CN111247548B - 利用声波通信的近距离结算系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施形态，包括：用户终端设备，在以结算模式运行时，接收及发送包括卡信息的声波信号亦即卡信息声波信号；磁场变换器，在接收所述卡信息声波信号时，从卡信息声波信号提取卡信息后，产生与提取的卡信息匹配的磁场；及MST结算器，利用从所述磁场变换器产生的磁场，进行结算处理。

Description

利用声波通信的近距离结算系统
技术领域
本发明涉及近距离结算系统，尤其，涉及一种利用声波通信能够进行磁场及RS通信结算的利用声波通信的近距离结算系统。
背景技术
以往技术是基于内置安装在特定智能手机的H/W而驱动，因此，只能在由特定H/W制造公司提供的特定终端设备使用。
随着应用智能手机的移动支付(Pay)市场的推广，出现各种移动支付应用软件(Pay App)服务，但没能够适当运用以往的离线基础设施，而在服务方面带来很大不便。
作为解决上述问题的技术，有借助于通过智能手机与现有的MST(MagneticSecure Transmission)结算终端设备之间的非接触通信的数据传输方式，但只能在特定制造公司的特定终端设备才能使用该功能，因此，也无法完全解决上述问题。
因此，需要提供一种不仅通过特定制造公司的特定终端设备，而是使用全部的各种终端设备也能够通过MST结算终端设备之间的非接触通信进行数据传输的技术。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是使智能手机能够利用声波通信与现有的磁场(磁性)安全传输的MST(Magnetic Secure Transmission)终端设备接收及发送数据。
解决问题的技术方案
本发明的实施形态，包括：用户终端设备，其在以结算模式运行时，接收及发送包括卡信息的声波信号亦即卡信息声波信号；磁场变换器，其在接收所述卡信息声波信号时，从卡信息声波信号提取卡信息后，产生与提取的卡信息匹配的磁场；及MST结算器，其利用从所述磁场变换器产生的磁场，进行结算处理。
所述磁场变换器在预设定的邻近范围内感知到物体时,通过第1信道向用户终端设备发送请求卡信息的声波信号亦即唤醒声波信号，所述用户终端设备通过所述第1信道感知唤醒声波信号时，以结算模式运行，并通过第2信道发送包括所述卡信息的卡信息声波信号。
所述磁场变换器包括：邻近感知传感器，其感知在预设定的邻近范围内是否存在物体；唤醒声波信号发送部，其在所述邻近范围内存在感知到的用户终端设备时，通过第1信道发送包括密钥的唤醒声波信号；卡信息声波信号接收部，其通过第2信道接收卡信息声波信号；卡信息提取部，其从接收的卡信息声波信号提取卡信息；及磁场产生部，其产生与提取的卡信息匹配的磁场。
所述磁场变换器包括：RS通信部，其将提取的卡信息通过RS通信向所述MST结算器传输。
所述唤醒声波信号发送部包括：密钥生成模块，其生成密钥；唤醒声波数据生成模块，其生成包括所述密钥和卡信息请求编码的唤醒声波数据；变换器扬声器，其输出声波信号；及唤醒声波信号发送模块，其将由所述唤醒声波数据变换为声波信号的唤醒声波信号装载于第1信道，并通过所述变换器扬声器发送。
在通过第2信道感知到卡信息声波信号时，所述唤醒声波信号发送模块停止通过第2信道发送唤醒声波信号。
所述卡信息声波信号接收部包括：变换器麦克风，其接收卡信息声波信号；声波信号感知模块，其通过所述变换器麦克风感知在第2信道上是否存在卡信息声波信号；及有效性验证模块，其在第2信道上感知到卡信息声波信号时，从第2信道上的卡信息声波信号提取密钥，进行密钥的有效性验证，并且，所述卡信息提取部只从有效性验证成功的卡信息声波信号提取卡信息，而不从有效性验证失败的卡信息声波信号提取卡信息。
在所述邻近范围内感知到物体时,激活用于接收卡信息声波信号的变换器麦克风和变换器扬声器，
在所述邻近范围内未感知到物体时，停用所述变换器麦克风和变换器扬声器。
所述用户终端设备包括：终端设备麦克风，其接收所述唤醒声波信号；终端设备扬声器，其输出所述卡信息声波信号；密钥提取部，其通过第1信道接收包括所述卡信息请求编码的唤醒声波信号时，停用所述终端设备麦克风后，从所述唤醒声波信号提取密钥；卡信息声波信号生成部，其生成包括所述密钥和卡信息的声波信号亦即卡信息声波信号；及卡信息声波信号发送部，其将所述卡信息声波信号装载于第2信道，通过所述终端设备扬声器发送。
所述密钥为随机数对称密钥。
发明的效果
根据本发明的实施形态，划时代地改善了以往只能在特定制造公司的特定终端设备使用的通过MST结算终端设备之间的非接触通信的数据传输方式，从而，与智能手机的种类无关，在现有的销售点应用MST方式的信用卡核实终端设备及POS结算器等现有全部的卡结算基础设施，可进行通过智能手机非接触通信的结算，而提高顾客的智能手机结算使用的便利性。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的利用声波通信的MST结算系统的构成图；
图2为根据本发明的实施例的MST结算系统的运行示例的图；
图3为本发明的实施例的根据用户终端设备是否在磁场变换器的邻近位置的磁场变换器的运行示例图；
图4为根据本发明的实施例的磁场变换器的构成框图；
图5为根据本发明的实施例的唤醒声波数据的框架示例图；
图6为根据本发明的实施例的声波发送时使用的补正表的示例图；
图7为根据本发明的实施例的用户终端设备的构成框图；
图8为根据本发明的实施例的包括密钥和卡信息的卡信息声波数据的框架示例结构。
具体实施方式
以下参照附图和一同详细说明的实施例将使得本发明的益处及特征和达成其的方法明确。但，本发明并非限定于以下公开的实施例，而是以各种不同的形态体现，并为了向本发明的所属技术领域的普通技术人员完整地告知本发明的范畴而提供，本发明只是通过权利要求书的范畴而定义。并且，在说明本发明时判断有关的公知技术等混淆本发明的要旨时，省略有关其的详细说明。
图1为根据本发明的实施例的利用声波通信的MST结算系统的构成图；图2为根据本发明的实施例的MST结算系统的运行示例的图；图3为根据本发明的实施例的用户终端设备是否在与磁场变换器邻近位置的磁场变换器的运行示例图。
本发明的利用声波通信的MST结算系统，与智能手机的种类无关，在现有的销售点应用MST方式的信用卡核实终端设备及POS结算器等现有全部的卡结算基础设施，可进行通过智能手机非接触通信的结算。
为此，本发明的MST结算系统包括：MST结算器(300)、用户终端设备(100)及磁场变换器(200)。
MST结算器(300)是利用从磁场变换器(200)产生的磁场进行结算处理的终端设备。亦即，MST结算器(300)读取从磁场变换器(200)产生的磁场并提取卡信息后运用在结算中。
用户终端设备(100)是记录有用户的信用卡、签帐卡等金融卡的信息(卡号、有效期等)的终端设备，附图中以智能手机(smart phone)为示例进行说明，但不仅是智能手机，也可以平板电脑(tablet PC)、触屏平板电脑(slate PC)、PMP(Portable MultimediaPlayer)等。当然，本发明可适用的终端设备并非限定于上述的种类，也可包括能够与外部装置进行通信的全部的终端设备。
用户终端设备(100)在以结算模式运行时，发送包括卡信息的声波信号(以下，称为'卡信息声波信号')。在此，声波信号是声波频段为例如18,000Hz～19,800Hz之间的信号。该频段不是人们能够听到的可听频段的声波，因此，是人们无法听到的频率信号。从而，利用此种的不可听声波的频段的信号发送包括卡信息的卡信息声波信号。下面详细说明此种的用户终端设备(100)。
磁场变换器(200)从用户终端设备(100)接收卡信息声波信号时，从卡信息声波信号提取卡信息。并且，产生与提取的卡信息匹配的磁场。
一般而言，作为磁性安全传输技术的MST(Magnetic Secure Transmission)是通过无线传输磁性信用卡信息进行结算的方式，将安装包括卡信息的设备的智能手机与信用卡结算终端设备接触时，MST结算器(300)会自动读取卡信息并进行结算。
因此，如图2所示，本发明的磁场变换器(200)以声波形态从用户终端设备(100)接收用户的卡信息后，从输入的声波提取卡信息并将其变换为磁场形态而输出，并且，MST结算器(300)通过磁场读取卡信息，而执行卡结算。从而，以往只能在可产生磁场的智能手机使用MST结算器(300)，相反地，在具备本发明的磁场变换器(200)时，就可利用全部的用户终端设备(100)通过MST结算器(300)进行结算。
并且，磁场变换器(200)和用户终端设备(100)通过相互不同的信道发送及接收声波。亦即，为了消除相互干扰，通过两个不同的信道接收及发送声波。
为此，在预设定的邻近范围内感知到物体时,磁场变换器(200)通过第1信道向用户终端设备(100)发送请求卡信息的声波信号(以下，称为'唤醒声波信号')。用户终端设备(100)通过第1信道感知唤醒声波信号(awake sound wave signal)时，以结算模式运行并通过第2信道发送包括卡信息的卡信息声波信号。
并且，如图3(a)所示，用户终端设备(100)在邻近范围内与磁场变换器(200)相邻时，使得磁场变换器(200)的各个模块运行。相反地，如图3(b)所示，将用户终端设备(100)远离磁场变换器(200)而超过邻近范围时，磁场变换器(200)的所有运行停止而形成初始化。
图4为根据本发明的实施例的磁场变换器的构成框图；图5为根据本发明的实施例的唤醒声波数据的框架示例图；图6为根据本发明的实施例的声波发送时使用的补正表的示例图。
如图4所示，磁场变换器(200)包括：邻近感知传感器(210)、唤醒声波信号发送部(220)、卡信息声波信号接收部(230)、卡信息提取部(240)及磁场产生部(250)。此外，还可包括RS通信部(未图示)。
邻近感知传感器(210)是感知在预设定的邻近范围内是否存在物体的传感器。在此，所谓物体是包括人、事物等所有物体的概念。邻近感知传感器(210)如果是小型尺寸的收信率良好的传感器，则可使用人体感知传感器、激光传感器、超声波传感器等各种感知传感器。邻近感知传感器(210)是始终运行，且在邻近感知传感器(210)的周边没有物体时，邻近感知传感器成为ON(待机中)状态，所有的值成为初始化。
唤醒声波信号发送部(220)在邻近范围内存在感知到的用户终端设备(100)时，通过第1信道发送具有密钥的唤醒声波信号。为此，唤醒声波信号发送部(220)包括：密钥生成模块(221)、唤醒声波数据生成模块(222)、变换器扬声器(223)及唤醒声波信号发送模块(224)。
密钥生成模块(221)是生成密钥的模块。在此，密钥是以随机数对称加密的随机数对称加密。在此，随机数对称密钥是例如产生随机的20位数字的随机数，并将此种的随机数适用于既定的加密演算法而生成的密钥。
如图5所示，唤醒声波数据生成模块(222)是生成包括密钥和卡信息请求编码的唤醒声波数据的模块。在此，卡信息请求编码是向用户终端设备(100)请求提供卡信息的编码信息，是事先与用户终端设备(100)约定的编码信息。
变换器扬声器(223)是输出声波信号的模块。在邻近范围内感知到物体时，激活变换器扬声器(223)，相反地，在邻近范围内未感知到物体时，停用变换器扬声器(223)。因为在未感知到物体时无需激活变换器扬声器(223)。
唤醒声波信号发送模块(224)是将由唤醒声波数据变换为声波信号的唤醒声波信号装载于第1信道，并通过变换器扬声器(223)发送。众所周知地，声波通信相比蓝牙等RF通信更可执行低功耗通信。声波通信为了将数据以声波信号传输，可利用BFSK(BinaryFrequency Shift Keying)调制和ASK(Amplitude Shift Keying)等CW(ContinuousWaveform)调制。BFSK调制方式是向两个特定频率声波分别分配0和1的方式，CW调制方式是与频率无关地向将特定强度以上的声音持续特定时间以上者分配1，并向将无声音的状态持续特定时间以上者分配0的方式。通过此种的调制方式的通信在特定单位时间期间以两个形态的声波只能传输1比特的数据。在通常的移动通信终端设备中使用的声波相比电波为很低的低频率，因此，区分将要传输的数据列的时间亦即单位时间相比电波为很长。从而，只利用两个形态的声波在单位时间期间只传输1比特时，只能导致传输速度较低，因此，要使用非只有两个形态的声波的具有各种频率音的声波进行通信。亦即，将使用的频率音定为音乐中使用的音高频率，向各个音高频率对应数据数字值，并传输各种频率音而解码进行通信。如此地在每个单位时间传输多个比特。
并且，唤醒声波信号发送模块(224)感知到在第2信道上从用户终端设备(100)发送的卡信息声波信号时，停止通过第1信道发送唤醒声波信号。这是为了防止第1信道和第2信道的频率错误，当感知到邻接的第2信道上的卡信息声波信号时，停止第1信道上的声波发送。
并且，磁场变换器(200)的卡信息声波信号接收部(230)执行从第2信道上接收卡信息声波信号的功能。为此，卡信息声波信号接收部(230)包括：变换器麦克风(231)、声波信号感知模块(232)及有效性验证模块(233)。
变换器麦克风(231)是设置在磁场变换器(200)的麦克风，接收卡信息声波信号。在邻近范围内感知到物体时，激活变换器麦克风(231)，相反地，在邻近范围内未感知到物体时，停用变换器麦克风(231)。因为当未感知到物体时无需激活变换器麦克风(231)。
声波信号感知模块执行通过变换器麦克风(231)感知在第2信道上是否存在卡信息声波信号的功能。
有效性验证模块(233)是在第2信道上感知到卡信息声波信号时，从第2信道上的卡信息声波信号提取密钥而进行密钥的有效性验证的模块。密钥的有效性是验证与从唤醒声波信号发送部(220)发送的唤醒声波信号中包括的密钥是否一致。
卡信息提取部(240)从接收的卡信息声波信号提取卡信息。并且，只从有效性验证成功的卡信息声波信号提取卡信息，而不从有效性验证失败的卡信息声波信号提取卡信息。有效性验证失败的卡信息声波信号不提取卡信息而废弃处置。
磁场产生部(250)产生与提取的卡信息匹配的磁场。将提取的卡信息与磁性安全传输技术亦即MST(Magnetic Secure Transmission)进行匹配，而产生磁场形态。
RS通信部(未图示)是将提取的卡信息通过RS通信向所述MST结算器(300)传输。利用RS-232、484等串行通信(serial communication)及并列通信(parallelcommunication)直接向MST结算器(300)传输用户的卡信息。必要时，除了磁场之外，通过RS通信以有线方式提供卡信息。
并且，包括邻近感知传感器(210)、唤醒声波信号发送部(220)、卡信息声波信号接收部(230)、卡信息提取部(240)、磁场产生部(250)及RS通信部(未图示)的磁场变换器(200)可通过电池接收驱动电力，但也可形成具有另外的USB线缆而从MST结算器(300)接收驱动电力。向MST结算器(300)的USB端口插入USB线缆而从MST结算器(300)接收驱动电力。
并且，在发送唤醒声波信号时要考虑到硬件特性。利用二进数比特或超过二进数的比特进行声波通信时，在通过扬声器发送声波时，根据扬声器的硬件特性，声波可能被装载于非原来设定的基准频率的有稍微的误差的其他频率而发送，接收其的麦克风以原来的基准频率解调，因此，可能发生无法接收正确的数据的问题，因此，要考虑硬件特性。亦即，通过变换器扬声器(223)发送声波时，根据扬声器及唤醒声波信号发送模块(224)的硬件特性，声波可能被装载于非原来设定的基准频率的有稍微误差的其他频率而发送，而接收其的麦克风以原来的基准频率解调，因此，可能无法接收正确的数据。
因此，要考虑到扬声器及唤醒声波信号发送模块(224)的硬件特性而决定声波信号的频段。为此，可使用在图6中图示的另外的补正表。
下面详细说明补正表，用户终端设备(100)和磁场变换器(200)分别具备按照补正根据磁场变换器(200)的硬件特性的误差的补正值，设定分配补正频率的补正频段，且向补正值‘0’分配补正基准频率的硬件补正表。
发送唤醒声波信号的磁场变换器(200)以设定的基本分贝的大小产生分配给数据位数的数据频率，并在接收声波信号时，以基本分贝的大小产生用于接收从最近的地方发送的声波信号上装载的数据的分离接收过滤频率，并以基本分贝的大小产生用于硬件发送补正的补正基准频率。
接收唤醒声波信号的用户终端设备(100)接收唤醒声波信号，并按数据频率提取分贝的值并排列后，利用硬件补正表，按提取的补正值将排列移位进行补正，按向分离接收过滤频率的频段中分贝最大的分离接收过滤频率分配的排列因子的个数，以数据频率的分贝大的顺序提取而复原数据。
如图6所示，硬件补正表是按照补正根据发送唤醒声波信号的磁场变换器(200)的硬件特性的误差的补正值，设定分配补正频率的补正频段，且向补正值‘0’分配补正基准频率的存储表。在发送声波信号时，根据扬声器的硬件特性，声波可能被装载于非原来设定的基准频率的有稍微误差的其他频率而发送，因此，为了补正此种的根据硬件特性的误差，将相同的硬件补正表分别具备于磁场变换器(200)及用户终端设备(100)。将向补正值‘0’分配的补正频率称为补正基准频率。
参照图6，补正频段为具有18,065Hz至18,095Hz的频段，以5Hz间隔分配补正频率，在18,065Hz下具有3的补正值，在18,070Hz下具有2的补正值，在18,075Hz下具有1的补正值，在18,080Hz下具有0的补正值，在18,085H下具有-1的补正值，在18,090Hz下具有-2的补正值，在18,095Hz下具有-3的补正值。从而，具有0的补正值的18,080Hz分配给补正基准频率。因此，发送唤醒声波信号的磁场变换器(200)是硬件特性误差补正工具，其选择用于硬件发送补正的补正频率，并以基本分贝的大小发送。本申请人申请注册的韩国注册专利10-1568314中记载了关于利用此种的补正表的声波发送及声波接收的更详细的说明。
图7是根据本发明的实施例的用户终端设备的构成框图；图8为包括根据本发明的实施例的密钥和卡信息的卡信息声波数据的框架示例结构。
用户终端设备(100)以结算模式运行时，发送包括卡信息的声波信号亦即卡信息声波信号。为此，如图7所示，用户终端设备(100)包括：终端设备麦克风(110)、终端设备扬声器(120)、密钥提取部(130)、卡信息声波信号生成部(140)及卡信息声波信号发送部(150)。
终端设备麦克风(110)是安装在用户终端设备(100)的麦克风，执行接收唤醒声波信号的功能。
终端设备扬声器(120)是安装在用户终端设备(100)的扬声器，执行输出卡信息声波信号的功能。
密钥提取部(130)执行在从第1信道接收包括卡信息请求编码的唤醒声波信号时,停用终端设备麦克风(110)后,从唤醒声波信号提取密钥的功能。
如图8所示，卡信息声波信号生成部(140)生成包括密钥和卡信息的卡信息声波数据，并将其生成为声波信号亦即卡信息声波信号。为了将数据以声波信号传输，可利用BFSK(Binary Frequency Shift Keying)调制和ASK(Amplitude Shift Keying)等CW(Continuous Waveform)调制。
卡信息声波信号发送部(150)将卡信息声波信号装载于第2信道，通过所述终端设备扬声器(120)发送。并且，从磁场变换器(200)的变换器麦克风(231)接收卡信息声波信号，并将其变换为磁场形态，从而，能够在MST结算器(300)通过磁场进行结算。
在上述的本发明的说明中的实施例是为了有助于本发明的技术领域的技术人员的理解，在各种可实施的示例中选择了最优选的示例而提供的，本发明的技术思想并非限定于上述的实施例，在不脱离本发明的技术思想的范围内可进行各种改变和变更及均等的其他实施例。
附图标记说明
100:用户终端设备
200:磁场变换器
300:MST结算器

Claims (6)

1.一种利用声波通信的非接触近距离结算系统，其特征在于，包括：
用户终端设备，其在以结算模式运行时，接收及发送包括卡信息的声波信号亦即卡信息声波信号；
磁场变换器，其在接收所述卡信息声波信号时，从卡信息声波信号提取卡信息后，产生与提取的卡信息匹配的磁场；及
MST结算器，其利用从所述磁场变换器产生的磁场，通过无线传输进行结算处理，
所述磁场变换器在预设定的邻近范围内感知到物体时,通过第1信道向用户终端设备发送请求卡信息的声波信号亦即唤醒声波信号，
所述用户终端设备通过所述第1信道感知唤醒声波信号时，以结算模式运行，并通过第2信道发送包括所述卡信息的卡信息声波信号，
所述磁场变换器包括：
邻近感知传感器，其感知在预设定的邻近范围内是否存在物体；
唤醒声波信号发送部，其在所述邻近范围内存在感知到的用户终端设备时，通过第1信道发送包括密钥的唤醒声波信号；
卡信息声波信号接收部，其通过第2信道接收卡信息声波信号；
卡信息提取部，其从接收的卡信息声波信号提取卡信息；及
磁场产生部，其产生与提取的卡信息匹配的磁场。
2.根据权利要求1所述的利用声波通信的非接触近距离结算系统，其特征在于，
所述磁场变换器包括：RS通信部，其将提取的卡信息通过RS通信向所述MST结算器传输。
3.根据权利要求1所述的利用声波通信的非接触近距离结算系统，其特征在于，
所述唤醒声波信号发送部包括：
密钥生成模块，其生成密钥；
唤醒声波数据生成模块，其生成包括所述密钥和卡信息请求编码的唤醒声波数据；及
变换器扬声器，其输出声波信号。
4.根据权利要求3所述的利用声波通信的非接触近距离结算系统，其特征在于，
在邻近范围内感知到物体时,激活用于接收卡信息声波信号的变换器麦克风和变换器扬声器，
在所述邻近范围内未感知到物体时，停用所述变换器麦克风和变换器扬声器。
5.根据权利要求3所述的利用声波通信的非接触近距离结算系统，其特征在于，
所述用户终端设备包括：
终端设备麦克风，其接收所述唤醒声波信号；
终端设备扬声器，其输出所述卡信息声波信号；
密钥提取部，其在通过第1信道接收包括所述卡信息请求编码的唤醒声波信号时，停用所述终端设备麦克风后，从所述唤醒声波信号提取密钥；
卡信息声波信号生成部，其生成包括所述密钥和卡信息的声波信号亦即卡信息声波信号；及
卡信息声波信号发送部，其将所述卡信息声波信号装载于第2信道，通过所述终端设备扬声器发送。
6.根据权利要求3所述的利用声波通信的非接触近距离结算系统，其特征在于，
所述密钥为随机数对称密钥。
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