CN101710438B - 一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法，是在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面上设置一个感应线圈；在感应线圈的两端施加一个预置的高频交流激励信号，所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；将带有手机射频卡的手机靠近所述感应线圈；手机自身的金属物质产生涡流，该涡流又产生新的交变磁场并导致所述感应线圈的阻抗发生变化；用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值；根据手机越靠近所述感应线圈检测得到的电压值越小的这种对应关系，通过检测该电压值即能获取手机与支付终端POS机之间的距离；并进而实现控制。具有方法简单、容易实现、检测准确、控制有效的特点。

Description

一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，人民生活水平的大幅提高，特别是移动通信技术的快速发展和伴随着市场经济的发展需要，手机的功能日益增多，已不再局限于打电话和收发短消息，这也就使得手机的应用相当普及，手机实际上已成为人们日常生活中所不可缺少的一种必需用品，而且是随身携带的必需品。
正是由于手机的这种作用的日益增大，手机作为移动支付的一种手段也开始兴起。从安全考虑，使用手机进行移动支付，就必须适当地控制手机的刷卡距离，这个距离通常要求在5cm以内，过远的刷卡距离容易被盗刷或误刷。
采用手机射频卡即射频手机用户识别卡是支持手机刷卡比较有效的技术手段，然而，由于射频信号的方向性，功率大小，接受灵敏度，很难精确控制，要准确地检测和控制手机的刷卡距离，一直是一个难题。从而影响了带有手机射频卡的手机进行移动支付的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法，是利用手机自身含有的金属物质在刷卡操作而靠近刷卡机的感应线圈时，对感应线圈的电感量会产生影响，利用这种影响来检测出手机与刷卡机之间的准确距离，并进而实现对手机刷卡距离的控制，具有方法简单、容易实现、检测准确、控制有效的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测手机射频卡刷卡距离的方法，包括：
是在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面上设置一个感应线圈；在感应线圈的两端施加一个预置的高频交流激励信号，该高频交流激励信号使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；将带有手机射频卡的手机靠近所述感应线圈；受所述正弦交变磁场的影响，手机自身的金属物质产生涡流，该涡流又产生新的交变磁场，该新的交变磁场导致所述感应线圈的阻抗发生变化；用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值；根据手机越靠近所述感应线圈检测得到的电压值越小的这种对应关系，通过检测该电压值即能获取手机与支付终端POS机之间的距离。
所述感应线圈是在支付终端POS机中新增设的。
所述感应线圈为支付终端POS机中已有的RFID感应天线线圈。
一种控制手机射频卡刷卡距离的方法，包括参数设定和实际控制两个过程：
在参数设定过程中，其包括如下步骤：
a.在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面位置上设置一个感应线圈，并向所述感应线圈施加一个预置的高频交流激励信号，使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；
b.将带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机的一个已知距离位置；
c.用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值，该电压值经A/D转换器进行模/数转换后输给支付终端POS机的计算机处理系统进行处理，由所述计算机处理系统处理成与已知距离相对应的数据；
d.不断改变所述手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机的已知距离，重复步骤c得到若干组手机射频卡的手机与支付终端POS机之间的已知距离所一一对应的数据；
e.由所述计算机处理系统将获得的手机射频卡的手机与支付终端POS机之间的不同已知距离所一一对应的数据处理成以所述数据为变量以所述手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的距离为函数的表达关系式；
f.向所述计算机处理系统输入一个手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的设定距离值，由计算机处理系统根据所述表达关系式得到一个关于距离的计算数据，该计算数据被认定为手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的距离阈值；
在实际控制过程中，其包括如下步骤：
g.在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面位置上设置一个与步骤a相同的感应线圈，并向所述感应线圈施加一个与步骤a相同的高频交流激励信号，使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；
h.将带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机进行刷卡操作；
i.在所述感应线圈的两端连接有一个电压检测电路；
j.该电压检测电路检测所述感应线圈两端的电压并获取检测电压值，该检测电压值经A/D转换器进行模/数转换后输给支付终端POS机的计算机处理系统处理成对应的检测数据；
l.所述计算机处理系统对检测数据是否大于所述距离阈值进行判断；当判断为是时，返回步骤j；当判断为否时，继续下一步骤；
m.所述计算机处理系统向支付终端POS机的射频接收模块发送同意接收手机射频卡所射频发送的用于支付的射频信号的控制指令。
所述感应线圈是在支付终端POS机中新增设的。
所述感应线圈为支付终端POS机中已有的RFID感应天线线圈。
本发明的有益效果是，由于采用了在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面上设置一个感应线圈；在感应线圈的两端施加一个预置的高频交流激励信号，该高频交流激励信号使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；将带有手机射频卡的手机靠近所述感应线圈；受所述正弦交变磁场的影响，手机自身的金属物质产生涡流，该涡流又产生新的交变磁场，该新的交变磁场导致所述感应线圈的阻抗发生变化；用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值；根据手机越靠近所述感应线圈检测得到的电压值越小的这种对应关系，通过检测该电压值即能获取手机与支付终端POS机之间的距离；进一步的，利用该检测所获取的准确距离来实现支付终端POS机接收手机射频卡刷卡信号的控制。该方法是基于电磁学的原理，利用手机自身含有的金属物质在刷卡操作而靠近刷卡机的感应线圈时，对感应线圈的电感量会产生影响，利用这种影响来检测出手机与刷卡机之间的准确距离，并进而实现对手机刷卡距离的控制，具有方法简单、容易实现、检测准确、控制有效的特点。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法不局限于实施例。
附图说明
图1为本发明所利用的电磁感应的原理图；
图2是本发明所利用的电磁感应的等效电路原理图；
图3是本发明的电压检测电路的原理图；
图4是本发明的双频读卡装置的感应线圈的示意图；
图5是本发明的使用方式的示意图。
具体实施方式
参见附图所示，本发明的一种检测手机射频卡刷卡距离的方法，是在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面上设置一个感应线圈；在感应线圈的两端施加一个预置的高频交流激励信号，该高频交流激励信号使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；将带有手机射频卡的手机靠近所述感应线圈；受所述正弦交变磁场的影响，手机自身的金属物质产生涡流，该涡流又产生新的交变磁场，该新的交变磁场导致所述感应线圈的阻抗发生变化；用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值；根据手机越靠近所述感应线圈检测得到的电压值越小的这种对应关系，通过检测该电压值即能获取手机与支付终端POS机之间的距离。
其中：
对于支付终端POS机中没有线圈的情况，可以在支付终端POS机中增设感应线圈；而对于支付终端POS机中已有RFID感应天线线圈时，可以将RFID感应天线线圈作为感应线圈来使用。
图1为电磁感应的原理图。我们由物理学可以知到，当通过金属体的磁通量发生变化时，就会在金属里产生感应电动势，该电势会在金属体中产生电流，这种电流以流线形状成闭合回路，类似水中漩涡因此称为涡流。
在线圈M1中，通以高频正弦交流信号I1，线圈M1周围空间必然产生正弦交变磁场H1，当手机靠近线圈M1，即进入磁场H1时，手机中的金属物质10，就置于线圈M1的交变磁场H1中，手机中的金属物质10就会感应出涡流电流I2，从而又产生新的交变磁场H2。由楞次定律可得：交变磁场H2的作用将反抗原磁场H1，从而，导致线圈M1的阻抗增大。由于越靠近线圈M1，交变磁场H2也越强，所以手机越接近在线圈M1，其产生的涡流也越强，当手机接近到某一距离范围时，其产生的涡流接近最强，导致线圈M1的阻抗的变化也达到最大值。
图2为电磁感应的等效电路原理图。感应线圈M1等效电路可以由图2中电阻R1、电感L1组成，在线圈M1的两端输入一高频交流电流I1，线圈M1的电压为U1，线圈M1周围存在在一个和电流I1频率一致的交变磁场。当手机靠近感应线圈M1，正如前面所述的，在手机的金属物质10中，就形成涡流I2，根据物理学原理，可以把这个涡流的形成等效为电感L2、电阻R2组成的回路，涡流电流为I2，手机越靠近线圈M1，形成的涡流越大，导致线圈M1的电感L1的阻抗也增大，从而线圈M1中交流电流减小，并导致AB两端的电压U1减小。
图3为电压检测电路的原理图。该电压检测电路由二极管D1、电容C1和电阻R3构成，电压检测电路连接在AB两端，其中检波二极管D1的正极连接在A端，B端接地，检波二极管D1的负极与电阻R3的一端相连接，电阻R3的另一端接地，电容C1连接在电阻R3的两端。这样，在电阻R3上就可以获得一个直流电压信号即CB两端的电压，这个直流信号的电压值(即CB两端的电压)和AB两端的电压(即电压U1)成正比。电容C1起滤除交流纹波的作用。
设定U1电压初值为S0，手机靠近感应线圈时，U1电压为S1，在实际应用中，线圈M1及其周边参数和输入的电流通常不变，所以电压S0可以设定为一个常数，随着手机不断靠近线圈M1，即手机与支付终端POS机之间的距离不断缩小，电压S1也在不断变化，即电压S1在不断变小，当手机接近线圈M1时，电压S1达到最小值，S1的最小值一般也接近一个常数。所以通过检测这个变化的电压值，就可以准确的判断手机在支付终端POS机的刷卡距离。
本发明的一种控制手机射频卡刷卡距离的方法，包括参数设定和实际控制两个过程：
在参数设定过程中，其包括如下步骤：
a.在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面位置上设置一个感应线圈，并向所述感应线圈施加一个预置的高频交流激励信号，使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；
b.将带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机的一个已知距离位置；
c.用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值，该电压值经A/D转换器进行模/数转换后输给支付终端POS机的计算机处理系统进行处理，由所述计算机处理系统处理成与已知距离相对应的数据；
d.不断改变所述手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机的已知距离，重复步骤c得到若干组手机射频卡的手机与支付终端POS机之间的已知距离所一一对应的数据；
e.由所述计算机处理系统将获得的手机射频卡的手机与支付终端POS机之间的不同已知距离所一一对应的数据处理成以所述数据为变量以所述手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的距离为函数的表达关系式；
f.向所述计算机处理系统输入一个手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的设定距离值，由计算机处理系统根据所述表达关系式得到一个关于距离的计算数据，该计算数据被认定为手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的距离阈值；
在实际控制过程中，其包括如下步骤：
g.在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面位置上设置一个与步骤a相同的感应线圈，并向所述感应线圈施加一个与步骤a相同的高频交流激励信号，使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；
h.将带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机进行刷卡操作；
i.在所述感应线圈的两端连接有一个电压检测电路；
j.该电压检测电路检测所述感应线圈两端的电压并获取检测电压值，该检测电压值经A/D转换器进行模/数转换后输给支付终端POS机的计算机处理系统处理成对应的检测数据；
l.所述计算机处理系统对检测数据是否大于所述距离阈值进行判断；当判断为是时，返回步骤j；当判断为否时，继续下一步骤；
m.所述计算机处理系统向支付终端POS机的射频接收模块发送同意接收手机射频卡所射频发送的用于支付的射频信号的控制指令。
其中：
对于支付终端POS机中没有线圈的情况，可以在支付终端POS机中增设感应线圈；而对于支付终端POS机中已有RFID感应天线线圈时，可以将RFID感应天线线圈作为感应线圈来使用。
采用射频手机卡即含有射频近距离通信功能的手机用户识别卡(可以引用手机卡与读卡终端的专利)可以实现手机刷卡。
实施手机刷卡的读卡装置即支付终端POS机，在读卡天线的装置中，射频手机卡与读卡装置的射频模块采用鞭状天线，进行短距离通信。在读卡装置中，与读卡方向平行的平面上，放置感应线圈，感应线圈中输入高频交流信号。
对于既可以读普通RFID非接触式卡(如：ISO14443标准的卡)，也可以射频手机卡的双频读卡装置，可以直接使用非接触式卡读卡系统中的RFID感应天线线圈20来作为感应线圈M1使用(如图4所示)，可以起到和前面所述的同样的作用，通过检测线圈端的电压(检波后的直流电压)的变化，就可以确定手机30与RFID感应天线线圈20即刷卡装置的距离(如图5所示)。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种检测、控制手机射频卡刷卡距离的方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种检测手机射频卡刷卡距离的方法，其特征在于：包括：
是在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面上设置一个感应线圈；在感应线圈的两端施加一个预置的高频交流激励信号，该高频交流激励信号使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；将带有手机射频卡的手机靠近所述感应线圈；受所述正弦交变磁场的影响，手机自身的金属物质产生涡流，该涡流又产生新的交变磁场，该新的交变磁场导致所述感应线圈的阻抗发生变化；用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值；根据手机越靠近所述感应线圈检测得到的电压值越小的这种对应关系，通过检测该电压值即能获取手机与支付终端POS机之间的距离。
2.根据权利要求1所述的检测手机射频卡刷卡距离的方法，其特征在于：所述感应线圈是在支付终端POS机中新增设的。
3.根据权利要求1所述的检测手机射频卡刷卡距离的方法，其特征在于：所述感应线圈为支付终端POS机中已有的RFID感应天线线圈。
4.一种控制手机射频卡刷卡距离的方法，其特征在于：包括参数设定和实际控制两个过程：
在参数设定过程中，其包括如下步骤：
a.在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面位置上设置一个感应线圈，并向所述感应线圈施加一个预置的高频交流激励信号，使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；
b.将带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机的一个已知距离位置；
c.用一个电压检测电路连接在所述感应线圈的两端以检测其电压的变化并获取其电压值，该电压值经A/D转换器进行模/数转换后输给支付终端POS机的计算机处理系统进行处理，由所述计算机处理系统处理成与已知 距离相对应的数据；
d.不断改变所述带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机的已知距离，重复步骤c得到若干组带有手机射频卡的手机与支付终端POS机之间的已知距离所一一对应的数据；
e.由所述计算机处理系统将获得的带有手机射频卡的手机与支付终端POS机之间的不同已知距离所一一对应的数据处理成以所述数据为变量以所述带有手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的距离为函数的表达关系式；
f.向所述计算机处理系统输入一个带有手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的设定距离值，由计算机处理系统根据所述表达关系式得到一个关于距离的计算数据，该计算数据被认定为带有手机射频卡的手机至支付终端POS机之间的距离阈值；
在实际控制过程中，其包括如下步骤：
g.在支付终端POS机中与手机射频卡刷卡面相平行的平面位置上设置一个与步骤a相同的感应线圈，并向所述感应线圈施加一个与步骤a相同的高频交流激励信号，使所述感应线圈在其周边形成一个正弦交变磁场；
h.将带有手机射频卡的手机靠近于支付终端POS机进行刷卡操作；
i.在所述感应线圈的两端连接有一个电压检测电路；
j.该电压检测电路检测所述感应线圈两端的电压并获取检测电压值，该检测电压值经A/D转换器进行模/数转换后输给支付终端POS机的计算机处理系统处理成对应的检测数据；
l.所述计算机处理系统对检测数据是否大于所述距离阈值进行判断；当判断为是时，返回步骤j；当判断为否时，继续下一步骤；
m.所述计算机处理系统向支付终端POS机的射频接收模块发送同意接收手机射频卡所射频发送的用于支付的射频信号的控制指令。 
5.根据权利要求4所述的控制手机射频卡刷卡距离的方法，其特征在于：所述感应线圈是在支付终端POS机中新增设的。
6.根据权利要求4所述的控制手机射频卡刷卡距离的方法，其特征在于：所述感应线圈为支付终端POS机中已有的RFID感应天线线圈。 
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