CN101989325B - 会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器及实现方法 - Google Patents

Abstract

一种会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器(10)，用于同装有射频SIM卡的移动通信终端通信，包括射频收发模块A(101)、微控制器MCU(103)、射频天线(104)，还包括射频收发模块B(102)和独立天线(105)；射频收发模块B(102)与微控制器MCU(103)作电连接；独立天线(105)与射频收发模块B(102)电连接，用以接收射频收发模块A通过各子天线(1041)所发的射频信号，通过微控制器MCU(103)比较预存各天线的信号强度与当前接收信号强度是否一致，从而判断出读卡器(10)是否被非授权改造。本发明所采用的上述技术方案的有益效果在于：能够有效地防止读卡器被恶意篡改。

Description

会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器及实现方法

技术领域本发明涉及连同机器一起使用的记录载体，特别是涉及带有半导体电路元件的记录载体，尤其涉及会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器及实现方法。

背景技术随着射频识别技术的发展和移动通信终端(称作“手机”)的日益普及，在手机中嵌入射频智能卡，使人们能够利用手机中的射频智能卡处理购物消费、小额支付和考勤等日常事务，已经成为移动通信业界的一个热点研究和发展方向。所述射频智能卡是指含有射频功能的SIM卡，通过把该射频SIM卡安装在手机内，可以实现手机与外部射频读卡器进行通讯，从而实现所述的手机支付等功能；所述射频读卡器可采用阵列天线等技术，已经成功实现与含有射频SIM卡的手机稳定通讯，且距离控制在预定的范围内。

随着射频SIM卡及射频读卡器的大规模应用，射频读卡器可能面临被恶意改造的危险，通过改造射频读卡器，有可能使得射频读卡器与含有射频SIM卡的手机通信距离发生变化，从而使得交易距离变得不可控，引起系统安全隐患。

现有技术射频读卡器存在以下不足：射频读卡器可以被改造，从而使射频读卡器与含有射频SIM卡的手机通讯距离发生变化，从而使得交易距离变得不可控，引起系统的安全隐患。

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能防止非授权改造的射频读卡器及其实现方法。本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：一种会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器，用于同装有射频SIM卡的移动通信终端通信，包括射频收发模块A、微控制器MCU、射频天线群和射频切换开关组，所述射频收发模块A与微控制器MCU电连接；所述射频天线群是包括n个子天线的射频天线阵列，其中n≥2；各子天线借助所述射频切换开关组与所述射频收发模块A电连接，所述射频切换开关组在微控制器MCU的控制下切换，以使各子天线支路按预设的方式轮流与射频收发模块A接通，尤其是，所述射频读卡器还包括射频收发模块B和独立天线；所述射频收发模块B与微控制器MCU电连接；所述独立天线与射频收发模块B电连接，用以接收射频收发模块A通过各子天线发送的射频信号，微控制器MCU通过比较预存的各子天线信号强度与当前接收的信号强度是否一致，从而判断出所述射频读卡器是否已被非授权改造。

所述射频切换开关组包括m个射频切换开关，其中m≥3，该m个射频切换开关按N级排列，其中N≥1，与射频收发模块A相连的开关称为第一级，与该第一级射频切换开关相连的两开关称为第二级，…以此类推，与各子天线相连的为第N级射频切换开关，且自各子天线端至射频收发模块A端，每级射频切换开关的数量逐级递减；

所述射频切换开关的数量由开关级数确定，当开关为N级时，子天线的总数量为2^N，开关总数量为2⁰+2¹+2²+...+2^N-1，其中第一级切换开关数为2⁰个，第二级切换开关数为2¹，第三级切换开关数为2²，第N级切换开关数为2^N-1。

所述独立天线是由多个子天线组成的天线阵列，该天线阵列之每个子天线对应连接一个射频收发模块B。。

所述射频切换开关在微控制器MCU的控制下切换，以使其对应各子天线支路按预设的方式轮流与射频收发模块A接通，从而完成与射频SIM卡的通信。

为了解决本发明所提出的技术问题，其技术方案还可以是，提供一种自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器的方法，所述射频读卡器用于与装有射频SIM卡的移动通信终端通信，包括射频收发模块A、微控制器MCU、射频天线群和射频切换开关组，所述射频收发模块A与微控制器MCU电连接；所述射频天线群是包括n个子天线的射频天线阵列，其中n≥2；各子天线借助所述射频切换开关组与所述射频收发模块A电连接，所述射频切换开关组在微控制器MCU的控制下切换，以使各子天线支路按预设的方式轮流与射频收发模块A接通；尤其是，还包括如下步骤：

A、在微控制器MCU中预先存储各子天线信号强度的门限值X+Y，其中Y是容许的误差范围；

B、射频读卡器上电时或者每隔一段时间，判断各子天线射频信号强度是否在预存的对应各子天线信号强度的门限值X+Y内，若各子天线射频信号强度在预存的各子天线的信号强度的门限值X+Y内，则射频读卡器正常工作。

所述步骤A预存各子天线的信号强度的门限值X+Y时包括分步骤：

A1、微控制器MCU控制所述射频切换开关组之各开关，使得各个子天线轮流与射频收发模块A连接；

A2、射频收发模块A通过与其连接的各子天线发送射频信号；射频收发模块B检测此时射频收发模块A发送的射频信号强度，并记录在微控制器MCU中；

A3、重复步骤A1、A2，直到所有子天线均轮流连接到射频收发模块A之后，在微控制器MCU中记录了所有子天线连接射频收发模块A时的各子天线信号强度的门限值X；

A4、根据经验给各子天线信号强度的门限值X增加一个误差范围Y，误差范围Y为多次试验测试统计值；把X+Y值作为读卡器工作时判断各子天线发送射频信号强度是否符合要求的门限。

所述步骤B包括分步骤：

B1、微控制器MCU控制所述射频切换开关组之各开关，使得各个子天线轮流与射频收发模块A连接；

B2、射频收发模块A通过与其连接的各子天线发送射频信号；射频收发模块B检测此时射频收发模块A发送的射频信号强度；

B3、重复步骤B1、B2，直到所有子天线均轮流连接到射频收发模块A之后，在微控制器MCU中记录所有子天线连接射频收发模块A时的射频信号强度X′；

B4、在微控制器MCU中计算(X+Y)-X′，如果计算结果值大于0，转入正常工作，否则报警并停止工作。

射频读卡器工作是由射频收发模块A通过射频天线群发射，射频收发模块B通过独立天线接收；或者由射频收发模块B通过独立天线发射，射频收发模块A通过射频天线接收。

同现有技术相比较，本发明所采用的上述技术方案的有益效果在于：能够有效地防止读卡器被恶意篡改。

附图说明图1是本发明用于移动通信终端的射频读卡器的原理框图；

图2是所述射频读卡器预先设置各子天线的工作门限值的流程图；

图3是所述射频读卡器判断信号是否在工作门限值内的流程图。

具体实施方式以下结合各附图所示之优选实施例作进一步详述。

本发明是一种能防止非授权改造的射频读卡器10，用于同装有射频SIM卡的移动通信终端通信，如图1所示包括射频收发模块A 101、微控制器MCU 103、射频天线群104和射频切换开关组106，所述射频收发模块A 101与微控制器MCU 103电连接；所述射频天线群104是包括n个子天线1041的射频天线阵列，其中n≥2；各子天线1041借助所述射频切换开关组106与所述射频收发模块A 101电连接，所述射频切换开关组106在微控制器MCU 103的控制下切换，以使各子天线1041支路按预设的方式轮流与射频收发模块A101接通，尤其是，所述射频读卡器10还包括射频收发模块B 102和独立天线105；所述射频收发模块B 102与微控制器MCU 103电连接；所述独立天线105与射频收发模块B 102电连接，用以接收射频收发模块A 101通过各子天线1041发送的射频信号，微控制器MCU103通过比较预存的各子天线信号强度与当前接收的信号强度是否一致，从而判断出所述射频读卡器10是否已被非授权改造。

所述射频切换开关组106包括m个射频切换开关1061，其中m≥3，该m个射频切换开关1061按N级排列，其中N≥1，与射频模块A 101相连的开关称为第一级，与该第一级射频切换开关相连的两开关称为第二级，…以此类推，与各子天线1041相连的为第N级射频切换开关，且自各子天线1041端至射频收发模块A 101端，每级射频切换开关1061的数量逐级递减。

所述射频切换开关1061的数量由开关级数确定，当开关为N级时，子天线1041的总数量为2^N，开关总数量为2⁰+2¹+2²+...+2^N-1，其中第一级切换开关1061数为2⁰个，第二级切换开关1061数为2¹，第三级切换开关1061数为2²，第N级切换开关1061数为2^N-1。

所述独立天线105是由多个子天线组成的天线阵列，该天线阵列之每个子天线对应连接一个射频收发模块B 102。

所述射频切换开关1061在微控制器MCU 103的控制下切换，以使其对应各子天线1041支路按预设的方式轮流与射频收发模块A 101接通，从而完成与射频SIM卡的通信。

如图1所示，所述射频切换开关1041的总量个数和分级连接可以根据射频切换开关的类型及微控制器MCU 103的具体情况做相应连接设计，只要确保各子天线1041支路轮流切换导通即可。例如，在图1中，各射频切换开关1041采用二极管的形式，通过微控制器MCU 103控制二极管的导通与否，来控制各子天线1041支路的通断，由于此控制属传统技术，这里不再详细说明，本领域的技术人员在本发明的基础上对开关组106的连接方式所进行的通常变化和替换包含在本发明的保护范围之内。

为了解决本发明所提出的技术问题，其技术方案还可以是，提供一种自动诊断射频读卡器10是否已被非授权改造的方法，所述射频读卡器10用于与装有射频SIM卡的移动通信终端通信，包括射频收发模块A 101、微控制器MCU 103、射频天线群104和射频切换开关组106，所述射频收发模块A 101与微控制器MCU 103电连接；所述射频天线群104是包括n个子天线1041的射频天线阵列，其中n≥2；各子天线1041借助所述射频切换开关组106与所述射频收发模块A 101电连接，所述射频切换开关组106在微控制器MCU103的控制下切换，以使各子天线1041支路按预设的方式轮流与射频收发模块A 101接通；，

尤其是，所述方法还包括如下步骤：

A、在微控制器MCU 103中预先存储各子天线1041信号强度的门限值X+Y，其中Y是容许的误差范围；

B、射频读卡器10上电时或者每隔一段时间，判断各子天线1041射频信号强度是否在预存的对应各子天线1041信号强度的门限值X+Y内，若各子天线1041射频信号强度在预存的各子天线1041的信号强度的门限值X+Y内，则射频读卡器正常工作。

所述步骤A预存各子天线1041的信号强度的门限值X+Y时包括分步骤：

A1、微控制器MCU 103控制所述射频切换开关组106之各开关1061，使得各个子天线1041轮流与射频收发模块A 101连接；

A2、射频收发模块A 101通过与其连接的各子天线1041发送射频信号；射频收发模块B 102检测此时射频收发模块A 101发送的射频信号强度，并记录在微控制器MCU 103中；

A3、重复步骤A1、A2，直到所有子天线1041均轮流连接到射频收发模块A 101之后，在微控制器MCU 103中记录了所有子天线1041连接射频收发模块A 101时的各子天线1041信号强度的门限值X；

A4、根据经验给各子天线1041信号强度的门限值X增加一个容许的误差范围Y，该误差范围Y为多次试验测试统计值；把X+Y值作为读卡器工作时判断各子天线1041发送射频信号强度是否符合要求的门限。

所述步骤B包括分步骤：

B1、微控制器MCU 103控制所述射频切换开关组106之各开关1061，使得各个子天线1041轮流与射频收发模块A 101连接；

B2、射频收发模块A 101通过与其连接的各子天线1041发送射频信号；射频收发模块B 102检测此时射频收发模块A 101发送的射频信号强度；

B3、重复步骤B1、B2，直到所有子天线1041均轮流连接到射频收发模块A 101之后，在微控制器MCU 103中记录所有子天线1041连接射频收发模块A 101时的射频信号强度X′；

B4、在微控制器MCU中计算(X+Y)-X′，如果计算结果值大于0，转入正常工作，否则报警并停止工作。

射频读卡器10工作时由射频收发模块A 101通过射频天线群104发射，射频收发模块B 102通过独立天线105接收；或者由射频收发模块B 102通过独立天线105发射，射频收发模块A 101通过射频天线104接收。

本发明用于移动通信终端的射频读卡器10工作时，所述微控制器MCU 103控制所述射频切换开关组106，使各子天线1041支路轮流导通以接收射频SIM卡发出的信号，所述射频收发模块A 101在接收到各子天线1041的信号后上报给微控制器MCU 103，微控制器MCU 103根据各信号强度进行数据分析后对射频SIM卡(手机)与读卡器之间的距离做出准确判断，然后再确定读卡，避免错读和误读的现象。

如图2，射频读卡器自检参数预设实施步骤如下：

A、步骤201所示，读卡器上电后进行初始化；

B、步骤202和203所示，设置射频模块A为发射状态，模块B为接收状态；

C、步骤204所示，通过MCU控制轮流切换导通各子天线；

D、步骤205所示，把模块B接收到的各子天线场强RSSI值X加上允许误差经验值Y

后存储到MCU中，误差范围Y为多次试验测试统计值。

如图3，射频读卡器自检参数判断实施步骤如下：

A、步骤301所示，射频读卡器上电时或者每隔一段时间进行初始化；

B、步骤302和303所示，设置射频模块A为发射状态，射频模块B为接收状态；

C、步骤304所示，通过MCU 103控制轮流切换导通各子天线；

D、步骤305所示，模块B接收各子天线场强RSSI值X′；

E、步骤306、307、308、309所示，把此次接收到的各天线RSSI值X′与预存储的各天线RSSI值X+Y相减，如RSSI小于零，转入正常工作模式；否则报警并禁止刷卡。

上述为本发明的优选实现过程，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。

Claims (7)

1.一种会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器(10)，用于与装有射频SIM卡的移动通信终端通信，包括射频收发模块A(101)、微控制器MCU(103)、射频天线群(104)和射频切换开关组(106)，所述射频收发模块A(101)与微控制器MCU(103)电连接；所述射频天线群(104)是包括n个子天线(1041)的射频天线阵列，其中n≥2；各子天线(1041)借助所述射频切换开关组(106)与所述射频收发模块A(101)电连接，所述射频切换开关组(106)在微控制器MCU(103)的控制下切换，以使各子天线(1041)支路按预设的方式轮流与射频收发模块A(101)接通，其特征在于：

所述射频读卡器(10)还包括射频收发模块B(102)和独立天线(105)；所述射频收发模块B(102)与微控制器MCU(103)电连接；所述独立天线(105)与射频收发模块B(102)电连接，用以接收射频收发模块A(101)通过各子天线(1041)发送的射频信号，微控制器MCU(103)通过比较预存的各子天线信号强度与当前接收的信号强度是否一致，从而判断出所述射频读卡器(10)是否已被非授权改造。

2.如权利要求1所述的会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器(10)，其特征在于：

所述射频切换开关组(106)包括m个射频切换开关(1061)，其中m≥3，该m个射频切换开关(1061)按N级排列，其中N≥1，与射频收发模块A(101)相连的开关称为第一级射频切换开关，与该第一级射频切换开关相连的两开关称为第二级射频切换开关，…，与各子天线(1041)相连的为第N级射频切换开关，且自各子天线(1041)端至射频收发模块A(101)端，每级射频切换开关(1061)的数量逐级递减；

所述射频切换开关(1061)的数量由开关级数确定，当开关为N级时，子天线(1041)的总数量为2^N，开关总数量为2⁰+2¹+2²+...+2^N-1，其中第一级射频切换开关(1061)数为2⁰个，第二级射频切换开关(1061)数为2¹，第三级射频切换开关(1061)数为2²，第N级射频切换开关(1061)数为2^N-1。

3.如权利要求1所述的会自动诊断是否已被非授权改造的射频读卡器(10)，其特征在于：

所述独立天线(105)是由多个子天线组成的天线阵列，该独立天线(105)之天线阵列的每个子天线均对应连接一个射频收发模块B(102)。

4.一种自动诊断射频读卡器(10)是否已被非授权改造的方法，所述射频读卡器(10)为权利要求1至3之任一项所述的射频读卡器，其特征在于，包括如下步骤：

A、在微控制器MCU(103)中预先存储各子天线(1041)信号强度的门限值X+Y，其中Y是容许的误差范围；

B、射频读卡器(10)上电时或者每隔一段时间，判断各子天线(1041)射频信号强度是否在预存的对应各子天线(1041)信号强度的门限值X+Y内，若各子天线(1041)射频信号强度在预存的各子天线(1041)的信号强度的门限值X+Y内，则射频读卡器在正常工作。

5.如权利要求4所述的自动诊断射频读卡器(10)是否已被非授权改造的方法，其特征在于：

所述步骤A预存各子天线(1041)的信号强度的门限值X+Y时包括分步骤：

A1、微控制器MCU(103)控制所述射频切换开关组(106)之各开关(1061)，使得各个子天线(1041)轮流与射频收发模块A(101)连接；

A2、射频收发模块A(101)通过与其连接的各子天线(1041)发送射频信号；射频收发模块B(102)检测此时射频收发模块A(101)发送的射频信号强度，并记录在微控制器MCU(103)中；

A3、重复步骤A1、A2，直到所有子天线(1041)均轮流连接到射频收发模块A(101)之后，在微控制器MCU(103)中记录了所有子天线(1041)连接射频收发模块A(101)时的各子天线(1041)信号强度的门限值X；

A4、给各子天线(1041)信号强度的门限值X增加一个误差范围Y，误差范围Y为多次试验测试统计值；把X+Y值作为读卡器工作时判断各子天线(1041)发送射频信号强度是否符合要求的门限。

6.如权利要求4所述的自动诊断射频读卡器(10)是否已被非授权改造的方法，其特征在于：

所述步骤B包括分步骤：

B1、微控制器MCU(103)控制所述射频切换开关组(106)之各开关(1061)，使得各个子天线(1041)轮流与射频收发模块A(101)连接；

B2、射频收发模块A(101)通过与其连接的各子天线(1041)发送射频信号；射频收发模块B(102)检测此时射频收发模块A(101)发送的射频信号强度；

B3、重复步骤B1、B2，直到所有子天线(1041)均轮流连接到射频收发模块A(101)之后，在微控制器MCU(103)中记录所有子天线(1041)连接射频收发模块A(101)时的射频信号强度X′；

B4、在微控制器MCU(103)中计算(X+Y)-X′，如果计算结果值大于0，转入正常工作，否则报警并停止工作。

7.如权利要求4所述的自动诊断射频读卡器(10)是否已被非授权改造的方法，其特征在于：

射频读卡器(10)工作是由射频收发模块A(101)通过射频天线群(104)发射，射频收发模块B(102)通过独立天线(105)接收；或者由射频收发模块B(102)通过独立天线(105)发射，射频收发模块A(101)通过射频天线群(104)接收。

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