CN101334470A - 一种控制移动终端射频通信距离的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
控制移动终端射频通信距离的系统和方法(10),所述方法首先通过试验方法在射频控制终端(13)上为每一类型的射频移动终端(12)建立对应近场图谱;利用探测器阵列(131)将检测到的当前射频移动终端(12)的场强与其近场图谱之间通过匹配算法得到的用于比较的匹配度;将得到的匹配度与射频控制终端(13)中预先设置好的对应该类型射频移动终端(12)的门限值比较,从而判断当前射频移动终端(12)与射频控制终端(13)的距离是否在规定的范围内。本发明所述方案可以使得射频通信终端与射频通信设备的数据通信距离可靠地控制在近场范围内,保证了交易的安全,甚至能够根本上消除远程恶意数据通信等攻击的威胁。
Description
技术领域
本发明涉及连同机器一起使用的记录载体,特别涉及带有半导体电路元件的记录载体,尤其涉及一种控制移动终端射频通信距离的系统和方法。
背景技术
射频通信终端(简称“手机”)在现实生活中已经很普及,通过改造使其具备近距离通信功能,以实现手机支付等功能的需求越来越强烈,目前已经出现了在用户识别模块SIM卡上增加射频功能(成为射频SIM)或者在手机主板上增加近距离通信模块来实现手机近距离通信的方法,这种方法的出现使得手机成为一个具有充值、消费、交易以及身份认证功能的超级智能终端,极大地满足市场的迫切需求。
其中,基于射频SIM的手机近距离通信解决方案以其简单、无需更改手机等优点得到了广泛的关注,在该方案中,射频SIM采用UHF技术使得射频信号可以从手机中发射出来,从而实现无需改造手机就可使得手机具备近距离通信功能。但是,由于不同手机屏蔽效果差距很大,屏蔽效果不好的移动终端其射频信号透射强度大,其通信距离甚至可以达到1米左右,屏蔽效果好的移动终端其射频信号透射强度小,会造成不能正常收发数据,不能完成交易,因此要对多种类型的移动终端都做到精确地控制射频信号覆盖的距离就变得十分困难。
实际生活中的许多应用,例如公交刷卡,对交易的有效距离控制提出了严格的要求,过长的通信距离(如10CM以上)会带来很大的安全隐患,因此,手机在增加近距离通信功能的同时,还必须能够有效控制其交易的通信距离。
现有针对射频通信的距离进行控制,使其不超过规定值的技术只有被动感应技术,如ISO14443协议规定的非接触卡技术规范和ISO18000规定的RFID技术规范,这些技术的特点是卡侧是无源的,只能通过感应的方式从读卡器侧耦合获得能量来工作,从而实现与读卡器之间的通信。而基于射频SIM的手机近距离通信采用的是有源方式,且基本上使用的是UHF频段,这就导致其无法使用无源技术来控制通信距离,由于UHF频段射频信号具备很强的穿透能力,其距离控制问题更加突出。
现有技术中,还可以采用调整手机射频信号发射强度及读卡器接收灵敏度等方法来控制通信距离,但此方法由于驻波、信号反射等多种因素的影响难以实现可靠的近距离通信,尤其不能防止恶意的数据通信攻击。
上述现有技术控制移动终端射频通信距离的方法存在以下不足:
1、基于射频SIM的手机近距离通信采用的是有源方式,且基本上使用的是UHF频段,无法使用无源技术来控制其通信距离;
2、采用调整手机射频信号发射强度及读卡器接收灵敏度等方法来控制通信距离的方法受驻波、信号反射等多种因素的影响难以实现可靠的近距离通信,尤其是其不能防止恶意的数据通信攻击。
研究射频信号在空中传输的规律可以发现,射频信号在信号源附近区域磁场特性和电场特性较为明显,而在较远的区域其电磁场特性就不太明显,这就导致在信号源附近区域其电磁场强(以下简称场强)分布无固定规律,实际观察和测试也再次表明,具备近距离通信功能的每一种手机其近距离区域(一般为λ/2π,其中λ为波长,称之为近场)射频信号场强分布十分不均衡,其随着移动终端类型的不同而呈现很大的不同,这种射频近场分布称之为近场图谱;而其近场之外的区域射频信号场强则表现为分布均衡,该场强分布与射频通信终端类型无关。基于这个发现,本发明提出一种简单易行、低成本的解决方案,该方案可以使得射频通信终端与射频通信设备的数据通信距离可靠地控制在近场范围内,从而保证了交易的安全,甚至能够从根本上消除远程恶意数据通信等攻击的威胁。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种控制移动终端射频通信距离的系统和方法。
本发明就是针对近期出现的射频通信终端近距离通信的距离控制问题而提出的一种简便易行、低成本的可靠的解决方法,采用该方法不仅可以可靠地实现数据通信的距离控制在近场范围内,而且能够从根本上消除远程恶意数据通信等攻击的威胁。
本发明提供了一种控制移动终端射频通信距离的系统,尤其是,包括内含射频SIM卡的射频移动终端和射频控制终端;
所述射频控制终端接收射频移动终端的信号场强并检测该信号场强的分布;射频控制终端通过对所述场强分布按照规定要求进行数学分析和计算,从而判断射频移动终端是否在设定的通信范围之内。
所述射频控制终端包括探测器阵列和主机系统,所述主机系统与探测器阵列的各探测器连接,具备场强值及其分布规律的获取、运算和处理能力;
所述探测器阵列中各探测器的形状包括圆形、环形、棍状、弧形、W形或方形;所述探测器阵列中各探测器可用陶瓷、磁性材料或铜质材料制。
所述探测器阵列在射频控制终端外部由N个在几何位置上相互成360°/N的探测器组成,在射频控制终端内部也由N个在几何位置上相互成360°/N的探测器组成,此处N≥2的正整数。
所述主机系统采用单片机系统实现。
本发明解决所述的技术问题,还可以进一步采用以下技术方案来实现,一种控制移动终端射频通信距离的方法,基于一种控制移动终端射频通信距离的系统,所述系统包括内含射频SIM卡的射频移动终端和射频控制终端,所述方法包括步骤:
A.通过试验在射频控制终端内为每一类型的射频移动终端建立对应的近场图谱;
B.利用探测器阵列检测当前射频移动终端的信号场强及其分布;
C.就检测到的当前射频移动终端的信号场强及其分布与存储在所述射频控制终端内的近场图谱之间的相关程度,通过匹配算法得到用于比较的匹配度;
D.将步骤C中得到的匹配度与射频控制终端中预先设置的对应该类型射频移动终端的相关程度门限值比较,从而判断当前射频移动终端与射频控制终端的距离是否在规定范围内。
步骤A中,所述近场图谱反映的是不同类型射频移动终端与所述射频控制终端的距离τ与对应的探测器阵列中各探测器处信号场强之间的对应关系,将各探测器在该点场强测量值排成一个数列,将该数列中各元素进行计算后得到射频移动终端在距离射频控制终端为τ时在该点的场强值场强σ;
步骤B中,所述当前射频移动终端的场强也是一组数列,其数列中的元素为探测器阵列中各探测器测试得到场强值。
步骤C中,所述匹配算法可以是进行平均值计算、方差计算或者是他们的结合。
所述数列中各元素可以在试验中测量一次得到,也可以在试验中经过多次测量后取他们的平均值值。
步骤D中,所述用于比较的门限值可以根据实际情况预先在射频控制终端上设定,也可以存储在射频移动终端内,在建立通信的时候告知射频控制终端
所述近场图谱和当前射频移动终端的场强对应数列的元素按相同的顺序排列。
同现有技术相比较,本发明的有益效果在于:
1、本发明所述方案简单易行、成本低;
2、本发明所述方案可以使得射频通信终端与射频通信设备的数据通信距离可靠地控制在近场范围内,保证了交易的安全,甚至能够根本上消除远程恶意数据通信等攻击的威胁。
附图说明
图1是本发明系统应用示意图;
图2是所述射频控制终端的组成示意图;
图3是射频移动终端场强随距离变化图;
图4是射频移动终端在距离射频控制终端τ-1的距离,其场强大于σ-1的图谱示例图;
图5是射频移动终端在距离射频控制终端τ0的距离上,其场强大于σ0的图谱示例图;
图6是射频移动终端在距离射频控制终端τ1的距离上,其场强大于σ1的图谱示例图;
图7是射频控制终端的探测器阵列分布示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明之一种控制移动终端射频通信距离的系统10,如图1所示,包括内含射频SIM卡11的射频移动终端12和射频控制终端13;
所述射频控制终端13接收射频移动终端12的信号场强并检测该信号场强的分布;射频控制终端13通过对所述场强分布按照规定要求进行数学分析和计算,从而判断射频移动终端12是否在设定的通信范围之内。
所述射频控制终端13包括探测器阵列131和主机系统132,所述主机系统132与探测器阵列131的各探测器电连接,具备场强值及其分布规律的获取、运算和处理能力;
如图2所示,所述探测器阵列131中各探测器的形状包括圆形、环形、棍状、弧形、W形或方形;所述的探测器阵列131中各探测器可用陶瓷、磁性材料或铜质材料制成。
所述探测器阵列131在射频控制终端13外部由N个在几何位置上相互成360°/N的探测器1311组成,在射频控制终端13内部也由N个在几何位置上相互成360°/N的探测器1312组成,此处N≥2的正整数。
如图2所示,本实施例N=3,即采用三个探测器,所述探测器阵列131在射频控制终端13外部由三个互成120度的探测器1311组成,在射频控制终端13内部也由三个互成120度的探测器1312组成。
所述主机系统132采用单片机系统实现。
为了解决本发明所提出的技术问题,其技术方案还可以是,一种控制移动终端射频通信距离的方法,基于一种控制移动终端射频通信距离的系统10,所述系统包括内含射频SIM卡11的射频移动终端12和射频控制终端13,尤其是,包括步骤:
A.通过试验在射频控制终端13内为每一类型的射频移动终端12建立对应的近场图谱;
B.利用探测器阵列131检测当前射频移动终端12的信号场强及其分布;
C.就检测到的当前射频移动终端12的信号场强及其分布与存储在所述射频控制终端13内的近场图谱之间的相关程度,通过通过匹配算法得到用于比较的匹配度;
将步骤C中得到的匹配度与射频控制终端13中预先设置的对应该类型射频移动终端12的相关程度门限值比较,从而判断当前射频移动终端12与射频控制终端13的距离是否在规定范围内。
步骤A中,所述近场图谱反映的是不同类型射频移动终端12与所述射频控制终端13的距离τ与对应的探测器阵列中各探测器处信号场强之间的对应关系,将各探测器在该点场强测量值排成一个数列,将该数列中各元素进行计算后得到射频移动终端12在距离射频控制终端13为τ时在该点的场强值场强σ;
步骤B中,所述当前射频移动终端12的场强也是一组数列,其数列中的元素为探测器阵列131中各探测器测试得到场强值。
步骤C中,所述匹配算法可以是进行平均值计算、方差计算或者是他们的结合。
所述数列中各元素可以在试验中测量一次得到,也可以在试验中经过多次测量后取他们的平均值。
步骤D中,所述用于比较的门限值可以根据实际情况预先在射频控制终端13上设定,也可以存储在射频移动终端12内,在建立通信的时候告知射频控制终端13。
所述近场图谱和当前射频移动终端12的场强对应数列的元素按相同的顺序排列。
图4中401代表射频移动终端12距离射频控制终端13的进行通信时位置投影范围,图4和图7中的501所代表的区域为射频移动终端12在距离射频控制终端13为τ-1时其场强大于σ-1的图谱分布,图5和图7中的502所代表的区域为射频移动终端12在距离射频控制终端13为τ0时其场强大于σ0的图谱分布,图6和图7中503所代表的区域为射频移动终端12在距离射频控制终端13为τ1时其场强大于σ1的图谱分布。
如图7所示,在进行测试时,在探测器阵列131中首先设定要求的射频移动终端12在通信时的大致位置,如图7中标号401所示,探测器阵列131由内部三个互成120度的探测器阵列1312和外部三个互成120度的探测器阵列1311组成,其中内部探测器阵列距离射频移动终端12中心的平均距离小于τ-1,而外部探测器阵列距离射频移动终端12中心的平均距离大于τ1。
上述实现过程为本发明的优先实现过程,本领域的技术人员在本发明的基础上进行的通常变化和替换包含在本发明的保护范围之内,比如本发明也可以采用跟场强类似的指标来替代,将各个探测器连接在射频接收装置上,利用接收到射频信号的误码率或者通讯成功率也能产生相同的效果。
Claims (10)
1、一种控制移动终端射频通信距离的系统(10),其特征在于,包括内含射频SIM卡(11)的射频移动终端(12)和射频控制终端(13);
所述射频控制终端(13)接收射频移动终端(12)的信号场强并检测该信号场强的分布;射频控制终端(13)通过对所述场强分布按照规定要求进行数学分析和计算,从而判断射频移动终端(12)是否在设定的通信范围之内。
2、如权利要求1所述的控制移动终端射频通信距离的系统,其特征在于:
所述射频控制终端(13)包括探测器阵列(131)和主机系统(132),所述主机系统(132)与探测器阵列(131)的各探测器连接,具备场强值及其分布规律的获取、运算和处理能力;
所述探测器阵列(131)中各探测器的形状包括圆形、环形、棍状、弧形、W形或方形;所述探测器阵列(131)中各探测器可用陶瓷、磁性材料或铜质材料制成。
3、如权利要求1所述的控制移动终端射频通信距离的系统,其特征在于:
所述探测器阵列(131)在射频控制终端(13)外部由N个在几何位置上相互成360°/N的探测器(1311)组成,在射频控制终端(13)内部也由N个在几何位置上相互成360°/N的探测器(1312)组成,此处N≥2的正整数。
4、如权利要求1所述的控制移动终端射频通信距离的系统,其特征在于:
所述主机系统(132)采用单片机系统实现。
5、一种控制移动终端射频通信距离的方法,基于控制移动终端射频通信距离的系统(10),所述系统包括内含射频SIM卡(11)的射频移动终端(12)和射频控制终端(13),其特征在于,包括步骤:
A.通过试验在射频控制终端(13)内为每一类型的射频移动终端(12)建立对应的近场图谱;
B.利用探测器阵列(131)检测当前射频移动终端(12)的信号场强及其分布;
C.就检测到的当前射频移动终端(12)的信号场强及其分布与存储在所述射频控制终端(13)内的近场图谱之间的相关程度,通过匹配算法得到用于比较的匹配度;
D.将步骤C中得到的匹配度与射频控制终端(13)中预先设置的对应该类型射频移动终端(12)的相关程度门限值比较,从而判断当前射频移动终端(12)与射频控制终端(13)的距离是否在规定范围内。
6、如权利要求5所述的控制移动终端射频通信距离的方法,其特征在于:
步骤A中,所述近场图谱反映的是不同类型射频移动终端(12)与所述射频控制终端(13)的距离τ与对应的探测器阵列中各探测器处信号场强之间的对应关系,将各探测器在该点场强测量值排成一个数列,将该数列中各元素进行计算后得到射频移动终端(12)在距离射频控制终端(13)为τ时在该点的场强值场强σ;
步骤B中,所述当前射频移动终端(12)的场强也是一组数列,其数列中的元素为探测器阵列(131)中各探测器测试得到场强值。
7、如权利要求5所述的控制移动终端射频通信距离的方法,其特征在于:
步骤C中,所述匹配算法可以是进行平均值计算、方差计算或者是他们的结合。
8、如权利要求5或6所述的控制移动终端射频通信距离的方法,其特征在于:
所述数列中各元素可以在试验中测量一次得到,也可以在试验中经过多次测量后取他们的平均值。
9、如权利要求5或7所述的控制移动终端射频通信距离的方法,其特征在于:
步骤D中,所述用于比较的门限值可以根据实际情况预先在射频控制终端(13)上设定,也可以存储在射频移动终端(12)内,在建立通信的时候告知射频控制终端(13)。
10、如权利要求6所述的控制移动终端射频通信距离的方法,其特征在于:
所述近场图谱和当前射频移动终端(12)的场强对应数列的元素按相同的顺序排列。
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