CN117545036A - 一种信号切换系统及智能pos机 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种信号切换系统及智能POS机，包括：a.存储模块，用于在可信执行环境中划分一块区域，并保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据、相关的业务代码；b.信号检测模块，用于检测终端的信号强度，并与保存的信号阈值进行比较；c.鉴权模块，用于在服务器端生成随机数，并通过安全信道发送给终端。本申请通过设置信号切换机制，可以更加灵活地进行信号切换，提高网络连接的稳定性和可靠性，通过鉴权过程中引入了随机数和Ki密钥的计算，可以更加准确地判断用户的合法性，通过在TEE中保存每个虚拟SIM卡的固定存放的数据和暂时存放的网络数据，保证了数据的安全性和隐私性。

Description

一种信号切换系统及智能POS机
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种信号切换系统及智能POS机。
背景技术
虚拟SIM卡是一个数据文件，可通过网络下载到移动终端。eSIM技术使用范围很广，包括可穿戴设备、平板、PC以及其他终端，如智能音箱、智能后视镜、POS机等。
现有实体SIM卡可以实现双卡双待，这样用户可以同时接入两家甚至三家运营商；而现有虚拟SIM卡虽然也可以实现双卡双待的效果，但是切换时，需要人工确认操作，无法根据信号强弱自如切换，当无线网络信号差，没有人工参与的情况下，虚拟SIM卡就可能会无法及时的接收到重要信息，影响终端使用，也会对使用者造成很大的损失。
例如：中国发明专利（申请号：CN202110926844.9）所公开的“获取用户终端中与目标实体SIM卡对应的第一数据链路的信号质量信息；在多链路数据传输模式开启的情况下，根据所述信号质量信息确定是否开启与虚拟SIM卡对应的第二数据链路；在确定开启所述第二数据链路的情况下，根据所述虚拟SIM卡对应的候选运营商信息，确定所述虚拟SIM卡对应的目标运营商信息，以使所述第二数据链路基于所述目标运营商信息对应的通信网络进行通信，其中，所述候选运营商信息与所述目标实体SIM卡对应的运营商信息不同；基于所述第一数据链路和所述第二数据链路进行数据传输，无需进行SIM卡切换，通过多链路并发传输提高数据传输的效率和稳定性”，其说明书公开：在用户终端中安装有多个实体SIM卡时，在默认使用的SIM卡提供的数据网络信号质量低时，可以切换至另一SIM卡，以由该另一SIM卡提供的数据网络进行通信，然而上述技术方案中可能会出现SIM卡通信网络频繁切换的情况，导致数据传输不稳定；上述专利可以佐证现有技术存在的缺陷。
因此我们对此做出改进，提出一种信号切换系统及智能POS机。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前存在的虚拟SIM卡无法根据网络信号强弱自如切换信号的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下信号切换系统及智能POS机，以改善上述问题。
本申请具体是这样的：
一种信号切换系统，包括：
a.存储模块，用于在可信执行环境中划分一块区域，并保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据、相关的业务代码；
b.信号检测模块，用于检测终端的信号强度，并与保存的信号阈值进行比较；
c.鉴权模块，用于在服务器端生成随机数，并通过安全信道发送给终端，终端将随机数通过安全信道发送给TEE，TEE的虚拟SIM卡根据随机数和Ki密钥算出结果，并传至执行环境，由此将SRES传至服务器，服务器从数据库中找到与此IMSI对应的Ki，并使用相同随机数，根据comp128算法计算出SRES，并进行比较；当SRES＝SRES时，鉴权成功，准许入网，否则结束；
d.切换模块，用于在信号检测模块检测到信号强度小于保存的信号阈值时，根据服务器发送的信号切换依据，切换到相应的虚拟SIM卡；
e.数据分析与预测模块，用于收集和分析系统的运行数据，用于预测网络信号的变化趋势和虚拟SIM卡的使用情况。
作为本申请优选的技术方案，该系统实现了多张虚拟SIM卡的信号切换，包括以下步骤：首先在可信执行环境中划分一块区域，保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据和相关的业务代码，终端把IMSI发送给服务器；服务器生成一组随机数发送；终端将随机数通过安全信道发送给TEE。
作为本申请优选的技术方案，所述终端从可信执行环境上读取当前正在使用的虚拟SIM卡的IMSI，由可信任进程访问。
作为本申请优选的技术方案，在TEE中，除了保存多张虚拟SIM卡的数据和业务代码外，还保存信号强度的阈值和每个虚拟SIM卡的信号状态，终端在接收到服务器发送的随机数后，将随机数通过安全信道发送给TEE。
作为本申请优选的技术方案，所述TEE的虚拟SIM卡根据随机数和Ki密钥算出结果，并传至执行环境，由此将SRES传至服务器，同时TEE根据当前接收到的信号强度与保存的信号阈值进行比较，如果当前信号强度小于阈值，则触发信号切换机制。
作为本申请优选的技术方案，所述服务器从数据库中找到与此IMSI对应的Ki，并使用相同随机数，根据comp128算法计算出SRES，并进行比较；同时服务器在比较完SRES和SRES后，根据两者差值的大小和预设的阈值进行比较，如果差值大于阈值，则将差值和阈值的比值作为信号切换的依据。
作为本申请优选的技术方案，鉴权成功后，根据信号切换依据，服务器将向终端发送信号切换指令，终端根据指令切换到相应的虚拟SIM卡，如果鉴权失败，则结束鉴权过程。
切换模块根据业务优先级进行虚拟SIM卡的切换，用于确保高优先级的业务在信号切换时能够优先连接；
业务优先级选择包括以下步骤：
a. 定义不同业务的优先级；
b. 监测到达的业务请求，并识别其所属的业务类型；
c. 检测当前连接的虚拟SIM卡的信号强度；
d. 比较业务的优先级与当前虚拟SIM卡的信号强度；
e. 当业务的优先级高于预设阈值且当前虚拟SIM卡的信号强度低于预设阈值时，触发切换机制；
f. 选择一个目标虚拟SIM卡作为切换对象；
g. 执行虚拟SIM卡的切换操作，包括断开与当前虚拟SIM卡的连接、建立与目标虚拟SIM卡的连接，并将相关业务请求重定向到新的连接；
h. 更新虚拟SIM卡的状态信息。
作为本申请优选的技术方案，通过负载均衡算法在备用虚拟SIM卡列表选择一个目标虚拟SIM卡作为切换对象，目标虚拟SIM卡的信号强度、负载情况、可用性因素进行综合判断；
负载均衡算法具体包括：
a. 定义服务器的初始权重值；
b. 监测到达的业务请求，并识别其所属的业务类型；
c. 获取业务的优先级；
d. 根据业务的优先级和服务器的实时状态，动态计算每个服务器的权重值；
e. 根据动态权重值和负载均衡策略，选择一个目标服务器；
f. 将业务请求分配给选定的目标服务器；
g. 更新服务器的状态信息；
h. 根据服务器的实时状态和负载均衡策略，动态调整服务器的权重值。
作为本申请优选的技术方案，数据分析与预测模块包括以下子模块：
i. 数据收集子模块，用于实时收集系统的运行数据，包括各虚拟SIM卡的网络负载情况、信号强度、业务请求量；
ii. 数据处理子模块，用于对收集的数据进行清洗、整理和分析，提取信息；
iii. 数据预测子模块，基于机器学习和大数据分析技术，根据历史数据和当前的网络环境，用于预测未来网络信号变化趋势和虚拟SIM卡的使用情况；
iv. 策略优化子模块，根据预测结果和业务需求，优化虚拟SIM卡的切换策略和业务分配策略。
一种智能POS机，包括智能机体，所述存储模块、信号检测模块、鉴权模块、切换模块以及数据分析与预测模块分别安装于智能机体内，所述智能机体的前侧使用阻尼销轴转动安装有刷卡座，所述智能机体内还安装有扫描模块，扫描模块的扫描口设置在智能机体前端面处，扫描口与刷卡座相对，所述智能机体的前侧还设置有打印验钞机构，所述打印验钞机构与刷卡座可拆卸安装，所述打印验钞机构内设置有打印机构、NFC感应机构和验钞计数机构，所述智能机体的下端面安装有腰夹机构和防护带机构，所述打印验钞机构通过位置改变后，可与腰夹机构和验钞计数机构配合，用于纸币的验钞。
作为本申请优选的技术方案，所述打印验钞机构包括壳罩，所述壳罩的截面为不闭合的曲线结构，壳罩的左右内侧对称安装有两个内侧板，所述壳罩和两个内侧板之间形成安装腔，安装腔具有开口部，安装腔的开口部设置有两个对称的外侧板，两个外侧板的顶部和底部分别与壳罩水平滑动配合，所述打印机构、NFC感应机构和验钞计数机构分别设置在安装腔内。
作为本申请优选的技术方案，所述壳罩与外侧板滑动配合的顶部和底部分别设置有第一U型卷边，所述第一U型卷边的两端延伸至壳罩端部，所述外侧板的顶部和底部分别设置有第二U型卷边，所述第二U型卷边的两端分别贯穿至外侧板的两端，所述第一U型卷边和第二U型卷边水平滑动配合。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
在本申请的方案中：
1.为了解决现有技术中虚拟SIM卡无法根据网络信号强弱自如切换信号的问题，本申请通过设置信号切换机制，可以更加灵活地进行信号切换，提高网络连接的稳定性和可靠性，通过鉴权过程中引入了随机数和Ki密钥的计算，可以更加准确地判断用户的合法性，通过在TEE中保存每个虚拟SIM卡的固定存放的数据和暂时存放的网络数据，保证了数据的安全性和隐私性；
2.为了解决现有技术中POS机不具有验钞功能的问题，本申请通过设置的打印验钞机构的位置转变，将打印验钞机构与腰夹机构和防护带机构配合，实现了纸币的自动输送验钞计数，节省了人工计算纸币数量的繁琐性，实现了POS的验钞功能，提高了POS机纸币交易的便捷性；
3.通过设置的刷卡座、验钞计数机构、NFC感应机构和打印机构，使得POS机不仅具有扫描功能，还可以实现刷卡、验钞和NFC感应的功能，实现POS机多种交易状态的灵活转换，解决了现有技术中POS机功能单一的问题；
4.通过设置打印验钞机构与刷卡座便捷拆装，实现了打印验钞机构的可拆卸，便于打印验钞机构的维护或者更换，解决了现有技术中POS机打印模块不能选择性分离的问题，实现了POS机的多样化使用。
附图说明
图1为本申请提供的信号切换系统示意图；
图2为本申请提供的智能POS机的正面结构示意图；
图3为本申请提供的智能POS机的扫描状态示意图；
图4为本申请提供的智能POS机的背面结构示意图；
图5为本申请提供的智能POS机的刷卡座和打印验钞机构分离示意图；
图6为本申请提供的智能POS机的刷卡座结构示意图；
图7为本申请提供的智能POS机的内侧板和壳罩安装结构示意图；
图8为本申请提供的智能POS机的打印验钞机构展开状态示意图。
图9为本申请提供的智能POS机的A处放大结构示意图；
图10为本申请提供的智能POS机的外侧板和端板安装示意图；
图11为本申请提供的智能POS机的马达和插轴分离示意图；
图12为本申请提供的智能POS机的验钞计数机构结构示意图；
图13为本申请提供的智能POS机的验钞状态剖视图；
图14为本申请提供的智能POS机的验钞状态示意图；
图15为本申请提供的智能POS机的腰夹机构拆分示意图；
图16为本申请提供的智能POS机的防护带机构结构示意图；
图17为本申请提供的智能POS机的捻杆和齿套拆分示意图。
图中标示：
1、智能机体；
2、打印验钞机构；201、壳罩；2011、第一U型卷边；202、内侧板；203、定位座；204、端板；2041、连通口；2042、T型滑槽；205、凸壳；206、U型套；207、外侧板；2071、第二U型卷边；2072、T型滑块；208、插座；209、齿带；210、三角板；211、插轴；212、扣座；213、槽板；214、马达；
3、刷卡座；301、定位孔；
4、扫描口；
5、NFC感应机构；
6、腰夹机构；601、第一缓冲槽；602、缓冲板；603、夹板；6031、缓冲孔；
7、防护带机构；701、捻杆；702、第二缓冲槽；703、侧盖；704、滑座；7041、安装孔；705、齿套；
8、旋转座；
9、验钞计数机构；901、引导板；902、U型夹；903、阻尼条；
10、打印机构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如背景技术所述的，虚拟SIM卡无法根据网络信号强弱自如切换信号的问题。
为了解决此技术问题，本发明提供了一种信号切换系统及智能POS机，其应用于无线通信领域。
具体地，请参考图1，所述一种信号切换系统具体包括：
a.存储模块，用于在可信执行环境中划分一块区域，并保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据、相关的业务代码；
b.信号检测模块，用于检测终端的信号强度，并与保存的信号阈值进行比较；
c.鉴权模块，用于在服务器端生成随机数，并通过安全信道发送给终端，终端将随机数通过安全信道发送给TEE，TEE的虚拟SIM卡根据随机数和Ki密钥算出结果，并传至执行环境，由此将SRES传至服务器，服务器从数据库中找到与此IMSI对应的Ki，并使用相同随机数，根据comp128算法计算出SRES，并进行比较；当SRES＝SRES时，鉴权成功，准许入网，否则结束；
d.切换模块，用于在信号检测模块检测到信号强度小于保存的信号阈值时，根据服务器发送的信号切换依据，切换到相应的虚拟SIM卡；
e.数据分析与预测模块，用于收集和分析系统的运行数据，用于预测网络信号的变化趋势和虚拟SIM卡的使用情况。
本发明提供的信号切换系统，通过在TEE中保存每个虚拟SIM卡的信号状态和阈值，并在服务器端引入信号切换依据，可以更加灵活地进行信号切换，提高网络连接的稳定性和可靠性，通过对鉴权过程进行改进，可以更加准确及时的判断用户的合法性，从而提高虚拟SIM卡自如安全的信号切换。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例1
一种信号切换系统，请参考图1，该系统实现了多张虚拟SIM卡的信号切换，包括以下步骤：首先在可信执行环境中划分一块区域，保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据和相关的业务代码，终端把IMSI发送给服务器；服务器生成一组随机数发送；终端将随机数通过安全信道发送给TEE；终端从可信执行环境上读取当前正在使用的虚拟SIM卡的IMSI，由可信任进程访问；在TEE中，除了保存多张虚拟SIM卡的数据和业务代码外，还保存信号强度的阈值和每个虚拟SIM卡的信号状态，终端在接收到服务器发送的随机数后，将随机数通过安全信道发送给TEE；TEE的虚拟SIM卡根据随机数和Ki密钥算出结果，并传至执行环境，由此将SRES传至服务器，同时TEE根据当前接收到的信号强度与保存的信号阈值进行比较，如果当前信号强度小于阈值，则触发信号切换机制；服务器从数据库中找到与此IMSI对应的Ki，并使用相同随机数，根据comp128算法计算出SRES，并进行比较；同时服务器在比较完SRES和SRES后，根据两者差值的大小和预设的阈值进行比较，如果差值大于阈值，则将差值和阈值的比值作为信号切换的依据；鉴权成功后，根据信号切换依据，服务器将向终端发送信号切换指令，终端根据指令切换到相应的虚拟SIM卡，如果鉴权失败，则结束鉴权过程；
通过在鉴权过程中引入了随机数和Ki密钥的计算，使得只有正确的用户才能通过鉴权过程并成功入网，同时服务器端和手机端都进行SRES和SRES的比较，可以更加准确地判断用户的合法性，增加了灵活性，在TEE中保存每个虚拟SIM卡的固定存放的数据和暂时存放的网络数据，使得每个虚拟SIM卡可以根据不同的需要进行配置和使用，同时手机从可信执行环境读取当前正在使用的虚拟SIM卡的IMSI，由可信任进程访问，保证了数据的安全性和隐私性。
实施例2
对实施例1提供的一种信号切换系统进一步优化，具体地，请参考图1，切换模块根据业务优先级进行虚拟SIM卡的切换，用于确保高优先级的业务在信号切换时能够优先连接；
业务优先级选择包括以下步骤：
a. 定义不同业务的优先级；
b. 监测到达的业务请求，并识别其所属的业务类型；
c. 检测当前连接的虚拟SIM卡的信号强度；
d. 比较业务的优先级与当前虚拟SIM卡的信号强度；
e. 当业务的优先级高于预设阈值且当前虚拟SIM卡的信号强度低于预设阈值时，触发切换机制；
f. 选择一个目标虚拟SIM卡作为切换对象；
g. 执行虚拟SIM卡的切换操作，包括断开与当前虚拟SIM卡的连接、建立与目标虚拟SIM卡的连接，并将相关业务请求重定向到新的连接；
h. 更新虚拟SIM卡的状态信息。
请参考图1，通过负载均衡算法在备用虚拟SIM卡列表选择一个目标虚拟SIM卡作为切换对象，目标虚拟SIM卡的信号强度、负载情况、可用性因素进行综合判断；
负载均衡算法具体包括：
a. 定义服务器的初始权重值；
b. 监测到达的业务请求，并识别其所属的业务类型；
c. 获取业务的优先级；
d. 根据业务的优先级和服务器的实时状态，动态计算每个服务器的权重值；
e. 根据动态权重值和负载均衡策略，选择一个目标服务器；
f. 将业务请求分配给选定的目标服务器；
g. 更新服务器的状态信息；
h. 根据服务器的实时状态和负载均衡策略，动态调整服务器的权重值；
据服务器的处理能力、负载情况和其他相关因素，给每个服务器分配一个初始权重值，这些权重值可以根据实际情况进行动态调整；
通过监测模块实时监测到达的业务请求，并根据请求的来源、报文结构或特定标识来识别业务类型。可以利用深度包检测（DPI）技术或其他相关方法来识别业务类型；
获取业务的优先级信息，这可以通过解析请求报文中的特定字段、查询业务优先级数据库或其他途径来实现；
根据业务的优先级和服务器的实时状态，动态计算每个服务器的权重值；可以考虑将业务优先级作为一个重要因子，对服务器的权重进行加权处理，同时，还可以考虑其他因素，如服务器的负载情况、响应时间、处理能力等；
根据动态权重值和负载均衡策略，选择一个目标服务器来处理该业务请求，可以采用加权轮询、加权随机或其他相关算法进行选择，在选择过程中，可以考虑服务器的可用性、负载情况、处理能力等因素进行综合判断；
将业务请求分配给选定的目标服务器进行处理，可以利用网络协议（如HTTP、TCP等）或其他相关机制来实现请求的转发和分配；
实时更新服务器的状态信息，包括处理中的请求数、响应时间、负载情况等，这些状态信息可以用于后续的动态权重计算和负载均衡决策，可以利用性能监控工具或其他相关机制来收集和更新这些信息；
根据服务器的实时状态和负载均衡策略，动态调整服务器的权重值，这可以根据实际需要进行定期或触发式的调整。例如，当某个服务器的负载过重时，可以适当降低其权重值以减少请求分配；当某个服务器的负载较轻时，可以适当增加其权重值以提高资源利用率；
根据需要，可以重复执行步骤b至步骤h，以实现持续的业务请求处理和负载均衡，此外，还可以结合其他技术手段和算法进行优化和改进，如引入人工智能技术进行预测和决策、利用容器化和虚拟化技术提高服务器资源的灵活性；
通过基于业务优先级和动态权重的负载均衡算法，切换模块能够根据实际情况智能地分配请求到合适的服务器，避免某些服务器过载而其他服务器处于空闲状态，这有助于平衡服务器的负载，减少单点故障的风险，并提高整个系统的可靠性和稳定性；
通过智能负载均衡和动态权重调整，切换模块能够合理分配请求到处理能力更强的服务器上，从而提高整个系统的处理能力，这可以加快请求的处理速度，降低响应时间，提升系统的性能。
请参考图1，数据分析与预测模块包括以下子模块：
i. 数据收集子模块，用于实时收集系统的运行数据，包括各虚拟SIM卡的网络负载情况、信号强度、业务请求量；
ii. 数据处理子模块，用于对收集的数据进行清洗、整理和分析，提取信息；
iii. 数据预测子模块，基于机器学习和大数据分析技术，根据历史数据和当前的网络环境，用于预测未来网络信号变化趋势和虚拟SIM卡的使用情况；
iv. 策略优化子模块，根据预测结果和业务需求，优化虚拟SIM卡的切换策略和业务分配策略。
实施例3
一种智能POS机，具体地，请参考图2、图3、图4、图5、图13和图14，包括智能机体1，智能机体1的前侧使用阻尼销轴转动安装有刷卡座3，阻尼销轴安装在刷卡座3的底部，使得刷卡座3可以进行0-90°的转动，所述存储模块、信号检测模块、鉴权模块、切换模块以及数据分析与预测模块分别安装于智能机体1内，智能机体1内还安装有扫描模块，扫描模块的扫描口4设置在智能机体1前端面处，扫描口4与刷卡座3相对，当需要扫描时，可以将刷卡座3转动至90°，当不需要扫描时，刷卡座3挡在扫描口4外，可以避免扫描口4裸露在外，可以更好的保护扫描镜片的防刮磨，智能机体1的前侧还设置有打印验钞机构2，打印验钞机构2与刷卡座3可拆卸安装，打印验钞机构2可以随刷卡座3进行90°转动，打印验钞机构2内设置有打印机构10、NFC感应机构5和验钞计数机构9，打印机构10包括驱动模块、纸卷和打印出纸模块，出纸口设置在壳罩201上，验钞计数机构9包括验钞感应模块和计数模块，智能机体1的下端面安装有腰夹机构6和防护带机构7，腰夹机构6用于将POS机扣在腰带处使用，防护带机构7用于在手持POS机防止POS机手滑意外掉落，可以提高POS机使用的便捷性和安全性，打印验钞机构2通过位置改变后，可以与腰夹机构6和验钞计数机构9配合，用于纸币的验钞。
通过对打印验钞机构2、腰夹机构6和防护带机构7进行设计，当使用纸币交易时，可以将打印验钞机构2与刷卡座3快速拆卸后，将打印验钞机构2与智能机体1的背面、腰夹机构6和防护带机构7配合，以实现纸币的自动化输送验钞，避免了人工肉眼验钞的低准确率，节省了人工手动计算纸币数量的繁琐性，提高了纸币交易的效率，提高了POS机使用的多样性。
实施例4
对实施例3提供的一种智能POS机进一步优化，具体地，如图3、图5、图6和图8所示，打印验钞机构2包括壳罩201，壳罩201的截面为不闭合的曲线结构，壳罩201的左右内侧对称安装有两个内侧板202，内侧板202与壳罩201内侧固定连接，壳罩201和两个内侧板202之间形成安装腔，安装腔具有开口部，安装腔的开口部设置有两个对称的外侧板207，当壳罩201与刷卡座3安装状态时，两个外侧板207位于壳罩201和刷卡座3之间，两个外侧板207的顶部和底部分别与壳罩201水平滑动配合，打印机构10、NFC感应机构5和验钞计数机构9分别设置在安装腔内，壳罩201在对应打印机构10的位置处设置有壳盖，用于打印机构10的纸卷的更换，NFC感应机构5安装在靠近壳罩201顶部的位置处，便于使用时信用卡、银行卡或者手机的贴合感应，验钞计数机构9设置在靠近外侧板207位置处，两个内侧板202的外侧分别设置有端板204，端板204的内侧设置有多个插轴211，插轴211截面为圆形结构，内侧板202的外侧端面安装有用于插轴211配合插接的定位座203，定位座203与插轴211的插接配合处设置有橡胶套做阻尼，增大插接摩擦，定位座203的截面为圆弧结构，外侧板207的竖直端部与对应的端板204竖直端部活动安装，端板204与壳罩201插接配合，端板204与壳罩201的插接处设置有橡胶垫做阻尼，增大接触摩擦，外侧板207呈U型结构，两个外侧板207的U型开口相对，刷卡座3呈U型结构，刷卡座3的其中一个竖直部配合插在两个外侧板207的U型开口之间，刷卡座3的竖直部两侧分别开设有定位孔301，两个外侧板207的内端面分别安装有插座208，插座208分别与定位孔301插接配合，插座208和定位孔301的插接处设置有橡胶套做阻尼，增大插接摩擦，刷卡座3转动至竖直状态时，刷卡座3的另一竖直部与智能机体1的前侧外壁贴合，且刷卡座3与外侧板207插接的竖直部侧端面与外侧板207的外侧端面齐平，便于更好的进行刷卡操作。
通过对打印验钞机构2和刷卡座3的配合结构进行设计，当打印验钞机构2和刷卡座3需要拆卸时，将两个外侧板207分别向外水平拉动，两个外侧板207分别与壳罩201水平滑动配合，与此同时，两个端板204的插轴211与对应的定位座203脱离，端板204向原理壳罩201的方向运动，外侧板207的插座208与刷卡座3的定位孔301分离，此时将打印验钞机构2向远离刷卡座3的方向移动，便实现了两者的分离，通过插座208和定位孔301的卡合插接，可以实现刷卡座3和打印验钞机构2的快速拆卸，提高POS机使用操作的便捷性。
进一步的，如图4所示，壳罩201与外侧板207滑动配合的顶部和底部分别设置有第一U型卷边2011，第一U型卷边2011的两端延伸至壳罩201端部，外侧板207的顶部和底部分别设置有第二U型卷边2071，第二U型卷边2071的两端分别贯穿至外侧板207的两端，第一U型卷边2011和第二U型卷边2071水平滑动配合，第一U型卷边2011和第二U型卷边2071的内侧设置有橡胶层做阻尼，增大水平滑动摩擦。
通过壳罩201与外侧板207的水平滑动配合设置，使得外侧板207可以完全滑离壳罩201，便于打印验钞机构2的拆卸，便于安装腔内部的维护。
进一步的，如图7、图8、图9、图10和图13所示，端板204与外侧板207活动安装的一侧设置有T型滑槽2042，外侧板207的内端面安装有T型滑块2072，T型滑块2072与T型滑槽2042竖直滑动配合，T型滑槽2042的一端贯穿至端板204的端部，T型滑块2072位于外侧板207的上下第二U型卷边2071之间，外侧板207的第二U型卷边2071的一端与端板204相抵。
通过端板204与外侧板207竖直滑动配合设置，不仅可以保证当两个端板204分别与壳罩201插接时，夹住两个外侧板207，使得两个外侧板207被限位，而且当两个外侧板207打开时，端板204不仅可以随外侧板207水平运动，还可以相对于外侧板207竖直运动，扩大端板204的灵活性，同时也便于端板204与外侧板207的分离，便于端板204的更换和维护。
实施例5
对实施例3或者实施例4提供的一种智能POS机进一步优化，具体地，如图4、图13、图14、图16和图17所示，防护带机构7包括两组第二缓冲槽702，第二缓冲槽702嵌设在智能机体1下端面，第二缓冲槽702内竖直滑动设置有贯穿第二缓冲槽702下端面的滑座704，滑座704与第二缓冲槽702使用弹簧连接，弹簧驱动滑座704向第二缓冲槽702内运动，两组第二缓冲槽702之间设置有多个截面为圆形结构的捻杆701，捻杆701的表面设置有阻尼结构，阻尼结构为橡胶层，以增大接触摩擦，捻杆701的两端活动贯穿至对应的滑座704内，滑座704内设置有容纳腔，容纳腔内设置有齿套705，齿套705套接在对应的捻杆701端部，齿套705的设置限定捻杆701的轴向运动，齿套705转动时，对应的捻杆701一起转动，相邻的两个齿套705之间不相交叉，使得多个齿套705的转动互不影响，齿套705的锯齿部凸出至滑座704外侧，滑座704的侧端面通过扭簧销轴转动安装有侧盖703，侧盖703的外侧端面与滑座704的外侧端面齐平，当侧盖703转动打开时，侧盖703挡在智能机体1的下端面，可以限定滑座704向第二缓冲槽702内弹性移动，滑座704的外侧端面开设有安装孔7041，安装孔7041位于齿套705的贯穿面，安装孔7041的内端贯穿至容纳腔内。
通过对防护带机构7进行设计，当使用POS机时，可以将手穿过捻杆701和智能机体1之间，便于POS机手持，提高POS机手持的安全性，防止POS机手持掉落。
进一步的，如图5、图8、图9、图10、图11、图13、图14和图17所示，端板204的外侧端面安装有凸壳205，端板204开设有与凸壳205连通的连通口2041，凸壳205内安装有矩形槽板213，矩形槽板213内水平滑动设置有马达214，马达214的外壁与矩形槽板213内壁贴合，马达214的其中一端面与端板204外壁贴合，端板204的内侧设置有三角板210，三角板210呈直角三角形结构，三角板210一侧设置有齿带209，多个插轴211的一端使用轴承座与三角板210活动连接，其中一个插轴211活动贯穿三角板210至连通口2041内，且与马达214的输出端连接，多个插轴211设置在齿带209内侧，以使得齿带209呈直角三角形轨道传送，齿带209的其中一侧锯齿部凸出至三角板210外侧，三角板210侧端面连接有多个呈L型结构的扣座212，扣座212位于凸出的锯齿部一侧，扣座212与对应的安装孔7041扣接配合，以使齿带209凸出的锯齿部与多个齿套705凸出的锯齿部啮合配合。
当打印验钞机构2与刷卡座3拆卸后，通过将三角板210向外侧板207的方向移动，与此同时，马达214在槽板213内移动，三角板210的扣座212与安装孔7041扣接，当马达214启动时，插轴211转动，齿带209发生传动，齿带209与多个齿套705啮合，多个齿套705发生转动，可以实现每个捻杆701两端的齿套705同向转动，进而可以实现多个捻杆701同向转动的效果。
进一步的，如图3、图13和图14所示，端板204外端面安装有U型套206，智能机体1的下端面通过销轴转动安装有两组呈L型结构的旋转座8，两组旋转座8对称分布，当打印验钞机构2拆卸后，端板204移动至靠近旋转座8位置处，旋转座8转动至与智能机体1下端面垂直状态时，旋转座8与U型套206竖直插接配合，智能机体1的下端面开设有用于旋转座8收纳槽，当旋转座8不使用时，可以将旋转座8转动至收纳槽内。
通过将智能机体1侧着防止，将与刷卡座3分离的打印验钞机构2移动至防护带机构7处，通过将端板204与外侧板207竖直滑动，使得T型滑块2072的底部与T型滑槽2042的闭口端相抵，然后水平拉动端板204，使得外侧板207水平滑动微调间距，然后将U型套206由上至下搭在旋转座8上，旋转座8对打印验钞机构2实现支撑的效果，然后将三角板210的扣座212与安装孔7041扣接，保证齿带209和齿套705的啮合，从而实现智能机体1位置转变后的定位。
实施例6
对实施例3、实施例4或者实施例5提供的一种智能POS机进一步优化，具体地，如图4、图13、图14和图15所示，腰夹机构6包括两组第一缓冲槽601，第一缓冲槽601的开口端与智能机体1的下端面齐平，第一缓冲槽601的开口端朝向多个捻杆701，第一缓冲槽601内通过销轴转动连接有缓冲板602，第一缓冲槽601内壁与缓冲板602之间连接有弹簧，以驱动缓冲板602绕销轴弧形转动，智能机体1的下端面设置有夹板603，夹板603包括水平部，水平部与智能机体1的下端面平行，水平部的一侧呈L型弯折，且延伸端与智能机体1的下端面固定连接，水平部的另一侧呈U型弯折，夹板603的L型弯折部设置在最外侧的捻杆701的一侧，夹板603的U型弯折部设置在远离捻杆701的一侧，夹板603的L型弯折部开设有缓冲孔6031，缓冲板602的延伸端贯穿缓冲孔6031，且限位在L型弯折部的内侧，缓冲板602的延伸端两侧设置有外凸部，以限定缓冲板602转出夹板603，以使缓冲板602限位在缓冲孔6031内弧形弹性转动，智能机体1的下端面、多个捻杆701、滑座704、夹板603的L型弯折部，以及缓冲板602之间形成纸币放置区。
通过将夹板603的U型弯折部扣在腰带上，可以实现POS机在腰带上定位放置；当进行纸币交易时，通过将打印验钞机构2与防护带机构7安装后，将POS机侧着放置，将纸币放置在放置区，使得纸币的底部坐落在缓冲板602和夹板603的L型弯折部上，在缓冲板602的作用下，若干纸币的底部呈倾斜分布，最外侧的纸币与捻杆701接触，当捻杆701开始转动时，首先对最外侧的一张纸币进行输送，当上面一张纸币即将完全输送出时，捻杆701与下面一张纸币接触，开始输送下面一张纸币，以此类推，完成纸币的自动输送。
进一步的，如图5、图7、图8、图12、图13和图14所示，验钞计数机构9的上端面和下端面分别安装有两组开口向背的U型夹902，壳罩201内安装有四组阻尼条903，验钞计数机构9限位在四组阻尼条903内水平滑动，当刷卡座3与打印验钞机构2安装时，刷卡座3与验钞计数机构9相对，当刷卡座3与打印验钞机构2分离后，两个外侧板207相对打开，将验钞计数机构9沿阻尼条903方向拉出至两个外侧板207之间，当再次将两个外侧板207相对运动时，U型夹902与对应的外侧板207卡合配合，验钞计数机构9的水平端面通过销轴转动安装有两组引导板901，两组引导板901位于同一水平面的两个U型夹902之间，引导板901转动至竖直状态时，引导板901的外侧端面与验钞计数机构9的外侧端面齐平，引导板901的延伸端为弧形结构，用于与最边侧的捻杆701贴合，验钞计数机构9的验钞端面的顶端或者底端呈向内弧形弯折状态。
当POS进行验钞使用时，验钞计数机构9的验钞端面与夹板603的水平面平行且靠近，从纸币放置区输送下来的纸币在引导板901的引导下贴合在验钞计数机构9和夹板603之间输送出去，从而实现验钞计数机构9对纸币的计数和验钞效果。
本发明提供的信号切换系统及智能POS机的使用过程如下：
当需要扫描时，通过将打印验钞机构2向下掰动，使得刷卡座3沿销轴转动，转动至90°时，扫描口4露出，可以进行POS机的扫描使用；
当需要刷卡时，将刷卡座3复位后，将信用卡或者银行卡从刷卡座3内划过，以读取银行卡或者信用卡的信息；
当使用具有芯片的银行卡或者信用卡时，可以直接将银行卡或者信用卡贴在打印验钞机构2的顶部，进行NFC感应，以读取银行卡或者信用卡的信息；
当需要纸质打印时，可以在智能机体1操作打印，打印的纸从打印验钞机构2的出纸槽出来；
当进行纸币交易时，通过将打印验钞机构2与刷卡座3拆卸后，将打印验钞机构2内的验钞计数机构9拉出至与外侧板207限位转动引导板901，将引导板901与最边侧的捻杆701贴合，将POS机侧着放置，然后打开旋转座8，将U型套206坐落在旋转座8上，扣座212与安装孔7041扣接，完成打印验钞机构2的位置转变，通过将一砸纸币放入放置区，然后开启验钞计数机构9和马达214，使得捻杆701驱动一张一张的纸币依次经过验钞和计数，实现纸币的自动化验钞计数。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号切换系统，其特征在于，包括：
a.存储模块，用于在可信执行环境中划分一块区域，并保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据、相关的业务代码；
b.信号检测模块，用于检测终端的信号强度，并与保存的信号阈值进行比较；
c.鉴权模块，用于在服务器端生成随机数，并通过安全信道发送给终端，终端将随机数通过安全信道发送给TEE，TEE的虚拟SIM卡根据随机数和Ki密钥算出结果，并传至执行环境，由此将SRES传至服务器，服务器从数据库中找到与此IMSI对应的Ki，并使用相同随机数，根据comp128算法计算出SRES，并进行比较，当SRES＝SRES时，鉴权成功，准许入网，否则结束；
d.切换模块，用于在信号检测模块检测到信号强度小于保存的信号阈值时，根据服务器发送的信号切换依据，切换到相应的虚拟SIM卡；
e.数据分析与预测模块，用于收集和分析系统的运行数据，用于预测网络信号的变化趋势和虚拟SIM卡的使用情况。
2.根据权利要求1所述的一种信号切换系统，其特征在于，信号切换系统实现了多张虚拟SIM卡的信号切换，包括以下步骤：首先在可信执行环境中划分一块区域，保存多张虚拟SIM卡的固定存放的数据、暂时存放的有关网络的数据和相关的业务代码，终端把IMSI发送给服务器；服务器生成一组随机数发送，终端将随机数通过安全信道发送给TEE。
3.根据权利要求2所述的一种信号切换系统，其特征在于，终端从可信执行环境上读取当前正在使用的虚拟SIM卡的IMSI，由可信任进程访问。
4.根据权利要求3所述的一种信号切换系统，其特征在于，在TEE中，除了保存多张虚拟SIM卡的数据和业务代码外，还保存信号强度的阈值和每个虚拟SIM卡的信号状态，终端在接收到服务器发送的随机数后，将随机数通过安全信道发送给TEE。
5.根据权利要求4所述的一种信号切换系统，其特征在于，切换模块根据业务优先级进行虚拟SIM卡的切换，用于确保高优先级的业务在信号切换时能够优先连接；
业务优先级选择包括以下步骤：
a. 定义不同业务的优先级；
b. 监测到达的业务请求，并识别其所属的业务类型；
c. 检测当前连接的虚拟SIM卡的信号强度；
d. 比较业务的优先级与当前虚拟SIM卡的信号强度；
e. 当业务的优先级高于预设阈值且当前虚拟SIM卡的信号强度低于预设阈值时，触发切换机制；
f. 选择一个目标虚拟SIM卡作为切换对象；
g. 执行虚拟SIM卡的切换操作，包括断开与当前虚拟SIM卡的连接、建立与目标虚拟SIM卡的连接，并将相关业务请求重定向到新的连接；
h. 更新虚拟SIM卡的状态信息。
6.根据权利要求5所述的一种信号切换系统，其特征在于，通过负载均衡算法在备用虚拟SIM卡列表选择一个目标虚拟SIM卡作为切换对象，目标虚拟SIM卡的信号强度、负载情况、可用性因素进行综合判断；
负载均衡算法具体包括：
a. 定义服务器的初始权重值；
b. 监测到达的业务请求，并识别其所属的业务类型；
c. 获取业务的优先级；
d. 根据业务的优先级和服务器的实时状态，动态计算每个服务器的权重值；
e. 根据动态权重值和负载均衡策略，选择一个目标服务器；
f. 将业务请求分配给选定的目标服务器；
g. 更新服务器的状态信息；
h. 根据服务器的实时状态和负载均衡策略，动态调整服务器的权重值。
7.根据权利要求6所述的一种信号切换系统，其特征在于，数据分析与预测模块包括以下子模块：
i. 数据收集子模块，用于实时收集系统的运行数据，包括各虚拟SIM卡的网络负载情况、信号强度、业务请求量；
ii. 数据处理子模块，用于对收集的数据进行清洗、整理和分析，提取信息；
iii. 数据预测子模块，基于机器学习和大数据分析技术，根据历史数据和当前的网络环境，用于预测未来网络信号变化趋势和虚拟SIM卡的使用情况；
iv. 策略优化子模块，根据预测结果和业务需求，优化虚拟SIM卡的切换策略和业务分配策略。
8.一种智能POS机，使用如权利要求7中所述的一种信号切换系统，其特征在于，包括智能机体（1），所述存储模块、信号检测模块、鉴权模块、切换模块以及数据分析与预测模块分别安装于智能机体（1）内，所述智能机体（1）的前侧使用阻尼销轴转动安装有刷卡座（3），所述智能机体（1）内还安装有扫描模块，扫描模块的扫描口（4）设置在智能机体（1）前端面处，扫描口（4）与刷卡座（3）相对，所述智能机体（1）的前侧还设置有打印验钞机构（2），所述打印验钞机构（2）与刷卡座（3）可拆卸安装，所述打印验钞机构（2）内设置有打印机构（10）、NFC感应机构（5）和验钞计数机构（9），所述智能机体（1）的下端面安装有腰夹机构（6）和防护带机构（7），所述打印验钞机构（2）通过位置改变后，可与腰夹机构（6）和验钞计数机构（9）配合，用于纸币的验钞。
9.根据权利要求8所述的一种智能POS机，其特征在于，所述打印验钞机构（2）包括壳罩（201），所述壳罩（201）的截面为不闭合的曲线结构，壳罩（201）的左右内侧对称安装有两个内侧板（202），所述壳罩（201）和两个内侧板（202）之间形成安装腔，安装腔具有开口部，安装腔的开口部设置有两个对称的外侧板（207），两个外侧板（207）的顶部和底部分别与壳罩（201）水平滑动配合，所述打印机构（10）、NFC感应机构（5）和验钞计数机构（9）分别设置在安装腔内。
10.根据权利要求9所述的一种智能POS机，其特征在于，所述壳罩（201）与外侧板（207）滑动配合的顶部和底部分别设置有第一U型卷边（2011），所述第一U型卷边（2011）的两端延伸至壳罩（201）端部，所述外侧板（207）的顶部和底部分别设置有第二U型卷边（2071），所述第二U型卷边（2071）的两端分别贯穿至外侧板（207）的两端，所述第一U型卷边（2011）和第二U型卷边（2071）水平滑动配合。
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