CN109064162A - 一种二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法，装置包括：处理器模块，电连接于所述处理器模块上的至少一拾音器，二维码模块，功率放大模块，所述功率放大模块还电连接有至少一扬声器；人体检测模块；以及供电模块，所述供电模块为所述拾音器、二维码模块、扬声器、功率放大模块、人体检测模块和处理器模块供电。与现有技术相比，本发明的二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法，其在二维码声波支付装置与用户终端之间采用声波通信，由于声波信号不依赖网络短距离通信，大大缩短了用户的等待时间和提高了效率，避免了用户进行多次支付操作的不便。

Description

一种二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法

技术领域

本发明涉及支付技术领域，尤其涉及一种二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法。

背景技术

现有的移动支付方式主要包括两种方式；联机二维码消费交易和脱机二维码消费交易。目前二维码消费交易大部分采用联机交易，即交易过程用户终端APP和收银系统均需要接入交易清算平台，需要扣款完成后交易才完成，交易过程比较长，不适合公交、地铁等快速消费场景。脱机二维码消费交易是指用户终端APP生成二维码后，刷二维码交易过程，手机和收银系统不需要接入交易平台，即可完成刷码交易，刷卡交易时间短，扣款过程在交易完成后，收银系统或者刷码POS机上传交易数据给到交易清算平台，再进行扣款。该模式，在刷码结束后，收银系统或者刷码POS机上虽然提示交易成功，但用户终端APP上还一直停留在二维码页面，无法提示用户交易完成，用户体验较差、存在一定安全隐患。

现有的POS机、IC卡和二维码等网上支付解决了现金交易中的出现假币、找零等缺点而得到大大推广。但由于网上支付对严重依赖网络通信，在网络较差的场合会出现网络时效延时长，容易出现交易失败或长时间等待，大大降低了网上支付的快捷性，通常还会出现多次支付操作，在人流量大需要快速支付的场合得不到推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法，其解决了现有的移动支付依赖网络，时效延时长，效率低的技术问题。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：

本发明的一种二维码声波支付装置，其包括：处理器模块，电连接于所述处理器模块上的

至少一拾音器，所述拾音器用于接收用户终端反馈的声波信号；

二维码模块，所述的二维码模块用于读取用户终端的二维码信息；

功率放大模块，所述功率放大模块还电连接有至少一扬声器，所述功率放大模块用于将处理器模块输出的声波信号进行放大后由扬声器发出，以便用户终端接收；

人体检测模块，所述人体检测模块用于检测是否有人靠近，当有人靠近时唤醒二维码声波支付装置；

供电模块，所述供电模块为所述拾音器、二维码模块、扬声器、功率放大模块、处理器模块和人体检测模块供电。

其中，所述的功率放大模块将处理器模块传输的声波信号频率为20Hz-20KHz人耳可听声波或频率高于20KHz的超声波信号进行放大输出。

其中，所述处理器模块包括声波频率控制模块，降噪控制模块和通信安全加密模块；所述声波频率控制模块用于控制声波通信频率以及混频通信和跳频通信，所述降噪控制模块采用多拾音器将接收的声波信号叠加过滤处理，并采用多扬声器将输出声波信号进行轮流播放或同步播放进行对比校验和提高信噪比。

一种二维码声波支付系统，其包括：至少一如上所述的二维码声波支付装置，与所述二维码声波支付装置通信连接的支付系统结算平台和带支付功能的APP客户端；所述二维码声波支付装置获取带支付功能的APP客户端的二维码信息，并将支付信息传递至所述支付系统结算平台，并反馈支付结果以致完成支付。

其中，当采用多台所述的二维码声波支付装置时，相邻的二维码声波支付装置采用不同声波通信频率进行通信，且相邻二维码声波支付装置之间还设有物理隔离板。

其中，还包括：用于控制声波通信频率以及混频通信、跳频通信的声波频率控制模块，用于抗干扰的降噪控制模块和通信安全加密模块。

其中，所述的混频通信包括：用于提示系统通信状态的提示音混频和用于防止声波信号被复制或破解的干扰波混频。

其中，所述的降噪控制模块采用多个拾音器获取来自于终端设备的声波信号，并由处理器模块对声波信号进行叠加处理并过滤背景噪音；降噪控制模块还包括采用多个扬声器对输出的声波信号进行轮流播放或同步播放，由终端设备进行对比校验。

一种二维码声波支付方法，其包括以下步骤：

当交易发生时，用户打开用户终端的支付系统的二维码；

由二维码声波支付装置读取二维码的信息，并将支付交易规则通知给支付系统结算平台；

二维码声波支付装置将支付信息以声波信号发送给用户终端；

用户终端将接收到的声波信号后，将以声波信号或二维码的方式反馈给二维码声波支付装置；

二维码声波支付装置上传交易数据，支付系统结算平台进行扣款，交易完成。

其中，该支付方法包括：声波频率控制的步骤，声波频率控制包括控制声波通信频率范围以及用于提高通信安全的混频通信和用于提高通信抗干扰能力的跳频通信；还包括对声波通信安全加密的步骤和降噪控制步骤。

与现有技术相比，本发明的二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法，其在POS机与用户终端之间采用声波通信，由于声波信号不依赖网络短距离通信，大大缩短了用户的等待时间和提高了效率，避免了用户进行多次支付操作的不便。

附图说明

图1为本发明的二维码声波支付装置的支付系统的功能框图。

图2为本发明的二维码声波支付装置及其支付方法的流程图。

具体实施方式

以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

请参阅附图1，在本实施例中，首先提供了一种二维码声波支付系统，其包括：至少一二维码声波支付装置200(附图中仅示出了一个二维码声波支付装置，于其他实施例中，该二维码声波支付装置200可以有多个)，与所述二维码声波支付装置200通信连接的支付系统结算平台100和带支付功能的APP客户端300；所述二维码声波支付装置200获取带支付功能的APP客户端100的二维码信息，并将支付信息传递至所述支付系统结算平台300，并反馈支付结果以致完成一次支付，其中，二维码声波支付装置200与带支付功能的APP客户端300之间采用声波通信进行支付信息相互确认，而无需依赖移动网络数据，从而在支付时无需等待，支付快捷迅速，方便在诸如地铁、公交、电影院等闸门等支付或验证系统的应用。

优选的，所述的带支付功能的APP终端300设备包括手机、平板电脑等移动通信设备。

其中，当采用多台所述的二维码声波支付装置200时，相邻的二维码声波支付装置采用不同声波通信频率进行通信，且相邻二维码声波支付装置之间还设有物理隔离板用于抗干扰。

本实施例的二维码声波支付系统还包括：用于控制声波通信频率以及混频通信、跳频通信的声波频率控制模块，用于抗干扰的降噪控制模块和通信安全加密模块。

其中，所述的混频通信包括：用于提示系统通信状态的提示音混频和用于防止声波信号被复制或破解的干扰波混频。

其中，所述的降噪控制模块采用多个拾音器获取来自于终端设备的声波信号，并由处理器模块对声波信号进行叠加处理并过滤背景噪音；降噪控制模块还包括采用多个扬声器对输出的声波信号进行轮流播放或同步播放，由终端设备进行对比校验。

其中，声波频率控制模块工作原理如下：

首先，声波通信频率可选取在频率范围在20Hz～20KHz的人耳可听波段或频率高于20KHz的超声波干扰少稳定可靠的频段。

当数据量大时往往为提高通信速率而提高声波频率，高频段的声波超出大部分人的听力范围，为让用户感知到系统的通信状态，二维码声波支付装置200可以加入低频人耳可听的提示音进行混频通信；为提高通信安全性，防止声波信息被破解或复制，二维码声波支付装置200在数据声波上混加入干扰声波进行混频通信。

在实际通信环境中，障碍物、走动的人群和建筑物都可能造成声波信号的反射，各个方向的反射混合信号可能会使接收设备无法正常解码导致通信出错甚至通信失败，为避免干扰二维码声波支付装置200，可以采用跳频通信技术每次通信都更换频率，可以有效避开干扰信道继续通信和提高安全性。此外，为避免其他噪音干扰，可以在操作区域增加挡板进行物理隔离。

通行安全加密模块工作原理如下：

本实施例中，数据信息通过载波编码方式把信号调制在音频文件或脉宽调制载波进行传输。

为提高安全性，通信数据采用了动态随机加密算法进行加密处理。同时，在通信数据上加入一些附加校验信息，通过这些附加信息来判断接收到的数据是否和发送出的数据相同，如CRC校验、累加和校验和奇偶校验等，防止出现通信丢包或被干扰现象。

由于声波通信的传输速率低、容易受干扰且安全性不高等原因，通信的重要核心数据不用声波通信，可采用近场通信的静态二维码或动态二维码进行交易；声波通信适宜传输订单号等不重要信息。此外，用户终端设备收到声波信号通过声波通信或二维码方式进行回馈。

所述降噪控制模块工作原理如下：

在声波通信过程中通常遇到各种环境干扰噪声和反射噪声等干扰，可以利用装置的多个拾音器进行双拾音器降噪处理，例如，两个拾音器同步或异步接收到声波信号进行信号叠加处理把背景噪音过滤掉，得到有用的通信信号。

由于环境噪音复杂，背景噪音过滤复杂，需要采用多个扬声器，例如，双扬声器轮流播放或同步播放进行对比校验和提高信噪比。

除了在硬件电路设计和软件设计基础进行降噪，还需要根据声波传输的特征规律添加物理隔离板保护通信区域免收环境噪音干扰，在多台设备近距离并列安装时还可以通过错开拾音器扬声器的安装角度，避免声波的反射叠加干扰。

通过红外检测或摄像头检测的人体检测模块27来识别人是否在操作区域内操作，如果人远离操作区域立即停止之间通信，同时可以提前打开或关闭供电模块26电源，待机低功耗模式可以环保节能。

在具体通信中可以根据通信效果适当调节拾音器输入的灵敏度和调节扬声器的输出功率来控制通信距离的大小。

本实施例还公开了二维码声波支付装置200，其包括：处理器模块21，电连接于所述处理器模块21上的

至少一拾音器25，所述拾音器25用于接收用户终端反馈的声波信号；

二维码模块23，所述的二维码模块23用于读取用户终端的二维码信息；

功率放大模块22，所述功率放大模块22还电连接有至少一扬声器24，所述功率放大模块22用于将处理器模块21传输的声波信号进行放大后由扬声器24发出，以便用户终端接收；

人体检测模块27，所述人体检测模块27用于检测是否有人靠近，当有人靠近时唤醒二维码声波支付装置；

供电模块26，所述供电模块26为所述拾音器25、二维码模块23、扬声器24、功率放大模块22、处理器模块21和人体检测模块27供电。

更具体的，所述的功率放大模块22将处理器模块21传输的声波信号频率为20Hz-20KHz人耳可听声波或频率高于20KHz的超声波信号进行放大输出。

其中，所述处理器模块21内还设有一声波频率控制模块、通信安全加密模块和降噪控制模块；所述声波频率控制模块用于控制声波通信频率以及混频通信和调频通信。

其中，声波频率控制模块工作原理如下：

首先，声波通信频率可选取在频率范围在20Hz～20KHz的人耳可听波段或频率高于20KHz的超声波干扰少稳定可靠的频段。

当数据量大时往往为提高通信速率而提高声波频率，高频段的声波超出大部分人的听力范围，为让用户感知到系统的通信状态，二维码声波支付装置200可以加入低频人耳可听的提示音进行混频通信；为提高通信安全性，防止声波信息被破解或复制，二维码声波支付装置200在数据声波上混加入干扰声波进行混频通信。

在实际通信环境中，障碍物、走动的人群和建筑物都可能造成声波信号的反射，各个方向的反射混合信号可能会使接收设备无法正常解码导致通信出错甚至通信失败，为避免干扰二维码声波支付装置200，可以采用跳频通信技术每次通信都更换频率，可以有效避开干扰信道继续通信和提高安全性。此外，为避免其他噪音干扰，可以在操作区域增加挡板进行物理隔离。

通行安全加密模块工作原理如下：

本实施例中，数据信息通过载波编码方式把信号调制在音频文件或脉宽调制载波进行传输。

为提高安全性，通信数据采用了动态随机加密算法进行加密处理。同时，在通信数据上加入一些附加校验信息，通过这些附加信息来判断接收到的数据是否和发送出的数据相同，如CRC校验、累加和校验和奇偶校验等，防止出现通信丢包或被干扰现象。

由于声波通信的传输速率低、容易受干扰且安全性不高等原因，通信的重要核心数据不用声波通信，可采用近场通信的静态二维码或动态二维码进行交易；声波通信适宜传输订单号等不重要信息。此外，用户终端设备收到声波信号通过声波通信或二维码方式进行回馈。

所述降噪控制模块工作原理如下：

在声波通信过程中通常遇到各种环境干扰噪声和反射噪声等干扰，可以利用装置的多个拾音器进行双拾音器降噪处理，例如，两个拾音器同步或异步接收到声波信号进行信号叠加处理把背景噪音过滤掉，得到有用的通信信号。

由于环境噪音复杂，背景噪音过滤复杂，需要采用多个扬声器，例如，双扬声器轮流播放或同步播放进行对比校验和提高信噪比。

除了在硬件电路设计和软件设计基础进行降噪，还需要根据声波传输的特征规律添加物理隔离板保护通信区域免收环境噪音干扰，在多台设备近距离并列安装时还可以通过错开拾音器扬声器的安装角度，避免声波的反射叠加干扰。

通过红外检测或摄像头检测的人体检测模块27来识别人是否在操作区域内操作，如果人远离操作区域立即停止之间通信，同时可以提前打开或关闭供电模块26电源，待机低功耗模式可以环保节能。

在具体通信中可以根据通信效果适当调节拾音器输入的灵敏度和调节扬声器的输出功率来控制通信距离的大小。

请参阅附图2，本实施例还提供了一种二维码声波支付方法，其基于上述的二维码声波支付系统，该方法包括以下步骤：

步骤S1，当交易发生时，用户打开用户终端的支付系统的二维码；例如，在公交、地铁上，用户出示二维码给扫描枪，手机端的APP与支付系统共同完成特性的声波通信过程。

步骤S2，由二维码声波支付装置读取二维码的信息，并将支付交易规则通知给支付系统结算平台；当扫描枪读取支付的二维码信息后，将支付信息传送给支付结算平台，支付系统结算平台与二维码声波支付装置之间通过有线方式进行网络通信，因此二者之间的通信极为稳定可靠，而复杂的结算动作均在它们之间完成，用户终端仅仅提供了一个身份信息，从而提高了支付的快捷性，且不依赖于网络。

步骤S3，二维码声波支付装置将支付信息以声波信号发送给用户终端；与二维码声波支付装置将支付信息发送给支付系统结算平台的同时，会有声波确认信号反馈给带支付功能的APP客户端，将支付的信息传递给用户终端并显示出来。

步骤S4，用户终端将接收到的声波信号后，将以声波信号或二维码的方式反馈给二维码声波支付装置；二者之间完成支付信息的确认。

步骤S5，二维码声波支付装置上传交易数据，支付系统结算平台进行扣款，交易完成。

进一步的该支付方法还包括：声波频率控制的步骤，所述声波频率控制包括控制声波通信频率范围以及用于提高通信安全的混频通信和用于提高通信抗干扰能力的调频通信。

其中，还包括对声波通信安全加密的步骤和降噪控制步骤。

其中，声波频率控制部分的具体方法如下：

首先，声波通信频率可选取在频率范围在20Hz～20KHz的人耳可听波段或频率高于20KHz的超声波干扰少稳定可靠的频段。

当数据量大时往往为提高通信速率而提高声波频率，高频段的声波超出大部分人的听力范围，为让用户感知到系统的通信状态，二维码声波支付装置200可以加入低频人耳可听的提示音进行混频通信；为提高通信安全性，防止声波信息被破解或复制，二维码声波支付装置200在数据声波上混加入干扰声波进行混频通信。

在实际通信环境中，障碍物、走动的人群和建筑物都可能造成声波信号的反射，各个方向的反射混合信号可能会使接收设备无法正常解码导致通信出错甚至通信失败，为避免干扰二维码声波支付装置200，可以采用跳频通信技术每次通信都更换频率，可以有效避开干扰信道继续通信和提高安全性。此外，为避免其他噪音干扰，可以在操作区域增加挡板进行物理隔离。

通行安全加密部分的方法如下：

本实施例中，数据信息通过载波编码方式把信号调制在音频文件或脉宽调制载波进行传输。

为提高安全性，通信数据采用了动态随机加密算法进行加密处理。同时，在通信数据上加入一些附加校验信息，通过这些附加信息来判断接收到的数据是否和发送出的数据相同，如CRC校验、累加和校验和奇偶校验等，防止出现通信丢包或被干扰现象。

由于声波通信的传输速率低、容易受干扰且安全性不高等原因，通信的重要核心数据不用声波通信，可采用近场通信的静态二维码或动态二维码进行交易；声波通信适宜传输订单号等不重要信息。此外，用户终端设备收到声波信号通过声波通信或二维码方式进行回馈。

所述降噪处理步骤的方法如下：

所述降噪控制模块工作原理如下：

在声波通信过程中通常遇到各种环境干扰噪声和反射噪声等干扰，可以利用装置的多个拾音器进行双拾音器降噪处理，例如，两个拾音器同步或异步接收到声波信号进行信号叠加处理把背景噪音过滤掉，得到有用的通信信号。

由于环境噪音复杂，背景噪音过滤复杂，需要采用多个扬声器，例如，双扬声器轮流播放或同步播放进行对比校验和提高信噪比。

除了在硬件电路设计和软件设计基础进行降噪，还需要根据声波传输的特征规律添加物理隔离板保护通信区域免收环境噪音干扰，在多台设备近距离并列安装时还可以通过错开拾音器扬声器的安装角度，避免声波的反射叠加干扰。

通过红外检测或摄像头检测的人体检测模块27来识别人是否在操作区域内操作，如果人远离操作区域立即停止之间通信，同时可以提前打开或关闭供电模块26电源，待机低功耗模式可以环保节能。

在具体通信中可以根据通信效果适当调节拾音器输入的灵敏度和调节扬声器的输出功率来控制通信距离的大小。

与现有技术相比，本实施例的二维码声波支付装置及其支付系统、支付方法，其在二维码声波支付装置与用户终端之间采用声波通信，由于声波信号不依赖网络短距离通信，大大缩短了用户的等待时间和提高了效率，避免了用户进行多次支付操作的不便。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种二维码声波支付装置，其特征在于，包括：处理器模块，电连接于所述处理器模块上的

至少一拾音器，所述拾音器用于接收用户终端反馈的声波信号；

二维码模块，所述的二维码模块用于读取用户终端的二维码信息；

功率放大模块，所述功率放大模块还电连接有至少一扬声器，所述功率放大模块用于将处理器模块输出的声波信号进行放大后由扬声器发出，以便用户终端接收；

人体检测模块，所述人体检测模块用于检测是否有人靠近，当有人靠近时唤醒二维码声波支付装置；

供电模块，所述供电模块为所述拾音器、二维码模块、扬声器、功率放大模块、处理器模块和人体检测模块供电。

2.如权利要求1所述的二维码声波支付装置，其特征在于，所述的功率放大模块将处理器模块传输的声波信号频率为20Hz-20KHz人耳可听声波或频率高于20KHz的超声波信号进行放大输出。

3.如权利要求1所述的二维码声波支付装置，其特征在于，所述处理器模块包括声波频率控制模块，降噪控制模块和通信安全加密模块；所述声波频率控制模块用于控制声波通信频率以及混频通信和跳频通信，所述降噪控制模块采用多拾音器将接收的声波信号叠加过滤处理，并采用多扬声器将输出声波信号进行轮流播放或同步播放进行对比校验和提高信噪比。

4.一种二维码声波支付系统，其特征在于，包括：至少一如权利要求1所述的二维码声波支付装置，与所述二维码声波支付装置通信连接的支付系统结算平台和带支付功能的APP客户端；所述二维码声波支付装置获取带支付功能的APP客户端的二维码信息，并将支付信息传递至所述支付系统结算平台，并反馈支付结果以致完成支付。

5.如权利要求4所述的二维码声波支付系统，其特征在于，当采用多台所述的二维码声波支付装置时，相邻的二维码声波支付装置采用不同声波通信频率进行通信，且相邻二维码声波支付装置之间还设有物理隔离板。

6.如权利要求4所述的二维码声波支付系统，其特征在于，还包括：用于控制声波通信频率以及混频通信、跳频通信的声波频率控制模块，用于抗干扰的降噪控制模块和通信安全加密模块。

7.如权利要求6所述的二维码声波支付系统，其特征在于，所述的混频通信包括：用于提示系统通信状态的提示音混频和用于防止声波信号被复制或破解的干扰波混频。

8.如权利要求6所述的二维码声波支付系统，其特征在于，所述的降噪控制模块采用多个拾音器获取来自于终端设备的声波信号，并由处理器模块对声波信号进行叠加处理并过滤背景噪音；降噪控制模块还包括采用多个扬声器对输出的声波信号进行轮流播放或同步播放，由终端设备进行对比校验。

9.一种二维码声波支付方法，其特征在于，包括以下步骤：

当交易发生时，用户打开用户终端的支付系统的二维码；

由二维码声波支付装置读取二维码的信息，并将支付交易规则通知给支付系统结算平台；

二维码声波支付装置将支付信息以声波信号发送给用户终端；

用户终端将接收到的声波信号后，将以声波信号或二维码的方式反馈给二维码声波支付装置；

二维码声波支付装置上传交易数据，支付系统结算平台进行扣款，交易完成。

10.如权利要求9所述的二维码声波支付方法，其特征在于，还包括：声波频率控制的步骤，声波频率控制包括控制声波通信频率范围以及用于提高通信安全的混频通信和用于提高通信抗干扰能力的跳频通信；还包括对声波通信安全加密的步骤和降噪控制步骤。