CN107392586A - 基于接近关系检测的二维码支付系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出基于接近关系检测的二维码支付系统与方法，收款验证服务平台与二维码收款模块连接，向二维码收款模块发送动态标识码或动态交易码，二维码收款模块通过WiFi或BLE链路广播动态标识码或动态交易码，智能手机获取动态标识码或动态交易码后，判断出自身接近二维码收款模块时自动调用二维码识读工具对静态二维码进行扫描，将其打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台进行安全验证，收款验证服务平台对上传的验证消息进行验证，验证通过后，通过支付平台提供的支付接口完成支付交易；本系统在静态二维码的基础上引入动态码进行安全验证，保证了支付的安全性，且能自动调用二维码识读工具进行扫码，支付动作减少，提升用户支付体验。

Description

基于接近关系检测的二维码支付系统与方法
技术领域
本发明涉及一种支付系统与方法，尤其是一种基于接近关系检测的二维码支付方法与系统，主要应用于智能手机线下移动支付，属于移动支付领域。
背景技术
随着移动互联网飞速发展，近几年移动支付也快速渗透进人们的日常生活中，二维码、NFC（Near Field ommunication）近场通信、蓝牙等支付方式相继出现并得以应用。蓝牙支付属于近场支付的一种方式，相对NFC，其作用距离从10cm扩展到数十米，但由于较远距离的支付场景除在餐厅等少数场所外意义不大，同时无线传输距离远导致安全性降低，不同型号智能手机的蓝牙配对连接时间差异较大带来了用户体验不一致，大多数Android智能手机用户为了节电关闭蓝牙，这些因素导致蓝牙支付未得到广泛应用。
相对NFC近场支付方式，二维码作为一种移动支付技术，具有收款终端成本低、支持所有型号的智能手机等优势，虽然存在支付流程复杂、安全度较低、需要手机远程连接支付后台等缺点，但在支付宝、微信等第三方支付平台的大力推进下，商家覆盖率非常高，已经成为移动支付的主流方式。自2016年下半年，银联与各大银行也开始全面支持二维码支付模式。
二维码支付在具体实现方式上，从智能手机角度可分为主动扫码付款和动态付款码被扫两种形式。主动扫码付款是指用户手动启动支付APP，点击扫码按钮，主动扫描商家展示的静态收款二维码，基于二维码对应的付款链接执行付款交易动作；付款码被扫是指用户手动启动支付APP，链接后台服务器，生成周期（一般为1分钟）动态更新的付款码，商家通过条码识读设备如扫描枪读取付款码，并执行对应账户的收款动作。
两种二维码支付实现方式各有优缺点，主动扫码付款的商家新增成本接近于0，无需商家执行专门的收款操作，但收款码无法动态更新、易被替换，安全性低，更适于小商家或个体商家；付款码被扫的安全性相对较高，但需要配置专用扫码设备，新增成本较高，更适于大中型商家。为了解决主动扫码付款存在的付款码无法动态实时更新，出现了基于屏幕与网络连接的动态二维码生成和展示解决方案，但成本较高，仍存在无法及时发现被替换的隐患。此外，以上两种二维码支付实现方式需要用户手动启动支付APP，点击对应的支付界面，操作流程相对复杂，用户体验较差。
发明内容
本发明的目的是针对现有二维码支付方式存在的安全性较低、付款时需要用户执行多个动作，流程复杂等问题，在兼容商家标准收款静态二维码基础上引入低成本WiFi与低功耗蓝牙BLE（Bluetooth Low Energy），通过与收款验证服务平台建立安全连接，获取二维码收款模块的动态标识码或交易发起后生成的动态交易码，并通过WiFi/BLE单元广播给智能手机，提高了支付的安全性，并消除收款二维码的静态二维码易被替换的安全隐患；同时处于解锁状态智能手机运行低功耗WiFi/BLE侦听值守库，基于WiFi/BLE接收信号强度RSS实现智能手机与二维码收款模块之间的接近关系检测，自动调用二维码识读工具，无需用户执行多个动作，操作简单，提升用户体验。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，包括二维码收款模块、智能手机和收款验证服务平台，所述收款验证服务平台通过WiFi无线路由器或收款设备与二维码收款模块建立安全连接，用于生成并发送周期更新的动态标识码或动态交易码给二维码收款模块，所述二维码收款模块通过WiFi链路或BLE链路向智能手机广播动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，所述智能手机根据接收的WiFi链路或BLE链路的广播信号，获取动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，基于广播信号的接收强度RSS判断出位于二维码收款模块的正前方且距离小于指定值时，并自动调用二维码识读工具对二维码收款模块的静态二维码进行扫码，通过3G/4G无线链路或WiFi无线路由器将二维码识读结果、动态标识码或二维码识读结果、动态交易码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台进行安全验证，所述收款验证服务平台对智能手机上传的验证请求消息进行验证，并通过专网与一个或多个支付平台连接，所述收款验证服务平台通过支付平台提供的支付接口完成支付交易。
进一步地，所述收款设备为收款Pad/手机或收银机，所述收款Pad/手机通过3G/4G网络与收款验证服务平台建立安全连接，通过BLE安全连接与二维码收款模块进行数据交换，所述收银机通过公网或VPN链路与收款验证服务平台连接，通过USB或串口与二维码收款模块连接。
进一步地，所述二维码收款模块包括外壳，所述外壳的正面印刷或贴附有静态二维码，所述静态二维码与收款方在支付后台的唯一支付链接地址对应，四角设有状态显示LED，且外壳内集成有WiFi单元、BLE单元、天线单元和供电与时钟单元，所述WiFi单元内置有MCU微控制器，所述天线单元包括射频开关、PCB全向天线和板状定向天线，所述射频开关可分别与PCB全向天线、板状定向天线连接，所述PCB全向天线工作频段为2.4GHz，用于发送和接收WiFi与BLE无线信号，所述板状定向天线用于发送WiFi/BLE广播信号，主瓣的垂直方向角为40°~80°，水平方向角为30°~50°，所述供电与时钟单元分别与WiFi单元、BLE单元和状态显示LED连接，所述供电与时钟单元为二维码收款模块提供电源与基准工作时钟；
所述MCU微控制器与状态显示LED连接，用于控制状态显示LED显示收付款状态，通过不同颜色表示待机、收款、收款成功、安全告警四种状态，所述MCU微控制器与BLE单元连接，且用于控制BLE单元发送BLE通告消息，所述BLE单元和WiFi单元均与天线单元的射频开关连接，且通过MCU微控制器控制射频开关实现WiFi单元与BLE单元信号通道及PCB全向天线、板状定向天线之间的切换。
进一步地，所述WiFi单元支持Station与AP两种工作模式，所述二维码收款模块通过Station模式与收款验证服务平台建立安全连接，通过安全套接字层SSL获取收款验证服务平台的收款方动态标识码或动态交易码，通过AP模式的WiFi协议Beacon帧将动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID广播给Android智能手机；所述BLE单元通过BLE安全连接与收款Pad/手机进行数据交换，通过BLE通告信道的BLE通告消息将动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID广播给iPhone智能手机。
进一步地，所述智能手机为Android智能手机或iPhone 4S以上的智能手机，支持3G/4G无线网络，内置有WiFi/BLE单元、摄像头和二维码识读工具，所述二维码识读工具用于识读二维码收款模块的静态二维码；在解锁状态下，Android智能手机后台调用Android操作系统的周期WiFi扫描结果，获得动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，iPhone智能手机以iOS操作系统后台模式侦听二维码收款模块的BLE广播消息，获得动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID。
进一步地，所述收款验证服务平台可以集成在支付平台内部，也可独立部署，包括二维码收款模块的状态管理模块、收款方动态标识码维护与更新模块、收款方动态标识码与静态二维码映射关系验证模块、动态交易码维护与更新模块、动态交易码与静态二维码映射关系验证模块以及支付平台的支付接口调用模块。
进一步地，所述二维码支付系统支持收款方发起和用户发起两种支付模式，在所述收款方发起模式中，收款验证服务平台仅生成和维护动态交易码，二维码收款模块通过WiFi或BLE链路向智能手机广播动态交易码、天线ID，智能手机仅侦听和上传动态交易码；在所述用户发起模式中，收款验证服务平台仅生成和维护动态标识码，二维码收款模块通过WiFi或BLE链路向智能手机广播动态标识码、天线ID，智能手机仅侦听和上传动态标识码。
为了进一步地实现以上技术目的，本发明还提出了基于接近关系检测的收款方发起的二维码支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 收款验证服务平台建立系统基础数据，配置与维护动态交易码的生成、更新与广播策略；
步骤二. 二维码收款模块开机初始化：二维码收款模块开机启动后设置状态显示LED为待机状态，并与收款验证服务平台建立连接，向收款验证服务平台注册开机状态，并获取动态交易码的更新、广播策略；
步骤三. 智能手机开机并解锁，与收款验证服务平台建立安全连接，从收款验证服务平台获取并在本地记录该款智能手机进行接近关系检测对应的RSS门限，若是iPhone智能手机，则启动BLE侦听机制；若是Android智能手机，则启动WiFi侦听机制；
步骤四. 收款方发起收款流程：当准备收款时，收款方通过收款设备输入交易金额，并将交易金额信息发送给收款验证服务平台，主动发起收款流程；
步骤五. 收款验证服务平台收到信息后，生成携带交易金额的周期更新的动态交易码，并通过WiFi无线路由器或收款设备将动态交易码发送给二维码收款模块；
步骤六. 二维码收款模块收到动态交易码后，设置状态显示LED为收款状态，通过WiFi单元和BLE单元经PCB全向天线和板状定向天线交替广播动态交易码；
步骤七. 智能手机根据侦听广播信号的接收强度RSS值，基于接近关系检测算法判断自身与二维码收款模块的距离是否小于指定值且位于二维码收款模块的正前方；
（a）若距离小于指定值且位于二维码收款模块的正前方，则自动调用二维码识读工具，用户手动对准二维码收款模块正面的静态二维码进行扫码，并将二维码识读结果和动态交易码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台进行验证；
（b）否则，则需继续侦听广播信号；
步骤八. 收款验证服务平台的验证与支付交易执行：收款验证服务平台收到验证请求消息后，根据验证请求消息中的静态二维码识读结果和动态交易码是否满足映射关系，判断是否通过验证；
若满足映射关系，则通过验证，并调用支付平台对应的支付接口，完成支付流程，同时发送交易完成消息；
若不满足映射关系，则终止本次交易，并发送安全告警消息；
步骤九. 交易反馈消息的处理：二维码收款模块若收到收款验证服务平台的交易完成消息，则更新状态显示LED为待机状态；若收到收款验证服务平台的安全告警消息，则设置状态显示LED为告警状态，暂停收款服务，停止WiFi/BLE广播；
智能手机若收到收款验证服务平台的交易完成消息，则提示用户交易成功及本次交易的金额，并重新进行后台侦听；若收到收款验证服务平台发出的安全告警消息，则提示用户本次交易终止，付款失败，重新进行后台侦听。
进一步地，所述步骤一中收款验证服务平台建立系统基础数据包括：存储管理二维码收款模块对应的地址、商家名称、账号及其它收款方基础信息，存储管理接近关系判断RSS门限数据库；
所述收款验证服务平台配置与维护的动态交易码的生成、更新、广播策略包括：动态交易码随机生成策略、动态交易码更新周期、动态交易码广播间隔；动态交易码更新周期默认为1分钟，动态交易码默认广播间隔为100ms。
为了进一步实现以上技术目的，本发明还提出了基于接近关系检测的用户发起的二维码支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 收款验证服务平台建立系统基础数据，配置与维护动态标识码的生成、更新与广播策略；
步骤二. 二维码收款模块开机初始化：二维码收款模块开机启动后设置状态显示LED为待机状态，并与收款验证服务平台建立安全连接，向收款验证服务平台注册开机状态，并获取动态标识码的更新、广播策略；
步骤三. 所述收款验证服务平台与二维码收款模块建立连接，生成周期更新的二维码收款模块的动态标识码，并将动态标识码发送给二维码收款模块；
步骤四. 智能手机开机并解锁，与收款验证服务平台建立安全连接，从收款验证服务平台获取并在本地记录该款智能手机进行接近关系检测对应的RSS门限，若是iPhone智能手机，则启动BLE侦听机制；若是Android智能手机，则启动WiFi侦听机制；
步骤五. 所述二维码收款模块将接收到的动态标识码通过WiFi单元和BLE单元经PCB全向天线和板状定向天线交替周期广播出去；
步骤六. 智能手机根据侦听广播信号的接收强度RSS，基于接近关系检测算法判断自身与二维码收款模块的距离是否小于指定值且位于二维码收款模块的正前方；
（a）若小于指定值且位于二维码收款模块的正前方，则自动调用二维码识读工具，用户手动对准二维码收款模块正面的静态二维码进行扫码，输入交易金额，并将扫码结果和动态标识码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台进行验证；
（b）否则，则需继续侦听广播信号；
步骤七. 收款验证服务平台的验证与支付交易执行：收款验证服务平台收到验证请求消息后，根据验证请求消息中的静态二维码识读结果和动态标识码是否满足映射关系，判断是否通过验证；
若满足映射关系，则通过验证，并调用支付平台对应的支付接口，完成支付流程，同时发送交易完成消息；
若不满足映射关系，则终止本次交易，并发送安全告警消息；
步骤八. 交易反馈消息的处理：二维码收款模块若收到收款验证服务平台的安全告警消息，则设置状态显示LED为告警状态，暂停收款服务，停止WiFi/BLE广播；
智能手机若收到收款验证服务平台的交易完成消息，则提示用户交易成功及本次交易的金额，并重新进行后台侦听；若收到收款验证服务平台发出的安全告警消息，则提示用户本次交易终止，付款失败，重新进行后台侦听。
进一步地，所述步骤一中收款验证服务平台建立系统基础数据包括：存储管理二维码收款模块对应的地址、商家名称、账号及其它收款方基础信息，存储管理接近关系判断RSS门限数据库；
所述收款验证服务平台配置与维护的动态标识码的生成、更新、广播策略包括：动态标识码随机生成策略、动态标识码更新周期、动态标识码广播间隔；动态标识码更新周期默认为10分钟，动态标识码默认广播间隔为100ms。
进一步地，所述接近关系检测算法的处理流程如下：
1）智能手机连续侦听到二维码收款模块的PCB全向天线和板状定向天线交替发出的至少1对广播信号，且广播信号的WiFi Beacon帧和BLE通告消息中均携带天线ID；
2）若智能手机侦听到1对广播信号，且板状定向天线发出的RSS大于PCB全向天线发出的RSS，则判断智能手机位于二维码收款模块的正前方；
若智能手机侦听到多对广播信号，则分别计算PCB全向天线发出的多个RSS值的平均值和板状定向天线发出的多个RSS值的平均值，将平均值作为 RSS估计值，然后再分别计算PCB全向天线发出的多个RSS值的方差和板状定向天线发出的多个RSS值的方差；当板状定向天线的RSS估计值大于PCB全向天线的RSS估计值，且PCB全向天线和板状定向天线的方差均较小时，则判断智能手机位于二维码收款模块的正前方；
3）智能手机判断出自身位于二维码收款模块正前方后，若广播消息其中一对RSS估计值大于该款智能手机本地记录的接近关系检测RSS门限时，则认为智能手机与二维码收款模块的距离小于指定值。
本发明的有益效果为：
1）本发明在静态收款二维码的基础上引入低成本WiFi/BLE单元，通过收款验证服务平台，实现二维码收款模块的状态管理、收款方动态标识码或动态交易码的周期更新，基于动态码与二维码对应的支付链接映射关系验证，及时发现收款二维码被人恶意替换，防止资金流失，提升了二维码支付方式的安全性；
2）相对其他基于屏幕和网络连接的动态二维码方案，二维码收款模块的成本更低，仅需30~40元；
3）智能手机基于接近关系检测算法，能够检测出自身相对距离二维码收款模块的距离和方位，以此决定是否自动弹出扫码界面，降低智能手机用户操作复杂度，避免用户手动启动扫码界面，提升了用户体验。
附图说明
图1为本发明的二维码支付系统的结构示意图。
图2是本发明的二维码收款模块的结构框图。
图3是本发明的收款方发起的支付方法的流程示意图。
图4是本发明的手机用户发起的支付方法的流程示意图。
附图说明：1-二维码收款模块、11-WiFi单元、12-BLE单元、13-天线单元、131-射频开关、132-PCB全向天线、133-板状定向天线、14-状态显示LED、15-供电与时钟单元、2-智能手机、3-收款验证服务平台、4-WiFi无线路由器、5-收款设备、51-收款Pad/手机、52-收银机、6-支付平台。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
根据附图1所示，基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，包括二维码收款模块1、智能手机2和收款验证服务平台3，所述收款验证服务平台3通过WiFi无线路由器4或收款设备5与二维码收款模块1建立安全连接，用于生成并发送周期更新的动态标识码或动态交易码给二维码收款模块1，所述二维码收款模块1通过WiFi链路或BLE链路向智能手机2广播动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，所述智能手机2根据接收的WiFi链路或BLE链路的广播信号，获取动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，基于广播信号的接收强度RSS判断出位于二维码收款模块1的正前方且距离小于指定值时，所述指定值为0.5m，并自动调用二维码识读工具对二维码收款模块1的静态二维码进行扫码，通过3G/4G无线链路或WiFi无线路由器4将二维码识读结果、动态标识码或二维码识读结果、动态交易码打包成验证请求消息经HTTPS安全协议发送给收款验证服务平台3进行安全验证，所述收款验证服务平台3对智能手机2上传的验证请求消息进行验证，并通过专网与一个或多个支付平台6连接，所述收款验证服务平台3通过支付平台6提供的支付接口完成支付交易。
对应店内没有WiFi无线路由器4或店内已有收银机的情况，所述二维码收款模块1通过收款设备5与收款验证服务平台3建立连接，所述收款设备5为收款Pad/手机51或收银机52，所述收款Pad/手机51通过3G/4G网络与收款验证服务平台3连接，通过BLE安全连接与二维码收款模块1进行数据交换，所述收银机52通过公网或VPN链路与收款验证服务平台3连接，通过USB或串口与二维码收款模块1连接，同时通过USB还可以给二维码收款模块供电。
所述智能手机2为Android智能手机或iPhone 4S以上的智能手机，支持3G/4G无线网络，内置有WiFi/BLE单元、摄像头和二维码识读工具，所述二维码识读工具用于识读二维码收款模块1的静态二维码；所述智能手机2处于解锁状态时，后台运行低功耗WiFi/BLE侦听值守库，通过WiFi/BLE单元侦听二维码收款模块1的PCB全向天线132与板状定向天线133广播的WiFi/BLE广播信号，根据WiFi/BLE单元接收信号RSS值判断自身距离二维码收款模块1小于一个指定值（如0.5m）且位于二维码收款模块1的正前方时，则获取广播信号中携带的动态交易码、天线ID或动态标识码、天线ID，并自动调用二维码识读工具对二维码收款模块1的静态二维码进行扫码识读。
所述收款验证服务平台3可以集成在支付平台6内部，也可独立部署，包括二维码收款模块1的状态管理模块、收款方动态标识码维护与更新模块、收款方动态标识码与静态二维码映射关系验证模块、动态交易码维护与更新模块、动态交易码与静态二维码映射关系验证模块以及支付平台的支付接口调用模块。
根据图2所示，二维码收款模块1包括外壳，所述外壳的正面印刷或贴附有静态二维码，所述静态二维码与收款方在支付后台的唯一支付链接地址对应，四角设有状态显示LED 14，且外壳内集成有WiFi单元11、BLE单元12、天线单元13和供电与时钟单元15，所述WiFi单元11内置有MCU微控制器，所述天线单元13包括射频开关131、PCB全向天线132和板状定向天线133，所述射频开关131可分别与PCB全向天线132、板状定向天线133连接，所述MCU微控制器与状态显示LED 14连接，用于控制状态显示LED 14显示收付款状态，通过不同颜色表示待机、收款、收款成功、安全告警四种状态，所述MCU微控制器与BLE单元12连接，且用于控制BLE单元12发送BLE通告消息，所述BLE单元12和WiFi单元11均与天线单元13的射频开关131连接，且通过MCU微控制器控制射频开关131实现WiFi单元11与BLE单元12之间信号通道以及PCB全向天线132、板状定向天线133之间的切换，所述供电与时钟单元15分别与WiFi单元11、BLE单元12和状态显示LED 14连接，所述供电与时钟单元15为二维码收款模块1提供电源与基准工作时钟，所述电源包含一个5V直流充电器。
所述WiFi单元11支持Station与AP两种工作模式，所述二维码收款模块1通过Station模式与收款验证服务平台3建立安全连接，通过安全套接字层SSL获取收款验证服务平台3的动态标识码或动态交易码，通过AP模式的WiFi协议Beacon帧将收款方动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID广播给Android智能手机；所述BLE单元12通过BLE通告信道的BLE通告消息将动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID广播给iPhone智能手机。所述二维码收款模块1同时支持WiFi和BLE的原因在于，Android智能手机对WiFi支持较好，iPhone智能手机对BLE支持较好，便于在不同手机操作系统上实现低功耗的接近关系检测。
所述PCB全向天线132工作频段为2.4GHz，用于发送和接收WiFi与BLE无线信号，包括WiFi/BLE广播信号、WiFi无线路由器4的WiFi数据传输信号、收款Pad/手机51的BLE数据传输信号；所述板状定向天线133工作频段为2.4GHz，仅用于发送WiFi/BLE广播信号，主瓣的垂直方向角为40°~80°，水平方向角为30°~50°。
本发明的二维码支付系统支持“收款方发起”和“用户发起”两种支付模式。所述收款方发起模式能够有效区分交易进行中和无交易两个不同阶段，采用仅在交易过程中有效的动态交易码保证安全性，但需要有专门的收银员发起收款流程；所述用户发起模式对应用户主动扫码，系统难以区分是否处于交易状态，采用持续更新的动态标识码保证安全性。
根据图3所示，基于接近关系检测的收款方发起的二维码支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 收款验证服务平台3建立系统基础数据，配置与维护动态交易码的生成、更新与广播策略；
所述收款验证服务平台3建立系统基础数据包括：管理存储二维码收款模块1对应的地址、商家名称、账号及其它收款方基础信息存储，管理存储接近关系检测RSS门限数据库，管理存储方位判断RSS差值门限数据库；
所述收款验证服务平台3配置与维护动态交易码的生成、更新与广播策略包括：动态交易码随机生成策略、动态交易码更新周期和动态交易码广播间隔，动态交易码更新周期默认为1分钟，动态交易码默认广播间隔为100ms。
步骤二. 二维码收款模块1开机初始化：二维码收款模块1开机启动后设置状态显示LED14为待机状态，并与收款验证服务平台3建立连接，向收款验证服务平台3注册开机状态，并获取动态交易码的更新、广播策略；
步骤三. 智能手机开机并解锁，与收款验证服务平台3建立安全连接，从收款验证服务平台3获取并在本地记录该款智能手机进行接近关系检测对应的RSS门限，若是iPhone智能手机，则启动BLE侦听机制；若是Android智能手机，则启动WiFi侦听机制；
步骤四. 收款方发起收款流程：当准备收款时，收款方通过收款设备5输入交易金额，并将交易金额信息发送给收款验证服务平台3，主动发起收款流程；
步骤五. 收款验证服务平台3收到信息后，生成携带交易金额的周期更新的动态交易码，并通过WiFi无线路由器4或收款设备5将动态交易码发送给二维码收款模块1；
步骤六. 二维码收款模块1收到动态交易码后，设置状态显示LED14为收款状态，通过WiFi单元11和BLE单元12经PCB全向天线132和板状定向天线133交替广播动态交易码；
对于WiFi链路，在Beacon帧中的SSID字段携带动态交易码与天线ID；对于BLE链路，在BLE通告消息的厂商自定义数据字段携带动态交易码与天线ID；且WiFi Beacon帧和BLE 通告消息中包含交易金额。
步骤七. 智能手机2根据侦听广播信号的接收强度RSS值，基于接近关系检测算法判断自身与二维码收款模块1的距离是否小于指定值且位于二维码收款模块1的正前方；
（a）若距离小于指定值且位于二维码收款模块1的正前方，则自动调用二维码识读工具，用户手动对准二维码收款模块1正面的静态二维码进行扫码，并将二维码识读结果和动态交易码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台3进行验证；
（b）否则，则需继续侦听广播信号；
步骤八. 收款验证服务平台3的验证与支付交易执行：收款验证服务平台3收到验证请求消息后，根据验证请求消息中的静态二维码识读结果和动态交易码是否满足映射关系，判断是否通过验证；
若满足映射关系，则通过验证，并调用支付平台6对应的支付接口，完成支付流程，同时发送交易完成消息；
若不满足映射关系，则终止本次交易，并发送安全告警消息；
所述验证请求消息包括：动态标识码、二维码识读结果、支付平台标识、用户在支付平台的帐号及交易金额。
步骤九. 交易反馈消息的处理：二维码收款模块1若收到收款验证服务平台3的交易完成消息，则更新状态显示LED14为待机状态；若收到收款验证服务平台3的安全告警消息，则设置状态显示LED14为告警状态，暂停收款服务，停止WiFi/BLE广播；
智能手机2若收到收款验证服务平台3的交易完成消息，则提示用户交易成功及本次交易的金额，并重新进行后台侦听；若收到收款验证服务平台发出的安全告警消息，则提示用户本次交易终止，付款失败，重新进行后台侦听。
根据图4所示，基于接近关系检测的用户发起的二维码支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 收款验证服务平台3建立系统基础数据，配置与维护动态标识码的生成、更新与广播策略；
所述收款验证服务平台3建立系统基础数据包括：存储管理二维码收款模块1对应的地址、商家名称、账号及其它收款方基础信息，存储管理接近关系判断RSS门限数据库；
所述收款验证服务平台3配置与维护的动态标识码的生成、更新、广播策略包括：动态标识码随机生成策略、动态标识码更新周期、动态标识码广播间隔；动态标识码更新周期默认为10分钟，动态标识码默认广播间隔为100ms。
步骤二. 二维码收款模块1开机初始化：二维码收款模块1开机启动后设置状态显示LED 14为待机状态，并与收款验证服务平台3建立安全连接，向收款验证服务平台3注册开机状态，并获取动态标识码的更新、广播策略；
步骤三. 所述收款验证服务平台3与二维码收款模块1建立连接，生成周期更新的二维码收款模块1的动态标识码，并将动态标识码发送给二维码收款模块1；
步骤四. 智能手机2开机并解锁，与收款验证服务平台3建立安全连接，从收款验证服务平台3获取并在本地记录该款智能手机进行接近关系检测对应的RSS门限，若是iPhone智能手机，则启动BLE侦听机制；若是Android智能手机，则启动WiFi侦听机制；
步骤五. 所述二维码收款模块1将接收到的动态标识码通过WiFi单元11和BLE单元12经PCB全向天线132和板状定向天线133交替周期广播出去；
对于WiFi链路，在Beacon帧中的SSID字段携带动态标识码与天线ID；对于BLE链路，在BLE通告消息的厂商自定义数据字段携带动态标识码与天线ID。
步骤六. 智能手机2根据侦听广播信号的接收强度RSS，基于接近关系检测算法判断自身与二维码收款模块1的距离是否小于指定值且位于二维码收款模块的正前方；
（a）若小于指定值且位于二维码收款模块的正前方，则自动调用二维码识读工具，用户手动对准二维码收款模块正面的静态二维码进行扫码，输入交易金额，并将扫码结果和动态标识码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台进行验证；
（b）否则，则需继续侦听广播信号；
步骤七. 收款验证服务平台3的验证与支付交易执行：收款验证服务平台3收到验证请求消息后，根据验证请求消息中的静态二维码识读结果和动态标识码是否满足映射关系，判断是否通过验证；
若满足映射关系，则通过验证，并调用支付平台6对应的支付接口，完成支付流程，同时发送交易完成消息；
若不满足映射关系，则终止本次交易，并发送安全告警消息；
所述验证请求消息包括：动态标识码、二维码识读结果、支付平台标识、用户在支付平台的帐号及交易金额。
步骤八. 交易反馈消息的处理：二维码收款模块1若收到收款验证服务平台3的安全告警消息，则设置状态显示LED 14为告警状态，暂停收款服务，停止WiFi/BLE广播；
智能手机2若收到收款验证服务平台3的交易完成消息，则提示用户交易成功及本次交易的金额，并重新进行后台侦听；若收到收款验证服务平台3发出的安全告警消息，则提示用户本次交易终止，付款失败，重新进行后台侦听。
所述接近关系检测算法的处理流程如下：
1）智能手机2连续侦听到二维码收款模块1的PCB全向天线132和板状定向天线133交替发出的至少1对广播信号，且广播信号的WiFi Beacon帧和BLE通告消息中均携带天线ID；
2）若智能手机2侦听到1对广播信号，且板状定向天线133发出的RSS大于PCB全向天线132发出的RSS，则判断智能手机位于二维码收款模块的正前方；
若智能手机2侦听到多对广播信号，则分别计算PCB全向天线132发出的多个RSS值的平均值和板状定向天线133发出的多个RSS值的平均值，将平均值作为 RSS估计值，然后再分别计算PCB全向天线132发出的多个RSS值的方差和板状定向天线133发出的多个RSS值的方差；当板状定向天线133的RSS估计值大于PCB全向天线132的RSS估计值，且PCB全向天线132和板状定向天线133的方差均较小时，则判断智能手机2位于二维码收款模块1的正前方；
3）智能手机2判断出自身位于二维码收款模块1正前方后，若广播消息其中一对RSS估计值大于该款智能手机本地记录的接近关系检测RSS门限时，则认为智能手机2与二维码收款模块1的距离小于指定值。
具体地，当智能手机2收到的二维码收款模块1板状定向天线133广播的WiFi或BLE信号接收强度RSS大于所述PCB全向天线132广播的WiFi或BLE信号接收强度RSS，且所述板状定向天线133与所述PCB全向天线132广播的WiFi或BLE信号接收强度RSS大于该款智能手机本地记录的RSS门限值时，自动调用二维码识读工具对二维码收款模块1的静态二维码进行扫码。
由于不同厂家与型号的智能手机2特别是Android智能手机采用了不同WiFi芯片与PCB封装方式，不同厂家与型号的智能手机2在相同位置接收到发射功率相同的WiFi信号，其RSS值差别较大，为解决这个问题，针对不同厂家与型号的Android智能手机和iPhone智能手机，通过预先训练方式获得接近关系检测RSS门限值，储存构建专门的RSS门限数据库。
所述的接近关系检测RSS门限数据库为每一型号的智能手机2维护一对接近关系检测RSS门限值，分别对应二维码收款模块1 PCB全向天线132发出的WiFi Beacon帧或BLE通告消息接近关系检测RSS门限，以及板状定向天线133发出的WiFi Beacon帧或BLE通告消息接近关系检测RSS门限；
所述PCB全向天线132发出信号的接近关系检测RSS门限通过预先采集1个或多个对应型号智能手机2距离二维码收款模块1为指定值（如0.5m）处不同方位、不同握持姿态下的多个RSS值，计算平均值与方差，根据平均值与方差获得接近关系检测RSS门限；所述板状定向天线133发出信号的接近关系检测RSS门限通过预先采集1个或多个对应型号智能手机2距离二维码收款模块1为指定值（如0.5m）处且位于主瓣角度范围内不同方位、不同握持姿态下的多个RSS值，计算平均值与方差，根据平均值与方差获得接近关系检测RSS门限。
具体实现中，根据多个RSS采集值的平均值与方差估算出接近关系检测RSS门限，这对于接近关系检测的准确性十分重要，过高的接近关系检测门限将导致智能手机2无法快速自动调用二维码识读工具，过低的接近关系检测门限将导致智能手机2过早自动调用二维码识读工具，均会影响用户体验。
本发明的特点为：该系统由带有WiFi单元11和低功耗蓝牙BLE单元12的二维码收款模块1、内置二维码识读工具和WiFi/BLE单元的智能手机2，以及收款验证服务平台3组成；二维码收款模块1与收款验证服务平台3连接，二维码收款模块1在兼容标准静态二维码的基础上，通过收款验证服务平台3实现动态标识码和动态交易码的生成和更新，并通过WiFi/BLE将动态标识码或动态交易码广播给智能手机2，提高支付安全性，消除二维码易被替换的隐患；智能手机2通过WiFi或BLE的接收信号强度RSS实现其与二维码收款模块1之间的接近关系检测，在两者距离小于一定值且相互面对面时自动弹出扫码界面，完成扫码支付，减少用户操作动作数量，提升用户体验。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，包括二维码收款模块（1）、智能手机（2）和收款验证服务平台（3），所述收款验证服务平台（3）通过WiFi无线路由器（4）或收款设备（5）与二维码收款模块（1）建立安全连接，用于生成并发送周期更新的动态标识码或动态交易码给二维码收款模块（1），所述二维码收款模块（1）通过WiFi链路或BLE链路向智能手机（2）广播动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，所述智能手机（2）根据接收的WiFi链路或BLE链路的广播信号，获取动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，基于广播信号的接收强度RSS判断出位于二维码收款模块（1）的正前方且距离小于指定值时，自动调用二维码识读工具对二维码收款模块（1）的静态二维码进行扫码，通过3G/4G无线链路或WiFi无线路由器（4）将二维码识读结果、动态标识码或二维码识读结果、动态交易码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台（3）进行安全验证，所述收款验证服务平台（3）对智能手机（2）上传的验证请求消息进行验证，并通过专网与一个或多个支付平台（6）连接，所述收款验证服务平台（3）通过支付平台（6）提供的支付接口完成支付交易。
2.根据权利要求1所述的基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，所述收款设备（5）为收款Pad/手机（51）或收银机（52），所述收款Pad/手机（51）通过3G/4G网络与收款验证服务平台（3）建立安全连接，通过BLE安全连接与二维码收款模块（1）进行数据交换，所述收银机（52）通过公网或VPN链路与收款验证服务平台（3）连接，通过USB或串口与二维码收款模块（1）连接。
3.根据权利要求1所述的基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，所述二维码收款模块（1）包括外壳，所述外壳的正面印刷或贴附有静态二维码，所述静态二维码与收款方在支付后台的唯一支付链接地址对应，四角设有状态显示LED（14），且外壳内集成有WiFi单元（11）、BLE单元（12）、天线单元（13）和供电与时钟单元（15），所述WiFi单元（11）内置有MCU微控制器，所述天线单元（13）包括射频开关（131）、PCB全向天线（132）和板状定向天线（133），所述射频开关（131）可分别与PCB全向天线（132）、板状定向天线（133）连接，所述供电与时钟单元（15）分别与WiFi单元（11）、BLE单元（12）和状态显示LED（14）连接，所述供电与时钟单元（15）为二维码收款模块（1）提供电源与基准工作时钟；
所述MCU微控制器与状态显示LED（14）连接，用于控制状态显示LED（14）显示收付款状态，通过不同颜色表示待机、收款、收款成功、安全告警四种状态，所述MCU微控制器与BLE单元（12）连接，且用于控制BLE单元（12）发送BLE通告消息，所述BLE单元（12）和WiFi单元（11）均与天线单元（13）的射频开关（131）连接，且通过MCU微控制器控制射频开关（131）实现WiFi单元（11）与BLE单元（12）信号通道及PCB全向天线（132）、板状定向天线（133）之间的切换。
4.根据权利要求3所述的基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，所述WiFi单元（11）支持Station与AP两种工作模式，所述二维码收款模块（1）通过Station模式与收款验证服务平台（3）建立安全连接，通过安全套接字层SSL获取收款验证服务平台（3）的动态标识码或动态交易码，通过AP模式的Beacon帧将动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID广播给Android智能手机；所述BLE单元（12）通过BLE安全连接与收款Pad/手机（51）进行数据交换，通过BLE通告信道的BLE通告消息将动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID广播给iPhone智能手机。
5.根据权利要求1所述的基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，所述智能手机（2）为Android智能手机或iPhone 4S以上的智能手机，支持3G/4G无线网络，内置有WiFi/BLE单元、摄像头和二维码识读工具，所述二维码识读工具用于识读二维码收款模块（1）的静态二维码，在解锁状态下，Android智能手机后台调用Android操作系统的周期WiFi扫描结果，获得动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID，iPhone智能手机以iOS操作系统后台模式侦听二维码收款模块（1）的BLE广播消息，获得动态标识码、天线ID或动态交易码、天线ID。
6.根据权利要求1所述的基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，所述收款验证服务平台（3）可以集成在支付平台（6）内部，也可独立部署，包括二维码收款模块（1）的状态管理模块、收款方动态标识码维护与更新模块、收款方动态标识码与静态二维码映射关系验证模块、动态交易码维护与更新模块、动态交易码与静态二维码映射关系验证模块以及支付平台的支付接口调用模块。
7.根据权利要求1所述的基于接近关系检测的二维码支付系统，其特征在于，所述二维码支付系统支持收款方发起和用户发起两种支付模式，在所述收款方发起模式中，收款验证服务平台（3）仅生成和维护动态交易码，二维码收款模块（1）通过WiFi或BLE链路向智能手机（2）广播动态交易码、天线ID，智能手机（2）仅侦听和上传动态交易码；在所述用户发起模式中，收款验证服务平台（3）仅生成和维护动态标识码，二维码收款模块（1）通过WiFi或BLE链路向智能手机（2）广播动态标识码、天线ID，智能手机（2）仅侦听和上传动态标识码。
8.基于接近关系检测的收款方发起的二维码支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 收款验证服务平台（3）建立系统基础数据，配置与维护动态交易码的生成、更新与广播策略；
步骤二. 二维码收款模块（1）开机初始化：二维码收款模块（1）开机启动后设置状态显示LED（14）为待机状态，并与收款验证服务平台（3）建立安全连接，向收款验证服务平台（3）注册开机状态，并获取动态交易码的更新、广播策略；
步骤三. 智能手机开机并解锁，与收款验证服务平台（3）建立安全连接，从收款验证服务平台（3）获取并在本地记录该款智能手机进行接近关系检测对应的RSS门限，若是iPhone智能手机，则启动BLE侦听机制；若是Android智能手机，则启动WiFi侦听机制；
步骤四. 收款方发起收款流程：当准备收款时，收款方通过收款设备（5）输入交易金额，并将交易金额信息发送给收款验证服务平台（3），主动发起收款流程；
步骤五. 收款验证服务平台（3）收到信息后，生成携带交易金额的周期更新的动态交易码，并通过WiFi无线路由器（4）或收款设备（5）将动态交易码发送给二维码收款模块（1）；
步骤六. 二维码收款模块（1）收到动态交易码后，设置状态显示LED（14）为收款状态，通过WiFi单元（11）和BLE单元（12）经PCB全向天线（132）和板状定向天线（133）交替广播动态交易码；
步骤七. 智能手机（2）根据侦听广播信号的接收强度RSS值，基于接近关系检测算法判断自身与二维码收款模块（1）的距离是否小于指定值且位于二维码收款模块（1）的正前方；
（a）若距离小于指定值且位于二维码收款模块（1）的正前方，则自动调用二维码识读工具，用户手动对准二维码收款模块（1）正面的静态二维码进行扫码，并将二维码识读结果和动态交易码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台（3）进行验证；
（b）否则，则需继续侦听广播信号；
步骤八. 收款验证服务平台（3）的验证与支付交易执行：收款验证服务平台（3）收到验证请求消息后，根据验证请求消息中的静态二维码识读结果和动态交易码是否满足映射关系，判断是否通过验证；
若满足映射关系，则通过验证，并调用支付平台（6）对应的支付接口，完成支付流程，同时发送交易完成消息；
若不满足映射关系，则终止本次交易，并发送安全告警消息；
步骤九. 交易反馈消息的处理：二维码收款模块（1）若收到收款验证服务平台（3）的交易完成消息，则更新状态显示LED（14）为待机状态；若收到收款验证服务平台（3）的安全告警消息，则设置状态显示LED（14）为告警状态，暂停收款服务，停止WiFi/BLE广播；
智能手机（2）若收到收款验证服务平台（3）的交易完成消息，则提示用户交易成功及本次交易的金额，并重新进行后台侦听；若收到收款验证服务平台发出的安全告警消息，则提示用户本次交易终止，付款失败，重新进行后台侦听。
9.根据权利要求8所述的基于接近关系检测的收款方发起的二维码支付方法，其特征在于，所述步骤一中收款验证服务平台（3）建立系统基础数据包括：存储管理二维码收款模块（1）对应的地址、商家名称、账号及其它收款方基础信息，存储管理接近关系判断RSS门限数据库；
所述收款验证服务平台（3）配置与维护的动态交易码的生成、更新、广播策略包括：动态交易码随机生成策略、动态交易码更新周期、动态交易码广播间隔；动态交易码更新周期默认为1分钟，动态交易码默认广播间隔为100ms。
10.基于接近关系检测的用户发起的二维码支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 收款验证服务平台（3）建立系统基础数据，配置与维护动态标识码的生成、更新与广播策略；
步骤二. 二维码收款模块（1）开机初始化：二维码收款模块（1）开机启动后设置状态显示LED（14）为待机状态，并与收款验证服务平台（3）建立安全连接，向收款验证服务平台（3）注册开机状态，并获取动态标识码的更新、广播策略；
步骤三. 所述收款验证服务平台（3）与二维码收款模块（1）建立连接，生成周期更新的二维码收款模块（1）的动态标识码，并将动态标识码发送给二维码收款模块（1）；
步骤四. 智能手机（2）开机并解锁，与收款验证服务平台（3）建立安全连接，从收款验证服务平台（3）获取并在本地记录该款智能手机进行接近关系检测对应的RSS门限，若是iPhone智能手机，则启动BLE侦听机制；若是Android智能手机，则启动WiFi侦听机制；
步骤五. 所述二维码收款模块（1）将接收到的动态标识码通过WiFi单元（11）和BLE单元（12）经PCB全向天线（132）和板状定向天线（133）交替周期广播出去；
步骤六. 智能手机（2）根据侦听广播信号的接收强度RSS，基于接近关系检测算法判断自身与二维码收款模块（1）的距离是否小于指定值且位于二维码收款模块的正前方；
（a）若小于指定值且位于二维码收款模块的正前方，则自动调用二维码识读工具，用户手动对准二维码收款模块正面的静态二维码进行扫码，输入交易金额，并将扫码结果和动态标识码打包成验证请求消息发送给收款验证服务平台进行验证；
（b）否则，则需继续侦听广播信号；
步骤七. 收款验证服务平台（3）的验证与支付交易执行：收款验证服务平台（3）收到验证请求消息后，根据验证请求消息中的静态二维码识读结果和动态标识码是否满足映射关系，判断是否通过验证；
若满足映射关系，则通过验证，并调用支付平台（6）对应的支付接口，完成支付流程，同时发送交易完成消息；
若不满足映射关系，则终止本次交易，并发送安全告警消息；
步骤八. 交易反馈消息的处理：二维码收款模块（1）若收到收款验证服务平台（3）的安全告警消息，则设置状态显示LED（14）为告警状态，暂停收款服务，停止WiFi/BLE广播；
智能手机（2）若收到收款验证服务平台（3）的交易完成消息，则提示用户交易成功及本次交易的金额，并重新进行后台侦听；若收到收款验证服务平台（3）发出的安全告警消息，则提示用户本次交易终止，付款失败，重新进行后台侦听。
11.根据权利要求10所述的基于接近关系检测的用户发起的二维码支付方法，其特征在于，所述步骤一中收款验证服务平台（3）建立系统基础数据包括：存储管理二维码收款模块（1）对应的地址、商家名称、账号及其它收款方基础信息，存储管理接近关系判断RSS门限数据库；
所述收款验证服务平台（3）配置与维护的动态标识码的生成、更新、广播策略包括：动态标识码随机生成策略、动态标识码更新周期、动态标识码广播间隔；动态标识码更新周期默认为10分钟，动态标识码默认广播间隔为100ms。
12.根据权利要求8或10所述的基于接近关系检测的二维码支付方法，其特征在于，所述接近关系检测算法的处理流程如下：
1）智能手机（2）连续侦听到二维码收款模块（1）的PCB全向天线（132）和板状定向天线（133）交替发出的至少1对广播信号，且广播信号的WiFi Beacon帧和BLE通告消息中均携带天线ID；
2）若智能手机（2）侦听到1对广播信号，且板状定向天线（133）发出的RSS大于PCB全向天线（132）发出的RSS，则判断智能手机位于二维码收款模块的正前方；
若智能手机（2）侦听到多对广播信号，则分别计算PCB全向天线（132）发出的多个RSS值的平均值和板状定向天线（133）发出的多个RSS值的平均值，将平均值作为 RSS估计值，然后再分别计算PCB全向天线（132）发出的多个RSS值的方差和板状定向天线（133）发出的多个RSS值的方差；当板状定向天线（133）的RSS估计值大于PCB全向天线（132）的RSS估计值，且PCB全向天线（132）和板状定向天线（133）的方差均较小时，则判断智能手机（2）位于二维码收款模块（1）的正前方；
3）智能手机（2）判断出自身位于二维码收款模块（1）正前方后，若广播消息其中一对RSS估计值大于该款智能手机本地记录的接近关系检测RSS门限时，则认为智能手机（2）与二维码收款模块（1）的距离小于指定值。
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