專利名稱：一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)和方法
一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)和方法 支術(shù)令頁i或本發(fā)明涉及連同機器一起使用的記錄載體，特別涉及帶有半導(dǎo)體電路元件的記 錄載體，尤其涉及一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
射頻通信終端(簡稱"手機")在現(xiàn)實生活中已經(jīng)很普及，通過改造使其具備 近距離通信功能，以實現(xiàn)手機支付等功能的需求越來越強烈，目前已經(jīng)出現(xiàn)了在用戶識別模塊SIM卡上增加射頻功能(成為射頻SIM )或者在手機主板上增加近距離通信模塊來實 現(xiàn)手機近距離通信的方法，這種方法的出現(xiàn)使得手機成為一個具有充值、消費、交易以及 身份認證功能的超級智能終端，極大地滿足巿場的迫切需求。其中，基于射頻SIM的手機近距離通信解決方案以其簡單、無需更改手機等優(yōu)點得 到了廣泛的關(guān)注，在該方案中，射頻SIM采用UHF技術(shù)使得射頻信號可以從手機中發(fā)射 出來，從而實現(xiàn)無需改造手機就可使得手機具備近距離通信功能。但是，由于不同手機屏 蔽效果差距很大，屏蔽效果不好的移動終端其射頻信號透射強度大，其通信距離甚至可以 達到1米左右，屏蔽效果好的移動終端其射頻信號透射強度小，會造成不能正常收發(fā)數(shù)據(jù)， 不能完成交易，因此要對多種類型的移動終端都做到精確地控制射頻信號覆蓋的距離就變 得十分困難。實際生活中的許多應(yīng)用，例如公交刷卡，對交易的有效距離控制提出了嚴格的要求， 過長的通信距離(如10CM以上)會帶來很大的安全隱患，因此，手機在增加近距離通信 功能的同時，還必須能夠有效控制其交易的通信距離?，F(xiàn)有針對射頻通信的距離進行控制，使其不超過規(guī)定值的技術(shù)只有被動感應(yīng)技術(shù)，如 IS014443協(xié)議規(guī)定的非接觸卡技術(shù)規(guī)范和ISO18000規(guī)定的RFID技術(shù)規(guī)范，這些技術(shù)的 特點是卡側(cè)是無源的，只能通過感應(yīng)的方式從讀卡器側(cè)耦合獲得能量來工作，從而實現(xiàn)與 讀卡器之間的通信。而基于射頻SIM的手機近距離通信采用的是有源方式，且基本上使用 的是UHF頻段，這就導(dǎo)致其無法使用無源技術(shù)來控制通信距離，由于UHF頻段射頻信號 具備很強的穿透能力，其距離控制問題更加突出?，F(xiàn)有技術(shù)中，還可以釆用調(diào)整手機射頻信號發(fā)射強度及讀卡器接收靈敏度等方法來控 制通信距離，但此方法由于駐波、信號反射等多種因素的影響難以實現(xiàn)可靠的近距離通信， 尤其不能防止惡意的數(shù)據(jù)通信攻擊。上述現(xiàn)有技術(shù)控制移動終端射頻通信距離的方法存在以下不足1、 基于射頻SIM的手機近距離通信采用的是有源方式，且基本上使用的是UHF頻 段，無法使用無源技術(shù)來控制其通信距離；2、 采用調(diào)整手機射頻信號發(fā)射強度及讀卡器接收靈敏度等方法來控制通信距離的方 法受駐波、信號反射等多種因素的影響難以實現(xiàn)可靠的近距離通信，尤其是其不 能防止惡意的數(shù)據(jù)通信攻擊。研究射頻信號在空中傳輸?shù)囊?guī)律可以發(fā)現(xiàn)，射頻信號在信號源附近區(qū)域磁場特性和電 場特性較為明顯，而在較遠的區(qū)域其電磁場特性就不太明顯，這就導(dǎo)致在信號源附近區(qū)域 其電磁場強(以下簡稱場強)分布無固定規(guī)律，實際觀察和測試也再次表明，具備近距離 通信功能的每一種手機其近距離區(qū)域(一般為A/2tt,其中入為波長，稱之為近場)射頻 信號場強分布十分不均衡，其隨著移動終端類型的不同而呈現(xiàn)很大的不同，這種射頻近場 分布稱之為近場圖譜；而其近場之外的區(qū)域射頻信號場強則表現(xiàn)為分布均衡，該場強分布 與射頻通信終端類型無關(guān)?；谶@個發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提出一種簡單易行、低成本的解決方案， 該方案可以使得射頻通信終端與射頻通信設(shè)備的數(shù)據(jù)通信距離可靠地控制在近場范圍內(nèi)， 從而保證了交易的安全，甚至能夠從根本上消除遠程惡意數(shù)據(jù)通信等攻擊的威脅。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明就是針對近期出現(xiàn)的射頻通信終端近距離通信的距離控制問題而提出的一種 簡便易行、低成本的可靠的解決方法，采用該方法不僅可以可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的距離控 制在近場范圍內(nèi)，而且能夠從根本上消除遠程惡意數(shù)據(jù)通信等攻擊的威脅。本發(fā)明提供了一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)，尤其是，包括內(nèi)含射頻SIM卡 的射頻移動終端和射頻控制終端；所述射頻控制終端接收射頻移動終端的信號場強并檢測該信號場強的分布；射頻控制終端通過對所述場強分布按照規(guī)定要求進行數(shù)學(xué)分析和計算，從而判斷射頻移動終端是否 在設(shè)定的通信范圍之內(nèi)。所述射頻控制終端包括探測器陣列和主機系統(tǒng)，所述主機系統(tǒng)與探測器陣列的各探測器連接，具備場強值及其分布規(guī)律的獲取、運算和處理能力；所述探測器陣列中各探測器的形狀包括圓形、環(huán)形、棍狀、弧形、W形或方形；所述探測器陣列中各探測器可用陶瓷、磁性材料或銅質(zhì)材料制。所述探測器陣列在射頻控制終端外部由N個在幾何位置上相互成360。 /N的探測器組 成，在射頻控制終端內(nèi)部也由N個在幾何位置上相互成360° /N的探測器組成，此處N》 2的正整數(shù)。所述主機系統(tǒng)釆用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)。本發(fā)明解決所述的技術(shù)問題，還可以進一步采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)， 一種控制移動 終端射頻通信距離的方法，基于一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括內(nèi) 含射頻SIM卡的射頻移動終端和射頻控制終端，所述方法包括步驟A. 通過試驗在射頻控制終端內(nèi)為每一類型的射頻移動終端建立對應(yīng)的近場圖譜；B. 利用探測器陣列檢測當(dāng)前射頻移動終端的信號場強及其分布；C. 就檢測到的當(dāng)前射頻移動終端的信號場強及其分布與存儲在所述射頻控制終端內(nèi) 的近場圖譜之間的相關(guān)程度，通過匹配算法得到用于比較的匹配度；D. 將步驟C中得到的匹配度與射頻控制終端中預(yù)先設(shè)置的對應(yīng)該類型射頻移動終端的 相關(guān)程度門限值比較，從而判斷當(dāng)前射頻移動終端與射頻控制終端的距離是否在規(guī) 定范圍內(nèi)。步驟A中，所述近場圖譜反映的是不同類型射頻移動終端與所述射頻控制終端的距離 t與對應(yīng)的探測器陣列中各探測器處信號場強之間的對應(yīng)關(guān)系，將各探測器在該點場強測 量值排成一個數(shù)列，將該數(shù)列中各元素進行計算后得到射頻移動終端在距離射頻控制終端為T時在該點的場強值場強CT;步驟B中，所述當(dāng)前射頻移動終端的場強也是一組數(shù)列，其數(shù)列中的元素為探測器陣列中各探測器測試得到場強值。步驟C中，所述匹配算法可以是進行平均值計算、方差計算或者是他們的結(jié)合。 所述數(shù)列中各元素可以在試驗中測量一次得到，也可以在試驗中經(jīng)過多次測量后取他們的平均值值。步驟D中，所述用于比較的門限值可以根據(jù)實際情況預(yù)先在射頻控制終端上設(shè)定，也 可以存儲在射頻移動終端內(nèi)，在建立通信的時候告知射頻控制終端所述近場圖譜和當(dāng)前射頻移動終端的場強對應(yīng)數(shù)列的元素按相同的順序排列。 同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果在于1、 本發(fā)明所述方案簡單易行、成本低；2、 本發(fā)明所述方案可以使得射頻通信終端與射頻通信設(shè)備的數(shù)據(jù)通信距離可靠地控 制在近場范圍內(nèi)，保證了交易的安全，甚至能夠根本上消除遠程惡意數(shù)據(jù)通信等 攻擊的威脅。附圖
i兌明圖l是本發(fā)明系統(tǒng)應(yīng)用示意圖；圖2是所述射頻控制終端的組成示意圖； 圖3是射頻移動終端場強隨距離變化圖；圖4是射頻移動終端在距離射頻控制終端t的距離，其場強大于cj 的圖譜示例5是射頻移動終端在距離射頻控制終端T。的距離上，其場強大于C7o的圖譜示例圖 圖6是射頻移動終端在距離射頻控制終端T!的距離上，其場強大于CM的圖譜示例7是射頻控制終端的探測器陣列分布示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。本發(fā)明之一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)IO,如圖l所示，包括內(nèi)含射頻SIM 卡11的射頻移動終端12和射頻控制終端13;所述射頻控制終端13接收射頻移動終端12的信號場強并檢測該信號場強的分布；射 頻控制終端13通過對所述場強分布按照規(guī)定要求進行數(shù)學(xué)分析和計算，從而判斷射頻移 動終端12是否在設(shè)定的通信范圍之內(nèi)。所述射頻控制終端13包括探測器陣列131和主機系統(tǒng)132,所述主機系統(tǒng)132與探 測器陣列131的各探測器電連接，具備場強值及其分布規(guī)律的獲取、運算和處理能力；如圖2所示，所述探測器陣列131中各探測器的形狀包括圓形、環(huán)形、棍狀、弧形、 W形或方形；所述的探測器陣列131中各探測器可用陶瓷、磁性材料或銅質(zhì)材料制成。所述探測器陣列131在射頻控制終端13外部由N個在幾何位置上相互成360° /N的 探測器1311組成，在射頻控制終端13內(nèi)部也由N個在幾何位置上相互成360。 /N的探測 器1312組成，此處N^2的正整數(shù)。如圖2所示，本實施例N-3，即采用三個探測器，所述探測器陣列131在射頻控制 終端13外部由三個互成120度的探測器1311組成，在射頻控制終端13內(nèi)部也由三個互成 120度的探測器1312組成。所述主機系統(tǒng)132采用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)。為了解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題，其技術(shù)方案還可以是， 一種控制移動終端射頻通 信距離的方法，基于一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)10，所述系統(tǒng)包括內(nèi)含射頻 SIM卡ll的射頻移動終端12和射頻控制終端13,尤其是，包括步驟A. 通過試驗在射頻控制終端13內(nèi)為每一類型的射頻移動終端12建立對應(yīng)的近場 圖譜；B. 利用探測器陣列131檢測當(dāng)前射頻移動終端12的信號場強及其分布；C.就檢測到的當(dāng)前射頻移動終端12的信號場強及其分布與存儲在所述射頻控制 終端13內(nèi)的近場圖譜之間的相關(guān)程度，通過通過匹配算法得到用于比較的匹配度；將步驟C中得到的匹配度與射頻控制終端13中預(yù)先設(shè)置的對應(yīng)該類型射頻移動終端 12的相關(guān)程度門限值比較，從而判斷當(dāng)前射頻移動終端12與射頻控制終端13的距 離是否在規(guī)定范圍內(nèi)。步驟A中，所述近場圖譜反映的是不同類型射頻移動終端12與所述射頻控制終端13 的距離T與對應(yīng)的探測器陣列中各探測器處信號場強之間的對應(yīng)關(guān)系，將各探測器在該點 場強測量值排成一個數(shù)列，將該數(shù)列中各元素進行計算后得到射頻移動終端12在距離射 頻控制終端13為t時在該點的場強值場強(J ;步驟B中，所述當(dāng)前射頻移動終端12的場強也是一組數(shù)列，其數(shù)列中的元素為探測 器陣列131中各探測器測試得到場強值。步驟C中，所述匹配算法可以是進行平均值計算、方差計算或者是他們的結(jié)合。所述數(shù)列中各元素可以在試驗中測量一次得到，也可以在試驗中經(jīng)過多次測量后取他 們的平均值。步驟D中，所述用于比較的門限值可以根據(jù)實際情況預(yù)先在射頻控制終端13上設(shè)定， 也可以存儲在射頻移動終端12內(nèi)，在建立通信的時候告知射頻控制終端13。所述近場圖譜和當(dāng)前射頻移動終端12的場強對應(yīng)數(shù)列的元素按相同的順序排列。圖4中401代表射頻移動終端12距離射頻控制終端13的進行通信時位置投影范圍， 圖4和圖7中的501所代表的區(qū)域為射頻移動終端12在距離射頻控制終端13為t ^時其 場強大于a-,的圖譜分布，圖5和圖7中的502所代表的區(qū)域為射頻移動終端12在距離 射頻控制終端13為T。時其場強大于a。的圖譜分布，圖6和圖7中503所代表的區(qū)域為 射頻移動終端12在距離射頻控制終端13為t !時其場強大于a ,的圖譜分布。如圖7所示，在進行測試時，在探測器陣列131中首先設(shè)定要求的射頻移動終端12 在通信時的大致位置，如圖7中標號401所示，探測器陣列131由內(nèi)部三個互成120度的 探測器陣列1312和外部三個互成120度的探測器陣列1311組成，其中內(nèi)部探測器陣列距 離射頻移動終端12中心的平均距離小于t-!，而外部探測器陣列距離射頻移動終端12中心的平均距離大于Tt。上述實現(xiàn)過程為本發(fā)明的優(yōu)先實現(xiàn)過程，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上進行的 通常變化和替換包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，比如本發(fā)明也可以釆用跟場強類似的指標 來替代，將各個探測器連接在射頻接收裝置上，利用接收到射頻信號的誤碼率或者通訊成 功率也能產(chǎn)生相同的效果。
權(quán)利要求
1、一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)(10)，其特征在于，包括內(nèi)含射頻SIM卡(11)的射頻移動終端(12)和射頻控制終端(13)；所述射頻控制終端(13)接收射頻移動終端(12)的信號場強并檢測該信號場強的分布；射頻控制終端(13)通過對所述場強分布按照規(guī)定要求進行數(shù)學(xué)分析和計算，從而判斷射頻移動終端(12)是否在設(shè)定的通信范圍之內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求l所述的控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)，其特征在于所述射頻控制終端U3)包括探測器陣列(131)和主機系統(tǒng)(132),所述主機系 統(tǒng)(132)與探測器陣列(131)的各探測器連接，具備場強值及其分布規(guī)律的獲取、 運算和處理能力；所述探測器陣列(131)中各探測器的形狀包括圓形、環(huán)形、棍狀、弧形、W形或 方形；所述探測器陣列(131)中各探測器可用陶瓷、磁性材料或銅質(zhì)材料制成。
3、 如權(quán)利要求l所述的控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)，其特征在于所述探測器陣列(131)在射頻控制終端(13)外部由N個在幾何位置上相互成 360° /N的探測器(1311)組成，在射頻控制終端(13)內(nèi)部也由N個在幾何位置上相 互成360° /N的探測器(1312)組成，此處N^2的正整數(shù)。
4、 如權(quán)利要求l所述的控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)，其特征在于所述主機系統(tǒng)(132)釆用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)。
5、 一種控制移動終端射頻通信距離的方法，基于控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)(IO), 所述系統(tǒng)包括內(nèi)含射頻SIM卡(11)的射頻移動終端(12)和射頻控制終端(13)，其 特征在于，包括步驟A. 通過試驗在射頻控制終端(13)內(nèi)為每一類型的射頻移動終端(12)建立對應(yīng)的近 場圖譜；B. 利用探測器陣列(131)檢測當(dāng)前射頻移動終端(12)的信號場強及其分布；C. 就檢測到的當(dāng)前射頻移動終端(12)的信號場強及其分布與存儲在所述射頻控制終 端(13)內(nèi)的近場圖譜之間的相關(guān)程度，通過匹配算法得到用于比較的匹配度；D. 將步驟C中得到的匹配度與射頻控制終端(13)中預(yù)先設(shè)置的對應(yīng)該類型射頻移動 終端U2)的相關(guān)程度門限值比較，從而判斷當(dāng)前射頻移動終端(12)與射頻控制 終端(13)的距離是否在規(guī)定范圍內(nèi)。
6、 如權(quán)利要求5所述的控制移動終端射頻通信距離的方法，其特征在于步驟A中，所述近場圖譜反映的是不同類型射頻移動終端(12)與所述射頻控制終端(13)的距離T與對應(yīng)的探測器陣列中各探測器處信號場強之間的對應(yīng)關(guān)系，將各探測器在該點場強測量值排成一個數(shù)列，將該數(shù)列中各元素進行計算后得到射頻移 動終端(12)在距離射頻控制終端(13)為T時在該點的場強值場強cr;步驟B中，所述當(dāng)前射頻移動終端(12)的場強也是一組數(shù)列，其數(shù)列中的元素 為探測器陣列(131)中各探測器測試得到場強值。
7、 如權(quán)利要求5所述的控制移動終端射頻通信距離的方法，其特征在于步驟C中，所述匹配算法可以是進行平均值計算、方差計算或者是他們的結(jié)合。
8、 如權(quán)利要求5或6所述的控制移動終端射頻通信距離的方法，其特征在于所述數(shù)列中各元素可以在試驗中測量一次得到，也可以在試驗中經(jīng)過多次測量后 取他們的平均值。
9、 如權(quán)利要求5或7所述的控制移動終端射頻通信距離的方法，其特征在于步驟D中，所述用于比較的門限值可以根據(jù)實際情況預(yù)先在射頻控制終端(13) 上設(shè)定，也可以存儲在射頻移動終端(12)內(nèi)，在建立通信的時候告知射頻控制終端 (13)。
10、 如權(quán)利要求6所述的控制移動終端射頻通信距離的方法，其特征在于所述近場圖譜和當(dāng)前射頻移動終端(12)的場強對應(yīng)數(shù)列的元素按相同的順序排列。
全文摘要
控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)和方法(10)，所述方法首先通過試驗方法在射頻控制終端(13)上為每一類型的射頻移動終端(12)建立對應(yīng)近場圖譜；利用探測器陣列(131)將檢測到的當(dāng)前射頻移動終端(12)的場強與其近場圖譜之間通過匹配算法得到的用于比較的匹配度；將得到的匹配度與射頻控制終端(13)中預(yù)先設(shè)置好的對應(yīng)該類型射頻移動終端(12)的門限值比較，從而判斷當(dāng)前射頻移動終端(12)與射頻控制終端(13)的距離是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。本發(fā)明所述方案可以使得射頻通信終端與射頻通信設(shè)備的數(shù)據(jù)通信距離可靠地控制在近場范圍內(nèi)，保證了交易的安全，甚至能夠根本上消除遠程惡意數(shù)據(jù)通信等攻擊的威脅。
文檔編號G01S11/06GK101334470SQ20081014262
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
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