CN104169942B

CN104169942B - 利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法和装置

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Publication number: CN104169942B
Application number: CN201380001452.5A
Authority: CN
Inventors: 罗魏熙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: KR20150104589A; CN104169942A; EP2945093A4; EP2945093A1; US9792473B2; US20150356331A1; WO2014107859A1

Abstract

本发明涉及一种利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法，包括以下步骤：①移动终端紧密接触读卡装置，移动终端内的多界面集成电路功能模块接收来自读卡装置的超声波发射模块发出的超声波信号；②多界面集成电路模块测量所接收到的超声波信号强度并与允许刷卡的超声波信号强度门限值比较；③如果多界面集成电路模块所接收到的超声波信号强度大于允许刷卡的超声波信号强度，则多界面集成电路模块和所述读卡装置交互执行刷卡流程。同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：必须将移动终端与读卡装置紧密接触才能刷卡，一旦刷卡（包括盗刷），移动终端的机主能够立即知晓，被盗刷时，移动终端的主人可以采取适当的措施。

Description

利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法和装置

技术领域本发明涉及一种电子支付技术，特别是涉及一种利用超声波强度保证刷卡安全的装置和方法。

背景技术 CN102810145A公开了一种利用超声波确定在设定的安全距离内的移动终端刷卡方法和装置。其利用超声波在空气中的传播时间正比于距离的特性来测量移动终端与读卡装置的距离，能够确保距离的测量不会被欺骗和攻击。但是该方法存在以下不足：

其一，虽然刷卡距离能够保证在设定的安全距离内，但是，攻击者可以在设定的安全距离内，不需要将读卡装置与移动终端接触，就能够刷卡，从而获取移动终端的资金或其他信息。由于金额太小，机主很难发现异常，即便发现异常后也很难找出证据或者不值得花时间精力去找寻证据用于追回被盗刷资金。

其二，超声波传感器设置在移动终端内的多界面集成电路卡上，由于移动终端外壳对超声波的阻隔作用，到达超声波传感器的超声波信号衰减非常多。大部分移动终端内部无法收到足够强的超声波信号，或者需要将读卡装置发射的超声波强度增强到非常大才可以收到信号，影响读卡装置的成本和功耗，限制了读卡装置的使用范围。从而限制了多界面集成电路卡的适应性，很多移动终端上无法利用超声波来实现安全距离内的刷卡。

发明内容本发明所要解决的技术问题是利用超声波信号的强度来限制刷卡距离，保证刷卡距离的安全性，一旦刷卡，能够让移动终端的机主立即知晓，如果是非法盗刷，移动终端的机主可以即时发现。

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：

设计一种利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法，包括以下步骤，

①移动终端紧密接触读卡装置，所述移动终端内的多界面集成电路功能模块接收来自所述读卡装置的超声波发射模块发出的超声波信号；

②所述多界面集成电路模块测量所接收到的超声波信号强度并与允许刷卡的超声波信号强度门限值比较；

③如果所述多界面集成电路模块所接收到的超声波信号强度大于允许刷卡的超声波信号强度，则所述多界面集成电路模块和所述读卡装置交互执行刷卡流程。

进一步地，所述允许刷卡的超声波信号强度门限值的设定方法包括步骤：

①选取一种型号的一批移动终端，分别测量当各移动终端与读卡装置不接触时，各移动终端内的超声波传感器所接收读卡装置发出的超声波信号强度的最大值，称为不接触最大值；

②将该种型号的移动终端的允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为所述不接触最大值。

刷卡时，所述多界面集成电路模块使用所述步骤②所确定的允许刷卡的超声波信号强度门限值来判定是否可以刷卡，所述多界面集成电路模块记录该次刷卡过程中所测得的超声波强度最大值，将该次测得的超声波强度最大值的K分之一与已经设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值比较，如果该次测得的超声波强度最大值的K分之一大于上次设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值，则将允许刷卡的超声波信号强度门限值刷新，设定为该次测得的超声波强度最大值的K分之一，其中K值的范围在2到100之间。

进一步地，对多界面集成电路模块内所述允许刷卡的超声波信号强度门限值还可以进行自适应设定，设定方法包括：

移动终端上电，该移动终端内的多界面集成电路模块执行上电后的第一次刷卡，利用所述多界面集成电路模块与读卡装置之间的距离小于安全距离门限的方法来保证刷卡安全；

所述多界面集成电路模块测量第一次刷卡过程中的超声波信号强度,记录测得的超声波强度最大值；

将允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为所述超声波强度最大值的K分之一，其中K值的优选范围在2到100之间。

超声波信号强度门限值第一次刷卡时自适用设定以后下次刷卡时，所述多界面集成电路模块记录该次刷卡过程中所测得的超声波强度最大值，将该次测得的超声波强度最大值的K分之一与上次设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值比较，如果该次测得的超声波强度最大值的K分之一大于上次设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值，则将允许刷卡的超声波信号强度门限值刷新，设定为该次测得的超声波强度最大值的K分之一，其中K值的范围在2到100之间。

所述多界面集成电路模块的超声波传感器设置在移动终端外壳夹层内。或者设置在移动终端外壳内表面。

设计一种利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡装置，包括：

包括控制电路、分别与控制电路电连接的刷卡功能模块、超声波接收模块和无线电收发处理模块；所述超声波接收模块又包括超声波传感器和超声波接收处理电路，所述超声波接收处理电路还包括超声波强度测量电路；所述超声波传感器用于接收来自外部读卡装置的超声波发射模块发出的超声波信号；超声波接收处理电路处理超声波传感器发送的超声波信号和测量超声波信号强度；所述刷卡功能模块，用于在所接收到的超声波信号强度大于允许刷卡的超声波信号强度时，在所述控制电路的控制下与所述读卡装置交互执行刷卡流程。

进一步地，所述移动终端刷卡装置还包括与控制电路电连接的无线电收发处理模块，用于与外部读卡装置进行双向无线电数据信息交换。

同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：必须将移动终端与读卡装置紧密接触才能刷卡，一旦刷卡（包括盗刷），移动终端的机主能够立即知晓，被盗刷时，移动终端的主人可以采取适当的措施，从而使得盗刷者无利可图，盗刷者也有被当场逮住的可能。而且在移动终端内保留有电子数据证据，从该电子数据可以追溯到读卡装置的拥有者，也能追回被盗刷的电子货币。

附图说明

图1是设置于移动终端内部的多界面集成电路功能模块的示意图；

图2是利用本发明确定超声波信号强度门限值的流程示意图；

图3是本发明中移动终端与读卡装置进行通讯的示意图；

图4是本发明读卡装置的模块方框示意图；

图5是本发明超声波传感器安装位置的一种实施例；

图6是本发明超声波传感器安装位置的另一种实施例；

图7是地摊收款pos机的模块方框图。

具体实施方式以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。

几个名词的定义：多界面集成电路功能模块，与外界进行信息和能量交换的界面有两个或两个以上。主要界面包括：有线接口、无线电界面、超声波接收界面和加速度接收界面。

移动终端：重量较轻、可以从电池供电、不用电缆与其他电子设备连接就可以使用的电子设备。本文所述的移动终端包括但不限于以下电子设备：MP3播放器、掌上游戏机、GPS、PDA（Personal Digital Assistant）、数码相机、电子词典、手持收款机、手机和智能手机等。

刷卡：刷卡是多界面集成电路功能模块与读卡装置的通讯和数据信息的交换过程，以及该过程中多界面集成电路功能模块内数据信息的创建、存储、修改、读取、校验、比较和处理。本文所述的刷卡包含电子支付刷卡和门禁刷卡。

根据超声波的传播规律可知，超声波在空气传播介质中的声阻抗约为430kgm^-2S^-1，超声波在固体传播介质的声阻抗约为3.2*10⁶kgm^-2S^-1(典型的尼龙的声阻抗)。固体介质和空气介质的声阻抗差异巨大，固体介质的声阻抗是空气介质声阻抗的7千倍左右。根据超声波的传播规律可知，超声波透过固体空气间界面传播时，超声波从气体传播到固体中或者超声波从固体传播到气体中，绝大部分超声波信号会被反射回来，只有极少数超声波信号能够透过固体空气间界面传递过去到不同的介质内。其中R1、R2是界面两边不同材料的声阻抗，可见透传过去的超声波信号将会衰减1千倍以上，即透过去的超声波信号小于原超声波信号的千分之一。

利用超声波信号强度来限制刷卡距离的使用方法是：只有将移动终端与读卡装置紧密接触，且接触面上有足够大的压力，移动终端内超声波传感器接收到的超声波信号才能超过移动终端内预设的超声波信号强度门限值，移动终端才允许刷卡。因为有足够的接触压力才能刷卡，所以刷卡时移动终端的机主能够立即知晓。

超声波传感器可以使用以下两种安装方法：

安装方法1：超声波传感器安装于移动终端外壳包围的内部空间中，比如超声波传感器安装在集成电路卡上，典型的是sim卡上，sim卡安装于移动终端内，再比如将超声波传感器安装于移动终端外壳包围的内部空间中的PCB上。

安装方法2：超声波传感器安装于移动终端外壳夹层内部，如图5所示，或者安装于移动终端外壳内表面上，参见图6。图5中超声波传感器131安装于移动终端外壳夹层内部，9代表移动终端外壳，8代表移动终端外壳包围的内部空间。图6中超声波传感器131是安装于移动终端外壳内表面，9代表移动终端外壳，8代表移动终端外壳包围的内部空间。

当超声波传感器安装于移动终端外壳包围的内部空间中时，如果移动终端与读卡装置不接触，超声波从读卡装置辐射到空气中，再从空气传播到移动终端外壳上，经过移动终端外壳再传播到移动终端内部的空气中，然后经移动终端内部空气传播到超声波传感器上。如果将移动终端与读卡装置紧密接触，这时超声波的传播路径是：超声波首先从读卡装置经过固体与固体间界面直接传播到移动终端外壳上，再传播到移动终端内部的空气中，然后经移动终端内部空气传播到超声波传感器上。相对移动终端与读卡装置不接触，移动终端与读卡装置接触的超声波传播路径中减少了两次透过固体气体间界面的传播，能够极大地提高超声波传感器接收到信号的强度。由于移动终端与读卡装置紧密接触，接触面上有足够的压力，因此能够顺利地将超声波能量直接从读卡装置传递给移动终端外壳上。

当超声波传感器安装于移动终端外壳夹层内部或者外壳内表面上时，如果移动终端与读卡装置不接触，超声波从读卡装置辐射到空气中，再从空气传播到移动终端外壳上，经过移动终端外壳的固体再传播到移动终端外壳夹层内部或者外壳内表面上的超声波传感器上。如果将移动终端与读卡装置紧密接触，这时超声波的传播路径是：超声波首先从读卡装置经过固体与固体间界面直接传播到移动终端外壳上，经过移动终端外壳的固体再传播到移动终端外壳夹层内部或者外壳内表面上的超声波传感器上。相对移动终端与读卡装置不接触，移动终端与读卡装置接触的传播路径中减少了两次透过固体气体间界面的传播，能够极大地提高超声波传感器接收到信号的强度。由于移动终端与读卡装置紧密接触，接触面上有足够的压力，因此能够顺利地将超声波能量从读卡装置传递给移动终端外壳。

可见，如果不能将移动终端与读卡装置紧密接触，那么超声波从读卡装置传递到移动终端外壳上将会多经过两次固体气体间界面的传播，多两次1千倍的衰减，总共多衰减1百万倍左右，这样几乎没有超声波能量能够到达超声波传感器上。实践也证明如果将移动终端与读卡装置紧密接触，超声波传感器能够接收到足够强的信号，便可以刷卡，否则很难刷卡。

因此只要将移动终端内部超声波传感器接收到的允许刷卡的超声波信号强度门限值，设定为合适值，与该型号的移动终端匹配，就能够做到只有将移动终端与读卡装置紧密接触，超声波传感器接收到的超声波信号强度才能超过门限值，从而实现只有紧密接触才能刷卡。

对于安全要求一般的情况下，移动终端对超声波信号强度测量结果与门限值的比较，只需要一次比门限值大就可以允许完成后续的刷卡，但是对于安全要求较高的场合，比如地摊刷卡支付，移动终端必须在整个刷卡过程中测量比对超声波信号强度，一旦超声波信号强度小于门限值立即中断结束刷卡过程。

优选地，允许刷卡的超声波信号强度门限值可以使用下列几种方法来确定：

方法一：选取一批某一型号的移动终端，对每一移动终端均测量当该移动终端与读卡装置不接触时，移动终端内的超声波传感器接收的超声波信号的最大值，并且从所有被测移动终端的最大值中选取其中的最大值，称为不接触最大值。将这一型号的移动终端的允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为大于不接触最大值即可。经过测试可以发现，有很多型号的移动终端，当移动终端与读卡装置不接触时，超声波信号衰减极大，移动终端内的超声波传感器接收不到有效的超声波信号，只能接收到噪声信号，对于这种型号的移动终端，只需要将允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为大于噪声信号的强度值即可。

方法二：自适应设定允许刷卡的超声波信号强度门限值，见图2，步骤如下：

第一步：移动终端上电后，第一次刷卡使用别的方法判定是否可以刷卡。成功刷卡后，记录下整个刷卡过程中移动终端接收到的超声波信号强度最大值，移动终端将以后允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为最大值的K分之一。K值的优选范围在2到100之间。K值太小，容易造成刷卡不灵敏。K值太大，容易出现移动终端不接触读卡装置也能刷卡的现象，降低安全性。此后移动终端使用允许刷卡的超声波信号强度门限值来判定是否可以刷卡。别的判定刷卡方法，对于高安全要求的读卡装置，可以是可抵抗欺骗攻击的超声波距离测量方法，如果读卡装置与移动终端的距离小于设定的安全距离则移动终端允许刷卡，否则拒绝刷卡。可抵抗欺骗攻击的超声波距离测量方法请参见CN102810145A的专利申请公开文件。对于安全要求不高的读卡装置，则可以使用普通的距离测量方法来测量距离。

第二步：以后每次刷卡，使用允许刷卡的超声波信号强度门限值来判定是否可以刷卡，移动终端记录下整个刷卡过程中测得的超声波信号强度的最大值，并按第一步中相同的比例分数值K分之一（K值的优选范围在2到100之间）计算新超声波信号强度门限值，并且与旧的超声波信号强度门限值比较，取其中较大的值作为下次使用的允许刷卡的超声波信号强度门限值。

通过自适应设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值来判定是否可以刷卡，除了第一次刷卡外，以后的刷卡或者经过多次刷卡后就能保证只有当移动终端与读卡装置紧密接触才能刷卡。虽然第一次或前几次刷卡不能避免被盗刷，但仍然能够极大地降低以后刷卡时被盗刷的机率，使得盗刷者几乎没有得手的机会，使得盗刷行为的收益远小于盗刷者时间和资源的付出,同时盗刷被发现的风险极大。

方法三：自适应调整允许刷卡的超声波信号强度门限值。步骤如下：对于某一型号的移动终端重新上电后，第一次使用上述方法一所确定的允许刷卡的超声波信号强度门限值来判定是否可以刷卡。在第一次以后的刷卡，移动终端记录下整个刷卡过程中接收到的超声波信号强度最大值，并将新的允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为最大值的K分之一。K值的优选范围在2到100之间。将新确定的门限值与旧的超声波信号强度门限值比较，取其中较大的值作为下次实际使用的允许刷卡的超声波信号强度门限值。

为了利用设定的允许刷卡超声波信号强度门限值来保证刷卡安全，设计一种移动终端装置，见图1所示。所述移动终端装置内部电路包括多界面集成电路功能模块1，该多界面集成电路功能模块1又包括控制电路15、无线电收发处理模块12、超声波接收模块13和刷卡功能模块16。无线电收发处理模块12与控制电路15电连接，负责与外部读卡装置进行双向无线电数据信息交换。超声波接收模块13与控制电路15电连接，接收外部读卡装置发射的超声波信号，并从接收到的超声波信号中得到读卡装置发出的数据信息，根据超声波传播时间值计算得到移动终端和读卡装置之间的距离，还测量接收到的超声波信号强度，并将接收到的超声波信号强度与内部已经设定的允许刷卡超声波信号强度门限值进行比较，从而判断是否允许刷卡。超声波接收模块13由超声波传感器131和超声波接收处理电路132组成，超声波传感器131与超声波接收处理电路132连接。超声波传感器131将超声波信号变换为超声波电信号送给超声波接收处理电路132处理，超声波接收处理电路132处理超声波传感器131送过来的超声波电信号，测量超声波信号强度，解调解码其中的数据信息;根据超声波传播时间值计算得到移动终端和读卡装置之间的距离。超声波传感器131安装于移动终端外壳包围的内部空间中，超声波传感器安装在SIM卡上，或者安装在移动终端外壳包围的内部空间中的PCB上。超声波传感器131还可以安装于移动终端外壳夹层内部或者外壳内表面上,见图5和图6。图5中超声波传感器131安装于终端外壳夹层内部,9代表移动终端外壳,8代表移动终端外壳包围的内部空间。图6中超声波传感器131安装于移动终端外壳内表面，9代表移动终端外壳，8代表移动终端外壳包围的内部空间。超声波接收处理电路132内包含超声波强度测量电路1321。超声波强度测量电路1321测量超声波传感器131接收到的超声波信号强度。刷卡功能模块16与控制电路15连接，在控制电路15的控制下与外部读卡装置和移动终端配合共同完成刷卡操作。

所述多界面集成电路功能模块1，还包括可选的加速度测量处理模块14，该加速度测量处理模块14与控制电路15电连接，加速度测量处理模块14又包括加速度传感器和处理电路。加速度测量处理模块14接收处理自身的加速度变化信息，从而识别出特定的运动动作。

实施例1，门禁应用，使用自适应设定方法来确定允许刷卡的超声波信号强度门限值：

如图3所示，公司门禁的读卡机5由读卡机主电路6和读卡装置2组成，读卡装置2的内部结构如图4所示，读卡机5内有与公司电脑考勤管理系统连接的软硬件。移动终端为员工的手机。移动终端中的多界面集成电路模块内的刷卡功能模块16含有考勤刷卡软件以及员工身份信息。多界面集成电路模块为SIM卡，SIM卡上安装有超声波传感器，SIM卡安装于手机内部。由于考勤门禁的安全性要求不是特别高，所以不需要员工的确认操作，因此该类型应用的移动终端内可以不需要可选的加速度测量处理模块14，即使移动终端内有可选的加速度测量处理模块14也可以不使用。员工的手机第一次刷卡操作过程为：读卡装置2的超声波发射模块23不断发射含有数据信息的超声波信号进行寻卡，该数据信息含有无线电信号的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息。同时读卡装置2的无线电收发处理模块22处于接收状态，等待多界面集成电路模块发出无线电信号。当员工需要进出公司大门时，员工手持手机紧密接触读卡装置2，手机内的多界面集成电路模块（SIM卡）上的超声波接收模块13接收到有效的超声波信号后，由于是第一次刷卡，多界面集成电路模块虽然不断对超声波信号强度进行测量，但测得的超声波信号强度不作为是否允许移动终端刷卡的判断条件。移动终端将接收到的超声波信号中的数据信息解调解码出来，获得无线电通讯的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息，并判断该读卡装置身份是否为多界面集成电路模块支持的读卡装置。如果是，则使用正确的频率信道将认证码通过无线电发送给读卡装置2。读卡装置2收到认证码后，首先比较是否为自身发送出去的，如果不是，读卡装置2不做应答，继续发射超声波信号寻卡。如果是自身发送出去的，则根据延时时间计算与多界面集成电路模块之间距离d，如果距离d是在预先设定的安全距离范围之内，则通过无线电信号应答该多界面集成电路模块，然后读卡装置2和多界面集成电路模块通过无线电通讯，建立连接、读取员工的身份、并通过考勤管理系统比对是否为合法身份，如果是，打开大门放行，并作通行记录。多界面集成电路模块在整个刷卡过程中不断测量接收到的超声波信号强度，并记录超声波信号强度最大值。刷卡完成后，将允许刷卡的超声波信号强度门限值设置为最大值的10分之一，用于后续刷卡时允许刷卡的门限值。第一次以后的门禁刷卡过程为：读卡装置2的超声波发射模块23不断发射含有数据信息的超声波信号进行寻卡，该数据信息含有无线电信号的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息。同时读卡装置2的无线电收发处理模块22处于接收状态，等待多界面集成电路模块发出的无线电信号。当员工需要进出公司大门时，员工手持手机紧密接触读卡装置2，手机内的多界面集成电路模块的超声波接收模块13接收到有效的超声波信号后，多界面集成电路模块不断对超声波信号强度进行测量，测得的超声波信号强度与允许刷卡的超声波信号强度门限值进行比较，一旦大于门限值，允许刷卡，执行后续的刷卡操作。移动终端将接收到的超声波信号中的数据信息解调解码，获得无线电通讯的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息，并判断该读卡装置身份是否为多界面集成电路模块支持的读卡装置。如果是，则使用正确的频率信道将认证码通过无线电发送给读卡装置2。读卡装置2收到认证码后，首先比较是否为自身发送出去的，如果不是，读卡装置2不做应答，继续发射超声波信号寻卡。如果是自身发送出去的，则根据延时时间计算与多界面集成电路模块之间的距离d，如果距离d是在预先设定的安全距离范围之内，则通过无线电信号应答该多界面集成电路模块，然后读卡装置2和多界面集成电路模块通过无线电通讯，建立连接、读取员工的身份、并通过考勤管理系统比对是否为合法身份，如果是，打开大门放行，并作通行记录。多界面集成电路模块在整个刷卡过程中不断测量接收到的超声波信号强度，并记录其最大值。刷卡完成后，将本次刷卡测量到的超声波信号强度最大值的10分之一作为新的门限值，并将新旧两个门限值的最大值作为下次刷卡使用的允许刷卡的超声波信号强度门限值，用于后续是否允许刷卡的门限。

实施例2，商场信用卡刷卡，使用方法一来确定允许刷卡的超声波信号强度门限值：

如图3所示，商场信用卡的读卡机5由读卡机主电路6和读卡装置2组成，读卡装置2的内部结构见图4，读卡机5内有与银行账户管理系统连接的软硬件。移动终端为用户的手机。用户手机中的多界面集成电路模块是具有SIM卡功能的多界面集成电路模块，该多界面集成电路模块内的刷卡功能模块16含有信用卡帐户刷卡软件以及信用卡身份认证信息。多界面集成电路模块安装于手机内部，由SIM卡组成，SIM卡上安装有超声波传感器。多界面集成电路模块内预设置有与手机型号匹配的允许刷卡的超声波信号强度门限值。由于信用卡的安全性要求特别高而刷卡速度要求不是太高，所以需要持卡人的确认操作，因此该类型应用的多界面集成电路模块内需要可选的加速度测量处理模块14。其刷卡操作过程为：收银员操作读卡机5，启动信用卡操作，读卡机5中的读卡装置2启动寻卡，读卡装置2的超声波发射模块23不断发射含有数据信息的超声波信号进行寻卡，该数据信息含有无线电信号的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息。同时读卡装置2的无线电收发处理模块22处于接收状态，等待多界面集成电路模块发出的无线电信号。当用户手持手机紧密接触读卡装置2，手机内的多界面集成电路模块接收到有效的超声波信号后，测量超声波信号的强度并与预设的允许刷卡的超声波信号强度门限值比较，如果大于门限值则允许刷卡，执行后面的刷卡流程。多界面集成电路模块将接收的超声波信号中的数据信息解析出来，获得无线电通讯的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息，并判断该读卡装置是否为多界面集成电路模块支持的读卡装置。如果是，则使用正确的频率信道将认证码以及距离确认码通过无线电发送给读卡装置2，然后等待接收超声波信号。读卡装置2收到认证码后，首先比较是否为自己发送出去的，如果不是，读卡装置2不做应答，继续发射超声波信号寻卡。如果是，则将距离确认码调制到超声波信号中，通过超声波发射模块23发射出去。多界面集成电路模块的超声波接收模块13收到超声波信号后，解析出其中的距离确认码，如果距离确认码不相符，拒绝刷卡，结束多界面集成电路模块的刷卡操作，如果超声波信号强度小于门限值也拒绝刷卡。如果距离确认码相符，则将收到距离确认码的延时时间换算为与读卡装置2之间的距离d，然后多界面集成电路模块判断距离d是否超出预先设定的安全距离的范围，如果超出范围，拒绝刷卡。如果在允许刷卡的范围内，启动付款操作流程。付款操作流程中，多界面集成电路模块和读卡装置2之间使用无线电信号进行通讯，进行身份认证等操作。在身份认证中，读卡机与银行账户管理系统连接，由银行账户管理系统进一步确认多界面集成电路模块身份的合法性。在身份等信息确认后，进入扣费流程，在扣费流程中，多界面集成电路模块启动加速度测量处理模块14的工作，等待用户的特定确认动作。加速度测量处理模块14在规定的时间内收到用户有效的确认动作后，继续执行完成整个扣费流程，否则拒绝扣费，结束整个刷卡操作。已经有很多业已成熟的身份认证等加解密安全算法和协议，此处不再赘述。

实施例3，地摊小额支付，使用方法二自适应设定方法来确定允许刷卡的超声波信号强度门限值：

如图7所示，地摊收款pos机7由读卡机主电路6和读卡装置2组成，读卡装置2的内部结构见图4，读卡机5内有脱机扣款的软硬件。移动终端为用户的手机。用户手机中的多界面集成电路模块中的超声波传感器粘贴在手机外壳内表面上，见图6。该多界面集成电路模块的刷卡功能模块16含有脱机支付相关的软件以及身份、认证、帐户余额等信息。下面的实施过程中假定多界面集成电路模块内的超声波信号强度门限值已经设定好，初次刷卡时超声波信号强度门限值的设定过程见方法3，这里不再赘述。由于地摊支付的安全性要求特别高，要保证不会被盗刷，必须保证在整个刷卡过程中，移动终端与pos机一直紧密接触，因此，整个刷卡过程中，多界面集成电路模块必须不断重复测量和比较接收到的超声波信号强度，一旦超声波信号强度小于门限值，立即结束刷卡。超声波发送器，如果长时间工作于高强度发射状态，很快就会由于自身发热而损坏，但如果是短时间发射高强度超声波，有很长的散热时间，就不会因为温度过高而损坏。地摊刷卡操作过程为：地摊主操作pos机7，启动刷卡操作，pos机7中的读卡装置2启动寻卡，读卡装置2的超声波发射模块23不断发射含有数据信息的超声波信号进行寻卡，该数据信息含有无线电信号的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息。同时读卡装置2的无线电收发处理模块22处于接收状态，等待多界面集成电路模块发出的无线电信号。当用户手持手机紧密接触读卡装置2，手机内的多界面集成电路模块接收到有效的超声波信号后，测量超声波信号的强度并与预设的允许刷卡的超声波信号强度门限值比较，如果大于门限值则允许刷卡，执行后面的刷卡流程。多界面集成电路模块将接收的超声波信号中的数据信息解析出来，获得无线电通讯的频率、调制方式、协议、读卡装置身份和认证码等信息，并判断该读卡装置是否为多界面集成电路模块支持的读卡装置。如果是，则使用正确的频率信道将认证码通过无线电发送给读卡装置2，然后等待接收超声波信号。读卡装置2收到认证码后，首先比较是否为自己发送出去的，如果不是，读卡装置2不做应答，继续发射超声波信号寻卡。如果是，则将新认证码调制到超声波信号中，通过超声波发射模块23发射出去。多界面集成电路模块的超声波接收模块13收到超声波信号后，解析出其中的新认证码，如果新认证码没有认证通过，拒绝刷卡，结束多界面集成电路模块的刷卡操作，如果超声波信号强度小于门限值也拒绝刷卡。如果新认证码认证通过，而且超声波信号强度大于门限值，启动付款操作流程。付款操作流程中，多界面集成电路模块和读卡装置2之间使用无线电信号进行通讯，进行身份认证等刷卡操作。刷卡操作的详细过程不再赘述。但在整个刷卡过程中多界面集成电路模块不断接收测量并记录接收到的超声波信号强度的最大值，刷卡完成后，使用方法2中第二步的步骤调整设定新的超声波信号强度门限值。在整个刷卡过程中，多界面集成电路模块一旦测得的超声波信号强度小于门限值，则立即中断结束刷卡过程。

Claims

1.一种利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法，其特征在于：包括以下步骤，

① 移动终端紧密接触读卡装置，所述移动终端内的多界面集成电路功能模块接收来自所述读卡装置的超声波发射模块发出的超声波信号；

② 所述多界面集成电路模块测量所接收到的超声波信号强度并与允许刷卡的超声波信号强度门限值比较；

③ 如果所述多界面集成电路模块所接收到的超声波信号强度大于允许刷卡的超声波信号强度，则所述多界面集成电路模块和所述读卡装置交互执行刷卡流程；

所述允许刷卡的超声波信号强度门限值的设定方法包括步骤，

a.选取一种型号的一批移动终端，分别测量当各移动终端与读卡装置不接触时，各移动终端内的超声波传感器所接收读卡装置发出的超声波信号强度的最大值，称为不接触最大值；

b.将该种型号的移动终端的允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为所述不接触最大值;

所述多界面集成电路模块的超声波传感器设置在移动终端外壳夹层内，或者设置在移动终端外壳内表面。

2.如权利要求1所述的利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法，其特征在于：

刷卡时，所述多界面集成电路模块使用所述步骤②所确定的允许刷卡的超声波信号强度门限值来判定是否可以刷卡，所述多界面集成电路模块记录刷卡过程中所测得的超声波强度最大值，将测得的超声波强度最大值的K分之一与已经设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值比较，如果该次测得的超声波强度最大值的K分之一大于上次设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值，则将允许刷卡的超声波信号强度门限值刷新，设定为该次测得的超声波强度最大值的K分之一，其中K值的范围在2到100之间。

3.如权利要求1所述的利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法，其特征在于：所述允许刷卡的超声波信号强度门限值的设定方法替换为自适应设定，设定方法包括，

a.移动终端上电，该移动终端内的多界面集成电路模块执行上电后的第一次刷卡，利用所述多界面集成电路模块与读卡装置之间的距离小于安全距离门限的方法来保证刷卡安全；

b.所述多界面集成电路模块测量第一次刷卡过程中的超声波信号强度,记录测得的超声波强度最大值；

c.将允许刷卡的超声波信号强度门限值设定为所述超声波强度最大值的K分之一，其中K值的优选范围在2到100之间。

4.如权利要求3所述的利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡方法，其特征在于：下次刷卡时，所述多界面集成电路模块记录该次刷卡过程中所测得的超声波强度最大值，将测得的超声波强度最大值的K分之一与上次设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值比较，如果该次测得的超声波强度最大值的K分之一大于上次设定的允许刷卡的超声波信号强度门限值，则将允许刷卡的超声波信号强度门限值刷新，设定为该次测得的超声波强度最大值的K分之一，其中K值的范围在2到100之间。

5.一种利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡装置，其特征在于：包括控制电路（15）、分别与控制电路电连接的刷卡功能模块（16）、超声波接收模块（13）和无线电收发处理模块（12）；所述超声波接收模块（13）又包括超声波传感器（131）和超声波接收处理电路（132），所述超声波接收处理电路（132）还包括超声波强度测量电路（1321）；所述超声波传感器（131）用于接收来自外部读卡装置的超声波发射模块发出的超声波信号；超声波接收处理电路（132）处理超声波传感器（131）发送的超声波信号和测量超声波信号强度；所述刷卡功能模块（16），用于在所接收到的超声波信号强度大于允许刷卡的超声波信号强度时，在所述控制电路（15）的控制下与所述读卡装置交互执行刷卡流程；所述超声波传感器设置在移动终端外壳夹层内，或者所述超声波传感器设置在移动终端外壳内表面。

6.如权利要求5所述的利用超声波信号强度确定刷卡的移动终端刷卡装置，其特征在于：还包括加速度测量处理模块（14），该加速度测量处理模块（14）与控制电路（15）电连接，用于接收处理移动终端的加速度变化信息，从而识别出特定的运动动作。