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CN108389284B - 基于手机imsi识别技术的闸机身份快速验证系统及方法 - Google Patents

基于手机imsi识别技术的闸机身份快速验证系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统及方法，本发明通过先进的技术手段，提供了一种适用于闸机阵列的、快速准确的身份验证技术，从而解决传统的无感支付身份验证耗时长的问题；本发明能够让用户通过手机进行快速的进行身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式而存在的问题。

Description

基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统及方法
技术领域
本发明涉及门禁闸机技术领域，尤其是一种基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统及方法。
背景技术
闸机是一种通道阻挡装置(通道管理设备)，用于管理人流并规范行人出入，最早应用于地铁检票系统。然而随着城市建设的发展，很多场景领域都渐渐开始使用闸机，多台闸机组合排在一起能够形成闸机阵列，用于供更多人同时使用过闸。目前，闸机的身份验证方法主要为通过RFID卡验卡、指纹识别、人脸识别等技术对过闸者的身份进行验证。
然而，以上验证方式分别存在如下弊端：(1)RFID卡需要用户对卡片进行携带，有时因出入场景较多，需要携带多张不同的RFID卡，很不方便；(2)指纹识别方式要求用户在通过闸机前，先将手指放在识别区上，进行指纹识别，设备将采集到的指纹与后台存储的所有有效指纹进行逐一对比，才能完成验证，验证速度较慢，且该方式要求用户手指与设备接触，体验效果不好；(3)人脸识别方式，要求用户在通过闸机前，先将面部对准人脸识别模块，人脸识别模块通过摄像头拍下用户人脸图像，然后将图像发送至后台并与后台存储的所有有效图像进行对比，数据处理量大，验证速度较慢。
目前常见的闸机身份验证手段，大多都需要在用户过闸前将采集到的信息，发送至后台进行对比，后台样本数据增多时，验证速度就会大幅下降，影响通行效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统及方法，能够让用户通过手机进行快速的进行身份验证，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统，包括：云后台2、服务器端8、设置在闸机阵列中的一台主基站3和网络交换机7，设置在每台闸机主机1中的主控单元4、分基站5和光电检测单元6；主基站3与所有的分基站5通过总线连接，每台闸机主机1内部的主控单元4均能通过网络交换机7将数据上传至服务器端8，主基站3通过网线与云后台2连接，光电检测单元6与主控单元4通讯连接。
优选的，主基站3包括电磁能量约束装置、侦听单元、微处理器、解析处理单元、总线传输模块和网络传输模块；电磁能量约束装置包括屏蔽盒、设置在屏蔽盒内的射频天线板和吸波片；侦听单元包括射频模块和调制解调器；解析处理单元包括DSP处理器和存放协议栈的多个FLASH；射频模块通过电磁能量约束装置获取侦听信道的射频信号，通过调制解调器调制解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
优选的，分基站5包括电磁能量聚合装置、侦听单元、微处理器、解析处理单元和总线传输模块；电磁能量聚合装置包括射频天线板13和设置在射频天线板背面的环形铁氧体14；射频天线板13和环形铁氧体14设置于屏蔽盒15内部，屏蔽盒15五面封闭，只有顶面开有一个圆形开口16。
优选的，圆形开口16的直径为30～40mm，环形铁氧体14的外径为30mm，内径为25mm，高度为30～50mm。
相应的，一种基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证方法，包括如下步骤：
(1)通过主基站3对闸机阵列附近的所有手机IMSI进行检测、识别、筛选和解析；
(2)主基站3将筛选解析出的IMSI号通过网络发送至云后台2；
(3)云后台2将主基站3发来的所有IMSI号与大型样本比对库进行比对验证，并将验证通过的IMSI号反馈给主基站3；
(4)主基站3通过总线方式，将闸机阵列附近所有验证通过的IMSI号发送至每台闸机1中的分基站5中，从而使分基站5生成一个小型样本比对库；
(5)闸机1身份验证区内部的光电检测单元6时刻对身份验证区上方的物体进行检测；
(6)当检测到物体置于身份验证区时，光电检测单元6将感应信号发送给位于本机内部的主控单元4；
(7)主控单元4收到信号后，立刻向本机中的分基站5发送命令，从而对本机身份验证区附近的手机IMSI进行获取；
(8)如成功获取到手机IMSI号，分基站5将该IMSI号与存储器中的小型样本比对库进行比对；
(9)若比对成功，分基站5会向本机的主控单元4发送验证通过命令，并将验证通过的IMSI号发送给主控单元4；
(10)主控单元4收到命令后，控制闸门打开，同时，将IMSI号通过网络交换机7传送至服务器端8。
优选的，步骤(1)中，通过主基站3对闸机阵列附近的所有手机IMSI进行检测、识别、筛选和解析具体包括如下步骤：
(11)主机站3中的射频模块通过电磁能量约束装置获取侦听信道的射频信号；
(12)当侦听到信号时，主机站3通过调制解调器，将模拟信号通过调制解调，转换成数字基带信号；
(13)主基站3通过微处理器将数字基带信号通过SPI总线通讯的方式传输给DSP处理器；
(14)DSP处理器根据FLASH中的协议栈转换规则，将数字基带信号转换为15位IMSI号及8位信号强度值，并通过SPI总线通讯的方式将转化结果返还给微处理器；
(15)微处理器首先对8位信号强度值进行判断，如信号强度值低于所设阈值，微处理器将该信号丢弃；如信号强度值高于所设阈值，微处理器将该IMSI号保存；
(16)重复步骤(11)～步骤(15)，获得闸机阵列附近其他手机的IMSI号信息。
优选的，步骤(3)中，云后台2将主基站3发来的所有IMSI号与大型样本比对库进行比对验证具体包括如下步骤：
(31)云后台2通过网络获取主基站3发来的所有手机的15位IMSI号后，将其覆盖至IMSI号暂存结构体中；
(32)云后台2取出结构体中第一组IMSI号；
(33)将取出IMSI号数据与云后台数据库中的白名单进行1：N全等比对；如果在云后台数据库中存在与该IMSI号全等的数组，云后台会将该IMSI号通过网络反馈给主基站；如果该IMSI号与所有云后台数据库中的白名单都不全等，云后台2则不将该IMSI号反馈给主机站；
(34)云后台2取出结构体中下一组IMSI号，按步骤(33)方式进行比对，根据比对结果选择是否反馈，直到结构体中的所有IMSI号均比对完成。
本发明的有益效果为：本发明通过先进的技术手段，提供了一种适用于闸机阵列的、快速准确的身份验证技术，从而解决传统的无感支付身份验证耗时长的问题；本发明能够让用户通过手机进行快速的进行身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，验证时间极短，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式而存在的问题。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的用户手机进入主基站检测范围时的状态示意图。
图3为本发明有一个用户手机到达闸机验证区时的状态示意图。
图4为本发明通过主基站对闸机阵列附近的所有手机IMSI进行检测、识别、筛选和解析的示意图。
图5为本发明的主基站的结构示意图。
图6为本发明的射频天线板仰视图。
图7为本发明的电磁能量聚合装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统，包括：云后台2、服务器端8、设置在闸机阵列中的一台主基站3和网络交换机7，设置在每台闸机主机1中的主控单元4、分基站5和光电检测单元6；主基站3与所有的分基站5通过总线连接，每台闸机主机1内部的主控单元4均能通过网络交换机7将数据上传至服务器端8，主基站3通过网线与云后台2连接，光电检测单元6与主控单元4通讯连接。
闸机主机1由机箱、闸门控制器、闸门组成，控制器根据主控单元4发送的验证授权对闸门进行控制，从而实现对人员进出的放行或阻拦。
如图5所示，主基站3用于对闸机阵列附近的手机IMSI进行检测、解析和获取，主基站3的检测距离设置在10米～30米，当用户携手机进入该范围时，主基站3会主动对用户手机的IMSI号进行获取，并将解析出的IMSI号通过网络发送至云后台2进行验证。主基站3通过总线与该闸机阵列的所有分基站进行通讯，并将验证通过的闸机阵列附近的IMSI号发送给每台分基站，从而使分基站5生成一个小型样本比对库。
如图6和图7所示，主基站3包括电磁能量约束装置、侦听单元、微处理器、解析处理单元、总线传输模块和网络传输模块；电磁能量约束装置包括屏蔽盒、设置在屏蔽盒内的射频天线板和吸波片；侦听单元包括射频模块和调制解调器；解析处理单元包括DSP处理器和存放协议栈的多个FLASH；射频模块通过电磁能量约束装置获取侦听信道的射频信号，通过调制解调后获得基带信号，微处理器将基带信号，通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值。
电磁能量约束装置用于对移动通信谱系电磁能量进行约束，实现与装置不同距离的手机信号强度的明显区分。侦听单元用于对主基站监测范围内的所有手机的IMSI信息及信号强度进行侦听和获取。微处理器用于将获取到的IMSI信息按信号强度进行筛选；并负责通过网络传输模块，将解析出的IMSI号上传到云后台进行验证；还负责通过总线传输模块将验证通过的IMSI号下发至各个分基站。解析处理单元用于对IMSI信息进行解析、加密和组包；解析处理单元与微处理器之间采用双向通讯连接。
分基站5包括电磁能量聚合装置、侦听单元、微处理器、解析处理单元和总线传输模块；电磁能量聚合装置包括射频天线板13和设置在射频天线板背面的环形铁氧体14；其中射频天线板13和环形铁氧体14设置于屏蔽盒15内部，屏蔽盒15五面封闭，只有顶面开有一个圆形开口16；圆形开口16的直径为30～40mm，环形铁氧体14的外径为30mm，内径为25mm，高度为30～50mm。
环形铁氧体14能够将射频天线板的电磁能量进行聚合加强，五面封闭的屏蔽盒15能够将射频天线板的电磁能量发散方向进行约束，迫使电磁方向集中在射频天线板的正上放区域(即闸机身份验证区的区域)，从而避免用户在刷验手机时，分基站获取到身份验证区外其他手机的IMSI号。
光电检测单元6安装于闸机端部的身份验证区，用于检测是否有手机放入验证区，优选地，光电检测单元6可采用漫反射传感器，漫反射传感器的光束发射方向对着身份验证区的位置，当有手机放入身份验证区时，漫反射传感器发出的光束会被手机机体反射回传感器本身，从而产生感应电信号，感应电信号会迅速传达至本机的主控单元4中，主控单元4会在收到信号时立刻通知本机的分基站5对身份验证区的手机IMSI号进行获取。
分基站5用于对身份验证区域内的手机IMSI进行检测、解析和获取，分基站5的检测距离设置在5厘米～20厘米；当分基站5收到主控单元4发来的验证身份命令时，分基站5会立刻获取身份验证区中手机的IMIS号，并将该号码与与临时存储器中的小型样本比对库进行比对，将比对结果发送给本机的主控单元4。
主控单元4为每台闸机内部的核心控制部件，优选地，主控电源可采用工业计算机，其配备GPIO接口，能接收本机光电检测单元6传来的感应电信号。主控单元4与本机的分基站5通过串口数据线连接，以实现数据双向通讯，主控单元4能向闸门控制器下发命令，从而控制闸门的开启和关闭。
本发明提出了基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统及方法，该方法包括如下步骤：
步骤1、通过主基站3对闸机阵列附近的所有手机IMSI进行检测、识别、筛选和解析；
步骤2、主基站3将筛选解析出的IMSI号通过网络发送至云后台2；
步骤3、云后台4将主基站3发来的所有IMSI号与大型样本比对库进行比对验证，并将验证通过的IMSI号反馈给主基站3；
步骤4、主基站3通过总线方式，将闸机阵列附近所有验证通过的IMSI号发送至每台闸机1中的分基站5中，从而使分基站5生成一个小型样本比对库；
步骤5、闸机1身份验证区内部的光电检测单元6时刻对身份验证区上方的物体进行检测；
步骤6、当检测到物体置于身份验证区时，光电检测单元6将感应信号发送给位于本机内部的主控单元4；
步骤7、主控单元4收到信号后，立刻向本机中的分基站5发送命令，从而对本机身份验证区附近的手机IMSI进行获取；
步骤8、；如成功获取到手机IMSI号，分基站5将该IMSI号与存储器中的小型样本比对库进行比对；
步骤9、若比对成功，分基站5会向本机的主控单元4发送验证通过命令，并将验证通过的IMSI号发送给主控单元4；
步骤10、主控单元4收到命令后，控制闸门打开，同时，将IMSI号通过网络交换机7传送至服务器端8；
如图4所示，步骤1具体包括如下几个分步骤：
(11)主机站3中的射频模块通过电磁能量约束装置获取侦听信道的射频信号；
(12)当侦听到信号时，主机站3通过调制解调器，将模拟信号通过调制解调，转换成数字基带信号；
(13)主基站3通过微处理器将数字基带信号通过SPI总线通讯的方式传输给DSP处理器；
(14)DSP处理器根据FLASH中的协议栈转换规则，将数字基带信号转换为15位IMSI号及8位信号强度值，并通过SPI总线通讯的方式将转化结果返还给微处理器；
(15)微处理器首先对8位信号强度值进行判断，如信号强度值低于所设阈值，微处理器将该信号丢弃；如信号强度值高于所设阈值，微处理器将该IMSI号保存；
(16)重复步骤(11)～步骤(15)，获得闸机阵列附近其他手机的IMSI号信息。
如图2和图3所示，本发明的使用方法如下，当有用户手机进入主基站的检测范围时，主机站便会将附近的所有手机IMSI进行检测、识别和解析后，上传给云后台2进行验证，并将反馈的验证通过的IMSI号下发给每台闸机内的分基站生成小型样本库，当用户到达闸机并将手机放在身份验证区时，主控单元4会接受到光电检测单元6的信号，并立即控制本机的分基站对验证区域的手机IMSI号进行获取，并与小型样本库进行比对，如比对成功，则直接控制闸门打开，放用户通行，如比对不成功，则不会打开闸门。
云后台2将主基站3发来的所有IMSI号与大型样本比对库进行比对验证具体包括如下步骤：
(31)云后台2通过网络获取主基站3发来的所有手机的15位IMSI号后，将其覆盖至IMSI号暂存结构体中；
(32)云后台2取出结构体中第一组IMSI号；
(33)将取出IMSI号数据与云后台数据库中的白名单进行1：N全等比对；如果在云后台数据库中存在与该IMSI号全等的数组，云后台会将该IMSI号通过网络反馈给主基站；如果该IMSI号与所有云后台数据库中的白名单都不全等，云后台2则不将该IMSI号反馈给主机站；
(34)云后台2取出结构体中下一组IMSI号，按步骤(33)方式进行比对，根据比对结果选择是否反馈，直到结构体中的所有IMSI号均比对完成。
本发明通过先进的技术手段，提供了一种适用于闸机阵列的快速准确的身份验证技术，从而解决传统的无感支付身份验证耗时长的问题。本发明能够让用户通过手机进行快速的进行身份验证，无需携带其他物品或卡片，无需与设备接触，验证时间极端，提高了用户的通行效率，具有非常好的用户体验感，解决了现有身份验证方式存在的问题。

Claims (5)

1.基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统，其特征在于，包括：云后台(2)、服务器端(8)、设置在闸机阵列中的一台主基站(3)和网络交换机(7)，设置在每台闸机主机(1)中的主控单元(4)、分基站(5)和光电检测单元(6)；主基站(3)与所有的分基站(5)通过总线连接，每台闸机主机(1)内部的主控单元(4)均能通过网络交换机(7)将数据上传至服务器端(8)，主基站(3)通过网线与云后台(2)连接，光电检测单元(6)与主控单元(4)通讯连接；主基站(3)包括电磁能量约束装置、侦听单元、微处理器、解析处理单元、总线传输模块和网络传输模块；电磁能量约束装置包括屏蔽盒、设置在屏蔽盒内的射频天线板和吸波片；侦听单元包括射频模块和调制解调器；解析处理单元包括DSP处理器和存放协议栈的多个FLASH；射频模块通过电磁能量约束装置获取侦听信道的射频信号，通过调制解调器调制解调后获得基带信号，微处理器将基带信号通过FLASH中的协议栈规则转换，转换为15位IMSI号及8位信号强度值；分基站(5)包括电磁能量聚合装置、侦听单元、微处理器、解析处理单元和总线传输模块；电磁能量聚合装置包括射频天线板(13)和设置在射频天线板背面的环形铁氧体(14)；射频天线板(13)和环形铁氧体(14)设置于屏蔽盒(15)内部，屏蔽盒(15)五面封闭，只有顶面开有一个圆形开口(16)。
2.如权利要求1所述的基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证系统，其特征在于，圆形开口(16)的直径为30～40mm，环形铁氧体(14)的外径为30mm，内径为25mm，高度为30～50mm。
3.基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过主基站(3)对闸机阵列附近的所有手机IMSI进行检测、识别、筛选和解析；
(2)主基站(3)将筛选解析出的IMSI号通过网络发送至云后台(2)；
(3)云后台(2)将主基站(3)发来的所有IMSI号与大型样本比对库进行比对验证，并将验证通过的IMSI号反馈给主基站(3)；
(4)主基站(3)通过总线方式，将闸机阵列附近所有验证通过的IMSI号发送至每台闸机(1)中的分基站(5)中，从而使分基站(5)生成一个小型样本比对库；
(5)闸机(1)身份验证区内部的光电检测单元(6)时刻对身份验证区上方的物体进行检测；
(6)当检测到物体置于身份验证区时，光电检测单元(6)将感应信号发送给位于本机内部的主控单元(4)；
(7)主控单元(4)收到信号后，立刻向本机中的分基站(5)发送命令，从而对本机身份验证区附近的手机IMSI进行获取；
(8)如成功获取到手机IMSI号，分基站(5)将该IMSI号与存储器中的小型样本比对库进行比对；
(9)若比对成功，分基站(5)会向本机的主控单元(4)发送验证通过命令，并将验证通过的IMSI号发送给主控单元(4)；
(10)主控单元(4)收到命令后，控制闸门打开，同时，将IMSI号通过网络交换机(7)传送至服务器端(8)。
4.如权利要求3所述的基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证方法，其特征在于，步骤(1)中，通过主基站(3)对闸机阵列附近的所有手机IMSI进行检测、识别、筛选和解析具体包括如下步骤：
(11)主机站(3)中的射频模块通过电磁能量约束装置获取侦听信道的射频信号；
(12)当侦听到信号时，主机站(3)通过调制解调器，将模拟信号通过调制解调，转换成数字基带信号；
(13)主基站(3)通过微处理器将数字基带信号通过SPI总线通讯的方式传输给DSP处理器；
(14)DSP处理器根据FLASH中的协议栈转换规则，将数字基带信号转换为15位IMSI号及8位信号强度值，并通过SPI总线通讯的方式将转化结果返还给微处理器；
(15)微处理器首先对8位信号强度值进行判断，如信号强度值低于所设阈值，微处理器将该信号丢弃；如信号强度值高于所设阈值，微处理器将该IMSI号保存；
(16)重复步骤(11)～步骤(15)，获得闸机阵列附近其他手机的IMSI号信息。
5.如权利要求3所述的基于手机IMSI识别技术的闸机身份快速验证方法，其特征在于，步骤(3)中，云后台(2)将主基站(3)发来的所有IMSI号与大型样本比对库进行比对验证具体包括如下步骤：
(31)云后台(2)通过网络获取主基站(3)发来的所有手机的15位IMSI号后，将其覆盖至IMSI号暂存结构体中；
(32)云后台(2)取出结构体中第一组IMSI号；
(33)将取出IMSI号数据与云后台数据库中的白名单进行1：N全等比对；如果在云后台数据库中存在与该IMSI号全等的数组，云后台会将该IMSI号通过网络反馈给主基站；如果该IMSI号与所有云后台数据库中的白名单都不全等，云后台(2)则不将该IMSI号反馈给主机站；
(34)云后台(2)取出结构体中下一组IMSI号，按步骤(33)方式进行比对，根据比对结果选择是否反馈，直到结构体中的所有IMSI号均比对完成。
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