可移动屏障操作器的安全系统的制作方法

本发明总体上涉及允许在接收适当编码的信号后即进行操作的安全系统。更具体地，本发明涉及一种安全系统或涉及一种屏障操作器系统，诸如车库门操作器，其采用通过码进行通信的发射机和接收机，所述码具有其中至少一部分随着发射机的操作而变化。

背景技术：

1、在本领域中众所周知的是，提供车库门操作器或其他屏障操作器，其包括可通过变速器连接至要打开和关闭的门或其他可移动屏障的电动马达。由于许多的这些系统都与住宅以及车库相关联，因此重要的是，只允许被授权获准进入屏障保护区域的人员打开屏障。过去，一些车库门操作器系统采用与安装在车库外部的电气开关相关联的机械锁和钥匙布置。尽管这些系统享有相对较高程度的防篡改安全性，但它们使用起来不方便，并且要求用户离开车辆以打开车库门，从而可能会带来安全隐患。

2、众所周知的是，提供无线电控制的车库门操作器，其包括具有无线电接收机的车库门操作器单元和连接到车库门的马达。无线电接收机适于接收具有特定信号特征的射频信号或其他电磁信号，这些信号在被接收时会使门打开。这样的系统可以包括无线电发射机，其采用多值数字或三值的数字(也称为“三进制位”)的编码传输，或其他串行编码传输技术。在这些系统中有授予willmott的号为3,906,348的美国专利，其采用了发射机和接收机系统，其中可以使用多个机械开关来设置存储的授权码。

3、授予liotine等的号为4,529,980的美国专利公开了一种在诸如车库门操作器的装置中使用的发射机和接收机的组合，其中发射机存储授权码，该授权码将通过射频链路发射到接收机并由接收机接收。为了更改或更新发射机中包含的授权码，接收机配备了编程信号发射机或发光二极管，该发光二极管可以将数字化的光信号发送回存储其的发射机。也采用编码传输的其他系统是号为4,037,201、4,535,333、4,638,433、4,750,118和4,988,992美国专利。

4、尽管安全系统已经变得更加复杂，但是希望未经授权地访问以进行财产或人身相关的犯罪的人也已变得更加复杂。如今，在安全行业中，已知可用到能截获或窃取滚动码的装置。

5、已知包括跳码编码器的系统，其产生具有固定部分(即，其不会随着编码部分的重复致动而变化)和随芯片的编码部分的每次致动而变化的滚动码部分的串行码。为了避免在超出接收机范围时发射机的意外激活造成发射机滚动码与接收机永久不同步并因此无法被接收机识别，这些跳码编码器提供了一个前向窗口系统，即它们可与具有码接收机的系统一起使用，该码接收机将某个码窗口或值的窗口内的多个滚动码(而不是单个滚动码)识别为有效码，该值是在与可用滚动码总数相比的相对较少数量的开关关闭上生成的值。示例包括transequatorial technology，inc.的keeloq型号ntq105、ntq115、ntq125d和ntq129跳码编码器以及德州仪器(texas instruments)的mark star trc1300和trc1315遥控发射机/接收机组合。但是，如果用户离开并无意间使得码被发射成超出有效前向码窗口中通常允许的码的数量，则接收机将不识别该码，并且用户必须规避该系统，这可能会损坏系统或需要工程师。

6、最近，许多可移动屏障操作器(例如车库门操作器)使用激活码，该激活码在每次传输之后变化。这种变化的码(称为滚动访问码)由发射机创建并由接收机作用，这二者均根据相同的方法操作，以预测要发送和接收的下一个滚动访问码。一种这样的滚动式访问码包括四个部分：固定的发射机标识部分、滚动码部分、固定的发射机类型标识部分和固定的开关标识部分。在该示例中，固定的发射机标识是唯一的发射机标识号。滚动码部分是一个数字，该数字每次传输都会变化以确认该传输不是已记录的传输。固定的发射机类型标识用于通知可移动屏障操作器该发射机的类型和特征。开关标识用于识别按压了发射机上的哪个开关，因为存在这样的系统，其中执行的功能依赖按压的哪个开关而不同。

7、还存在用于将遥控装置与屏障操作器配对的方法，使得用户可以购买附加的控制装置以与单个屏障操作器一起使用，或者利用集成在车辆中的控制装置。当安装了可移动屏障操作器时，房屋所有者通常会接收至少一个已经被训练适合该操作器的手持发射机。为了从一个新学习的收发机操作门，通常有两步学习过程来训练新学习的收发机。第一步是将所有者的手持式发射机的类型以及可能地将该发射机的码教给该学习的收发机。当所有者将手持式发射机保持在距学习的收发机几英寸的位置时，在按压学习的收发机上的按钮时，同时按压并按住手持式发射机的按钮，以将访问码的类型和频率教给该学习的收发机。学习过程的第二步是将该学习收发机训练给操作器。为此，必须按压屏障操作器上的学习按钮，并且应在给定的时间期间内激活该学习的收发机。在另一种现有方法中，这两步被组合为一步或同时完成。在一个示例中，预训练的发射机将码发射到操作器和学习的收发机，这二者均保存该码。接下来，在预定的时间内，在学习的收发机上按压按钮以发射第二滚动访问码，该第二滚动访问码被操作器接收并与保存在操作器中的第一滚动式访问码进行比较。如果在第一滚动式访问码和第二滚动式访问码之间存在预定的相关性，则操作器存储来自该学习的收发机的第二滚动式访问码的表示。根据该方法，要求用户身上有预先训练的发射机以将学习的收发机训练给可移动屏障操作器，以确保用户被授权进入车库。某些系统甚至允许在发生预定事件时，通用收发机通过在通用收发机与可移动屏障操作器之间建立双向通信而从可移动屏障操作器学习证书，而无需使用预编程的发射机。

8、然而，仍然需要一种经济的编码系统，该系统通过结合使用变化或滚动码和在装置使用或配对期间防止或最小化对码的截获和复制的附加措施，来提供增强的安全性。

技术实现思路

1、本发明总体上涉及一种用于为致动特定装置提供安全性的电子系统。该系统例如在诸如车库门操作器之类的障碍物操作器系统中是有用的，它允许车库门以相对安全的方式打开和关闭，同时防止可能截获射频信号的人员能够未经授权进入车库。

2、以某些形式提供了系统和方法，其通过将计时参数引入至少两个装置之间的双向通信序列中，解决了人员拦截和复制来自授权的装置的射频信号(诸如通过使用“码抓取器”)的“中间人”问题。计时参数可以是例如指定大小或持续时间的时间延迟或时间窗口。如果第一装置与第二装置通信，并且在时间参数之外从第二装置发送了响应，则该响应将被第一装置视为无效或忽略。以这种方式，在指定的时间窗口之外(即之前和之后)拦截的传输将是无用的，该时间窗口可能为数十毫秒或数百毫秒的量级。通过设置装置以基于相关传输的可变部分(或其一部分或导出物)确定时间窗口，该时间窗口将因操作而异，并且进一步提高了安全级别。

3、在一些实施例中，该系统可以包括第一装置，该第一装置被配置成触发通信事件和另一装置的后续响应。第一装置可以是例如手持式或车载收发机，并且可以是用户操作的或由地理围栏、接近度检测或其他变量触发。某些形式的第一装置可以通常被配置成用于经由无线信号开发和发射包括固定码和变化或可变码(例如滚动码)的第一加密消息。随着收发机的每次致动，变化或可变码被改变。固定码是静态的，且对于收发机的每次致动保持相同。第二装置，例如操作器(诸如电动车库门开启器)，接收加密消息，通过将固定码及变化或可变码与存储值进行比较来验证消息，该存储值优选地存储在物理上并入第二装置的计算机存储器中，并且一旦验证即发送响应信号，该响应信号至少包括具有第二固定码和第二变化码的第二加密消息。第一装置然后接收并尝试验证第二加密消息，并且在一些实施例中，第一装置被配置成向操作器装置发射第三加密消息，该第三加密消息包括第一固定码和第二变化码的变化的版本。该第三加密消息被配置成引起操作器装置执行动作，例如提升或降低可移动屏障结构。

4、以某些形式，提供了一种在第一装置与第二装置之间安全通信的系统，以引起第二装置动作。在一些实施例中，第一装置包括控制器电路；与控制器电路可操作地通信的发射机；与控制器电路可操作地通信的接收机；和与控制器电路可操作地通信的用户输入装置。第一装置的控制器电路可以被配置成：响应于在用户输入装置处检测到输入，控制发射机发射第一加密消息，该第一加密消息至少包括第一固定码和第一变化码；通过接收机从所述第二装置接收响应，其中所述响应包括第二加密消息，所述第二加密消息包括第二固定码和第二变化码；通过将第二固定码及第二变化码与第二存储码值进行比较，来验证响应；以及响应于验证响应，控制发射机以发射第三加密消息，该第三加密消息至少包括第一固定码和第二变化码的变化的版本，其中第三加密消息被配置成引起第二装置执行动作。在一些实施例中，第二装置可以包括控制器电路；与控制器电路可操作地通信的发射机；与控制器电路可操作地通信的接收机；以及与控制器电路可操作地通信的计时器电路。第二装置的控制器电路可以被配置成使能第二装置的接收机接收第一加密消息；通过将第一固定码及第一变化码与存储码值进行比较，来验证第一加密消息；确定何时发射响应；响应于验证第一加密消息，控制从第二装置的发射机发射响应；使能第二装置的接收机以接收第三加密消息；通过将第一固定码及第二变化码的变化的版本与存储码值进行比较，来验证第三加密消息；以及响应于验证第三加密消息，引起执行动作。

5、在一些实施例中，至少一个时间窗口与一个或多个加密消息相关联，且提供附加的安全层，并使第三方未经装置的所有者同意而拦截传输并利用该固定码和变化码的机会最小化。可以相对于特定动作(诸如，第一装置的激活、第二装置的传输接收等)来确定时间窗口，或者替代地可以基于绝对时间测量(例如，通过参考时钟来确定窗口的开始和结束)来确定时间窗口。如果使用绝对时间测量，则第一装置和与其通信的装置应同步，以使它们的绝对时间测量基本相同。在一些这样的实施例中，第一和第二装置各自包含与它们各自的控制器电路可操作地通信的计时器，并且一旦致动，第一装置除了发射至少包括第一固定码和第一变化码的第一加密消息之外，即确定时间窗口，以在该时间窗口中期望接收响应。在一些实施例中，可以基于用于创建第一加密消息的一个或多个码部分(例如消息的变化码部分或其一个或多个部分)或基于消息的加密形式或其一个或多个部分，来确定时间窗口。第二装置接收并解密第一加密消息，并通过将其固定码及变化或可变码与存储值进行比较来验证消息。第二装置还基于加密消息确定第二时间窗口，以在第二时间窗口中将响应发射到用户操作的收发机。第二时间窗口可以与第一装置确定的时间窗口相同或在其内，并且可以或不可以使用加密消息的相同部分来确定该第二时间窗口。第二时间窗口可以是位于第一时间窗口内的离散时间点。

6、在一些实施例中，当第二装置验证第一加密消息后，第二装置在第二时间窗口内发送响应信号到第一装置。响应信号至少包括从第二固定码和第二变化码创建的第二加密消息，其中第二变化码可以但不必须独立于第一变化码。如果第二加密消息被第一装置在第一时间窗口内接收，则第一装置将试图通过将第二加密消息的固定码及变化或可变码与一组存储码值进行比较来验证第二加密消息。在一些实施例中，第一装置可以将第二加密消息的接收时间与第一时间窗口进行比较，仅继续分析在第一时间窗口内接收的信号或消息。替换地，为了节省功率，第一装置可以在时间窗口的开始处打开并使能接收机元件，并在时间窗口的结束处关闭接收机元件，使得第一装置仅能够在第一时间窗口内从第二装置接收传输。在这样的实施例中，如果在第一时间窗口之外发送和接收第二加密消息，则将完全忽略该第二加密消息。一旦验证来自第二装置的响应，则一些实施例中的第一装置可以被配置成发射第三加密信息，该第三加密信息包括第一固定码和第二变化码的变化的版本。该第三加密消息被配置成引起第二装置执行动作，例如提升或降低可移动屏障。

7、固定码和可变码可以具有任何选择的长度，并且可以以各种方式进行修改或改变，以增加附加的安全层。在一些示例中，发射机可以被配置成产生包括码的固定部分的指定数量的位的帧和包括码的可变部分的第二帧。在一些实施例中，码的可变部分(其可以是滚动码)然后可以被镜像以提供镜像的滚动码。然后，通过将该镜像的滚动码的最高有效位设置为零，可以将其“删除”。然后，发射机可以将固定码和镜像的滚动码转换为三值的或三进制位固定码和三值的或三进制位滚动码。为了提供进一步的安全性，在一些实施例中，可以对固定码和滚动码进行混洗或交错，使得交替的位由固定码位和滚动码位组成。单个同步和/或识别脉冲可以行进第一帧和第二帧，以指示帧的开始以及其是第一帧还是第二帧。

8、附加地或替代地，在一些实施例中，加密可以包括提供可变码和多个不同的数据位顺序模式、提供多个不同的数据反转模式、选择每个数据位顺序模式和数据反转模式中的特定一个以提供选择的模式，并使用选择的模式作为传输特性来发射加密的可变码的至少一部分。在一些形式中，选择每个数据位顺序模式和数据反转模式中的特定一个以提供选择的模式包括使用可变码来选择特定数据位顺序模式和数据反转模式以提供选择的模式。

9、还提供了一种将第一装置和第二装置配对以在第一装置和第二装置之间建立安全通信以引起第二装置动作的方法。第一装置向第二装置发射第一加密消息，该第一加密消息至少包括第一固定码和第一变化码。第一装置可选地还确定时间窗口以在其中期望来自第二装置的响应，并且该时间窗口可以基于第一加密消息的至少一部分。在一些实施例中，第一装置可以使能第一装置接收机在时间窗口期间从第二装置接收响应，或者替代地，第一装置接收机可以保持在打开状态并将响应的时间戳与时间窗口进行比较。当第二装置处于“学习”模式时，第二装置接收第一加密消息，在该“学习”模式中，第二装置正在等待来自发射机的信号，而没有关于第一装置的变化码的当前版本的信息。当在学习模式中，第二装置存储第一加密消息，并确定时间窗口以在其中发射对第一加密消息的响应。在一些实施例中，第二装置可能已经由用户手动地置于学习模式，诸如通过按压第二装置上的按钮、开关或操纵杆，因此在一些实施例中可能需要同时手动激活第一装置和第二装置。由第二装置确定的时间窗口可以取决于第一加密消息的一个或多个部分。第二装置在第二装置确定的时间窗内将其响应发射到第一装置，该响应包括第二加密消息，该第二加密消息至少包括第二固定码。当第一装置在第一装置确定的时间窗口内接收该响应的第二加密消息时，存储该响应，并且第一装置将第三加密消息发射回到第二装置，该第三加密消息至少包括第一固定码和第一变化码的变化的版本。第二装置接收第三加密消息，并通过将第一固定码及第一变化码的变化的版本与来自第一加密消息的存储码值(第一固定码和第一变化码)进行比较来验证该第三加密消息，并且一旦验证(通过确认第一变化码的变化的版本是来自第一加密消息的变化码的一个前向改变)，则第二装置然后发射第四加密消息，该第四加密消息包括第二固定码和第二变化码(其可以独立于第一变化码)。第一装置接收第四加密消息，通过将第二固定码及第二变化码与第一装置存储的响应进行比较来验证该第四加密消息，并响应于验证该第四加密消息而存储第二固定码和第二变化码。

10、本系统提供了优于先前的车库门操作器系统和先前的滚动码系统的优点。根据本发明的一些系统通过双向通信提供了增强的安全性，在该双向通信中第一和第二装置都发射和接收独立的码以验证在用户端和操作器端上的装置之间的交易。一些实施例通过将与后续传输的计时有关的信息链接到加密传输，提供了增强的安全性，并且要求在指定的时间窗口内接收响应传输作为码验证的前提。这些增强的安全措施也可以在配对和/或同步装置的方法中使用。