一种基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于近场磁通信和加密无线通信，具体涉及一种不改变现有移动电子终端的硬件，利用磁信号的检测来实现近场通信，然后把近场通信获得的信息发送到后台数据控制中心，通过近场通信和远程通信的结合来实现用户软重置个性密码的加密无线通信。
【背景技术】
[0002]现代生活中，几乎每个人都拥有一台智能终端(如手机)和无数张的卡片，包括商家消费卡、贵宾卡、会员卡、门禁卡、城市交通卡等。这些卡种类繁多，难以保存和随身随时携带。另外，外出时购买报纸、饮料等小物件，临时停车等需要携带零钞。若这些卡片和零钞都能用我们随身携带的手机来解决，那会给我们的生活带来很大的便利。
[0003]而这些不便通过智能终端来解决只能依靠智能终端的近场通信。现在智能终端近场通信的主要手段是近距离无线通信技术(即NFC，Near Field Communicat1n)和声波通信。近距离无线通信技术(NFC)技术主要是利用电磁波实现近场通信，而另一种近场通信主要是利用声波来实现。
[0004]近距离无线通信技术(NFC)技术是无线设备间的一种非接触式射频技术(RFID)和互联技术的融合技术，主要工作于13.56MHz射频段，运行距离范围在20厘米内，数据传输速度可以选择106Kbit/s、212Kbit/s或者424Kbit/s。实现NFC通信有两种技术方案，第一种是直接使用带有NFC芯片的智能终端；第二种是将NFC芯片嵌入智能终端的Sim卡中，之后再在智能终端上加装NFC天线。不管采用哪种技术方案，都要使用NFC芯片。因此，要利用NFC进行近场通信，智能终端必须本身支持NFC功能。但现在并非所有智能终端都支持NFC功能，用户需要更换内置NFC的智能终端，因此用户体验成本较高，要在国内广泛推广门槛较高；对现有普通智能手机加装NFC识别设备，将NFC芯片嵌入智能终端Sim卡中，用户需要更换一张新的Sim卡，且加装NFC天线，给用户使用带来不便。
[0005]另一种近场通信的方式是使用声波进行近场通信，即利用扬声器和麦克风之间的声波传递信息实现通信，可以在不改变智能终端的前提下，令智能终端具备近场通信的功能。但这种通信方式容易受到外界可听声波噪声的干扰，容易被监听，保密性和安全性差；且通信设备的扬声器和麦克风的性能对通信质量影响较大，通信性能鲁棒性不高。
[0006]由上所述，现有的利用电磁波实现近场通信的方式需要改进智能终端或者是智能终端的Sim卡，而利用声波实现易受干扰和监听，因此若有一种不改动现有智能终端的硬件就能实现可靠的近场通信，将给人们带来很多便利。当然，这种通信还需要考虑加密问题，才能实现安全通信。
【发明内容】
[0007]为克服现有近场通信技术需要改进智能终端(或添加NFC芯片或加装NFC天线)、抗噪性能不佳、保密性能不高等问题，本发明提出一种基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统，使用移动电子终端的现有设备进行近场信息交互，通过近场通信和远程通信的结合来实现用户个性化密码的软重置，实现一种可靠的加密无线通信。
[0008]根据安培定律，变化的电场产生磁场。当扬声器或者功放电路有电流经过时，扬声器或者功放电路附近会产生随电流变化的感生磁场。利用这一原理，可以使用移动电子终端的扬声器或者功放电路发出磁信号来发送信息，将要发送的信息用电流信号调制后，该电流信号通过扬声器或者功放电路，产生承载发送信息的磁信号，实现信号的发送；磁信号被移动电子终端上的输入电路，比如前置放大电路拾得后会产生感应电动势，将磁信号转换成电信号，输入到接收端，实现信号的接收，从而利用磁信号实现通信。根据此原理，本发明通过以下技术方案实现:
[0009]本发明所述的基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统，包括移动电子终端、近场磁中继和数据控制中心。移动电子终端通过近场磁信号与近场磁中继进行磁通信，近场磁中继通过有线或者无线通信的方式与数据控制中心进行通信，移动电子终端与数据控制中心通过无线的专用或者公用网络进行通信。移动电子终端和近场磁中继均有独立且唯一的注册ID，且配备独立且唯一的加密锁(俗称加密狗)，该ID在移动电子终端和近场磁中继注册时存储在数据控制中心。该无线通信系统不改变现有移动电子终端的硬件，利用移动电子终端和近场磁中继的磁通信来实现近场通信，然后把近场通信获得的信息发送到数据控制中心，通过近场通信和远程通信的结合来实现用户软重置个性密码的加密无线通信。
[0010]所述的基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统，所述的移动电子终端包含人机交互模块、软件模块、磁发送模块、磁接收模块和通用无线收发模块，以及加密锁。人机交互模块与软件模块相连，软件模块又与磁发送模块、磁接收模块和通用无线收发模块相连。人机交互模块包含移动电子终端上的显示屏、麦克风、扬声器等输入输出设备。软件模块控制系统的开启和结束，以及实现移动电子终端信息(如用户密码，用户个性化安全参数)的设置，传输信息的编码、调制、接收信息的解调、解码和数据的更新等功能，包含界面、信号处理单元和数据缓存单元。界面是展示给用户的人机交互接口，信号处理单元对发送信息进行编码和调制，以及对接收信号进行解调和解码，数据缓存单元对移动电子终端信息以及解码后的信息进行缓存。
[0011]上述移动电子终端的磁发送模块包含D/A转换器和电磁感应模块，D/A转换器将要发送的数字电信号转换为模拟电信号，电磁感应模块将D/A转换器输出的模拟电信号转换为磁信号，它可以是移动电子终端上的功放电路、扬声器等。上述移动电子终端的磁接收模块包含磁电感应模块和A/D转换器。磁电感应模块将接收到的磁信号转换为电信号，并通过A/D转换器转换为数字信号，磁电感应模块可以是移动电子终端上的麦克风、前置放大电路等。发送磁信号时，用户通过人机交互模块输入要发送的信息，软件模块将该信息进行编码和数字调制，输出到磁发送模块。在磁发送模块，数字电信号经过D/A转换器转换为模拟电信号，进而通过电磁感应模块转换为磁信号辐射。在接收磁信号时，磁接收模块中的磁电感应模块接收磁信号并转换为模拟电信号，模拟电信号输入到A/D转换器转换为数字信号，数字信号传递到软件模块进行解调和解码，最终显示在人机交互界面。
[0012]上述移动电子终端的通用无线收发模块负责通过无线的专用或者公用网络与数据控制中心通信的信息收发。这是普通移动电子终端已有的功能，不详细叙述。
[0013]上述的移动电子终端的软件模块是用编写的应用程序(APP)来实现，人机交互模块、磁发送模块、磁接收模块和通用无线收发模块都是借用移动电子终端已有的设备。为加强基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统的保密性，可以扩展移动电子终端人机交互模块的输入输出设备，添加其它与电子终端相连的附加电子终端上的输入设备，如指纹输入设备；与电子终端相连的其它穿戴式设备等输入，如生理特征(脉搏等)输入设备。
[0014]上述移动电子终端的加密锁是移动电子终端向数据控制中心申请使用时配备的独立且唯一的加密设备，像银行保密通信所用的U盾。主要用来设置用户个性化安全参数的，用户个性化安全参数包括密码的排列组合顺序、信源编码方式、纠错编码方式和调制方式以及个性化密码的分裂方式。只有检测到合法的且和移动电子终端匹配的加密锁时，用户才有权限设置个性化安全参数。用户个性化安全参数的设置可以在移动电子终端，也可以在其它互联网终端，但是不管在哪里设置都要配合加密锁使用。
[0015]所述的基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统，所述的近场磁中继包含磁发送模块、磁接收模块、数据发送模块、数据接收模块和软件模块、控制模块，以及加密锁。磁发送模块和磁接收模块主要负责和移动电子终端进行磁通信。磁接收模块包含电磁接收单元和A/D转换单元。电磁接收单元可以是接收线圈，也可以是磁阻传感器或者霍尔传感器，用于接收磁信号并转换为电信号。A/D转换单元将接收到的模拟信号转换为数字信号并输入到软件模块。磁发送模块包含D/A转换单元和电磁发送单元，D/A转换单元将软件模块输出的数字信号转换为模拟信号。电磁发送单元可以是发送线圈，用于将电信号转换为磁信号并发送。
[0016]上述近场磁中继数据发送模块和数据接收模块主要是负责和数据控制中心进行通信的模块。近场磁中继通过有线或者无线通信的方式与数据控制中心进行通信，当进行无线通信时，数据发送模块和数据接收模块应为无线发送和无线接收模块；当进行有线通信时，数据发送模块和数据接收模块应为有线发送和有线接收模块。
[0017]上述近场磁中继的软件模块和移动电子终端的软件模块类似，控制近场磁中继的开启和结束，实现近场磁中继信息(如近场磁中继的密码)的预设，以及对近场磁中继需要中继的信息的处理。包含信号处理单元和数据缓存单元。信号处理单元对需要中继的信息实现滤波和去噪等处理，数据缓存单元对近场磁中继接收到的信息以及处理后的信息进行缓存。
[0018]上述近场磁中继的控制模块与近场磁中继的软件模块相连，用于根据近场磁中继的软件模块输出的信息产生控制信息控制其它相关的硬件作出响应。如在门禁系统应用中，当近场磁中继的软件模块得到允许开门的信息后发出开门的指令给硬件“门”，控制门的打开。
[0019]上述近场磁中继的加密锁和移动电子终端的加密锁一样，也是向数据控制中心申请使用时配备的独立且唯一的加密设备，像银行保密通信所用的U盾，主要是用来设置近场磁中继的密码。只有检测到是合法的且和当前近场磁中继对应的加密锁，使用者才有权限设置密码。设置好之后，每次近场磁中继开机时，使用者输入密码，近场磁中继的软件模块检测和预存的密码内容是否一致，如果一致，允许开机运行；如果不一致，则不允许继续运行。
[0020]所述的基于近场磁中继及用户软重置加密无线通信系统，所述的数据控制中心包含中继收发模块、通用无线收发模块、数据处理模块和数据存储模块。
[0021]上述数据控制中心的中继收发模块包含中继数据发送模块、中继数据接收模块、调制解调\编码解码模块。所述的中继数据发送模块包含D/A转换器和发送单元，用于发送与近场磁中继通信的信息。中继数据接收模块接收来自近场磁中继的信息，包含A/D转换器和接收单元。数据控制中心通过有线或者无线通信的方式与近场磁中继进行通信，如果数据控制中心通过有线方式与近场磁中继进行通信，则中继发送模块中的发送单元和中继接收模块中的接收单元应为有线发送和有线接收单元；如果数据控制中心通过无线方式与近场磁中继进行通信，则中继发送模块中的发送单元和中继接收模块中的接收单元应为无线发送和无线接收单元。中继数据发送模块发送给近场磁中继的信息包括中继信息和终端信息，中继信息即是直接和近场磁中继交互的信息，终端信息是需要通过近场磁中继转发给移动电子终端的信息。所述的中继收发模块中的调制解调\编码解码模块按照用户预存在数据控制中心的编码方式和调制方式对终端信息进行编码和调制，以及对中继数据接收模块接收到的信息进行解调和解码。
[0022]上述数据控制中心的通用无线收发模块通过专用或者公用的无线网络与移动电子终端进行通信。因此数据控制中心的通用无线收发模块是采用与移动电子终端的通信无线收发模块相对应的无线通信技术模块。
[0023]上述数据控制中心的数据处理模块对接收的数据进行处理，如合法用户添加，初始化，合法用户判断，用户数据的更新等。<