專利名稱：軌道交通電子車票讀寫裝置及電子車票管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子車票技術，特別是涉及一種軌道交通電子車票讀寫裝置及電子車
票管理系統(tǒng)。
背景技術：
城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)車票讀寫裝置主要支持符合IS0/IEC14443TYPEA/B技術標準的非接觸式IC卡車票。隨著技術標準的發(fā)展和更新，尤其是城市其它小額支付領域的迅速發(fā)展，各種技術標準的小額支付技術手段出現(xiàn)在城市的各個領域，這些其它領域的小額支付電子錢包技術標準存在較大的不兼容性，作為擁有城市交通領域小額支付群體較為龐大的軌道交通自動售檢票系統(tǒng)目前很難和這些其它的小額支付技術進行兼容或接入，乘客只能購買特定的軌道交通單程票或城市交通儲值卡進行軌道交通地鐵乘坐消費， 城市居民攜帶的其它各種小額消費電子錢包載體(如各種非接觸IC卡、銀聯(lián)卡、手機等，這些也是目前出現(xiàn)的較為主流的小額支付電子錢包載體)則無法在軌道交通地鐵中直接進行消費使用。

發(fā)明內容
基于此，有必要提供一種電子車票讀寫裝置。一種電子車票讀寫裝置，包括第一天線、與所述第一天線連接的第一射頻信號處理模塊、第二天線、與所述第二天線連接的第二射頻信號處理模塊、與所述第一射頻信號處理模塊和第二射頻信號處理模塊連接的主控模塊以及與所述主控模塊連接的密鑰處理模塊;其中所述第一天線用于接收第一射頻信號，所述第一射頻信號處理模塊對所述第一射頻信號進行解調、解碼以及模數(shù)轉換后將數(shù)字信號傳輸給所述主控模塊；和對主控模塊返回的數(shù)據進行數(shù)模轉換、編碼及調制并通過第一天線發(fā)出；所述第二天線用于接收第二射頻信號，所述第二射頻信號處理模塊對所述第二射頻信號進行解調、解碼以及模數(shù)轉換后將數(shù)字信號傳輸給所述主控模塊；和對主控模塊返回的數(shù)據進行數(shù)模轉換、編碼及調制并通過第二天線發(fā)出；所述主控模塊用于將接收到的數(shù)據進行處理，通過調度密鑰處理模塊對電子車票的密鑰進行認證，以及生成并存儲電子車票的交易記錄。在其中一個實施例中，所述第一天線為13. 56MHZ天線，所述第一射頻信號處理模塊用于處理13. 56MHZ射頻信號，所述第二天線為2. 4GHz天線，所述第二射頻信號處理模塊用于處理2. 4GHz射頻信號。在其中一個實施例中，所述第一射頻信號處理模塊包括符合IS0/IEC14443TYPEA/B標準和IS018092 FELICA TYPEC標準的第一射頻信號處理單元。在其中一個實施例中，所述第一射頻信號處理模塊還包括符合IS0/IEC15693標準的第二射頻信號處理單元，所述第一射頻信號處理單元和和第二射頻信號處理單元均與射頻信號切換單元連接，并通過所述射頻信號切換單元與第一天線連接。在其中一個實施例中，所述第一天線為中部鏤空的環(huán)繞式天線，所述第二天線設于所述第一天線的鏤空處。在其中一個實施例中，所述主控模塊包括中央處理單元，用于調度第一射頻信號處理模塊、第二射頻信號處理模塊及密鑰處理模塊配合工作，并從第一射頻信號處理模塊和第二射頻信號處理模塊傳輸?shù)臄?shù)據中獲得密鑰認證數(shù)據并傳輸給密鑰處理模塊；存儲單元，存儲所述中央處理單元運行的程序和電子車票的交易記錄數(shù)據；以及接口單元，用于將電子車票讀寫裝置與外部的上位服務器連接，將交易記錄數(shù)據上傳。 在其中一個實施例中，在認證成功時，所述主控模塊根據所收到的數(shù)據生成交易記錄。在其中一個實施例中，所述密鑰處理模塊包括銀聯(lián)PBOC密鑰算法處理單元和多密鑰安全認證單元。一種電子車票管理系統(tǒng)，包括上述的電子車票讀寫裝置和與所述電子車票讀寫裝置通信連接的上位服務器，所述上位服務器獲取交易記錄并進行清分。上述電子車票讀寫裝置由于采用第一天線和第一射頻信號處理模塊對第一射頻信號進行處理，采用第二天線和第二射頻信號處理模塊對第二射頻信號進行處理，因而可以處理兩種不同頻率的近場通信射頻信號，從而可以兼容多種標準的電子車票，使得該電子車票讀寫裝置具備較好的通用性。


圖I為一實施例的電子車票讀寫裝置的模塊結構圖；圖2為另一實施例的電子車票讀寫裝置模塊結構圖。
具體實施例方式如圖I所示，為一實施例的電子車票讀寫裝置的模塊結構圖。該電子車票讀寫裝置10包括第一天線102、與第一天線102連接的第一射頻信號處理模塊200、第二天線104、與第二天線104連接的第二射頻信號處理模塊220、與第一射頻信號處理模塊200和第二射頻信號處理模塊220連接的主控模塊300以及與主控模塊300連接的密鑰處理模塊400。第一天線102用于接收第一射頻信號，第二天線104用于接收第二射頻信號。在一個實施例中，第一天線102為13. 56MHz天線，用于接收信息調制在中心頻率為13. 56MHz的載波上的第一射頻信號。采用中心頻率為13. 56MHz的載波調制和解調信號被廣泛用于各種非接觸式的近場通信場合，比較適用于電子票的讀寫。例如NFC (NearField Communication,近場通信)手機、13. 56MHz的中國銀聯(lián)卡等等。該種近場通信的通信協(xié)議及通信設備符合以下標準IS0/IEC14443 TYPEA/B標準、IS018092 FELICA TYPEC標準以及IS0/IEC15693標準。本實施例中，第一射頻信號處理模塊200則用于處理上述的13. 56MHz的第一射頻信號。第一射頻信號處理模塊200對所述第一射頻信號進行解調、解碼以及模數(shù)轉換后將數(shù)字信號傳輸給主控模塊300。該數(shù)字信號包含的數(shù)據至少包括車票余額和車票密鑰，其中車票密鑰用于對車票進行驗證。第二天線104為2. 4GHz天線，用于接收信息調制在中心頻率為2. 4GHz的載波上的射頻信號。2. 4GHz射頻通信具備比上述的13. 56MHz射頻通信更遠的通信距離，也可以用于近場通信，例如RF-SIM卡就是采用2. 4GHz射頻通信。本實施例中，第二射頻信號處理模塊220即用于處理2. 4GHz的第二射頻信號。第二射頻信號處理模塊220對所述第二射頻信號進行解調、解碼以及模數(shù)轉換后將數(shù)字信號傳輸給主控模塊300。該數(shù)字信號包含的數(shù)據至少包括車票余額和車票的密鑰，其中車票密鑰用于對車票進行驗證。第一射頻信號處理模塊200和第二射頻信號處理模塊220均可以采用符合一種或兩種以上近場通信協(xié)議的專用芯片，例如NXP PN532、NXP CLRC6630和NMFLRSC-V600H-H65AA-S6105 及其外圍電路實現(xiàn)。主控模塊300用于將接收到的數(shù)據進行處理，通過調度密鑰處理模塊對電子車票的密鑰進行認證，以及生成并存儲電子車票的交易記錄。主控模塊300在實際工作時，負責 調度第一射頻信號處理模塊200、第二射頻信號處理模塊220以及密鑰處理單元400，并使三者配合工作，以及獲取密鑰、處理并存儲電子車票的交易數(shù)據。密鑰處理單元400通過主控單元300、第一射頻信號處理模塊200或第二射頻信號處理模塊220以及第一天線及第二天線與電子車票進行交互，實現(xiàn)對電子車票的認證。具體在本實施例中，密鑰處理單元400對電子車票實行雙向認證。過程如下主控模塊300將接收到的數(shù)據進行處理，生成第一密鑰認證數(shù)據，并將第一密鑰認證數(shù)據發(fā)送給密鑰處理單元400 ；密鑰處理單元400根據第一密鑰認證數(shù)據進行密鑰認證，生成第二密鑰認證數(shù)據，并將第二密鑰認證數(shù)據返回給主控模塊300 ；主控模塊300反饋第二密鑰認證數(shù)據給第一射頻信號處理模塊200或第二射頻信號處理模塊220，根據所述第一射頻信號處理模塊或第二射頻信號處理模塊返回的認證結果，主控模塊300進行相應的數(shù)據處理生成返回數(shù)據；第一射頻信號處理模塊200或第二射頻信號處理模塊220還將所述返回數(shù)據進行數(shù)模轉換、編碼及調制并分別通過第一天線和第二天線向外發(fā)出。在其他實施例中，還可以采用其他的認證方式，例如單向認證。本實施例的電子車票讀寫裝置10由于采用第一天線102和第一射頻信號處理模塊200對第一射頻信號進行處理，采用第二天線104和第二射頻信號處理模塊220對第二射頻信號進行處理，因而可以處理兩種不同頻率的近場通信射頻信號，從而可以兼容多種標準的電子車票，使得該電子車票讀寫裝置10具備較好的通用性。如圖2所示，在另一個具體的實施例的電子車票讀寫裝置20中，13. 56MHz的第一天線502為中部鏤空的環(huán)繞式天線，2. 4GHz的第二天線504設于第一天線502的鏤空處。13. 56MHz天線和2. 4GHz天線的這種結構設計，使得整個讀寫裝置20具有一個集中的讀寫區(qū)域，可以對方便電子車票的讀寫。第一射頻信號處理模塊600包括符合IS0/IEC14443 TYPEA/B標準和IS018092FELICA TYPEC標準的第一射頻信號處理單元602。第一射頻信號處理模塊600還包括符合IS0/IEC15693標準的第二射頻信號處理單元604，第一射頻信號處理單元602和和第二射頻信號處理單元604均與射頻信號切換單元606連接，并通過射頻信號切換單元606與第一天線502連接。其中，射頻信號切換單元606用于切換來自第一天線502的13. 56MHz射頻信號，分別給相應的第一射頻信號處理單元602和第二射頻信號處理單元604處理。這樣，在處理采用不同標準的電子車票時，可以共用天線。主控模塊700包括中央處理單元702、存儲單元704和接口單元706。其中中央處理單元702對各種標準的電子車票進行輪詢查找及讀寫命令調度，并通過與密鑰處理模塊800的連接，對各種電子車票讀寫過程中的密鑰認證進行數(shù)據交換。中央處理單元702接收來自第一射頻信號處理模塊600或第二射頻信號處理模塊620的車票加密數(shù)據，并將該加密數(shù)據傳送至密鑰處理模塊800，密鑰處理模塊800認證運算后，將認證結果通 過中央處理單元702、第一射頻信號處理模塊600或第二射頻信號處理模塊620返回至電子車票，實現(xiàn)密鑰認證。存儲單元704存儲中央處理單元702運行的程序和各種電子車票的交易記錄數(shù)據。接口單元706可以用于與上位服務器連接，將存儲于存儲單元704中的各種電子車票的交易記錄傳送至上位服務器進行分類和整理生成各電子車票發(fā)行方的交易記錄。上位服務器通過網絡將各電子車票發(fā)行方的交易記錄傳送給各個車票發(fā)行方，以實現(xiàn)最終的數(shù)據交易清分結算。密鑰處理模塊800對各種不同電子車票發(fā)行方的密鑰進行存儲及與車票密鑰進行雙向安全認證。本實施例中，密鑰處理模塊800包括銀聯(lián)PBOC密鑰處理單元802和多密鑰安全認證單元804。銀聯(lián)PBOC密鑰處理單元802采用RSA算法協(xié)處理器，實現(xiàn)銀聯(lián)非對稱密鑰的快速認證，以滿足軌道交通快速檢票交易的需求。相對于銀聯(lián)卡目前的在線認證方式，該銀聯(lián)PBOC密鑰處理單元802針對符合PB0C2. O標準的銀聯(lián)卡提供了一種適合軌道交通離線快速認證的技術方案。多密鑰安全認證單元804對其它采用對稱密鑰算法的電子車票進行密鑰雙向認證，包含多個SAM(SECRETKEY ACCESS MODULE)卡密鑰模塊(SAMI、SAM2、SAM3等，數(shù)量最大可擴至8個)，每個SAM卡密鑰模塊負責存儲不同的電子車票的密鑰，并對電子車票的密鑰進行雙向認證運算等。將電子車票讀寫裝置與上位服務器通信連接，使用上位服務器進行電子車票交易記錄的清分，即可形成一種電子車票管理系統(tǒng)。上述電子車票讀寫裝置及其電子車票管理系統(tǒng)使得不同發(fā)行商發(fā)行的具有不同密鑰、不同技術標準的各種小額電子錢包同時在軌道交通中作為車票，乘客可以持不同頻段或相同頻段不同技術標準的各種物理載體車票在檢票設備同一感應刷卡區(qū)操作，極大的方便了乘客的交通費用支付行為。同時也擴大了軌道交通車票的來源、發(fā)行數(shù)量范圍，間接擴大了軌道交通的客流消費群體，提高了軌道交通運營商和其它車票發(fā)行商的經濟效益。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，包括第一天線、與所述第一天線連接的第一射頻信號處理模塊、第二天線、與所述第二天線連接的第二射頻信號處理模塊、與所述第一射頻信號處理模塊和第二射頻信號處理模塊連接的主控模塊以及與所述主控模塊連接的密鑰處理模塊；其中 所述第一天線用于接收第一射頻信號； 所述第一射頻信號處理模塊對所述第一射頻信號進行解調、解碼以及模數(shù)轉換后將數(shù)字信號傳輸給所述主控模塊；和對主控模塊返回的數(shù)據進行數(shù)模轉換、編碼及調制并通過第一天線發(fā)出； 所述第二天線用于接收第二射頻信號； 所述第二射頻信號處理模塊對所述第二射頻信號進行解調、解碼以及模數(shù)轉換后將數(shù)字信號傳輸給所述主控模塊；和對主控模塊返回的數(shù)據進行數(shù)模轉換、編碼及調制并通過第二天線發(fā)出； 所述主控模塊用于將接收到的數(shù)據進行處理，通過調度密鑰處理模塊對電子車票的密鑰進行認證，以及生成并存儲電子車票的交易記錄。
2.根據權利要求I所述的軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，所述第一天線為.13.56MHZ天線，所述第一射頻信號處理模塊用于處理13. 56MHZ射頻信號，所述第二天線為.2.4GHz天線，所述第二射頻信號處理模塊用于處理2. 4GHz射頻信號。
3.根據權利要求2所述的軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，所述第一射頻信號處理模塊包括符合IS0/IEC14443 TYPEA/B標準和IS018092 FELICA TYPEC標準的第一射頻信號處理單元。
4.根據權利要求3所述的軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，所述第一射頻信號處理模塊還包括符合IS0/IEC15693標準的第二射頻信號處理單元，所述第一射頻信號處理單元和和第二射頻信號處理單元均與射頻信號切換單元連接，并通過所述射頻信號切換單元與第一天線連接。
5.根據權利要求2所述的軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，所述第一天線為中部鏤空的環(huán)繞式天線，所述第二天線設于所述第一天線的鏤空處。
6.根據權利要求I所述的軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，所述主控模塊包括 中央處理單元，用于調度第一射頻信號處理模塊、第二射頻信號處理模塊及密鑰處理模塊配合工作，并從第一射頻信號處理模塊和第二射頻信號處理模塊傳輸?shù)臄?shù)據中獲得密鑰認證數(shù)據并傳輸給密鑰處理模塊； 存儲單元，存儲所述中央處理單元運行的程序和電子車票的交易記錄數(shù)據；以及 接口單元，用于將電子車票讀寫裝置與外部的上位服務器連接，將交易記錄數(shù)據上傳。
7.根據權利要求I所述的軌道交通電子車票讀寫裝置，其特征在于，所述密鑰處理模塊包括銀聯(lián)PBOC密鑰算法處理單元和多密鑰安全認證單元。
8.一種軌道交通電子車票管理系統(tǒng)，包括如權利要求I至7任一項所述的電子車票讀寫裝置和與所述電子車票讀寫裝置通信連接的上位服務器，所述上位服務器獲取交易記錄并進行清分。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電子車票讀寫裝置，包括第一天線、與所述第一天線連接的第一射頻信號處理模塊、第二天線、與所述第二天線連接的第二射頻信號處理模塊、與所述第一射頻信號處理模塊和第二射頻信號處理模塊連接的主控模塊以及與所述主控模塊連接的密鑰處理模塊。上述電子車票讀寫裝置可以兼容多種標準的電子車票，具備較好的通用性。
文檔編號G07B1/00GK102890831SQ20121035538
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者李瑗瑗, 劉新宇, 龔文濤, 郭建華, 王歡 申請人:高新現(xiàn)代智能系統(tǒng)股份有限公司