我根据我的GOOGLE PIXEL XL以及通通锁管理员密码权限太高,并且管理员密码没有密文显示的情况,设计出了如下智能门锁系统

简介: 这是一款基于Android 5.0的智能门锁系统,集成安全密码键盘、WIFI/4G双模主板、多模态生物识别(指纹/面部/语音)及机械电子钥匙。所有操作由Google SmartFrontDoor统一管控,通过Google Cloud实现远程管理、OTA升级与异常修复。支持Google Assistant定制指令、Find My Device数据擦除、Behavior Detector撬锁报警,并首创动态生成式机械钥匙纹路,兼顾高安全性与应急可靠性。(239字)

以下内容为我复制粘贴(我没重写)
以下内容为我复制粘贴(我没重写):

首先第一部分是:

智能锁部分:
智能锁第一部分:安全密码键盘模块,这个模块就是让用户安全的输入智能锁密码

智能锁第二部分:就是主板模块,这个模块集成了WIFI通讯模块、数据网络通讯模块、开锁模块、安全模块,如果带有面部扫描摄像头,应该还要带有拍照模块。

智能锁第三部分:就是各种输入输出设备:如执行开锁和关锁的模块、语音播报模块、键盘模块、指纹扫描和\或者摄像头模块。

智能锁第四部分就是服务器和Google Pixel端、Google Tablet端,服务器端就是保存用户操作、锁具设备数据运作数据、客户服务、软件更新维护、锁具更新发布、账户和锁具绑定数据等。

Android5.0智能门锁屏幕内置的其他功能和Google Nexus差不多,不过不同的是这个智能门锁智慧屏中会预装该智能门锁厂家的智能门锁软件,且这个智能门锁内的Google Assistant与其他普通版本Android Google Assistant不同的是,智能门锁内内置的Google Assistant会给用户提供添加、删除指纹\密码\面部图片的操作,此外智能门锁所有操作都受到一款内置在智能门锁安卓系统中的一款名为Google SmartFrontDoor的应用程序控制,这个应用程序的功能就是从云端和本地接收和处理、执行和门锁有关的操作(如密码、指纹、面部扫描图像的设置与删除和维护),并将门锁操作结果通过Google Cloud反馈给Google Pixel以及Google Tablet。

如果你使用过海外版的安卓系统,你应该用过Google Find My Device的功能,这个功能就是可以让用户远程使用联网设备擦除登陆同一个Google账号的设备的数据,那么智能门锁中也同样带有这个功能,需要注意的是这里的Google Find My Device智能门锁APP只会提供锁具数据擦除功能,另外这里的Google Find My Device智能门锁APP在执行数据擦除操作前,会将门锁的位置信息上传到Google服务器,至于为何要上传服务器,我后面会说到。

Communicaiton with 谷歌 Smart Home Cloud应用:这个应用也是内置到门锁里面的,这个的功能就是可视门铃、从云端系统接收Google Pixel、Google tabl等设备发出的远程开门指令,并将远程开门指令转发给前面提到的执行操作的应用,然后将执行操作的结果通过Google Cloud反馈给Google Pixel、Google Tablet等设备。

Gboard特供版:这个特供版Gboard主要的作用当然就是设置密码,此外这个键盘还有一个作用就是在Google Assistant中直接给Google Assistant输入指令,完成维护门锁内面部扫描资料、密码、指纹的维护、新增等操作。

Behavior Detector:这个功能就是通过锁内传感器,检测撬门之类的行为,然后通过Google Smart Door将门外监控录像、撬门信息通过云端发送给Google Pixel\Google Tablet端,并发出报警声

Google账号管理程序:就是存储设备登陆的Google账号

这种智能门锁除了软件是定制的之外,门锁系统修复系统(其实就是Android System Recovery以及fastboot模式)也和其他的安卓机有些不太一样,首先是Android System Recovery模式中数据擦除选项,当用户选择删除所有机器内的数据后,首先锁内的Google账户就会被清除,然后智能门锁就会向Google Cloud发出Log Out Google account的指令,当服务器受到这个指令之后,会将该门锁开锁记录、指纹开锁记录、指纹资料、面部扫描资料标注数据已经被删除(需要注意的是我这里说的是已经被标记为删除),然后系统就会问用户是否要从服务器下载刷机包,然后进行刷机,如果用户选择"从服务器上下载刷机包",那么系统就会下载智能锁的最新版本固件,然后刷机,反之则直接清空锁内数据。

至于FASTBOOT系统恢复模式:这个模式我这里也提供了几种刷机方案:
1、第一种的话是Google Pixel手机通过特定方式(如蓝牙、wifi本地网)的方式,直接向智能门锁发送固件包,然后智能门锁直接刷机。

2、传统的安卓设备连接到电脑的刷机方案,不过智能锁都是安装在门上,可以想象用户在用电脑对智能锁进行线刷的时候,用户的姿势会有多奇葩。

3、将传统的安卓设备有线刷机改成电脑通过无线操作智能锁刷机(如通过局域网、蓝牙等无线方式对智能锁进行刷机),这就能避免用户利用电脑对智能锁进行刷机时用户可能会摆出的奇葩姿势。

如果智能锁的系统、任何刷机方式都已经失效,其实我借用高通在处理这种情况时最后一张王牌,这个王牌就是通过芯片渠道对设备直接进行刷机,如果出现这种情况设备要怎么刷机呢?在这种情况下,当锁具进入到这种状态或者开机后,智能锁的芯片会直接打开所有与外部设备沟通的通道,然后会给服务器、锁具所连接到的网络数据传输中枢设备发送:设备型号XXXXX序列号XXXX版本号XXXXX IMEI XXXXX 设备ID XXXXXXX IS DEAD标签,来告诉服务器、锁具链接到的网络最高层级数据交换中枢:锁具已经死了,那么这个时候如果Google Pixel\Google Tablet的智能锁应用检测到这种情况并向服务器下达修复智能锁固件之后,服务器就会直接向锁具传输最新固件,然后通过云操控的方式远程遥控锁具直接绕过fastboot、recovery来安装固件,如果这个时候智能锁没有联网,那么还有一种方案就是Bluetooth、电脑刷机的方式恢复固件,如果是通过Bluetooth来恢复固件,那么Google Pixel手机上的智能锁固件修复软件在扫描故障设备的状态时,Pixel手机就会发出广播:"我蓝牙覆盖范围内是哪台设备固件坏了,如果有设备的固件坏了、设备死了,请编辑消息Device is dead, Dead device info is xxxxxxxx,发送至xxxxxx蓝牙地址(这里的蓝牙地址就是Google Pixel手机的蓝牙地址)",当Google Pixel手机收到某个设备的固件坏了的消息之后,Google Pixel手机就会向Google服务器查询这个坏了的设备最新固件信息,查询到固件信息后Google Pixel手机就会问用户是否下载并利用该固件包修复设备,如果用户选择下载并修复固件坏了的设备,Google Pixel手机就会自动下载这个固件包,然后发送到无法启动固件、固件损坏的设备,无法启动固件、固件损坏的设备收到Google Pixel发来的固件包之后,第一件事情就是联网,首先设备会先打开固件包中的一个简易版的应用程序,这个应用程序的作用就是在于智能设备在没有固件的情况下连接上Google服务器,这个应用程序首先会启动内置的4G网络模块、WIFI模块等,然后连上网络,连接到网络后设备会先请求服务器解绑设备,逻辑删除数据,并在云端的控制之下完成固件包的安装,如果这个时候设备没有联网,则会直接开始安装固件包,然后在固件安装完成并联网后,通知服务器将设备与设备绑定的Google 账户解绑。

至于有线固件恢复方案则借鉴高通芯片固件恢复方案。

至于系统更新(传统的OTA更新):这一部分倒是和传统的安卓系统没区别

还有就是当智能锁彻底挂了、没电、关机后以及系统维护、更新时,锁具还应当支持传统机械钥匙开锁方案,至于这一部分就不是技术问题了。

接下来就是用户绑定设备和解绑设备的部分:当用户在Google Pixel、平板上绑定设备前,需要一个谷歌账号,当用户在Google Pixel、平板上登陆账号后,需要在设备内置的Google Home中添加智能门锁,这个时候手机、平板就会广播哪个Google门锁是要绑定的,当门锁需要绑定的时候,就会做出这个应答:"设备资料XXXXXX需要绑定",当用户为智能锁设备配网的时候,首先手机会向智能门锁发送是否确认配对的信息,设备确认配对后手机、平板会向智能锁发送用户Google账号资料(如账号ID、GMAIL地址等)然后系统会拍摄使用者面部照片到Google Cloud云服务器上用于日后用户在手机、平板上进入智能锁页面的时候验证设备最高管理人员的身份,然后就是设备绑定成功。当用户在手机端、平板端发起解绑智能锁或者在智能锁屏幕上操作退出Google账户的时候,手机以及智能门锁会触发摄像头并与云端验证门锁最高管理人员身份。

针对管理人员资料录入和验证方式还有一种方式,就是指纹,当管理员录入和验证指纹的时候,门锁会将采集到的指纹上传到服务器进行管理人员指纹比对

第二就是添加指纹、面部资料:当录入指纹的指头所有人和面部所有有人在设备上录入指纹前,系统会先和云端服务器验证管理人员的面部资料或者指纹数据,验证通过后其他指纹持有人才能在设备上录入指纹和面部,日后面部所有人和录入指纹的手指持有人在门锁处刷面部、刷指纹开门时,智能门锁会将面部数据、指纹数据上传到云端进行云端比对。

第三一个就是在门锁设置密码(包括但不限于设置永久密码、让系统生成一次性密码):用户设置密码之前,自然要先根据我前面提到的方法验证门锁管理员身份,当用户设置完永久密码、一次性密码、临时密码后,密码数据就会从用户的Google Pixel手机端、平板端、智能锁端上传到云端,如果是永久性密码,云端就会为将该密码一直与用户绑定,直到用户删除密码,如果是一次性密码、临时性密码,则需要设置密码失效条件,如打开门后密码直接失效、这个密码会在XX时间之后失效,当然云端也可以让用户删除临时密码、一次性密码,用户在锁具上输入密码的时候,锁具会将用户输入的密码上传到云服务器,密码通过云服务器验证后门锁就会打开,反之则不开门。

用户在手机、平板对门锁进行设置、对锁具进行恢复出厂、添加\删除\维护密码开锁、指纹开锁、面部开锁时,出于安全考量,智能锁最高管理人员对智能锁进行如上设置时,需要在手机上验证指纹、面部资料数据,然后Google Home手机、平板端会将智能锁最高管理人员的验证数据(如指纹、面部数据)发送到云服务器进行该智能锁最高管理人员数据验证,并且手机或者平板距离智能锁不能超过1M。

如果是我,基于安全因素考量,我不会设置管理员密码开锁这种功能,因为这种开锁方式会直接绕过所有的授权(如指纹、面部、密码验证)然后直接开门。

我后来还突然想到这个智能门锁还应该有如下功能:
1、钥匙纹路生成功能:这个功能服务器控制,这个功能的原理是:服务器随机生成无法重复的该门锁的机械钥匙图片、生成钥匙纹路的深度、样式等,然后通过网络下发到门锁,门锁获取到服务器发来的信息后,锁孔内的相关机械结构就会生成该门锁机械钥匙锁的图案,便于从服务器获取相同图案、相同深度纹路的机械钥匙开门,至于机械钥匙部分我待会儿会说到。

2、锁孔内应该内置一个相对独立于整个操作系统弹出式按钮,在门锁断电、无法开机等异常情况下,当机械钥匙插入到这个锁孔到位后,这个按钮就会启动,然后通知按钮内的一个名为:Open the door、Key Infomation验证应用,当门锁发现有钥匙插入时,门锁会教唆电子机械钥匙持续识别电子机械钥匙识别的指纹,然后通过蓝牙的方式传输到该电子门锁机械锁孔里面的这个按钮,然后这个锁孔里面的按钮就会将钥匙持有人的指纹资料发送到Google Home Cloud服务器,然后系统自然就会随机生成机械钥匙、机械锁孔开锁图案,然后下发给电子机械钥匙、坏了的门锁里面的钥匙按钮,当钥匙的纹路和机械锁锁孔里面的识别纹路相同才能开门,如果机械钥匙识别不到按钮怎么办?好问题,针对这种情况我的处理方法是当锁孔内的按钮、电子锁发生无法开机等损坏现象时,电子锁就会立刻向服务器请求一个门锁的这个开锁纹路,然后电子钥匙也会调整钥匙凹凸不平的图案,这样做的目的就是在开门时钥匙的纹路可以对应随机生成的门锁锁孔内的这个机械开锁机制,如果钥匙和门锁电子部分全部失效,最原始的方法就是在门锁和钥匙第一次开机时,向服务器请求该门锁的最原始的钥匙纹路,然后保存在机械结构内,在这种情况下使用钥匙开门时,需要向左转动钥匙,通过机械结构让钥匙弄到门锁钥匙纹路后再向右转动钥匙才能正常开门,钥匙拔出来后钥匙上、门锁内的门锁纹路消失,纹路消失后如需再次用机械钥匙开门,开门时只需要按照我上面说的方法做(钥匙插入锁后,钥匙通过机械结构获取门锁出厂开锁纹路),钥匙上的纹路与门锁对应后,就可再次开锁。

第二部分为该门锁配套的机械钥匙电子部分:
首先硬件模块由传统的计算机硬件(存储、运算、内存、中央处理器、输入输出设备)以及与外界沟通的硬件(如Bluetooth、移动数据网、wifi接收和发送设备)、钥匙纹路生成软件、指纹模块组成。

智能电子钥匙软件系统部分:
智能电子钥匙首先是系统层面:
电子钥匙搭载Android 5.0操作系统,系统内包括的软件包括:安全通信软件、下载电子钥匙与钥匙对应门锁对应的凹凸不平的纹路3D模型的软件、控制形成凹凸不平的机械结构,按照从服务器下载来的凹凸不平的钥匙纹路模型文件的3d模型数据,展现出不可重复的机械结构的外观的软件、刷机(如安卓系统通用的Fastboot、recovery、和我前面提到的智能门锁固件、软件全部失效的情况下拥有的刷机机制)、控制展开与隐藏钥匙纹路的金属部件的软件(这个金属部件面朝钥匙孔对应纹路的那一面也会实时展示从服务器下来下来的机械钥匙用于对应门锁的纹路)。

再来就是电子钥匙充电部分:电子钥匙搭载的是光线传感器给电池充电,只要有光源(包括但不限于灯光、太阳光等,没有例外),就能实现充电1秒钟,开锁24小时。

智能电子钥匙内4G、5G物联网SIM卡芯片内置版由智能锁厂商、网络运营商联合提供

现在我来说一下钥匙首次开机激活的过程:
如果这个钥匙可以通过生成幻觉的技术、现有的显示技术给用户展示GUI:
当钥匙检测到用户已经输入Google账户名,并且点击下一步,这个时候系统就会和Google服务器进行通信,然后Google服务器就会检测是否有这个Google帐号、Google服务器就会检测该钥匙对应的智能门锁是否已经添加到用户输入的Google账号,如果一切正常,就会让用户输入Google账户密码以及用户在智能钥匙输入的Google账号绑定的手机号短信验证码验证,登陆帐户之后钥匙就会显示从服务器上下载到钥匙的该钥匙对应的门锁信息(设备信息)

如果电子钥匙没有屏幕:这个时候如果要给电子钥匙配网,就需要手机的参与了,电子钥匙通过蓝牙的方式从手机那里获取到Google账号的信息之后,通过wifi网络或者移动数据网将激活和配网请求发送到Google服务器,通过验证后即可配网成功

开锁:由于钥匙以及智能门锁或者智能门锁或钥匙电子系统失效等原因,只能使用机械开锁的机制和流程,我前面已经提到,我这里只介绍钥匙电子部分以及智能门锁电子系统正常的情况下开锁的流程:

使用者需要在钥匙上的指纹扫描仪上按压指纹,钥匙识别到钥匙持有人的指纹后,会将钥匙持有人的指纹上传到服务器,服务器会通过钥匙里的监控软件监控钥匙持有人的录入了指纹的手指是否离开钥匙上的指纹识别器,如果钥匙持有人的手指没有离开钥匙上的指纹识别器,且按压在钥匙指纹识别器上的手指具备该钥匙对应的门锁开门权限,那么钥匙就会通过挪开遮蔽物的方法,将用于插入锁孔的金属片就会展示出来,如果电子钥匙发现钥匙指纹识别器上的手指已经挪开钥匙上的指纹识别器,那么钥匙上用于开锁的金属片就会被钥匙隐藏起来,如果钥匙电子钥匙发现该指纹不具备门锁开门权限、钥匙指纹识别器上没有任何手指,那么钥匙上用于开锁的金属片会被遮住。

第二步:就是电子钥匙通知服务器生成本次开门的钥匙纹路,服务器收到钥匙上传的通知之后,就会按照如下的方法制作独一无二的3D模型:

建立模型第一步是:服务器根据钥匙的尺寸,确定虚拟环境尺寸和形状、虚拟环境的范围,然后制作地面(这里的地面指的是承载虚拟模型的地面,对应实体电子钥匙上用于显现凹凸不平的金属结构的金属板),需要注意的是这个虚拟场景的地面数据中会添加一个数据,这个数据就是告诉智能门锁、智能钥匙是需要在这里提到的地面上显现我这里提到的地面上的模型数据。

建立模型第二步:Google Home服务器利用3DMAX、MAYA 3D软件的建模方式在我上面一步提到的地面上进行建模,如通过建立基础的3d立体模型(如创建正方形、长方形、圆柱、直接创建某一个形状的平面)、建立基础的3D模型后通过修改点线面的方法修改基础3D模型等方法进行3D建模、修改模型等方法,0.1秒形成不会重复、无法复刻的3D模型数据,然后保存为机械电子钥匙、电子锁能识别的模型文件,然后下发给与该电子门锁配套的电子钥匙、电子门锁,如果服务器发现电子钥匙指纹识别器上的手指已经从电子钥匙指纹识别器上拿下来,那这个时候服务器就会停止建立我这里提到的模型,当具备开门权限的手指再次按压在电子机械钥匙指纹识别器上时,服务器会继续生成已经停止生成的模型。当服务器保存该模型文件之后,服务器会先给这个模型文件添加一个逻辑数据:当该模型纹路已经用于开门或者超过一定时间如1分30秒之后该模型的纹路没有用于开锁,那么机械钥匙、机械门锁就会立刻删除保存在门锁、机械钥匙内的用于本次机械钥匙开锁的纹路模型文件,然后服务器将用于本次开门的3D模型文件发送给机械钥匙和与该机械钥匙配套的电子门锁。

建立模型第三步骤:当机械钥匙插入门锁插到底的时候,电子门锁内的NFC标签就会直接读取钥匙存储器上保存的用于本次开门的3d模型文件,然后电子门锁、电子钥匙会通知服务器用于本次开门的模型文件已经被LOCKED,然后电子钥匙和电子门锁相关机械结构表面或机械结构就会显现从服务器接收的用于本次开门的3d模型,只有钥匙插入到锁孔的金属表面用于本次开门的3d模型与门锁中显现本次开门的3d模型对上之后才能开门。电子锁钥匙孔里NFC芯片辨识到钥匙被拔出到50%这个程度后(注意我这里只提到了钥匙被拔出,我可没限制为开门后钥匙被拔出)后,电子机械钥匙、电子门锁上的数据删除软件就会启动,首先是告诉服务器用于本次开锁的模型文件已经失效,然后就是删除电子门锁、电子机械钥匙用于本次开门的3d模型文件,最后钥匙上的纹路、用于本次开门的3D模型在门锁内的形状消失。

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