WO2015163837A1 - Способ индуктивной передачи цифровых данных paybeam - Google Patents

Способ индуктивной передачи цифровых данных paybeam Download PDF

Info

Publication number
WO2015163837A1
WO2015163837A1 PCT/UA2014/000081 UA2014000081W WO2015163837A1 WO 2015163837 A1 WO2015163837 A1 WO 2015163837A1 UA 2014000081 W UA2014000081 W UA 2014000081W WO 2015163837 A1 WO2015163837 A1 WO 2015163837A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
digital data
inductive
pos
inductor
Prior art date
Application number
PCT/UA2014/000081
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК
Original Assignee
Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК filed Critical Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК
Publication of WO2015163837A1 publication Critical patent/WO2015163837A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
    • G06Q20/04—Payment circuits
    • G06Q20/06—Private payment circuits, e.g. involving electronic currency used among participants of a common payment scheme
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type

Definitions

  • the invention relates to the field of electronic communication based on inductive method of transmitting data, for example, contactless transmission of digital data from a contactless transmission of digital data to a receiving device, for example, a card reader with a magnetic strip.
  • MST International - magnetic security transaction
  • MP a card with a magnetic strip. Available in accordance with ISO / IEC 7810, WHEEL 781 1, WHEEL 7812, WHEEL 7813, ISO 8583 and WHEEL 4909.
  • Payment card - a card with a magnetic strip, which is intended for use in payment systems.
  • Bank card issue the activity of issuing bank cards, opening accounts and cash settlement services to customers in transactions using bank cards issued to them.
  • Emulation is the process of emulation, which consists in inheriting the behavior and characteristics of the emulated object.
  • the head of a reader or a reader of a magnetic strip (SMP) is a magnetic head.
  • Polarization is a criterion characterizing the dependence of the co-directionality of the axes of the inductance of the emitter and the reader of the magnetic strip (the angle between the axes when they are parallel transferred) to the maximum distance of stable reading of the signal between them.
  • Security tool (English - security - security) - a tool developed taking into account the requirements of safe storage and data transfer,
  • Contactless data transfer - transferring information to a distance between two or more devices, with the help of which data is transferred, and which does not require contact directly between these devices (for example, between the inductive coil of the emitter, which transmits a signal, and the head of the reader, which is located in the magnetic card reader).
  • a driver is a structural element or module designed to coordinate a control signal (from any source capable of giving a command to a driver) and a payload, in particular, an inductive coil of a radiator.
  • Inductor is the inductive coil of the emitter, which transmits a signal.
  • Method 172f (English - double frequency) - a method of modulating a digital signal described in standard 1SO / 1EC 7811.
  • the quality factor is a parameter of the oscillatory system, which determines the width of the resonance and which characterizes how many times the reserves of the sum of the dynamic and accumulated energy in the system are greater than the energy loss for one oscillation period.
  • Magnetic conduit - a part or a set of parts intended for the passage of a magnetic flux with certain losses.
  • the middle point of consumption is the common wire (ground, zero). It is called “average” when using bipolar power supply systems.
  • Details - a set of digital data necessary to identify the user in the system (payment, discount, security, authorization, etc.).
  • a multivibrator (signal synthesizer) is a device consisting of a resistor and a driver of upper and lower order (boundary, shoulder).
  • a multivibrator is a mechanism for sequentially switching the positive and negative (forward and reverse) current flows.
  • USB 2.0 (Eng. - universal serial bus) - a serial data transfer interface for medium-speed and low-speed peripherals in computer technology. Version 2.0
  • USBotg universal serial bus on-the go
  • PC personal computer
  • POS terminal English - point of sale - point of sale
  • plastic cards which can accept cards with a chip module, magnetic stripe and contactless cards, as well as other devices that have contactless interface.
  • Termination is an auxiliary sign of the end of string data.
  • N means the number of bits that are shared in the stream to interpret the elements of the data stream.
  • N means the number of bits that are shared in the stream to interpret the elements of the data stream.
  • EMF is an electromotive force
  • H-bridge is an electronic circuit that makes it possible to apply voltage to a load in different directions.
  • Software - a sequence of commands implemented in the form of commands of the runtime environment, designed for the functioning of computer systems, and implementing the tasks, as well as developed algorithms.
  • Frame (English frame) - an indivisible amount of information describing the state in which the inductive coil of the emitter should be.
  • NFC near field communication
  • a transponder is a transceiver that sends a signal in response to a received signal.
  • RFID International - radio frequency identification, radio frequency identification
  • RFID is a method of automatic identification of objects in which data stored in transponders or in RFID tags are read or written using radio signals.
  • Payment data - information that the second track stores (track 2). According to ISO / IEC 7813, this information is required to complete a transaction using a POS terminal.
  • Computing system smartphone, phone, tablet, personal computer, other gadgets, etc.
  • Such tools include magnetic stripe (MP) cards, which include, but are not limited to, payment card data.
  • Payment ILCs include, but are not limited to, credit, debit, gift, and discount cards. Data is "recorded" on the magnetic strip of these cards by alternating the magnetization of particles embedded in the magnetic strip.
  • Payment card data is read from their magnetic strip in the POS terminal when the card passes through the magnetic card reader (through the card slot).
  • a magnetic card reader consists of a read head and a decoding circuit associated with it. When a magnetic card moves through a magnetic stripe reader (through a card slot), its magnetic stripe passes in front of the read head.
  • a magnetic strip When moving relative to the read head, a magnetic strip, which is equipped with magnetic domains of variable polarity, creates a pulsating magnetic field in the gap of the read head.
  • the read head converts this pulsating magnetic field into an equivalent electrical signal.
  • the decoder circuit amplifies and digitizes this electrical signal, reproducing the same data stream that was recorded (i.e. was inserted at the time of recording) on the magnetic strip of the card.
  • Magnetic strip coding is described in the international standard ISO 7811 and ISO 7813.
  • 2D barcodes and BBSs are the most promising. They have a wide range of reception, but there is no possibility of their wide practical use due to the lack of appropriate readers at points of sale. And in the case of BBS, one should also point out the lack of a standardized ability to use BBS in many smartphones.
  • microprocessor to standard card readers (card readers) without the need for a significant change in card readers.
  • the circuit is used to determine the position and speed of movement of the card through the card reader to ensure data is transferred from the microprocessor to the magnetic field generators within the scan time of the card with the card head Reader.
  • the device [1] is exclusively contact. The negative consequences of this are mechanical wear and the presence of contamination of the read head.
  • the device [1] is made in the form factor of the card.
  • the negative consequence of this may be the inconvenience of use, because the device is easy to lose as well mechanically damage.
  • the payment card according to [2] contains a magnetic strip emulator and a set of “buttons” - areas on the surface of the payment card. When the “button” is pressed, its authentication as an access code is carried out, and the payment function is activated by the emulator of the magnetic strip.
  • the payment card also contains a transmitter-receiver (pairing unit) for wireless communication with a mobile device (phone, tablet). In this case, it is assumed that the payment function of the magnetic strip emulator is suppressed in response to the failure of wireless communication with a mobile device.
  • a payment card according to [2] may include NFC and RFID emulators.
  • the processor and emulator may exhibit the head of an ILC reader.
  • the processor controls the set of electromagnetic coils through the coil driver, depending on the position and / or speed (i.e. speed and direction) of the emulator’s magnetic strip relative to the head when the payment card passes through the magnetic card reader.
  • the device [2] is a purely contact. The negative consequences of this are mechanical wear and dirt on the read head.
  • the device [2] is made in the form factor of the card.
  • the negative consequence of this may be the inconvenience of its use, because the device is easy to lose, and also to damage mechanically.
  • the device [2] provides for the necessity of detecting the read head and the speed of movement of the card. A negative consequence of this is the possibility of false (idle) responses. This also complicates the design of the device, which leads to a decrease in the life without recharging.
  • the device [2] hardware and software does not implement the one-time-pin function. A negative consequence of this may be the lack of additional protection (due to the use of the same pin code) with each use.
  • the device [3] is a contact card reader. The negative consequences of this are mechanical wear and dirt on the read head.
  • the device [3] is made in the form factor of the card.
  • the negative consequence of this may be the inconvenience of use, since the device is easy to lose, damage mechanically.
  • US 8628012 [4] [System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter (System and method of operation of a near-field magnetic field data band transmitter) was selected as the closest analogue (prototype).
  • Date of publication 01/14/2014. Priority date: 01/20/2013] which describes the system and method of operation of the near-field magnetic field data band transmitter MST, which transmit payment card data from a smartphone or other electronic device to a POS terminal for transactions.
  • a device based on the MST method includes a driver and an inductor.
  • a device based on the MST method receives data from a magnetic strip that contains payment card data, processes the received data from a magnetic strip, and generates high-power magnetic pulses containing processed magnetic strip data, which can then be obtained using a magnetic card reader in the POS terminal.
  • data transmission using this system is possible remotely at a limited distance in the range from 1 to 2 inches, measured between the device transmitting the signal, made in the form of an inductor (a coil of a device that transmits a signal), and a detector (a device that receives a signal), made in the form of a reader head, which is located in a magnetic card reader.
  • an inductor a coil of a device that transmits a signal
  • a detector a device that receives a signal
  • the existing design of the inductor does not facilitate an unambiguous interpretation of the signal transmitted by the inductor. The consequence of this is the noise in the signal. Also, the distribution of the magnetic field in space and in the region of the best data transmission is not determined.
  • the implementation of a technology (method) and a device operating on the basis of the MST method provides for the possibility of saving memory after turning off the power to store payment card data and other personal information. This characteristic of the technical solution is not secured, since the storage of information may result in its unauthorized (illegal) use by third parties.
  • an inductor coil with a quality factor in the range from 10 ⁇ mN / Ohm to 80 ⁇ mN / Ohm is used.
  • the consequence of the above high value of the quality factor of the inductor coil is its high reactivity, as a result of which extraneous electromagnetic oscillations are generated. This leads to a noisy signal and complicates the interpretation of data produced by the decoder, which is located in the card reader. Compensation of extraneous vibrations leads to increased (at least 15%) energy consumption.
  • a device based on MST technology is additionally equipped with a magnetic stripe reader (media) head for receiving magnetic stripe data from the card and for their further use.
  • a magnetic stripe reader (media) head for receiving magnetic stripe data from the card and for their further use.
  • the presence of the head of the reader of the magnetic strip can contribute to unauthorized copying (use) and / or unauthorized transfer of stored data located on the magnetic strip.
  • the signal of a device operating according to the MST method can be detected by devices, including those not intended for recording magnetic signals (for example, an electret microphone).
  • devices including those not intended for recording magnetic signals (for example, an electret microphone).
  • the basis of the invention is the task of improving the method of safe and reliable contactless transmission of digital data, implemented on the basis of the basic design of the device of the same name, by an increased, compared with existing values, distance according to current international standards for transmitting digital data remotely to a card reader with a magnetic strip, t .e. with an increased distance between the means of transmission and reception of digital data, by efficiently performing elements of the basic design of the device and effective sequences of the method, which will contribute to improved energy and economic performance of the method and ensure safe and reliable transmission of digital data.
  • the inventive method for transmitting digital data due to the lack of mechanical and magnetic wear of the reader head during its implementation, is more gentle for card readers compared to existing analogs and prototype, as it provides a more efficient synthesis of key characteristics of the transmitted signals.
  • the specified technical problem is solved in that in the Paybeam method of inductively transmitting digital data, according to which data from a magnetic strip that contains payment card data is received from a computing system, the received data is processed from the magnetic strip and high-power magnetic pulses are generated containing the processed magnetic strip data , using a digital data transmission device transmit magnetic pulses, which are then received using the reading head of a device for reading magnetic RT (7), it is new that the digital data transmission device is equipped with an inductor, and data transmission is controlled using the appropriate software installed in the computer system, while the axis of the inductor and read head (19) are predominantly parallel, at a distance of 30 cm, providing polarization of the inductor signal or without ensuring polarization, and the normalized radiation power is regulated both by using pulse-width modulation and by changing the polarity, which consists in quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), with or without amplification of the current in it.
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is configured to emulate one track number 1 (track 1).
  • the digital data transmission device by the inductive method (13) is capable of emulating one track number 2 (track 2) containing the necessary payment data in case of payment transactions.
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is configured to emulate one track number 3 (track 3).
  • the software installed on the computing system (17) is configured to record details (16).
  • the software installed on the computing system (17) is equipped with a user authorization and identification system.
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is provided with a real-time computing microsystem that is capable of signal synthesis.
  • the signal synthesizer (5) is equipped with a delayed command processing microsystem or a real-time computing microsystem, which is configured to sequentially set the value of the current signal frame at the terminals of a two-bit digital bus with a digital signal reproduction frequency ranging from 0 Hz to 4 KHz.
  • the inductive method of transmitting digital data (13) is provided with a driver of the emitter (6), which is performed according to the H-bridge circuit.
  • a high-frequency switch with a mid-point consumption and stabilization of the mid-point voltage relative to the upper and lower power points are used.
  • an operational amplifier is used as an emitter driver (6).
  • an interface device (4) with a computer system (12) is used, which is configured to transmit data and commands of the device for transmitting digital data by the inductive method (13) and with the ability to check the status of this device (13).
  • a device for interfacing (4) with computing and communication systems (12) is performed with the ability to maintain standard data transfer methods, such as, for example, Bluetooth, UART, RS232, USB, wi-fi and others.
  • the interface device (4) is in the form of buttons or mode switches, and the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is from 10 "6 s to 10 s for each switching.
  • the flat core (18) of the inductor (2) is made of magnetically neutral or magnetically conductive material.
  • the flat core (18) of the inductor (2) is of oblong shape with a rectangular cross section.
  • the flat core (18) of the inductor (2) is of elongated shape with a rectangular cross section with rounded edges.
  • the flat core (18) of the inductor (2) is oblong and rectangular in shape with a cross section in the form of broken faces.
  • the inductor winding (2) is made of conductive materials with isolation of each coil from neighboring turns.
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is performed as an overlay on a computing device (12).
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is performed in the form of a protective cover on a computing device (12).
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is performed in the form of a key fob (12).
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is performed in the form of a bracelet (12).
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is performed as a module integrated in a computing device (12).
  • the inductive coil of the emitter (2) is performed with a quality factor ranging from 0.0001 to 1200 uH / Ohm.
  • the inductive coil of the emitter (2) is performed with disordered stacking of turns.
  • the inductive coil of the emitter (2) is performed with ordered laying turns.
  • Digital information is transmitted via a secure channel to the software installed in the computing system (12).
  • An output signal is generated from the digital data transmission device by the inductive method (13) by switching the polarity of the power of the inductor (2).
  • An inductive method for transmitting digital data (13) is configured to use the polarization effect.
  • the current level of technology allows electronic transactions in various ways, implemented on the basis of various basic devices. However, in most cases, the method of making transactions depends on the chosen method or type of transaction (for example, transactions using a payment card, payment for parking in a parking lot of a prepaid account, etc.).
  • the most commonly used means is a payment card (magnetic or microprocessor).
  • the most popular payment card systems at this stage of economic development include Visa, MasterCard and American Express.
  • a specific bank account is allocated for a payment card. Accordingly, the funds available on this payment card can only be in one place.
  • the existence of a large number of accounts in financial institutions necessitates the use of other cards, which is often inconvenient and dangerous for owners of custom cards.
  • the proposed technical solution provides the ability to use several different accounts by storing and using virtual account details, as well as the use of other digital information that can be stored on magnetic stripe cards and transmitted to card readers. Thus, funds can be accessed simultaneously from several customer accounts and do not require re-equipment of existing card-based payment systems.
  • the solution of the set technical problems can be used to transfer the payment information necessary for the implementation of payment, non-cash transactions, as well as for the transfer of other digital data.
  • the advantages of the proposed technical solution is the ability to universally transmit digital data, including the transfer of payment data for payments using devices equipped with magnetic card readers, and without the physical presence of such cards at the client, and therefore without the use of cards in the magnetic card reader .
  • Data transfer using the proposed technical solution is safe, since the device does not store payment information in itself, and the information is transmitted to the protected area of the software via a secure channel. This prevents unauthorized access and / or use of information.
  • the claimed system implements the one-time-pin function, which contributes to information security even in the case of unauthorized access to payment data, by using a unique pin code (each time new) with each new data transfer.
  • FIG. 1 - FIG. 5 The technical solution is illustrated in FIG. 1 - FIG. 5, where:
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the transmission and reception of signals from a coil to a read head by the inductive method, as well as a conditional distribution of power lines in the head region;
  • FIG. 2 shows a diagram of an inductive method for transmitting digital data
  • FIG. 3 shows the connection and interaction of the components of the inventive system, based on the described method, with a card reader with a magnetic strip;
  • FIG. 4 depicts the life cycle and related elements of the inventive system that operates on the basis of the described method (i.e., from card issuance to data transfer);
  • FIG. 5 shows the design of the read head, as well as the design of the inductive coil of the emitter and the orientation of the inductive coil emitter at the time of data transfer.
  • oval lines show the conditional distribution of the magnetic field lines in the region of the magnetic head (item 3).
  • dashed lines indicate the axis of winding of the emitter coil (pos. 10) and the coil of the read head (pos. 8).
  • FIG. 1 - FIG. 5 the following notation is accepted: 1 - reading head (component of the reading device); 2 - inductive coil of the emitter; 3 - spatial distribution of the magnetic field lines in the region of the magnetic head; 4 - interface device; 5 - signal synthesizer; 6 driver emitter; 7 - reader, core of the reading element; 8 - axis of the winding coil of the read head; 9 - clearance of the read head; 10 — axis of winding of the inductive coil; 1 1 - the location of the elements during signal transmission (pos. 1 1 includes pos. 2 and pos. 10, as well as pos. 1, pos. 7 and pos.
  • 12 communication or computing system with installed software
  • 13 is an inductive method for transmitting digital data
  • 14 a receiving device (for example, a POS terminal); 15 - business entity (bank / store / institution); 16 - details; 17 - software installed on a computing system (12); 18 - core of the inductive coil of the emitter; 19 is a structural inductance of the magnetic head reader.
  • the developed method of transmitting digital data by the inductive method as part of the system is based on the use of the device for transmitting digital data by the inductive method (pos. 13).
  • the device (13) as part of the system on the basis of which the inventive method is implemented is performed as part of the inductive coil of the emitter (pos. 2), the emitter driver (pos. 6), the signal synthesizer (pos. 5), and the interface device ( item 4) with computing (computer, mobile phone, smartphone, tablet, etc.) and / or communication systems (item 12).
  • the inductive coil of the emitter (emitter) (pos. 2) has the following features.
  • the flat core of the inductive coil of the emitter (pos. 18 in Fig. 5) is made of magnetically neutral or magnetically conductive material, which acts as a frame for fixing the conductor.
  • the core is made of elongated rectangular shape. The shape of the core with rounded or cut in cross section faces is allowed.
  • the coil of the inductive coil of the emitter (pos. 2) is made of conductive materials with isolation of each coil from neighboring turns. Also, for example, the air gap can act as an insulator with a significant potential difference, which is less than 2 kV / mm (with a relative humidity of less than 50%).
  • the magnetic field gradient is aligned with the length (winding axis) of the emitter (pos. 3 in Fig. 1). Since the magnetic head (item 1) registers the magnitude of the change in the magnetic field (i.e., the first derivative), for a larger peak amplitude (burst of signal) it is necessary that the front of the polarity of the emitted signal tend to instantaneous.
  • the emitter driver (pos. 6) has the following features.
  • the signal synthesizer (item 5) has the following features. It is equipped with a real-time computing microsystem (a micro-computer using an operating system and eliminating the balancing of the computational load) (item 5), which sequentially sets the value of the current signal frame at the terminals of a two-bit digital bus (between items 5-6 in Fig. 2 )
  • the signal playback frequency is from 0 Hz to 4 KHz.
  • Reception of data and commands, preparation, radiation and device control are carried out using a computer system (pos. 12).
  • the device for interfacing (pos. 4) with computer or communication systems (pos. 12) has the following features. It is performed with the possibility of transmitting data and commands of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 13) and with the possibility of polling (checking) the state of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 13).
  • a message can be implemented using standard data transfer methods, such as Bluetooth, UART, RS232, USB, etc.
  • the interface device (pos. 4) is made in the form of buttons or mode switches.
  • CMP card emulation
  • the inductive method of transmitting digital data (item 13) is used to transmit digital information, including payment information, necessary for carrying out non-cash payment transactions.
  • the method and device based on it are used as follows.
  • the interface device (pos. 4) when connected to a computing or communication system (pos. 12) is identified as a serial port (RS232, UART standard), with which the commands and data are transferred to the digital data transmission device by the inductive method (pos. 13) .
  • a serial port RS232, UART standard
  • the user in the application interface (running on a computing system, for example, a smartphone, phone, tablet, etc. (figure 1 - figure 5 is not shown) selects what information (which is downloaded and which must be transmitted) he will use. Then, using a computing system (item 12 in Fig. 3), data is transmitted to the computing microsystem (item 5).
  • the data are transmitted to the signal synthesizer (pos. 5), after which the data is checked for integrity and prepared (turned into a sequence of frames) for radiation by the inductive coil of the emitter (pos. 2) into a magnetic card reader stripe (pos. 14).
  • the signal synthesizer After preparing the data, using the signal synthesizer (key 5), a signal is sent to the emitter driver (key 6), which allows the use of electric power from the power source.
  • the signal synthesizer (pos. 5) sequentially lists and transmits the frames in the memory that were converted based on the transmitted data to the signal synthesizer (pos. 5) from the computer system (pos. 12) with fixed time delays specified by the encoding method ⁇ 2 ⁇ .
  • the inhibitory signal is transmitted to the emitter driver (pos. 6), as a result of which the power supply to the emitter driver (pos. 6) and daughter devices (i.e., the inductive coil of the emitter) are stopped (pos. . 2) and related modules (that is, all child objects).
  • track number one (track 1) has a density of 210 bpi, a 7-bit alphanumeric code
  • Track number two (track 2) has a density of 75 bpi, a 5-bit digital code
  • Track number three (track 3) has a density of 210 bpi, a 5-bit digital code.
  • Each track (track 1/2/3) is terminated with an LRC checksum.
  • track number 2 (track 2) is emulated, which contains the necessary payment data.
  • the inductive coil of the emitter (pos. 2) is made of a magnetically conductive or magnetically neutral core, which acts exclusively as a frame for fixing the conductor (pos. 18 in Fig. 5) of the inductive coil of the emitter (pos. 2).
  • the claimed device for transmitting digital data by the inductive method (pos. 13) is implemented as an addition to mobile phones, smartphones, tablets, etc., as well as in the form of an overlay for an electronic device, in the form of a protective case, keychain, bracelet, etc. .
  • Data transfer (including payment) using the inductive method of transmitting digital data is carried out at a distance between the read head of a card reader (for example, a POS terminal) (pos. 14) to the inductive coil of the emitter (pos. . 2) an average of about 5-10 cm.
  • the real possible range of data transmission between transceiver devices is at a distance of 0 cm to 30 cm, depending on the design of the digital data reader (item 14).
  • the smartphone (phone, tablet, etc.) should be kept mostly parallel to the gap of the card reader (for example, in the POS terminal) at the recommended distance of 5-10 cm. It is not recommended to move and rotate the device (pos. 13) in data transfer time. That is, the axis (pos. 10) of the emitter coil (pos. 2) should be located mainly parallel to the card slot (in Fig. 1 - Fig. 5 not shown) of the card reader.
  • Card readers use a magnetic read head with three tracks (according to WHEEL 7810). That is, in the body of the magnetic head of the reader (pos. 1 in Fig. 5) there are three independent readers (pos. 7 in Fig. 5) for each track, which are located at a distance much smaller than the distance between the read head (pos. 1) and the inductive coil of the emitter (pos. 2).
  • the read head (pos. 1) is positioned in this way.
  • the clearance plane of the magnetic read head (pos. 9) is oriented mainly perpendicular to the direction of movement of the magnetic strip (not shown in Fig. 1 - Fig. 5). So, the axis (pos. 8) of the winding of the structural inductance (pos. 19) is predominantly parallel to the feed direction (pos. 10) of the magnetic strip (not shown in Fig. 1 - Fig. 5).
  • the magnetic field gradient is recorded, and not its absolute value. So, to transmit a signal, it is necessary to quickly change the magnetic field in the region of the magnetic gap (pos. 9). This can be achieved at a considerable distance from the read head (Fig. 1), using a more powerful source of a magnetic signal than a magnetic tape, for example, an electromagnet.
  • the closest physical model of our transmission system (“magnetic head - emitter”) is the “transformer”.
  • the magnetic head of the reader (pos. 1) and the inductive coil of the emitter (pos. 2) in our transmission system is a transformer with an unfavorable transmission medium of magnetic excitation (due to the considerable distance between the windings of the “transformer” and the absence of a common magnetically conductive core (pos. 18).
  • the inductive inductor (pos. 2) acts as the primary winding
  • the magnetic head of the reader (pos. 1) acts as the secondary winding.
  • 1 ILCs are encoded using the f / 2f method, which is digital coding method (i.e., excessive in favor of signal turnover), it is enough to determine the characteristics of the signal, on the basis of which the detection, recognition and decoding of the digital signal occurs.
  • the absence of noise and interference is optional. It is necessary to noticeably (on the winding of the magnetic head (pos. A) transmit peaks of variable polarity with fixed time intervals (i.e., perform ⁇ coding). This is achieved by abruptly switching (almost tending to instantaneous) the polarity of the supply voltage applied to the inductive coil emitter (pos. 2) with the corresponding current amplification.
  • the response distance (the fact of successful transmission) of the digital signal depends on the magnetic field strength that the magnetic head (pos. 1) of the reader can register. So, the field that the emitter coil generates (pos. 3) must have significant attenuation (gradient enhancement) or field inhomogeneity so that the head (pos. 1) can detect the signal.
  • the maximum response distance is determined by the capabilities of the power source and the output requirements for weight and size characteristics.
  • the use of the specified coil increases the thickness of the device (at least 2 times compared with the device by which the inventive method is implemented) by increasing the power source, dimensions of the coil, coil cooling system (stabilization of radiation characteristics) and electronic strapping with taking into account the characteristics (high power).
  • the emitter inductive coil (pos. 2) was made with a low Q factor and a magnetically neutral core (pos. 10).
  • the prototype coil of the claimed device had a quality factor of less than 10 ⁇ / Ohm.
  • chaotic coil winding was proposed (i.e., random stacking of turns). It was experimentally established that an increase in the length of the inductive coil of the emitter (pos. 2) leads to a deterioration (in the logarithmic dependence) of the operating range, and a thickened (more than 2 mm thick) cylindrical coil does not meet the overall requirements. As a result of this, it was decided to use a flat coil with the axis of the winding parallel to the plane of the inductive coil of the emitter (item 2).
  • the noise signal (harmonics and magnetic noise of the medium) has little effect on the transmission of digital data, since the magnetic field gradient creates a signal that is much stronger than the noise level, and which can be detected by less sensitive amplifiers and detectors.
  • an inductive method of transmitting digital data is performed (13) with the above-described structural features of its elements and the relationships between them, after which the indicated device (13) is included in the inductive method of digital data transmission.
  • a bank / institution / store (item 15) (in Fig. 4, several items are shown under number 15, as options for organizations that can assign data (issuers), for example, a bank or store, etc.) assign credentials user (pos. 16) (Fig. 4 shows several poses under number 16, as an option for details that, for example, are assigned to payment data, data of discount or authorization systems).
  • Fig. 4 shows several poses under number 14, as options for card readers, for example, POS-terminal, discount card reader, check-point) (pos. 14) identify the user that can access the funds that are on the client’s account for payment (payment information), or, for example, use the existing discount program or authorization system.
  • card readers for example, POS-terminal, discount card reader, check-point
  • pos. 14 identify the user that can access the funds that are on the client’s account for payment (payment information), or, for example, use the existing discount program or authorization system.
  • a magnetic stripe card reader uses the information contained in trackl or track2 or track3, since only one track can be emulated at a time.
  • the POS terminal uses the information contained in track2 (according to the ISO / IEC 7813 standard).
  • An inductive method for transmitting digital data (pos. 13) transmits information in the form of magnetic field oscillations, creating a signal in the read head (pos. 1), similar to a magnetic strip signal (not shown in Fig. 1 - Fig. 5) of a payment card (in figure 1 - figure 5 is not shown).
  • the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is 1 s per switching.
  • any digital information is transmitted through the inductive method of transmitting digital data (key 13), which operates on the basis of the corresponding method of transmitting digital data by the inductive method,.
  • a computing system with installed software can be implemented as part of an authorization and identification system, which ensures the safety of storage and transmission of digital information.
  • the device for transmitting digital data by the inductive method does not store digital information, but serves only as a means of transmitting it. This makes it impossible to use digital (primarily payment) information by any other user except an authorized user.
  • the claimed system implements the one-time-pin function, which contributes to information security even in the case of unauthorized access to payment data.
  • the client contacts the organization authorized to issue the card to obtain information about the client’s account, which contains digital information and allows data transfer, for example, to carry out payment transactions when interacting with card readers, for example, POS-terminals.
  • the inductive method (pos. 13) transmits the corresponding (including payment) information via a digital data transmission device without contact to a card reader (for example, a POS terminal) without physical use magnetic stripe cards for data transfer (for example, in calculations).
  • a card reader for example, a POS terminal
  • Another advantage of the proposed method, implemented on the basis of an inductive method for transmitting digital data is that it does not store digital (including payment) information, due to which it is a security tool.
  • the inductive method for transmitting digital data (key 13) also does not contain a magnetic card reader, which prevents the unauthorized distribution of protected information.
  • the device for transmitting digital data by the inductive method (pos. 13) as part of the system of the same name is portable, compact and energy-efficient in comparison with the existing contactless analogs and prototype. This allows it to be used as part of the USB2.0 and USBotg power consumption standard.
  • the power that is provided to the consumer is up to 2.5 W (5V, 0.5 A).
  • the system of inductive transmission of digital (payment) data allows you to dynamically generate data by available computing / communication tools for identification in (payment) systems such as POS-terminal.
  • the implementation of the claimed invention which meets the requirements and requirements of the modern market, provides the ability to service all types of transactions and various types of payment accounts.

Abstract

Способ индуктивной передачи цифровых данных заключается в получении от вычислительной системы данных с магнитной полосы, содержащей данные платежных карт, обработке принимаемых данных с магнитной полосы и генерировании магнитных импульсов высокой мощности, содержащих обработанные данные магнитной полосы. С помощью устройства передачи цифровых данных передают магнитные импульсы, которые затем принимают с помощью считывающей головки устройства для считывания магнитных карт. Устройство передачи цифровых данных снабжают индуктором. Передачей данных управляют с помощью соответствующего программного обеспечения, установленного в вычислительной системе. Оси индуктора и считывающей головки располагают преимущественно параллельно, на расстоянии до 30 см, обеспечивая поляризацию сигнала индуктора. Нормированную мощность излучения регулируют как использованием широтно-импульсной модуляции, так и изменением полярности, заключающейся в быстром переключении полярности напряжения питания, приложеного к индуктору, с одновременным усилением тока в нем, или без такого усиления.

Description

СПОСОБ ИНДУКТИВНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВЫХ ДАННЫХ PAYBEAM
Область техники
Изобретение относится к области электронной коммуникации, основанной на передаче данных индуктивным методом, например, бесконтактной передачи цифровых данных с устройства бесконтактной передачи цифровых данных, на принимающее устройство, например, устройство считывания карт с магнитной полосой.
Ниже в описании используются следующие обозначения (детерминации).
MST (англ. - magnetic security transaction) - безопасные магнитные транзакции . МП - карта с магнитной полосой. Выпускаются в соответствии со стандартом ISO/IEC 7810, КОЛЕС 781 1 , КОЛЕС 7812, КОЛЕС 7813, ISO 8583 и КОЛЕС 4909.
Платежная карта - карта с магнитной полосой, которая предназначена для использования в платежных системах.
Эмиссия банковских карт - деятельность по выпуску банковских карт, открытию счетов и расче но-кассовому обслуживанию клиентов при осуществлении операций с использованием выданных им банковских карт.
Эмулирование - процесс эмуляции, заключающийся в наследовании поведения и признаков эмулируемого объекта.
Головка считывателя или считыватель магнитной полосы (СМП) - магнитная головка.
Перенос - математическая/геометрическая операция по перемещению объектов по координатной сетке без изменения их ориентации в пространстве.
Поляризация - критерий, характеризующий зависимость сонаправлености осей намотки индуктивности излучателя и считывателя магнитной полосы (угол между осями при их параллельном переносе) на максимальное расстояние устойчивого считывания сигнала между ними.
Безопасное хранение данных - хранение данных, которое препятствует несанкционированному доступу к ним.
Секьюрний инструмент (англ. - security - безопасность) - инструмент, разработанный с учетом требований безопасного хранения и передачи данных,
Бесконтактная передача данных - передача информации на расстояние между двумя и более устройствами, с помощью которых осуществляется передача данных, и которая не требует наличия контакта непосредственно между этими устройствами (например, между индуктивной катушкой излучателя, которая передает сигнал, и головкой считывателя, которая находится в дисководе считывания магнитных карт).
Драйвер конструктивный элемент или модуль, предназначенный для согласования управляющего сигнала (от любого источника, способного дать команду драйверу) и полезной нагрузки, в частности, индуктивной катушки излучателя.
Индуктор индуктивная катушка излучателя, которая передает сигнал.
Метод 172f (англ. - double frequency) - метод модуляции цифрового сигнала, описанный в стандарте 1SO/1EC 7811.
Добротность - параметр колебательной системы, который определяет ширину резонанса и который характеризует, во сколько раз запасы суммы динамической и накопленной энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.
Магнитопровид - деталь или комплект деталей, предназначенных для прохождения магнитного потока с определенными его потерями.
Средняя точка потребления - общий провод (земля, нулевой). Именуется «средним» при использовании двухполярных систем электропитания.
Реквизиты - набор цифровых данных, необходимый для идентификации пользователя в системе (платежной, дисконтной, безопасности, авторизации и т.д.).
Мультивибратор (синтезатор сигнала) - устройство, состоящее из резистора и драйвера верхнего и нижнего порядка (границы, плеча). Мультивибратор является механизмом последовательного переключения положительного и отрицательного (прямого и обратного) протекания тока.
USB 2.0 (англ. - universal serial bus) - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Версия 2.0.
USBotg (англ. - universal serial bus on-the go) - дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для облегчения соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к персональному компьютеру (ПК).
POS-терминал (англ. - point of sale - точка продажи) - электронное программно- техническое устройство для приема к оплате по пластиковым картам, которое может принимать карты с чип-модулем, магнитной полосой и бесконтактные карты, а также другие устройства, имеющие бесконтактный интерфейс.
bpi (англ. - bit per inch) - плотность записи цифровых данных.
one-time-pin - одноразовый уникальный PIN код. LRC (англ. - longitudinal redundancy check) - продольный контроль избыточным кодом.
Терминирование вспомогательный признак окончания строчных данных.
Ν-разрядное кодирование - интерпретация последовательности бит, где N означает количество бит, которое разделяется в потоке для интерпретации элементов потока данных. Как правило, количество бит в последовательности должно быть кратным N, иначе данные (остаток от деления) отбрасываются.
ЭДС - электродвижущая сила.
Расстояние срабатывания - расстояние между излучателем и приемником (детектором), при котором происходит устойчивая передача данных.
Н-мост - электронная схема, которая дает возможность приложить напряжение к нагрузке в разных направлениях.
Программное обеспечение (ПО) - последовательность команд, реализованных в виде команд среды выполнения, предназначенных для функционирования вычислительных систем, и реализующих поставленные задачи, а также разработанные алгоритмы.
Кадр (англ. frame) - неделимый объем информации, описывающий состояние, в котором должна находиться индуктивная катушка излучателя.
Текущий кадр (англ. - current frame) - кадр, который в данный момент считан драйвером. На основании информации, полученной от кадра, драйвер устанавливает излучатель в соответствующий режим.
NFC (англ. - near field communication, коммуникация ближнего поля) - технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров.
Транспондер - приемно-передающее устройство, посылающее сигнал в ответ на принятый сигнал.
RFID (англ. - radio frequency identification, радиочастотная идентификация) метод автоматической идентификации объектов, в котором с помощью радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в транспондерах, или в RFID- метках.
Платежные данные - информация, которую хранит вторая дорожка (track 2). Согласно ISO/IEC 7813, эта информация необходима для осуществления транзакции с помощью POS-терминала. Банк/магазин/учреждение - организация, уполномоченная проводить эмиссию карт, содержащих цифровую информацию.
Вычислительная система - смартфон, телефон, планшет, персональный компьютер, другие гаджеты и т.д.
Предшествующий уровень техники
На сегодняшний день на рынке технологий существует множество электронных устройств, осуществляющих передачу данных, платежных инструментов, систем контроля доступа, систем идентификации, а также методов расчетно-кассового обслуживания, методов авторизации в учетных системах и др.
К таким инструментам относятся карты с магнитной полосой ( МП), содержащие, в том числе, данные платежных карт. К платежным КМП относятся, среди прочих, кредитные, дебетовые, подарочные карты и карты скидок. Данные «записаны» на магнитной полосе этих карт с помощью чередования намагниченности частиц, внедренных в магнитную полосу.
Данные платежных карт считываются с их магнитной полосы в POS-терминале, при прохождении карты через считыватель магнитных карт (через картоприемочную щель). Устройство для считывания магнитных карт состоит из считывающей головки и связанной с ней схемы декодирования. Когда магнитная карта перемещается через считыватель магнитной полосы (через картоприемочную щель), ее магнитная полоса проходит перед считывающей головкой.
При перемещении относительно считывающей головки магнитная полоса, которая оснащена магнитными доменами переменной полярности, создает пульсирующее магнитное поле в зазоре считывающей головки. Считывающая головка превращает это пульсирующее магнитное поле в эквивалентный электрический сигнал.
Схема дешифратора усиливает и оцифровывает этот электрический сигнал, воспроизводя тот же поток данных, который записывался (т.е. был вложен в момент записи) на магнитной полосе карты. Кодирование магнитной полосы описывается в международном стандарте ISO 7811 и ISO 7813.
С ростом популярности и возможностей гаджетов, например, в виде смартфонов, растет желание использовать их в качестве мобильных кошельков, а также использовать их для осуществления платежей в точках продаж без использования множества платежных карт. Ключевым препятствием для принятия такого решения стало отсутствие канала передачи данных между мобильными телефонами (сматрфонами) и POS-терминалом. В связи с этим было предложено несколько альтернатив. Они включают в себя ручную настройку данных для передачи в POS-теминал, 2D штрих-кодов, отображаемых на экране телефона и считывающихся с помощью устройств для считывания 2D штрих-кодов, RFID, которые прикреплены к телефонам и встроены в их аппаратное обеспечение для осуществления ближней бесконтактной связи (ББС), запускаемой с помощью приложения телефона.
Из этих методов 2D штрих-коды и ББС являются наиболее перспективными. У них широкий диапазон приема, однако отсутствует возможность их широкого практического использования из-за отсутствия соответствующих считывающих устройств в точках продаж. А в случае с ББС следует указать также на отсутствие стандартизированной возможности использования ББС во многих смартфонах.
Соответственно, существует потребность в улучшении устройств и способов для передачи данных платежных карт, а также другой цифровой информации со смартфона или другого электронного устройства, дистанционно на POS-терминал или другое устройство считывания магнитных карт.
Известен способ передачи данных путем использования эмулятора магнитной полосы платежной карты (карты для транзакций) согласно патента US 4791283 [1], [Transaction card magnetic stripe emulator (эмулятор магнитной полосы платёжной карты (карты для транзакций). Патент US 4.791.283. МПК G06K7/08. Заявка US 870.005. Заявл. 03.06.1986. Опубл. 13.12.1988]. Согласно этого способа, данные последовательно передаются от процессора на генераторы магнитного поля, которые эмулируют предварительно записанные данные на магнитной полосе обычной карты. Это позволяет передавать данные от микропроцессора к стандартным карт-ридерам (устройств считывания карт) без необходимости существенного изменения карт-ридеров. Схема используется для определения положения и скорости перемещения карты через устройство считывания карт, чтобы гарантировать передачу данных от микропроцессора к генераторам магнитного поля в пределах времени сканирования карты головкой карт-ридера.
Недостатки способа для передачи данных обусловлены конструктивными недостатками устройства [1], которые заключаются в следующем.
1. Устройство [1] является исключительно контактным. Негативные последствия этого - механический износ и наличие загрязнений считывающей головки.
2. Устройство [1] выполнено в форм-факторе карты. Негативным следствием этого может быть неудобство использования, т.к. устройство легко потерять, а также механически повредить.
3. В устройстве [1] присутствует необходимость детектирования считывающей головки. Негативным следствием этого является возможность ложных (холостых) срабатываний. Также это усложняет конструкцию устройства и уменьшает срок эксплуатации карты без перезарядки.
4. В устройстве [1] информация предварительно записана на устройство, выполненное в форм-факторе карты, т.е. записанные данные могут быть несанкционированно считаны. Это создает проблему угрозы информационной безопасности, то есть информация может быть считана непосредственно с устройства. Также нет механизма удаления записанных данных в случае потери карточки.
5. В устройстве [1] нет реализации функции быстрого добавления новой информации. Негативными последствиями этого являются: значительное увеличение времени, невозможность расширить или заменить данные в нем [1].
6. В устройстве [1] аппаратно и программно не реализована функция one-time-pin. Негативными последствиями этого может быть отсутствие дополнительной защиты
(ввиду использования одного и того же пин-кода) при каждом использовании устройства.
Известны также платежная карта и метод согласно патентной заявки WO 2013181281 [2], [Payment card and methods (платёжная карта и методы). Публикация заявки WO2013181281. МПК G06K 19/07 (2006.01). Дата публикации 05.12.2013. Дата приоритета: 29.05.2012]. Платежная карта согласно [2] содержит эмулятор магнитной полосы и набор «кнопок» - областей на поверхности платежной карточки. При нажатии «кнопки» проводится ее аутентификация как код доступа, и активация функции оплаты эмулятором магнитной полосы. Платежная карта содержит также приемник-передатчик (блок сопряжения) для беспроводной связи с мобильным устройством (телефон, планшет). При этом предполагается подавление платежной функции эмулятора магнитной полосы в ответ на срыв беспроводной связи с мобильным устройством.
Платежная карта согласно [2] может включать эмуляторы NFC и RFID. Процессор и эмулятор могут проявлять головку считывателя КМП. При этом процессор управляет набором электромагнитных катушек через драйвер катушек, в зависимости от положения и/или скорости (т.е. скорости и направления) магнитной полосы эмулятора относительно головки, когда платежная карта проходит через считыватель магнитных карт.
Недостатки известного способа, используемого на базе устройства [2] заключаются в следующем.
1. Устройство [2] является сугубо контактным. Негативные последствия этого - механический износ и загрязнения считывающей головки.
2. Устройство [2] выполнено в форм-факторе карты. Негативным следствием этого может быть неудобство его использования, т.к. устройство легко потерять, а также повредить механически.
3. В устройстве [2] предусмотрена необходимость детектирования считывающей головки и скорости перемещения карты. Негативным следствием этого является возможность ложных (холостых) срабатываний. Это также усложняет конструкцию устройства, что приводит к уменьшению срока эксплуатации без перезарядки.
4. В устройстве [2] аппаратно и программно не реализована функция one-time-pin. Негативным следствием этого может быть отсутствие дополнительной защиты (вследствие использования одного и того же пин-кода) при каждом использовании.
Известна также система и способ (метод) управляющей схемы коммуникационных устройств динамической магнитной полосы согласно патентной заявки WO 201 1 103160 [3], [Systems and methods for drive circuits for dynamic magnetic stripe communications devices (системы и метод управляющей схемы коммуникационных устройств динамической магнитной полосы). Публикация заявки WO 201 1 103160. МПК G06K 19/07 (2006.01). Дата публикации 25.08.2011. Дата приоритета: 16.02.2010]. Эмулятор магнитной полосы системы включает в себя катушку и драйвер катушки. Драйвер предусматривает получение сигнала различной формы. Предполагается получение двойной частоты сигнала - double-frequency (f/2f).
Недостатки известного способа (метода) обусловлены конструктивным исполнением и функционированием элементов (устройств) системы [3] и заключаются в следующем.
1. Устройство [3] является контактным для считывания карт. Негативные последствия этого - механический износ и загрязнения считывающей головки.
2. Устройство [3] выполнено в форм-факторе карты. Негативным следствием этого может быть неудобство использования, так как устройство легко потерять, повредить механически.
3. В устройстве [3] запрограммирована необходимость детектирования считывающей головки. Негативным следствием этого является возможность ложных (холостых) срабатываний. Как наиболее близкий аналог (прототип) выбран патент US 8628012 [4], [System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter (Система и способ действия передатчика полосы частот данных ближнего поля магнитной полосы). Патент US 8628012. МПК G06K7/08 (2006.01). Дата публикации 14.01.2014. Дата приоритета: 20.01.2013], который описывает систему и способ действия передатчика полосы частот данных ближнего поля магнитной полосы MST, которые передают данные платежных карт со смартфона или другого электронного устройства в POS- терминал для осуществления транзакций.
Устройство, работающее на основе способа MST, включает в себя драйвер и индуктор. Устройство, работающее на основе способа MST, получает данные с магнитной полосы, которые содержат данные платежных карт, обрабатывает принятые данные с магнитной полосы и генерирует магнитные импульсы высокой мощности, содержащие обработанные данные магнитной полосы, которые затем можно получить с помощью устройства для считывания магнитных карт в POS-терминале.
Недостатки способа наиболее близкого аналога (прототипа) обусловлены конструктивным исполнением и функционированием элементов (устройств) базовой системы [4] и заключаются в следующем.
Во-первых, осуществление передачи данных с помощью данной системы возможно дистанционно на ограниченном расстоянии в диапазоне от 1 до 2 дюймов, измеряемом между устройством, передающим сигнал, выполненным в виде индуктора (катушки устройства, которое передает сигнал), и детектором (устройством, которое получает сигнал), выполненным в виде головки считывателя, которое находится в устройстве считывания магнитных карт.
Данное «жесткое» ограничение по расстоянию между устройствами передачи и приема цифрового сигнала является следствием того, что для меньшего расстояния между этими устройствами (то есть менее 1 дюйма) мощность индуктора слишком велика. Это приводит к намагничиванию сердечника головки и/или избыточной амплитуде сигнала, что, в свою очередь, является причиной деградации входного каскада усилителя/детектора.
Для большего расстояния между этими устройствами (то есть более 2 дюймов) существующая конструкция индуктора не способствует однозначной интерпретации передаваемого индуктором сигнала. Следствием этого является зашумленность сигнала. Также при этом не детерминировано распределение магнитного поля в пространстве и в области наилучшей передачи данных. Во-вторых, реализацией технологии (метода) и устройства, работающего на базе способа MST, предусмотрена возможность сохранения памяти после отключения питания для хранения данных платежных карт и другой личной информации. Данная характеристика технического решения несекьюрна, так как сохранение информации может повлечь ее несанкционированное (неправомерное) использование третьими лицами.
В-третьих, при реализации технологии MST используется катушка индуктора с добротностью в диапазоне от 10 мкмН/Ом до 80 мкмН/Ом. Следствием вышеуказанного высокого значения добротности катушки индуктора является ее высокая реактивность, вследствие чего генерируются посторонние электромагнитные колебания. Это приводит к зашумленности сигнала и затрудняет интерпретацию данных, производимую декодером, который находится в считывателе карт. Компенсация посторонних колебаний приводит к увеличенному (как минимум, на 15%) потреблению электроэнергии .
Также вследствие высокой добротности катушки индуктора для поддержания необходимого соотношения между полезным сигналом и шумовым сигналом необходимо обеспечивать увеличенную мощность излучения. Это, в свою очередь, приводит к перемагничиванию сердечника головки считывателя, вследствие чего происходит интенсивный магнитный износ головки.
В-четвертых, устройство, работающее на базе технологии MST, дополнительно оснащено головкой считывателя магнитной полосы (СМИ) для возможности получения данных магнитной полосы карты и для их дальнейшего использования. Наличие головки считывателя магнитной полосы может способствовать несанкционированному копированию (использованию) и/или несанкционированной передаче сохраняемых данных, находящихся на магнитной полосе.
В-пятых, сигнал устройства, работающего согласно способу MST, вследствие высокой мощности передачи сигнала может быть зарегистрирован устройствами, в том числе не предназначенными для регистрации магнитных сигналов (например, электретным микрофоном). Негативными последствиями этого является возможность постороннего считывания данных и несанкционированного получения информации.
В-шестых, в устройстве [4] аппаратно и программно не реализована функция one- time-pin. Негативным следствием этого может быть отсутствие дополнительной защиты (вследствие использования одного и того же пин-кода) при каждом использовании. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа безопасной и надежной бесконтактной передачи цифровых данных, реализуемого на основе базовой конструкции одноименного устройства, на увеличенную, по сравнению с существующими значениями, расстояние согласно действующим международным стандартам передачи цифровых данных дистанционно на устройство чтения карт с магнитной полосой, т.е. с увеличенным расстоянием между средствами передачи и приема цифровых данных, путем эффективного выполнения элементов базовой конструкции устройства и эффективных последовательностей реализации способа, что будет способствовать улучшенным энерго-экономическими показателями реализации способа и обеспечивать безопасную и надежную передачу цифровых данных.
Кроме того, заявляемый способ передачи цифровых данных, вследствие отсутствия механического и магнитного износа головки считывателя при его реализации, является более щадящим для устройств считывания карт по сравнению с существующими аналогами и прототипом, так как обеспечивает более эффективный синтез ключевых характеристик передаваемых сигналов.
Раскрытие изобретения.
Указанная техническая задача решается тем, что в способе индуктивной передачи цифровых данных Paybeam, согласно которому от вычислительной системы получают данные с магнитной полосы, которая содержит данные платежных карт, обрабатывают принимаемые данные с магнитной полосы и генерируют магнитные импульсы высокой мощности, содержащие обработанные данные магнитной полосы, с помощью устройства передачи цифровых данных передают магнитные импульсы, которые затем принимают с помощью считывающей головки устройства для считывания магнитных карт (7), новым является то, что, устройство передачи цифровых данных снабжают индуктором, а передачей данных управляют с помощью соответствующего программного обеспечения, установленного в вычислительной системе, при этом оси индуктора и считывающей головки (19) располагают преимущественно параллельно, на расстоянии до 30 см, обеспечивая поляризацию сигнала индуктора или без обеспечения поляризации, а нормированную мощность излучения регулируют как использованием широтно-импульсной модуляции, так и изменением полярности, заключающейся в быстром переключении полярности напряжения питания, приложеного к индуктору (2), с одновременным усилением тока в нем, или без такого усиления. Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) снабжают синтезатором сигнала (5), который комплектуют микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют преимущественно в виде микро- ЭВМ.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки номер 1 (track 1).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки номер 2 (track 2), содержащей необходимые платежные данные в случае выполнения платежных операций.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки номер 3 (track 3).
Программное обеспечение, установленное на вычислительной системе (17), выполняют с возможностью записи реквизитов (16).
Программное обеспечение, установленное на вычислительной системе (17), снабжают системой авторизации и идентификации пользователя.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) снабжают вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью синтеза сигнала.
Синтезатор сигнала (5) снабжают микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью последовательной установки значения текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины с частотой воспроизведения цифрового сигнала в пределах от 0 Hz до 4 KHz.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) снабжают драйвером излучателя (6), который выполняют по схеме Н-моста.
Как драйвер излучателя (6) используют высокочастотный переключатель со средней точкой потребления и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания.
Как драйвер излучателя (6) используют операционный усилитель.
В устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (13) применяют устройство сопряжения (4) с вычислительной системой (12), которое выполняют с возможностью передачи данных и команд устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (13) и с возможностью проверки состояния этого устройства (13).
Устройство сопряжения (4) с вычислительными и коммуникационными системами (12) выполняют с возможностью поддержания стандартных методов передачи данных, таких, как, например, Bluetooth, UART, RS232, USB, wi-fi и других.
Устройство сопряжения (4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов, а нормированную мощность излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложеного к индуктору (2), составляющего от 10"6 с до 10 с на каждое переключение.
Плоский сердечник (18) индуктора (2) выполняют из магнитно-нейтрального или магнитно-проводящего материала.
Плоский сердечник (18) индуктора (2) выполняют продолговатой формы прямоугольного поперечного сечения.
Плоский сердечник (18) индуктора (2) выполняют продолговатой формы прямоугольного поперечного сечения с закругленными краями.
Плоский сердечник (18) индуктора (2) выполняют продолговатым и прямоугольной формы с поперечным сечением в виде ломаных граней.
Обмотку индуктора (2) выполняют из токопроводящих материалов с изоляцией каждого витка от соседних витков.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде накладки на вычислительное устройство (12).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде защитного чехла на вычислительное устройство (12).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде брелка (12).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде браслета (12).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде модуля, встроенного в вычислительное устройство (12).
Индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с добротностью, находящейся в пределах от 0,0001 до 1200 uH/Ohm.
Индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с неупорядоченной укладкой витков.
Индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с упорядоченной укладкой витков.
Увеличивают расстояние передачи цифрового сигнала, используя поляризацию излучения магнитного поля.
Передают по защищенному каналу цифровую информацию программному обеспечению, установленному в вычислительной системе (12).
Генерируют выходной сигнал с устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (13) путем переключения полярности питания индуктора (2).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью использования эффекта поляризации.
Перечисленные признаки способа составляют сущность технического решения.
Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков технического решения и достигаемым, техническим результатом заключается в следующем.
Современный уровень техники позволяет выполнять электронные транзакции различными способами, реализуемые на основе различных базовых устройств. Однако в большинстве случаев метод осуществления транзакций зависит от выбранного метода или вида транзакции (например, транзакции с использованием платежной карты, оплаты за парковку на автостоянке предварительно оплаченного счета и др.).
Наиболее часто применяемым средством является платежная карта (магнитная или микропроцессорная). К самым популярным системам платежных карт на данном этапе экономического развития относятся Visa, MasterCard и American Express.
Для платежной карты выделяется конкретный банковский счет. Соответственно, денежные средства, доступные по этой платежной карточке, могут находиться только в одном месте. Существование большого количества счетов в финансовых учреждениях приводит к необходимости использования и других карт, что часто бывает неудобным и опасным для владельцев пользовательских карт.
Предлагаемое техническое решение предоставляет возможность использования нескольких различных счетов с помощью хранения и использования виртуальных реквизитов счетов, а также использование другой цифровой информации, которая может храниться на картах с магнитной полосой и передаваться на устройства считывания карт. Таким образом, денежные средства могут быть доступны одновременно с нескольких счетов клиента и не требуют переоборудования имеющихся платежных систем на базе карт. Решение поставленных технических задач может использоваться для передачи платежной информации, необходимой для осуществления платежных, безналичных операций, а также для передачи других цифровых данных.
Преимуществами предлагаемого технического решения является возможность универсальной передачи цифровых данных, в том числе передачи платежных данных для осуществления платежей с помощью устройств, оснащенных считывателями магнитных карт, причем без физического наличия таких карт у клиента, и, следовательно, без использования карт в устройстве считывания магнитных карт.
Это дает возможность не проводить эмиссию карт (в т.ч. платежных карт), или не носить с собой множество карт (в т.ч. платежных), а также способствует удобству осуществления как оплаты, так и передачи цифровой информации в целом.
Передача данных с помощью предлагаемого технического решения является безопасной, так как устройство не хранит в себе платежной информации, а информация передается в защищенную область ПО по защищенному каналу. Это препятствует несанкционированному доступу и/или использованию информации.
Также в заявляемой системе реализована функция one-time-pin, которая способствует информационной безопасности даже в случае несанкционированного доступа к платежным данным, путем использования уникального pin-кода (каждый раз нового) при каждой новой передаче данных.
Краткое описание чертежей
Техническое решение поясняется на фиг. 1 - фиг. 5, где:
на фиг. 1 изображена условная схема передачи и приема сигналов от катушки к считывающей головке индуктивным методом, а также условное распределение силовых линий в области головки;
на фиг. 2 изображена схема устройства передачи цифровых данных индуктивным методом;
на фиг. 3 изображены связь и взаимодействие компонентов заявляемой системы, работающей на основе описываемого способа, с устройством считывания карт с магнитной полосой;
на фиг. 4 изображен жизненный цикл и сопутствующие элементы заявляемой системы, работающей на основании описываемого способа (т.е. от эмиссии карт и до передачи данных);
на фиг. 5 представлена схема конструкции считывающей головки, а также конструкции индуктивной катушки излучателя и ориентация индуктивной катушки излучателя в момент передачи данных.
На фиг. 1 овальными линиями показано условное распределение силовых линий магнитного поля в области магнитной головки (поз. 3).
На фиг. 3 пунктирными линиями обозначены оси намотки катушки излучателя (поз. 10) и катушки считывающей головки (поз. 8).
На фиг. 1 - фиг. 5 приняты следующие обозначения: 1 - считывающая головка (компонент устройства считывания); 2 - индуктивная катушка излучателя; 3 - пространственное распределение силовых линий магнитного поля в области магнитной головки; 4 - устройство сопряжения; 5 - синтезатор сигнала; 6 драйвер излучателя; 7 - считыватель, сердечник считывающего элемента; 8 - ось намотки катушки считывающей головки; 9 - зазор считывающей головки; 10— ось намотки индуктивной катушки; 1 1 - расположение элементов при передаче сигнала (поз. 1 1 включает в себя поз. 2 и поз. 10, а также поз. 1, поз.7 и поз. 8); 12 - коммуникационная или вычислительная система с установленным ПО; 13 - устройство передачи цифровых данных индуктивным методом; 14 - принимающее устройство (например, POS- терминал); 15 - хозяйствующий субъект (банк/магазин/учреждение); 16 - реквизиты; 17 - ПО, установленное на вычислительной системе (12); 18 - сердечник индуктивной катушки излучателя; 19 - конструктивная индуктивность считывателя магнитной головки.
Лучший вариант осуществления изобретения
Разработанный способ передачи цифровых данных индуктивным методом в составе системы базируется на использовании устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13).
В свою очередь, устройство (13) в составе системы, на базе которого реализуется заявляемый способ, выполняют в составе индуктивной катушки излучателя (поз. 2), драйвера излучателя (поз. 6), синтезатора сигнала (поз. 5), устройства сопряжения (поз. 4) с вычислительными (компьютер, мобильный телефон, смартфон, планшет и т.д.) и/или коммуникационными системами (поз. 12).
Индуктивная катушка излучателя (излучатель) (поз. 2) имеет следующие особенности. Плоский сердечник индуктивной катушки излучателя (поз. 18 на фиг. 5) выполняют из магнитно-нейтрального или магнитопроводящего материала, который выступает в роли каркаса фиксации проводника. Сердечник выполняют продолговатой формы прямоугольного сечения. Допускается форма сердечника со скругленными или срезанными в поперечном сечении гранями. Обмотку индуктивной катушки излучателя (поз. 2) выполняют из токопроводящих материалов с изоляцией каждого витка от соседних витков. Также, например, воздушная прослойка может выступать в качестве изолятора при значительной разности потенциалов, которая составляет менее 2 кВ/мм (при относительной влажности менее 50%).
В процессе работы индуктивной катушки излучателя (поз. 2) градиент магнитного поля сонаправлен длине (оси намотки) излучателя (поз. 3 на фиг. 1). Так как магнитная головка (поз. 1) регистрирует величину изменения магнитного поля (т.е. первую производную), то для большей амплитуды пика (всплеска сигнала) необходимо, чтобы фронт изменения полярности излучаемого сигнала стремился к мгновенному.
В связи с этим драйвер излучателя (поз. 6) имеет следующие особенности. Для формирования выразительных всплесков и для вытягивания фронта излучаемого сигнала в процессе работы устройства (поз. 13) изменяют полярность тока через излучатель (поз. 2) с помощью Н-моста. Это приводит к фактическому удвоению входного напряжения драйвера (поз. 6) на контактах излучателя, за счет чего увеличивается дальность устойчивого срабатывания заявляемых технических средств передачи цифровых данных индуктивным методом.
Также допускается использование в качестве драйвера высокочастотного переключателя (поз. 6 на фиг. 2) со средней точкой потребителя и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точек питания. Это реализуют с помощью средства управления микровычислительной системы (поз. 5).
Синтезатор сигнала (поз. 5) имеет следующие особенности. Его комплектуют вычислительной микросистемой реального времени (микро-ЭВМ, использующую операционную систему, и исключающую балансировку вычислительной нагрузки) (поз. 5), которая последовательно устанавливает значение текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины (между поз. 5-6 на фиг. 2). Частота воспроизведения сигнала составляет от 0 Hz до 4 KHz.
Возможно использование одноразрядной шины (на фиг. 1 - фиг. 5 не показано) с применением логического отрицания с целью управления Н-мостом (что является одним из вариантов выполнения согласования синтезатора и драйвера для симуляции вспомогательного разряда). При этом за счет разности потенциалов реализуют передачу данных соответствующим образом.
Прием данных и команд, подготовку, излучение и управление устройством (поз. 13) производят при помощи вычислительной системы (поз. 12). Устройство сопряжения (поз. 4) с вычислительными или коммуникационными системами (поз. 12) имеет следующие особенности. Его выполняют с возможностью передачи данных и команд устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) и с возможностью опроса (проверки) состояния устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13). Сообщение может быть реализовано с помощью стандартных методов передачи данных, таких, как Bluetooth, UART, RS232, USB и т.п.
В случае, когда платежные данные не расширяемы, т.е. априори установлены производителем и не предназначены для добавления или изменения в ходе эксплуатации, или устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) должно эксплуатироваться без помощи посторонних устройств управления, устройство сопряжения (поз. 4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов.
С помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) реализуют устойчивое считывание информации путем считывания эмуляции карт (КМП) (согласно стандартам КОЛЕС 7810, КОЛЕС 7811, КОЛЕС 7812, КОЛЕС 7813, О 8583 и КОЛЕС 4909), используя устройства считывания карт (например, POS- терминалы) (поз. 14), карты безопасности, дисконтные, акции, скидочные и другие карты.
При этом обеспечивают максимальное эксплуатационное расстояние между индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) и магнитной головкой считывателя (поз. 1 ), которое достигает до 30 см (т.е. около 12 дюймов), а не 1-2 дюйма, как в устройстве наиболее близкого аналога (прототипа) [4].
Ввиду использования КМП в платежных системах, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) используют для передачи цифровой информации, в том числе платежной информации, необходимой для осуществления платежных безналичных операций.
Способ и устройство на его основе используют следующим образом.
Устройство сопряжения (поз. 4) при подключении к вычислительной или коммуникационной системе (поз.12) идентифицируют как последовательный порт (стандарт RS232, UART), с помощью которого производят передачу команд и данных в устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13).
Пользователь в интерфейсе приложения (запущенного на вычислительной системе, например, смартфоне, телефоне, планшете и т.д. (на фиг.1 - фиг.5 не показано) выбирает, какую информацию (которая загружена и которую необходимо передать) он будет использовать. После чего при помощи вычислительной системы (поз. 12 на фиг. 3) передают данные в вычислительную микросистему (поз. 5).
При помощи устройства сопряжения (поз. 4) передают полученные данные синтезатору сигнала (поз. 5), после чего данные проверяю на целостность и подготавливают (превращают в последовательность кадров) к излучению индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) в устройство считывания карт с магнитной полосой (поз. 14).
После подготовки данных, при помощи синтезатора сигнала (поз.5) посылают драйверу излучателя (поз. 6) сигнал, что позволяет использовать электроэнергию источника питания. Синтезатор сигнала (поз.5) последовательно перечисляет и передает имеющиеся в памяти кадры, которые были преобразованы на основе передаваемых данных, в синтезатор сигнала (поз.5) с вычислительной системы (поз.12) с фиксированными временными задержками, заданными по методу кодирования ΰ2ΐ.
После окончания передачи данных при помощи синтезатора сигнала (поз.5) передают запрещающий сигнал драйверу излучателя (поз. 6), в результате чего прекращают энергообеспечение драйвера излучателя (поз. 6) и дочерних устройств (т.е. индуктивной катушки излучателя) (поз. 2) и связанных с ней модулей (то есть всех дочерних объектов).
На основе полученного ввода от синтезатора сигнала (поз.5) при помощи драйвера излучателя (поз.6) формируют сигнал с четко выраженными восходящими и нисходящими фронтами сигнала, которые излучает подключенная индуктивная катушка излучателя (поз. 2). Фактически сообщение сигнала с устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) происходит на все три считывателя (поз. 7).
Требования к интерпретации сигналов трех дорожек (согласно ISO 7811, ISO 7813) отличаются (track 1/2/3):
• дорожка номер один (track 1) имеет плотность 210 bpi, 7-битный алфавитно- цифровой код;
· дорожка номер два (track 2) имеет плотность 75 bpi, 5-разрядный цифровой код;
• дорожка номер три (track 3) имеет плотность 210 bpi, 5-разрядный цифровой код. В предложенном техническом решении имеется возможность уведомления сигнала только одной дорожке едноразово, основываясь на разнице в плотности и разрядности кодирования каждой дорожки. Каждую дорожку (track 1/2/3) терминируют контрольной суммой LRC.
В устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) однократно эмулируют только одну дорожку, содержащую данные, которые необходимо передать. Две другие дорожки отбрасывают из процесса считывания, поскольку они не проходят проверку целостности данных по Ν-битному кодированию и LRC.
Так, например, для передачи платежных данных в устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) эмулируют дорожку номер 2 (track 2), которая содержит необходимые платежные данные.
Индуктивную катушку излучателя (поз. 2) выполняют из магнитно-проводного или магнитно-нейтрального сердечника, выступающего в роли исключительно каркаса для фиксации проводника (поз. 18 на фиг.5) индуктивной катушки излучателя (поз. 2).
Заявленное устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) реализуют в виде дополнения к мобильным телефонам, смартфонам, планшетам и т.д., а также в виде накладки к электронному устройству, в виде защитного чехла, брелка, браслета и т.д.
Передачу данных (в т.ч. оплату) с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) производят на расстоянии между считывающей головкой устройства считывания карт (например, POS-терминала) (поз.14) к индуктивной катушки излучателя (поз. 2) в среднем около 5-10 см. Реально возможный диапазон передачи данных между приемо-передающими устройствами - на расстоянии от 0 см до 30 см в зависимости от конструктивного исполнения устройства считывания цифровых данных (поз. 14).
В момент передачи данных смартфон (телефон, планшет и т.д.) необходимо держать преимущественно параллельно зазору считывателя карт (например, в POS- терминале) на рекомендованном расстоянии 5-10 см. Не рекомендуется перемещать и вращать устройство (поз.13) во время передачи данных. То есть ось (поз. 10) катушки излучателя (поз. 2) нужно располагать преимущественно параллельно картоприемочной щели (на фиг. 1 - фиг.5 не показана) считывателя карт.
В устройствах считывания карт (карт-ридерах) используют считывающую магнитную головку с тремя дорожками (согласно КОЛЕС 7810). То есть в корпусе магнитной головки считывателя (поз. 1 на фиг. 5) находятся три независимых считывателя (поз. 7 на фиг. 5) для каждой дорожки, которые располагаются на расстоянии, значительно меньшем, чем расстояние между считывающей головкой (поз. 1) и индуктивной катушкой излучателя (поз. 2).
В случае индуктивной передачи данных расстояние между считывателем (поз. 7) и индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) является гораздо большим, чем расстояние между считывателями (поз. 7) в корпусе считывающей головки (поз. 1). Для объяснения происходящего физического процесса предположим, что все три датчика (поз. 7) находятся в одной точке и не влияют друг на друга. Экспериментально было подтверждено, что влияние трех датчиков друг на друга настолько мало, что им можно пренебречь. Итак, подтверждается вышеуказанное предположение.
Считывую головку (поз. 1) располагают таким образом. Плоскость зазора магнитной считывающей головки (поз. 9) ориентируют преимущественно перпендикулярно направлению движения магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.5 не показано). Итак, ось (поз. 8) намотки конструктивной индуктивности (поз. 19) располагают преимущественно параллельно направлению подачи (поз. 10) магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.5 не показано).
Таким образом, при прохождении магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.5 не показано) в области зазора головки (поз. 9) происходит изменение (градиент) намагниченности. Это создает ЭДС в индуктивности (поз. 19) считывающей головки (поз. 1), которая усиливается усилителем ридера (на фиг.1 - фиг.5 не обозначен) и передается на дальнейшую обработку (дешифрование).
То есть при помощи магнитной считывающей головки (поз. 1) регистрируют градиент магнитного поля, а не его абсолютное значение. Итак, для передачи сигнала необходимо достаточно быстро изменять магнитное поле в области магнитного зазора (поз. 9). Этого можно достичь и на значительном расстоянии от считывающей головки (фиг. 1), использовав более мощный источник магнитного сигнала, чем магнитная лента, например, электромагнит.
Ближайшей физической моделью нашей системы передачи («магнитная головка - излучатель») является «трансформатор». Фактически магнитная головка считывателя (поз. 1) и индуктивная катушка излучателя (поз. 2) в нашей системе передачи является трансформатором с неблагоприятной средой передачи магнитного возбуждения (вследствие значительного расстояния между обмотками «трансформатора» и отсутствия общего магнитопроводящего сердечника (поз. 18). Индуктивная катушка индуктивности (поз. 2) выступает в роли первичной обмотки, а магнитная головка считывателя (поз. 1) - в роли вторичной обмотки.
Так как по стандарту ISO 781 1 КМП кодируются по методу f/2f, который является цифровым методом кодирования (т.е. чрезмерным в пользу оборачиваемости сигнала), то достаточно определить характеристики сигнала, на основе которых происходит детектирование, распознавание и декодирование цифрового сигнала.
Было определено экспериментально, что необходимым и достаточным условием для декодирования цифрового сигнала является наличие выраженных пиков с изменением полярности и фиксированным интервалом между ними в зависимости от значения, которое кодируется (единичная частота (f) для кодирования логического нуля, и удвоенная частота (2f) для кодирования логической единицы).
Учитывая специфику цифрового сигнала, нет необходимости передавать его полностью, то есть полное повторение формы сигнала, отсутствие шумов и наводок необязательно. Необходимо заметно (на обмотке магнитной головки (поз Л) передать пики переменной полярности с фиксированными временными интервалами (т.е. осуществлять ^^кодирование). Это достигается за счет резкого переключения (практически стремящегося к мгновенному) полярности напряжения питания, приложенного к индуктивной катушки излучателя (поз. 2) с соответствующим усилением тока.
Расстояние срабатывания (факт успешной передачи) цифрового сигнала зависит от напряженности магнитного поля, которое сможет зарегистрировать магнитная головка (поз. 1) считывателя. Итак, поле, которое порождает катушка излучателя (поз. 3), должно иметь значительное затухание (усиление градиента) или неоднородность поля для того, чтобы головка (поз. 1) смогла зарегистрировать сигнал.
Для увеличения расстояния срабатывания передачи необходимо более интенсивное поле в источнике (индуктивной катушке излучателя - поз. 2). Максимальное расстояние срабатывания определяется возможностями источника питания и выходными требованиями по массогабаритным характеристикам.
Были проведены многочисленные эксперименты, в результате которых были выбраны именно те существенные отличия способа в составе элементов системы передачи, указанные в формуле изобретения заявляемого технического решения. В ходе проведения экспериментов с различными катушками было определено, что существует практическая возможность передавать цифровые данные на расстоянии от индуктивной катушки излучателя (поз. 2) до зазора головки (поз. 9) считывателя до 30 см.
Такого результата смогли добиться, использовав индуктивную катушку излучателя (поз. 2) с фигурным магнитопроводом (магнитопроводящим сердечником подковообразной конфигурации) (на фиг Л - фиг.5 не показан). Это привело к локальному увеличению напряженности магнитного поля. При этом смогли зарегистрировать качественное увеличение напряженности магнитного поля по косвенным признакам (по колебаниям магнитоактивного элемента в зазоре излучателя) и направленному распределению поля.
Однако при передаче данных с помощью указанной катушки с фигурным магнитопроводом (на фиг.1 фиг.5 не показан) на расстоянии ближе 10 см есть риск повреждения считывающей головки. Также, используя катушку с фигурным магнитопроводом, необходимо использовать более мощный (около 60 W) источник питания.
Использование указанной катушки (с фигурным магнитопроводом) увеличивает толщину устройства (минимум в 2 раза по сравнению с устройством, при помощи которого реализуется заявляемый способ) за счет увеличения источника питания, габаритов катушки, системы охлаждения катушки (стабилизации характеристик при излучении) и электронной обвязки с учетом характеристик (большая мощность).
Так как одним из требований к устройству передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) была предъявлена компактность размеров и малое энергопотребление, то использовали Н-мост с целью удвоения эффективного напряжения, которое управляет индуктивной катушкой излучателя (поз. 2).
Для подавления динамических эффектов (гистерезис и затягивание фронта сигнала, наличие гармоники вследствие негармоничных колебаний) в индуктивности, индуктивная катушка излучателя (поз.2) была выполнена с низкой добротностью и магнитно-нейтральным сердечником (поз. 10). Катушка опытного образца заявленного устройства имела добротность менее 10 μΗ/Ohm.
Для снижения добротности была предложена хаотическая намотка катушки (т.е. неупорядоченная укладка витков). Экспериментально было установлено, что увеличение длины индуктивной катушки излучателя (поз. 2) приводит к ухудшению (в логарифмической зависимости) дальности срабатывания, а утолщенная (толщиной более 2 мм) цилиндрическая катушка не соответствует габаритным требованиям. В результате этого было принято решение использовать плоскую катушку с осью намотки, параллельной плоскости расположения индуктивной катушки излучателя (поз. 2).
В связи с этим конструктивным решением был экспериментально установлен «эффект поляризации». Он заключался в том, что при малых энергиях излучения расстояние срабатывания было больше при преимущественно параллельной ориентации осей намотки индуктивной катушки излучателя (поз. 2) и индуктивности (поз. 19) в магнитной головке (поз. 1).
В свою очередь, при перпендикулярном расположении осей катушек считывателя (поз. 8) и излучателя (поз. 10) достигался наименьший (аж до несрабатывания при непосредственном контакте со считывающей головкой) диапазон расстояний устойчивой передачи данных между индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) и считывателем (поз. 7).
При з начительном (более 5 W) увеличении энергии излучения эффект поляризации замечен не был. Учитывая эффект поляризации, было уменьшено отрицательное влияние на сердечник (поз. 7) считывающей головки (поз. 1), который не намагничивается.
Было установлено, что шумовой сигнал (гармоники и магнитные шумы среды) мало влияет на передачу цифровых данных, так как градиент магнитного поля создает сигнал, который значительно сильнее уровня шума, и который может быть зарегистрирован менее чувствительными усилителями и детекторами.
Согласно еще одному варианту реализации изобретения, выполняют устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) с вышеописанными конструктивными особенностями его элементов и связями между ними, после чего указанное устройство (13) включают в состав системы передачи цифровых данных индуктивным методом.
В банке/учреждении/магазине (поз. 15) (на фиг. 4 показано несколько поз. под номером 15, как варианты организаций, которые могут присваивать данные (эмитенты), например, банк или магазин и т.д.) присваивают учетные данные пользователя (поз. 16) (на фиг.4 показано несколько поз. под номером 16, как вариант реквизитов, которые, например, присваивают платежным данным, данным систем скидок или авторизации).
По указанным реквизитам при помощи устройства считывания магнитных карт (на фиг. 4 показано несколько поз. под номером 14, как варианты для устройств считывания карт, например, POS-терминал, ридер дисконтных карт, чек-поинт) (поз. 14) идентифицируют пользователя, который может получить доступ к денежным средствам, которые находятся на счете клиента для оплаты (платежная информация), или, например, воспользоваться существующей дисконтной программой или системой авторизации.
Реквизиты (поз. 16) передают защищенным каналом и хранят в защищенной области ПО (поз.17), установленного в вычислительной системе (смартфон, телефон, планшет и т.д.), которая поддерживает работу с устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (13).
При помощи вычислительной системы (смартфон, телефон, планшет и т.д.) с установленным ПО (поз. 17) передают платежную информацию на устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13).
Далее при помощи устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) передают цифровую информацию на устройство считывания карт с магнитной полосой (поз. 19). Для передачи цифровых данных устройство считывания карт с магнитной полосой (поз. 19) использует информацию, содержащуюся в trackl, или в track2 или в track3, так как единовременно может эмулироваться только один track.
Например, для осуществления платежной операции, POS-терминал использует информацию, содержащуюся в track2 (согласно стандарту ISO/IEC 7813). Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) передает информацию в виде колебаний магнитного поля, создавая сигнал в считывающей головке (поз. 1), подобный сигналу магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.5 не показана) платежной карты (на фиг.1 - фиг.5 не показана). В данном примере нормированную мощность излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложеного к индуктору (2), составляющего 1 с на каждое переключение.
То есть, кроме платежной информации, через устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13), которое работает на базе соответствующего способа передачи цифровых данных индуктивным методом, передают любую цифровую информацию.
Таким образом, для передачи цифровых данных с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (13), работающем на основе соответствующего способа, в том числе для осуществления платежных операций с POS- терминалами, карты с магнитной полосой не используют. При этом цифровую (в т.ч. платежную) информацию передают через устройство передачи цифровых данных исключительно индуктивным методом (поз. 13) с вычислительной системы с установленным ПО (поз. 17).
В вычислительную систему с установленным ПО (поз. 17) могут записывать несколько различных данных (реквизитов): например, данные нескольких счетов, различных платежных организаций, в том числе банков. Перед передачей данных пользователь заявленного устройства (на фиг.1-5 не показано) должен выбрать данные (реквизиты) (например, счет), которые будут переданы (например, будет осуществлен платеж).
Вычислительную систему с установленным ПО (поз. 17) могут выполнять в составе системы авторизации и идентификации, которая обеспечивает безопасность хранения и передачи цифровой информации. При этом само устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) не хранит цифровую информацию, а служит только средством ее передачи. Это делает невозможным использование цифровой (в первую очередь платежной) информации любым другим пользователем, кроме авторизованного пользователя.
Также в заявленной системе реализована функция one-time-pin, которая способствует информационной безопасности даже в случае несанкционированного доступа к платежным данным.
Клиент обращается в организацию, уполномоченную производить эмиссию карты, для получения информации о счете клиента, которая содержит цифровую информацию и позволяет производить передачу данных, например, осуществлять платежные операции при взаимодействии с устройствами считывания карт, например, POS- терминалами.
Такую же информацию, в том числе о счете клиента, обо всех платежных реквизитах и других характеристиках счета, которые организация-эмитент предварительно записывает на карты с магнитной полосой, передают по защищенному каналу в защищенную область ПО на вычислительную систему (поз. 12), взаимодействующую с устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13).
При помощи вычислительной системы с установленным ПО (поз. 17) передают через устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) соответствующую (в т.ч. платежную) информацию бесконтактно на устройстве считывания карт (например, POS-терминал) без физического использования карты с магнитной полосой при передаче данных (например, при расчетах).
Промышленная применимость
Преимуществами предлагаемого технического решения являются:
· отсутствие механического и магнитного износа головки устройства считывания;
• низкий расход электроэнергии (экономия составляет от 15% и выше) по сравнению с бесконтактными аналогами и прототипом;
• возможность работы от USBotg;
• обеспечение нормированной (оптимизированной, лишенной избыточности) мощности излучения, что затрудняет постороннее считывание данных (т.е. способствует усилению безопасности транзакций);
• обеспечение минимизации (т.е. сведение к минимально необходимому уровню) энергопотребления и массо-габаритных характеристик за счет нормирования мощности излучения;
• осуществление синтеза исключительно необходимых характеристик сигнала средствами вычислительной микросистемы;
• реализация управления потреблением модулей в различных режимах работы устройства дает экономию электроэнергии и приводит к увеличению срока эксплуатации без перезарядки.
Также преимуществом заявляемого способа, реализуемого на базе устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13), является то, что оно не хранит в себе цифровую (в т.ч. платежную) информацию, за счет чего оно является секьюрным инструментом. Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 13) также не содержит считыватель магнитных карт, который препятствует несанкционированному распространению охраняемой информации.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз.13) в составе одноименной системы выполняют портативным, компактным и энергоэффективным по сравнению с существующими бесконтактными аналогами и прототипом. Это позволяет его использовать в рамках стандарта потребления электроэнергии USB2.0 и USBotg.
Согласно данным стандартам мощность, которая предоставляется потребителю, составляет до 2,5 W (5V, 0,5 А).
Система индуктивной передачи цифровых (платежных) данных позволяет динамически генерировать данные доступными вычислительными/коммуникационными средствами для осуществления идентификации в (платежных) системах типа POS-терминал.
Таким образом, реализация заявленного изобретения, которое соответствует требованиям и запросам современного рынка, обеспечивает возможность обслуживания всех видов транзакций и различных видов платежных счетов.

Claims

27 Формула изобретения
1. Способ индуктивной передачи цифровых данных Paybeam, согласно которому от вычислительной системы получают данные с магнитной полосы, которая содержит данные платежных карт, обрабатывают принимаемые данные с магнитной полосы и генерируют магнитные импульсы высокой мощности, содержащие обработанные данные магнитной полосы, с помощью устройства передачи цифровых данных передают магнитные импульсы, которые затем принимают с помощью считывающей головки устройства для считывания магнитных карт (7), отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных снабжают индуктором, а передачей данных управляют с помощью соответствующего программного обеспечения, установленного в вычислительной системе, при этом оси индуктора и считывающей головки (19) располагают преимущественно параллельно, на расстоянии до 30 см, обеспечивая поляризацию сигнала индуктора или без обеспечения поляризации, а нормированную мощность излучения регулируют как использованием широтно-импульсной модуляции, так и изменением полярности, заключающейся в быстром переключении полярности напряжения питания, приложеного к индуктору (2), с одновременным усилением тока в нем, или без такого усиления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) снабжают синтезатором сигнала (5), который комплектуют микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют преимущественно в виде микро- ЭВМ.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки номер 1 (track 1).
4. Способ по п.1 , отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки номер 2 (track 2), содержащей необходимые платежные данные в случае выполнения платежных операций.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки номер 3 (track 3). 28
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что, программное обеспечение, установленное на вычислительной системе (17), выполняют с возможностью записи реквизитов (16).
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что, программное обеспечение, установленное на вычислительной системе (17), снабжают системой авторизации и идентификации пользователя.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) снабжают вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью синтеза сигнала.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что, синтезатор сигнала (5) снабжают микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью последовательной установки значения текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины с частотой воспроизведения цифрового сигнала в пределах от 0 Hz до 4 KHz.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) снабжают драйвером излучателя (6), который выполняют по схеме Н-моста.
1 1. Способ по п.1 , отличающийся тем, что, как драйвер излучателя (6) используют высокочастотный переключатель со средней точкой потребления и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что, как драйвер излучателя (6) используют операционный усилитель.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что, в устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (13) применяют устройство сопряжения (4) с вычислительной системой (12), которое выполняют с возможностью передачи данных и команд устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (13) и с возможностью проверки состояния этого устройства (13).
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что, устройство сопряжения (4) с вычислительными и коммуникационными системами (12) выполняют с возможностью поддержания стандартных методов передачи данных, таких, как, например, Bluetooth, UART, RS232, USB, wi-fi и других.
15. Способ по п.13, отличающийся тем, что, устройство сопряжения (4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов, а нормированную мощность 29
излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложеного к индуктору (2), составляющего от 10"6 с до 10 с на каждое переключение.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что, плоский сердечник (18) индуктора (2) выполняют из магнитно-нейтрального или магнитно-проводящего материала.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что, плоский сердечник (18) индуктора
(2) выполняют продолговатой формы прямоугольного поперечного сечения.
18. Способ по п.16, отличающийся тем, что, плоский сердечник (18) индуктора (2) выполняют продолговатой формы прямоугольного поперечного сечения с закругленными краями.
19. Способ по п.16, отличающийся тем, что, плоский сердечник (18) индуктора
(2) выполняют продолговатым и прямоугольной формы с поперечным сечением в виде ломаных граней.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что, обмотку индуктора (2) выполняют из токопроводящих материалов с изоляцией каждого витка от соседних витков.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде накладки на вычислительное устройство (12).
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде защитного чехла на вычислительное устройство ( 12).
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде брелка (12).
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде браслета (12).
25. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют в виде модуля, встроенного в вычислительное устройство (12).
26. Способ по п.1, отличающийся тем, что, индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с добротностью, находящейся в пределах от 0,0001 μΗ/Ohm до 1200 uH/Ohm.
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что, индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с неупорядоченной укладкой витков.
28. Способ по п.26, отличающийся тем, что, индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с упорядоченной укладкой витков. 30
29. Способ по п.1, отличающийся тем, что, увеличивают расстояние передачи цифрового сигнала, используя поляризацию излучения магнитного поля.
30. Способ по п.1, отличающийся тем, что, передают по защищенному каналу цифровую информацию программному обеспечению, установленному в вычислительной системе (12).
31. Способ по п.1, отличающийся тем, что, генерируют выходной сигнал с устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (13) путем переключения полярности питания индуктора (2).
32. Способ по п.1, отличающийся тем, что, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (13) выполняют с возможностью использования эффекта поляризации.
PCT/UA2014/000081 2014-04-22 2014-07-25 Способ индуктивной передачи цифровых данных paybeam WO2015163837A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2014004234 2014-04-22
UAA201404234 2014-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015163837A1 true WO2015163837A1 (ru) 2015-10-29

Family

ID=54332874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2014/000081 WO2015163837A1 (ru) 2014-04-22 2014-07-25 Способ индуктивной передачи цифровых данных paybeam

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015163837A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058575C1 (ru) * 1991-04-26 1996-04-20 Тамбовский институт химического машиностроения Система комбинированного управления объектами двойного интегрирования
RU2310295C2 (ru) * 2002-03-25 2007-11-10 Клипсэл Интегрэйтед Системз Пти Лтд. Регулятор мощности с улучшенной защитой от дисбаланса индуктивной нагрузки
US20090159689A1 (en) * 2007-12-24 2009-06-25 Dynamics Inc. Payment cards and devices with gift card, global integration, and magnetic stripe reader communication functionality
US20130088234A1 (en) * 2010-06-17 2013-04-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Gradient coil power supply and a magnetic resonance imaging system
US8628012B1 (en) * 2013-01-20 2014-01-14 George Wallner System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058575C1 (ru) * 1991-04-26 1996-04-20 Тамбовский институт химического машиностроения Система комбинированного управления объектами двойного интегрирования
RU2310295C2 (ru) * 2002-03-25 2007-11-10 Клипсэл Интегрэйтед Системз Пти Лтд. Регулятор мощности с улучшенной защитой от дисбаланса индуктивной нагрузки
US20090159689A1 (en) * 2007-12-24 2009-06-25 Dynamics Inc. Payment cards and devices with gift card, global integration, and magnetic stripe reader communication functionality
US20130088234A1 (en) * 2010-06-17 2013-04-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Gradient coil power supply and a magnetic resonance imaging system
US8628012B1 (en) * 2013-01-20 2014-01-14 George Wallner System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2946334B1 (en) System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter
CN105787542B (zh) 磁的安全传输装置硬件
US10127488B2 (en) Systems and methods for creating dynamic programmable magnetic stripes
US7114652B2 (en) External adaptor for magnetic stripe card reader
US20040177045A1 (en) Three-legacy mode payment card with parametric authentication and data input elements
US20150066758A1 (en) Payment card systems and methods
WO2016192562A1 (en) Method and system of offline contactless mobile payment based on magnetic near field communication
GB2476987A (en) A transaction card with magnetic stripe emulation
US9262709B1 (en) Electronic card readable by magnetic card readers
CN103400461A (zh) Pos机、卡片业务实现的系统及方法
CN105721025A (zh) 一种利用手机模拟磁数据传输的装置
RU2574117C1 (ru) Способ индуктивной передачи цифровых данных paybeam
WO2015163836A1 (ru) Система передачи цифровых данных индуктивным методом paybeam
RU2573736C1 (ru) Система передачи цифровых данных индуктивным методом paybeam
WO2015163837A1 (ru) Способ индуктивной передачи цифровых данных paybeam
WO2016053222A1 (ru) Способ осуществления бесконтактных платежей paybeam
UA106188C2 (ru) Способ индуктивной передачи цифровых данных
CN103971074A (zh) 用于手机近场支付的rfid阅读器
KR102488308B1 (ko) Mst 결제방식을 지원하는 결제 단말 및 이의 동작 방법
CN203102303U (zh) 用于手机近场支付的rfid阅读器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14889978

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14889978

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1