一種基于rfid的金融支付系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于RFID的金融支付系統(tǒng)，在移動(dòng)終端與閱讀器通信時(shí)，放大電路將接收/發(fā)送的通信信號(hào)放大，補(bǔ)償了移動(dòng)終端電池和電路板的屏蔽對(duì)傳送信號(hào)的衰減，使得移動(dòng)終端能夠正確獲得閱讀器發(fā)出的命令信號(hào)以及改善了所述屏蔽對(duì)應(yīng)答信號(hào)的衰減影響；另外，依據(jù)本發(fā)明建立的間距-磁感應(yīng)強(qiáng)度映射圖，提高了RFID金融支付時(shí)的范圍估計(jì)方面的準(zhǔn)確度。
【專利說(shuō)明】一種基于RFID的金融支付系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于RFID的金融支付系統(tǒng)，尤其涉及一種可以改善磁感應(yīng)輻射 和進(jìn)行支付范圍控制的金融支付系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] RFID(射頻識(shí)別：radio frequency identification)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別 技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，作為條 形碼的無(wú)線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距 離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用將給零 售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性變化。
[0003] 最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽（Tag)，由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo) 簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；閱讀器（Reader)，讀取（有時(shí)還可以 寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線（Antenna)，在標(biāo)簽和讀取器間傳 遞射頻信號(hào)。
[0004] 電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待 識(shí)別物體的表面。閱讀器可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到 自動(dòng)識(shí)別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到電腦上進(jìn)行下一 步處理。
[0005] RFID標(biāo)簽分為被動(dòng)標(biāo)簽（Passivetags)和主動(dòng)標(biāo)簽（Activetags)兩種。主動(dòng)標(biāo) 簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠(yuǎn)同時(shí)體積較大，與被動(dòng)標(biāo)簽相比成本更高，也稱為有 源標(biāo)簽。被動(dòng)標(biāo)簽由閱讀器產(chǎn)生的磁場(chǎng)中獲得工作所需的能量，成本很低并具有很長(zhǎng)的使 用壽命，比主動(dòng)標(biāo)簽更小也更輕，讀寫距離則較近，也稱為無(wú)源標(biāo)簽。
[0006] RFID的工作原理為：閱讀器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁 場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后送至電腦 主機(jī)進(jìn)行有關(guān)處理。
[0007] 通常閱讀器發(fā)送時(shí)所使用的頻率被稱為RFID系統(tǒng)的工作頻率，基本上劃分為3個(gè) 范圍：低頻（30kHz-300kHz)，高頻（3MHz-30MHz)和超高頻（300MHz-3GHz)。常見的工作頻 率有低頻125kHz, 134. 2kHz及高頻13. 56MHz等等。
[0008] 通過(guò)計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管 理功能。對(duì)大多數(shù)RFID系統(tǒng)而言，將采用一個(gè)固定的頻率，并有一套標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與它相配套。
[0009] 近年來(lái)，在軌道交通、物流管理、物品防偽、身份識(shí)別等需求推動(dòng)下，RFID技術(shù)的不 斷進(jìn)步，應(yīng)用越來(lái)越普及，市場(chǎng)迫切需要各類RFID電子標(biāo)簽和識(shí)別設(shè)備。電子標(biāo)簽內(nèi)部一 般有一個(gè)電子錢包，持卡人預(yù)先在電子標(biāo)簽中存入一定的金額，交易時(shí)直接從儲(chǔ)值賬戶中 扣除交易金額。
[0010] 而與此同時(shí)，移動(dòng)通信終端經(jīng)歷20多年的迅速發(fā)展，幾乎已經(jīng)成為消費(fèi)者人手必 備的隨身裝置，普及率非常高，并且有在移動(dòng)終端上集成更多功能的趨勢(shì)。利用移動(dòng)終端本 身的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)如GSM、CDMA等進(jìn)行支付是現(xiàn)有的成熟技術(shù)，將移動(dòng)終端和電子標(biāo)簽有 效結(jié)合起來(lái)，讓移動(dòng)終端像公交卡這樣方便使用是目前射頻識(shí)別的發(fā)展方向，也是設(shè)備提 供商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商目前大力開拓的市場(chǎng)。
[0011] 受日本和韓國(guó)移動(dòng)終端支付的影響，小額支付是運(yùn)營(yíng)商一直期望進(jìn)入的領(lǐng)域。由 于能夠非常好的為實(shí)時(shí)支付和現(xiàn)場(chǎng)支付提供解決方案，非接觸式近距離射頻識(shí)別具有極為 廣闊的應(yīng)用前景，并將為目前發(fā)展緩慢的金融支付產(chǎn)業(yè)帶來(lái)前所未有的機(jī)遇。而結(jié)合移動(dòng) 終端與RFID技術(shù)的一機(jī)多用或一^^多用將會(huì)是未來(lái)十年的新的發(fā)展方向。特別是在3G 時(shí)代，無(wú)處不在的具有無(wú)線連接功能的RFID讀寫器與非接觸式應(yīng)用的RFID將是發(fā)展的重 中之重。目前業(yè)界主要有兩套基于非接觸技術(shù)的解決方案：Combi智能卡方案和近場(chǎng)通信 (NFC)方案。
[0012] Combi智能卡方案，指用Combi智能卡替換移動(dòng)終端內(nèi)部智能卡，在保留原接觸式 界面的智能卡功能基礎(chǔ)上增加非接觸1C卡應(yīng)用界面。NFC方案是近年由Nokia、Philips等 公司提出有關(guān)射頻識(shí)別的一種新的方案，基本的做法是在新設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端中加入用于支 付的RFID模塊，RFID模塊和移動(dòng)終端之間用專門的通信協(xié)議進(jìn)行相互通信。
[0013] 盡管上述兩種方案都實(shí)現(xiàn)了非接觸式金融支付解決方案，但由于非接觸式通信需 要解決的核心問(wèn)題是RFID的支付范圍控制，而影響RFID系統(tǒng)讀寫范圍的因素包括閱讀器 產(chǎn)生的磁場(chǎng)，感應(yīng)的靈敏度，尤其在復(fù)雜環(huán)境下，以及標(biāo)簽本身獲得能量并發(fā)送信息的能 力。對(duì)于移動(dòng)終端執(zhí)行的非接觸式方案，其存在問(wèn)題是由于移動(dòng)終端電池、殼體或線路板引 起的屏蔽或干擾，從而導(dǎo)致攜帶智能卡的移動(dòng)終端與閱讀器之間的通信效果很差，通信范 圍難以控制，從而影響支付或身份驗(yàn)證的實(shí)時(shí)進(jìn)程，因此，需要針對(duì)上述問(wèn)題提出一種新的 基于RFID的金融支付系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提出了一種基于RFID的金融支付系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括閱讀器和內(nèi)置于移動(dòng)終端中的智能卡芯片，所述閱讀器包括主控制器模塊，射頻收發(fā) 模塊、用于時(shí)間控制的時(shí)鐘模塊、用于系統(tǒng)電源供應(yīng)的電源管理模塊、用于工作模式識(shí)別的 LED顯示模塊、所述系統(tǒng)和PC通信的串行通信接口模塊、以及用于范圍監(jiān)控和定位的支付 范圍控制模塊；所述智能卡芯片至少包括射頻收發(fā)單元、中央微處理器。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述主控制器模塊采用ZTEIC公司的Z32H256UF安 全芯片。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述射頻收發(fā)模塊采用Nordic公司的Nrf24L01芯 片。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述串行通信接口模塊為UART通信接口模塊。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述用于范圍監(jiān)控和定位的支付范圍控制模塊包括 磁感應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)模塊、映射模塊、存儲(chǔ)器模塊、比較判斷模塊；所述支付范圍控制模塊的工 作流程為：
[0020] a)預(yù)先將攜帶RFID智能卡的移動(dòng)終端分別放置在離閱讀器不同的位置，并且精 確量取一系列的位置間距R ;利用所述閱讀器的所述磁感應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)模塊獲取移動(dòng)終端在 不同位置時(shí)，所述閱讀器感測(cè)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，
[0021] 所述磁感應(yīng)強(qiáng)度B與位置間距R之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下式表示：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于RFID的金融支付系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括閱讀器和內(nèi)置于移動(dòng)終端中的智能 卡芯片，所述閱讀器包括主控制器模塊，射頻收發(fā)模塊、用于時(shí)間控制的時(shí)鐘模塊、用于系 統(tǒng)電源供應(yīng)的電源管理模塊、用于工作模式識(shí)別的LED顯示模塊、所述系統(tǒng)和PC通信的串 行通信接口模塊、以及用于范圍監(jiān)控和定位的支付范圍控制模塊；所述智能卡芯片至少包 括射頻收發(fā)單元、中央微處理器。
2. -種如權(quán)利要求1所述的金融支付系統(tǒng)，所述主控制器模塊采用ZTEIC公司的 Z32H256UF安全芯片。
3. -種如權(quán)利要求1所述的金融支付系統(tǒng)，所述射頻收發(fā)模塊采用Nordic公司的 Nrf24L01 芯片。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的金融支付系統(tǒng)，所述串行通信接口模塊為UART通信接口模 塊。
5. -種如權(quán)利要求1所述的金融支付系統(tǒng)，所述用于范圍監(jiān)控和定位的支付范圍控制 模塊包括磁感應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)模塊、映射模塊、存儲(chǔ)器模塊、比較判斷模塊；所述支付范圍控制 模塊的工作流程為： a) 預(yù)先將攜帶RFID智能卡的移動(dòng)終端分別放置在離閱讀器不同的位置，并且精確量 取一系列的位置間距R ;利用所述閱讀器的所述磁感應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)模塊獲取移動(dòng)終端在不同 位置時(shí)，所述閱讀器感測(cè)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B， 所述磁感應(yīng)強(qiáng)度B與位置間距R之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下式表示：
其中μ為真空磁導(dǎo)率，其值為4JI Xl(r7Tm/A，I為回路中的電流強(qiáng) 度，eK為單位矢量； b) 由映射模塊根據(jù)上述測(cè)得的多個(gè)間距和磁感應(yīng)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立間距-磁感應(yīng) 強(qiáng)度映射圖，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器模塊； c) 當(dāng)探測(cè)到新的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，比較判斷模塊根據(jù)上述映射圖估計(jì)出RFID移動(dòng)終端 與閱讀器之間實(shí)際間距。
6. -種如權(quán)利要求1所述的金融支付系統(tǒng)，所述智能卡芯片中的射頻收發(fā)單元包括： 接收放大電路，用于將移動(dòng)終端獲得的通信信號(hào)放大并傳輸至解調(diào)電路； 解調(diào)電路，用于將經(jīng)接收放大電路放大后的通信信號(hào)進(jìn)行解調(diào)； 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，用于將解調(diào)電路解調(diào)后的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 接收數(shù)字電路接口，用于將數(shù)字轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號(hào)根據(jù)所采用協(xié)議進(jìn)行解碼， 并發(fā)送至智能卡芯片中的中央微處理器； 發(fā)送數(shù)字電路接口，用于接收中央微處理器發(fā)出的數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)所采用協(xié)議對(duì)該 數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼，并將編碼后信號(hào)送到調(diào)制電路； 調(diào)制電路，用于將發(fā)送數(shù)字電路接口傳輸?shù)慕?jīng)編碼后的移動(dòng)終端待發(fā)送通信信號(hào)進(jìn)行 調(diào)制； 發(fā)送功率放大電路，用于將經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制的通信信號(hào)放大。
7. -種如權(quán)利要求6所述的金融支付系統(tǒng)，所述接收放大電路為自動(dòng)增益控制電路， 所述自動(dòng)增益控制電路包括：可控增益放大器、控制信號(hào)生成電路、比較判斷電路、電平轉(zhuǎn) 換電路；其中 所述可控增益放大器，用于根據(jù)控制信號(hào)生成電路發(fā)送的增益控制信號(hào)確定相應(yīng)的增 益，并以該增益對(duì)所接收的交流輸入信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至解調(diào)電路； 所述電平轉(zhuǎn)換電路，用于將所述可控增益放大器輸出的交流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信 號(hào)，并發(fā)送至比較判斷電路； 所述比較判斷電路，用于將電平轉(zhuǎn)換電路發(fā)送的直流信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并將 相應(yīng)比較結(jié)果發(fā)送至控制信號(hào)生成電路； 所述控制信號(hào)生成電路，用于根據(jù)比較判斷電路發(fā)送的比較結(jié)果，產(chǎn)生并向所述可控 增益放大器發(fā)送相應(yīng)的增益控制信號(hào)。
8. -種如權(quán)利要求7所述的金融支付系統(tǒng)，所示放大電路為高效率諧振功率放大器電 路，包括：第一至第四反相器，第一 PNP管Q3、第二PNP管Q5,第一 NPN管Q4、第二NPN管Q6， 第一至第三電容C3?C5,第一電阻R11、第二電阻R12,第一天線負(fù)載端ΑΝΤΙ和第二天線負(fù) 載端ΑΝΤ2。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK104050561SQ201410280559
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】郭陽(yáng)斌, 經(jīng)鋒, 郭陽(yáng)勇, 李曉龍, 劉小平 申請(qǐng)人:成都聯(lián)星微電子有限公司