等候后續(xù)的指紋信息采集錄入。只有當(dāng)指紋組3中所有的指紋信息按照一定的順序（也可不設(shè)置順序）皆在本地采集到并識(shí)別成功后，免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)將本次所采集到的指紋特征經(jīng)過(guò)壓縮，跟控制命令字段一起，加在于廣播/單播的ProbReq或廣播/單播的Action包中，發(fā)送給Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組3和4。

以下兩種模式皆可：

免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)在一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)（如，100毫秒），分別發(fā)送多個(gè)（如，10個(gè)）帶有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制IE的廣播ProbReq/Action包給Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4。

Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4收到前述廣播ProbReq/Action包后，可以采用不回確認(rèn)包的形式，此時(shí)MAC硬件也不回ACK包；也可以采用回付相應(yīng)的加載了確認(rèn)IE的ProbResp/Action包的形式。

或者，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4收到前述單播ProbReq/Action包后，依照標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi 行為，MAC層硬件分別回付ACK包；還可以用相應(yīng)的加載了確認(rèn)IE的ProbResp/Action包進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

然后根據(jù)之前的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)置，Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4的其中之一（也可是兩者分別），將免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)采集到的指紋特征壓縮信息通過(guò)接入點(diǎn)AP發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器。服務(wù)器將指紋特征信息經(jīng)過(guò)解壓縮后，利用另一種或幾種更可靠的指紋識(shí)別算法進(jìn)行二次識(shí)別鑒定。之后，物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器將二次指紋識(shí)別鑒定結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈路返回給Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4。Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備3和4根據(jù)收到的服務(wù)器鑒定結(jié)果，決定是否執(zhí)行免布線指紋Wi-Fi開(kāi)關(guān)發(fā)送的控制指令。

綜上所述，本發(fā)明的免布線指紋Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，具備：1）支持標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi功能，能夠通過(guò)控制按鈕，正常連接到AP，及通過(guò)AP連接到外網(wǎng)；2）指紋采集和本地實(shí)時(shí)指紋識(shí)別；3）支持預(yù)設(shè)的單播包或廣播包控制形式的控制程序；4）支持預(yù)設(shè)的不同指紋安全控制模式。

與之相應(yīng)的Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，需要具備：1）支持約定的、與智能終端配合完成配對(duì)信息配置的方式；2）支持預(yù)設(shè)的單播包或廣播包控制形式的控制程序；3）如果需要，支持單指紋/多指紋二次鑒權(quán)控制模式。Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi功能，能夠正常連接到AP，通過(guò)AP連接到外網(wǎng)。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。