會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器及實現方法

2023-12-02 11:03:11 2

專利名稱：會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器及實現方法
技術領域：
本發明涉及連同機器一起使用的記錄載體，特別涉及帶有半導體電路 元件的記錄載體，尤其涉及一種會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器及實現方 法。
背景技術：
隨著射頻識別技術的發展和移動通信終端(稱作「手機」)的日益普 及，在手機中嵌入射頻智慧卡，使人們能夠利用手機中的射頻智慧卡處理購物消費、小額支 付和考勤等日常事務，已經成為移動通信業界的一個熱點研究和發展方向。所述射頻智能 卡是指含有射頻功能的SIM卡，通過把該射頻SIM卡安裝在手機內，可以實現手機與外部射 頻讀卡器進行通訊，從而實現所述的手機支付等功能；所述射頻讀卡器可採用陣列天線等 技術，已經成功實現與含有射頻SIM卡的手機穩定通訊，且距離控制在預定的範圍內。隨著射頻SIM卡及射頻讀卡器的大規模應用，射頻讀卡器可能面臨被惡意改造的 危險，通過改造射頻讀卡器，有可能使得射頻讀卡器與含有射頻SIM的手機通信距離發生 變化，從而使得交易距離變得不可控，引起系統安全隱患。現有技術射頻讀卡器存在以下不足射頻讀卡器可以被改造，從而使射頻讀卡器 與含有射頻SIM的手機通訊距離發生變化，從而使得交易距離變得不可控，引起系統的安全隱患。發明內容本發明要解決的技術問題在於避免上述現有技術的不足之處而提出 一種能防止非授權改造的射頻讀卡器及其實現方法。本發明解決所述技術問題可以通過採用以下技術方案來實現一種會自動診斷是 否已被非授權改造的射頻讀卡器，用於同裝有射頻SIM卡的移動通信終端通信，包括射頻 收發模塊A、微控制器MCU和射頻天線群，所述射頻收發模塊A與微控制器MCU電連接；所述 射頻天線群是包括η個子天線的射頻天線陣列，其中η ^ 2 ；各該子天線藉助射頻切換開關 組與所述射頻收發模塊A電連接，所述射頻切換開關組在微控制器MCU的控制下切換，以使 各子天線支路按預設的方式輪流與射頻收發模塊A接通，還包括射頻收發模塊B和獨立天 線；所述射頻收發模塊B與微控制器MCU電連接；所述獨立天線與射頻收發模塊B電連接， 用以接收射頻收發模塊A通過各子天線發送的射頻信號，微控制器MCU通過比較預存的各 天線信號強度與當前接收的信號強度是否一致，從而判斷出所述射頻讀卡器是否已被非授 權改造。所述射頻切換開關組包括m個射頻切換開關，其中m≥3，該m個射頻切換開關按 N級排列，其中N ≥ 1，與射頻模塊A相連的開關稱為第一級，以此類推，與子天線相連的為 第N級，且自各子天線端至射頻收發模塊A端，每級射頻切換開關的數量逐級遞減；所述射頻切換開關的數量由開關級數確定，當開關為N級時，子天線的總數量為 2N，開關總數量為20+21+22+. . . +2Η，其中第一級切換開關數為2°個，第二級切換開關數為 21，第三級切換開關數為22，第N級切換開關數為2νΛ所述獨立天線(105)是由多個子天線組成的天線陣列，每個子天線對應連接一個 射頻收發模塊B (102)。。所述射頻切換開關在微控制器MCU的控制下切換，以使其對應各子天線支路按預設的方式輪流與射頻收發模塊A接通，從而完成與射頻sim卡的通信。為了解決本發明所提出的技術問題，其技術方案還可以是，提供一種會自動診斷 是否已被非授權改造的射頻讀卡器的方法，基於權利要求1所述的射頻讀卡器，尤其是，包 括如下步驟A、在微控制器MCU中預先存儲各子天線信號強度的門限值；B、射頻讀卡器上電時或者每隔一段時間，判斷各子天線射頻信號強度是否在預存 的對應各子天線信號強度的門限值內，若各子天線射頻信號強度在預存的各子天線的工作 門限值內，則射頻讀卡器正常工作。所述步驟A預存工作門限值X時包括分步驟Al、微控制器MCU控制各射頻切換開關，使得各個子天線輪流與射頻收發模塊A連 接；A2、射頻收發模塊A通過與其連接的子天線發送射頻信號；射頻收發模塊B檢測此 時射頻收發模塊A發送的射頻信號強度，並記錄在微控制器MCU中；A3、重複步驟Al、A2，直到所有子天線均輪流連接到射頻收發模塊A之後，在微控 制器MCU中記錄了所有子天線連接射頻收發模塊A時的射頻信號強度X ；A4、根據經驗給射頻信號強度X增加一個誤差範圍Y，誤差範圍Y為多次試驗測 試統計值；把X+Y值作為讀卡器工作時判斷各子天線發送射頻信號強度是否符合要求的門 限。所述步驟B包括分步驟Bi、微控制器MCU控制射頻切換開關，使得各個子天線輪流與射頻收發模塊A連 接；B2、射頻收發模塊A通過與其連接的子天線發送射頻信號；射頻收發模塊B檢測此 時射頻收發模塊A發送的射頻信號強度；B3、重複步驟B1、B2，直到所有子天線均輪流連接到射頻收發模塊A)之後，在微控 制器MCU中記錄所有子天線連接射頻收發模塊A時的射頻信號強度X'；B4、在微控制器MCU中計算(X+Y)_X'，如果計算結果值大於0，轉入正常工作，否 則報警並停止工作。射頻讀卡器工作是由射頻收發模塊A通過射頻天線群發射，射頻收發模塊B通過 獨立天線接收；或者由射頻收發模塊B通過獨立天線發射，射頻收發模塊Α)通過射頻天線 接收。同現有技術相比較，本發明所採用的上述技術方案的有益效果在於能夠有效地 防止讀卡器被惡意篡改。


圖1是本發明用於移動通信終端的射頻讀卡器的原理框圖；圖2是所述射頻讀卡器預先設置各子天線的工作門限值的流程圖；圖3是所述射頻讀卡器判斷信號是否在工作門限值內的流程圖。
具體實施方式
以下結合各附圖所示之優選實施例作進一步詳述。本發明是一種能防止非授權改造的射頻讀卡器10，用於同裝有射頻SIM卡的移動 通信終端通信，如圖1所示包括射頻收發模塊A 101、微控制器MCU 103和射頻天線群104， 所述射頻收發模塊A 101與微控制器MCU 103電連接；所述射頻天線群104是包括η個子天線1041的射頻天線陣列，其中η ^ 2 ；各該子天線1041藉助射頻切換開關組106與所述 射頻收發模塊A 101電連接，所述射頻切換開關組在微控制器MCU 103的控制下切換，以使 各子天線1041支路按預設的方式輪流與射頻收發模塊A 101接通，還包括射頻收發模塊B 102和獨立天線105;所述射頻收發模塊B 102與微控制器MCU 103電連接；所述獨立天線 105與射頻收發模塊B 102電連接，用以接收射頻收發模塊A通過各子天線1041發送的射 頻信號，微控制器MCU 103通過比較預存的各天線信號強度與當前接收的信號強度是否一 致，從而判斷出所述射頻讀卡器10是否已被非授權改造。所述射頻切換開關組106包括m個射頻切換開關1061，其中m≥3，該m個射頻切 換開關1061按N級排列，其中N ≥1，與射頻模塊A 101相連的開關稱為第一級，以此類推， 與子天線1041相連的為第N級，且自各子天線1041端至射頻收發模塊A 101端，每級射頻 切換開關1061的數量逐級遞減。所述射頻切換開關1061的數量由開關級數確定，當開關為N級時，子天線1041的 總數量為2N，開關總數量為f+Z1+ +. . . +2N_S其中第一級切換開關1061數為2°個，第二級 切換開關1061數為21，第三級切換開關1061數為22，第N級切換開關1061數為2ΝΛ所述獨立天線105是由多個子天線組成的天線陣列，每個子天線對應連接一個射 頻收發模塊B 102。所述射頻切換開關1061在微控制器MCU 103的控制下切換，以使其對應各子天線 1041支路按預設的方式輪流與射頻收發模塊A 101接通，從而完成與射頻sim卡的通信。如圖1所示，所述射頻切換開關1041的總量個數和分級連接可以根據射頻切換開 關的類型及微控制器MCU 103的具體情況做相應連接設計，只要確保各子天線1041支路輪 流切換導通即可。例如，在圖1中，各射頻切換開關1041採用二極體的形式，通過微控制器 MCU 103控制二極體的導通與否，來控制各子天線1041支路的通斷，由於此控制屬傳統技 術，這裡不再詳細說明，本領域的技術人員在本發明的基礎上對開關組106的連接方式所 進行的通常變化和替換包含在本發明的保護範圍之內。為了解決本發明所提出的技術問題，其技術方案還可以是，提供一種防止非授權 改造的射頻讀卡器的方法，基於上述的讀卡器，尤其是，方法包括如下步驟Α、在微控制器MCU 103中預先存儲各子天線1041信號強度的門限值；B、射頻讀卡器10上電時或者每隔一段時間，判斷各子天線1041射頻信號強度是 否在預存的對應各子天線1041信號強度的門限值內，若各子天線1041射頻信號強度在預 存的各子天線1041的工作門限值內，則射頻讀卡器正常工作。所述步驟A預存工作門限值X時包括分步驟Al、微控制器MCU 103控制各射頻切換開關1061，使得各個子天線1041輪流與射 頻收發模塊A 101連接；Α2、射頻收發模塊A 101通過與其連接的子天線1041發送射頻信號；射頻收發模 塊B 102檢測此時射頻收發模塊A 101發送的射頻信號強度，並記錄在微控制器MCU 103 中；A3、重複步驟Al、Α2，直到所有子天線1041均輪流連接到射頻收發模塊A 101之 後，在微控制器MCU 103中記錄了所有子天線1041連接射頻收發模塊A 101時的射頻信號 強度X;
A4、根據經驗給射頻信號強度X增加一個誤差範圍Y，誤差範圍Y為多次試驗測試 統計值；把X+Y值作為讀卡器工作時判斷各子天線1041發送射頻信號強度是否符合要求的 門限。所述步驟B包括分步驟Bi、微控制器MCU 103控制射頻切換開關1061，使得各個子天線1041輪流與射頻 收發模塊A 101連接；B2、射頻收發模塊A 101通過與其連接的子天線1041發送射頻信號；射頻收發模 塊B 102檢測此時射頻收發模塊A 101發送的射頻信號強度；B3、重複步驟Bi、B2，直到所有子天線1041均輪流連接到射頻收發模塊A 101之 後，在微控制器MCU 103中記錄所有子天線1041連接射頻收發模塊A 101時的射頻信號強 度X'；B4、在微控制器MCU中計算(X+Y)_X'，如果計算結果值大於0，轉入正常工作，否 則報警並停止工作。射頻讀卡器10工作時由射頻收發模塊A 101通過射頻天線群104發射，射頻收發 模塊B 102通過獨立天線105接收；或者由射頻收發模塊B 102通過獨立天線105發射，射 頻收發模塊A 101通過射頻天線104接收。本發明用於移動通信終端的射頻讀卡器10工作時，所述微控制器MCU 103控制所 述射頻切換開關組106，使各子天線1041支路輪流導通以接收射頻sim卡發出的信號，所述 射頻收發模塊A 101在接收到各子天線1041的信號後上報給微控制器MCU 103，微控制器 MCU 103根據各信號強度進行數據分析後對射頻sim卡(手機)與讀卡器之間的距離作出 準確地判斷，然後再確定讀卡，避免錯讀和誤讀的現象。如圖2，射頻讀卡器自檢參數預設實施步驟如下Α、步驟201所示，讀卡器上電後進行初始化；B、步驟202和203所示，設置射頻模塊A為發射狀態，模塊B為接收狀態；C、步驟204所示，通過MCU控制輪流切換導通各子天線；D、步驟205所示，把模塊B接收到的各子天線場強RSSI值X加上允許誤差經驗值 Y後存儲到MCU中，誤差範圍Y為多次試驗測試統計值。如圖3，射頻讀卡器自檢參數判斷實施步驟如下Α、步驟301所示，射頻讀卡器上電時或者每隔一段時間進行初始化；B、步驟302和303所示，設置射頻模塊A為發射狀態，射頻模塊B為接收狀態；C、步驟304所示，通過MCU 103控制輪流切換導通各子天線；D、步驟305所示，模塊B接收各子天線場強RSSI值X'；Ε、步驟306、307、308、309所示，把此次接收到的各天線RSSI值X'與預存儲的各 天線RSSI值Χ+Υ相減，如RSSI小於零，轉入正常工作模式；否則報警並禁止刷卡。上述為本發明的優選實現過程，本領域的技術人員在本發明的基礎上進行的通常 變化和替換包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)，用於同裝有射頻SIM卡的移動通信終端通信，包括射頻收發模塊A(101)、微控制器MCU(103)和射頻天線群(104)，所述射頻收發模塊A(101)與微控制器MCU(103)電連接；所述射頻天線群(104)是包括n個子天線(1041)的射頻天線陣列，其中n≥2；各該子天線(1041)藉助射頻切換開關組(106)與所述射頻收發模塊A(101)電連接，所述射頻切換開關組在微控制器MCU(103)的控制下切換，以使各子天線(1041)支路按預設的方式輪流與射頻收發模塊A(101)接通，其特徵在於還包括射頻收發模塊B(102)和獨立天線(105)；所述射頻收發模塊B(102)與微控制器MCU(103)電連接；所述獨立天線(105)與射頻收發模塊B(102)電連接，用以接收射頻收發模塊A通過各子天線(1041)發送的射頻信號，微控制器MCU(103)通過比較預存的各天線信號強度與當前接收的信號強度是否一致，從而判斷出所述射頻讀卡器(10)是否已被非授權改造。
2.如權利要求1所述的會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)，其特徵在於所述射頻切換開關組(106)包括m個射頻切換開關(1061)，其中m彡3，該m個射頻切 換開關(1061)按N級排列，其中N > 1，與射頻模塊A(IOl)相連的開關稱為第一級，以此類 推，與子天線(1041)相連的為第N級，且自各子天線(1041)端至射頻收發模塊A(IOl)端， 每級射頻切換開關(1061)的數量逐級遞減；所述射頻切換開關(1061)的數量由開關級數確定，當開關為N級時，子天線(1041)的 總數量為2N，開關總數量為f+Z1+ +. . . +2H，其中第一級切換開關(1061)數為2°個，第二 級切換開關(1061)數為21，第三級切換開關(1061)數為22，第N級切換開關(1061)數為 2N-1。
3.如權利要求1所述的會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)，其特徵在於所述獨立天線(105)是由多個子天線組成的天線陣列，每個子天線對應連接一個射頻 收發模塊B (102)。
4.一種會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)的方法，基於權利要求1所 述的射頻讀卡器，其特徵在於，包括如下步驟A、在微控制器MCU(103)中預先存儲各子天線(1041)信號強度的門限值；B、射頻讀卡器(10)上電時或者每隔一段時間，判斷各子天線(1041)射頻信號強度是 否在預存的對應各子天線(1041)信號強度的門限值內，若各子天線(1041)射頻信號強度 在預存的各子天線(1041)的工作門限值內，則射頻讀卡器正常工作。
5.如權利要求4所述的會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)的方法，其 特徵在於所述步驟A預存工作門限值X時包括分步驟Al、微控制器MCU(103)控制各射頻切換開關(1061)，使得各個子天線(1041)輪流與射 頻收發模塊A (101)連接；A2、射頻收發模塊A(IOl)通過與其連接的子天線(1041)發送射頻信號；射頻收發模塊 B (102)檢測此時射頻收發模塊A(IOl)發送的射頻信號強度，並記錄在微控制器MCU (103)中；A3、重複步驟A1、A2，直到所有子天線(1041)均輪流連接到射頻收發模塊A(101)之後， 在微控制器MCU(103)中記錄了所有子天線(1041)連接射頻收發模塊A(IOl)時的射頻信 號強度X;A4、根據經驗給射頻信號強度X增加一個誤差範圍Y，誤差範圍Y為多次試驗測試統計 值；把X+Y值作為讀卡器工作時判斷各子天線(1041)發送射頻信號強度是否符合要求的門 限。
6.如權利要求4所述的會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)的方法，其 特徵在於所述步驟B包括分步驟Bi、微控制器MCU(103)控制射頻切換開關(1061)，使得各個子天線(1041)輪流與射頻 收發模塊A (101)連接；B2、射頻收發模塊A(IOl)通過與其連接的子天線(1041)發送射頻信號；射頻收發模塊 B (102)檢測此時射頻收發模塊A(IOl)發送的射頻信號強度；B3、重複步驟B1、B2，直到所有子天線(1041)均輪流連接到射頻收發模塊A(101)之後， 在微控制器MCU (103)中記錄所有子天線(1041)連接射頻收發模塊A(IOl)時的射頻信號 強度X'；B4、在微控制器MCU中計算(X+Y)-X'，如果計算結果值大於0，轉入正常工作，否則報警並停止工作。
7.如權利要求4所述的會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)的方法，其 特徵在於射頻讀卡器(10)工作是由射頻收發模塊A(IOl)通過射頻天線群(104)發射，射頻收 發模塊Β(102)通過獨立天線(105)接收；或者由射頻收發模塊Β(102)通過獨立天線(105) 發射，射頻收發模塊A (101)通過射頻天線(104)接收。
全文摘要
一種會自動診斷是否已被非授權改造的射頻讀卡器(10)，用於同裝有射頻SIM卡的移動通信終端通信，包括射頻收發模塊A(101)、微控制器MCU(103)、射頻天線(104)，還包括射頻收發模塊B(102)和獨立天線(105)；射頻收發模塊B(102)與微控制器MCU(103)作電連接；獨立天線(105)與射頻收發模塊B(102)電連接，用以接收射頻收發模塊A通過各子天線(1041)所發的射頻信號，通過微控制器MCU(103)比較預存各天線的信號強度與當前接收信號強度是否一致，從而判斷出讀卡器(10)是否被非授權改造。本發明所採用的上述技術方案的有益效果在於能夠有效地防止讀卡器被惡意篡改。
文檔編號G06K7/00GK101989325SQ20091010955
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月5日 優先權日2009年8月5日
發明者餘運波, 孫迎彤, 朱忠遷, 歐陽立 申請人:國民技術股份有限公司