[发明专利]基于蓝牙及摄像头通信的近场无线通信装置

说明书

(一)技术领域

本发明属于可见光(Visible light communication,缩写为VLC)通信系统技术领域。

(二)背景技术

目前，在公交车，地铁，手机支付等刷卡支付系统以及各处的门禁系统中，无线射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术的应用非常广泛。相对于传统的条形码识别，RFID有着有效识别距离大，识别速度快，使用寿命长等优势。随着现代市场经济的快速发展，越来越多的商家推出各式各样的会员等身份卡片，对于消费者来说，出门在外携带着一大把卡片非常地累赘，而在一大把的卡片中找出需要的卡片更是相当繁琐。相对来说，手机在当下几乎是每个人出门必随身携带的通信工具，如果可以将身份识别技术集成应用在手机上，将会大大便利人们的出行。现在实现这种理念的方法主要有两种，一种是通过手机应用软件生成对应身份的条形码或二维码，为了保证安全性，身份码需要实时生成，这意味着必须保证手机网络的连通，对于应用场景有一定的局限性。另一种方法是近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，目前部分手机中已经整合了NFC技术，但首先不是所有手机都具备NFC功能，因为对于手机制造商来说这需要加入额外的设备，增加成本，其次，为了保证随时能够与靠近的手机建立安全的通信，主机的NFC收发设备需要时刻保持开通状态，这或多或少地会造成电量的浪费和电磁波污染。

为了解决上述问题，本发明提出了一种只采用发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)和蓝牙接收机的通信装置，可以直接与现在市场上的智能手机进行交互。这种装置可以将认证密钥信号加载到LED上，利用手机摄像头的卷帘效应(Rolling Shutter Effect，简称RSE)在近场获取该信息，再将待传信号利用密钥加密后通过蓝牙发射给主机，不需要与主机进行繁琐的蓝牙配对。

卷帘机制是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)传感照相机获取图像的原理，CMOS像素点将入射光转化为电压，从而获取其像素值。CMOS传感器所包含的像素点是排成列的，所以拍照时并不是一次性获取整个图像，而是逐列获取的，这种成像的方式就称为“卷帘”。当LED的闪烁频率低于卷帘扫描频率且高于照相机成像频率(帧/秒)时，照相机就会拍到密度不同的光带，也就是LED闪烁所表示的信号。

(三)发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提出一种利用目前手机均具备的摄像头和蓝牙设备即可进行安全通信的方法及装置，该装置主机的通信设备只需要发光二极管和蓝牙接收机，既可以在没有网络信号的情况下使用，同时也没有持续的电磁波污染。

为了实现上述目的，本发明与手机进行通信具体方案如下：

a.用手机摄像头对准接近主机LED光源，接收主机的密钥交换及蓝牙开启信息；

b.手机将身份等信息加密后通过蓝牙广播发送；

c.主机接收并确认处理后通过LED返回确认及蓝牙关闭信息。

所述的密钥交换为动态对称密钥，以保证安全性及通信速率。

本发明所述的近场无线通信装置包括：

一个发光二极管，其作用在于发射主机信息给手机，手机通过摄像头接收该信息。

一个蓝牙接收器，其作用在于接收手机发射的身份认证等功能信息。

一个LED驱动器，其作用在于驱动发光二级管工作。

数字电路，其作用在于控制驱动器。

一个微处理器，其作用在于控制数字电路及蓝牙接收器，并处理发射接收的信号。

一个内存，其作用在于存贮接收和发射的信号。

集成的RS232、USB等常用通信接口，其作用在于简化与其他通信设备间的连接，易于与当前先用系统融合及其他系统的嵌入。

本发明的目的实现过程如下，主机微处理器通过数字电路控制驱动器，驱动LED发送动态对称密钥信息，手机摄像头靠近主机LED，获取密钥后自动开启手机蓝牙设备，将身份认证信息及其他功能信息加密后，通过蓝牙设备广播发送，主机的蓝牙接收机接收信号并传输至微处理器，微处理器将信息解密，确认身份等信息后通过LED返回确认信号并处理扣费等其他功能信息，手机接收到确认信息后自动关闭蓝牙设备以节省电量并避免不必要的电磁波污染。