专利名称：轨道交通电子车票读写装置及电子车票管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子车票技术，特别是涉及一种轨道交通电子车票读写装置及电子车票管理系统。
背景技术：
城市轨道交通自动售检票系统车票读写装置主要支持符合IS0/IEC14443TYPEA/B技术标准的非接触式IC卡车票。随着技术标准的发展和更新，尤其是城市其它小额支付领域的迅速发展，各种技术标准的小额支付技术手段出现在城市的各个领域，这些其它领域的小额支付电子钱包技术标准存在较大的不兼容性，作为拥有城市交通领域小额支付群体较为庞大的轨道交通自动售检票系统目前很难和这些其它的小额支付技术进行兼容或接入，乘客只能购买特定的轨道交通单程票或城市交通储值卡进行轨道交通地铁乘坐消费，城市居民携带的其它各种小额消费电子钱包载体(如各种非接触IC卡、银联卡、手机等，这些也是目前出现的较为主流的小额支付电子钱包载体)则无法在轨道交通地铁中直接进行消费使用。
实用新型内容基于此，有必要提供一种电子车票读写装置。一种电子车票读写装置，包括第一天线、与所述第一天线连接的第一射频信号处理模块、第二天线、与所述第二天线连接的第二射频信号处理模块、与所述第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块连接的主控模块以及与所述主控模块连接的密钥处理模块;其中:所述第一天线用于接收第一射频信号，所述第一射频信号处理模块对所述第一射频信号进行解调、解码以及模数转换后将数字信号传输给所述主控模块；和对主控模块返回的数据进行数模转换、编码及调制并通过第一天线发出；所述第二天线用于接收第二射频信号，所述第二射频信号处理模块对所述第二射频信号进行解调、解码以及模数转换后将数字信号传输给所述主控模块；和对主控模块返回的数据进行数模转换、编码及调制并通过第二天线发出；所述主控模块用于将接收到的数据进行处理，通过调度密钥处理模块对电子车票的密钥进行认证，以及生成并存储电子车票的交易记录。在其中一个实施例中，所述第一天线为13.56MHZ天线，所述第一射频信号处理模块用于处理13.56MHZ射频信号，所述第二天线为2.4GHz天线，所述第二射频信号处理模块用于处理2.4GHz射频信号。在其中一个实施例中，所述第一射频信号处理模块包括符合IS0/IEC14443TYPEA/B标准和IS018092 FELICA TYPEC标准的第一射频信号处理单元。在其中一个实施例中，所述第一射频信号处理模块还包括符合IS0/IEC15693标准的第二射频信号处理单元，所述第一射频信号处理单元和和第二射频信号处理单元均与射频信号切换单元连接，并通过所述射频信号切换单元与第一天线连接。在其中一个实施例中，所述第一天线为中部镂空的环绕式天线，所述第二天线设于所述第一天线的镂空处。在其中一个实施例中，所述主控模块包括:中央处理单元，用于调度第一射频信号处理模块、第二射频信号处理模块及密钥处理模块配合工作，并从第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块传输的数据中获得密钥认证数据并传输给密钥处理模块；存储单元，存储所述中央处理单元运行的程序和电子车票的交易记录数据；以及接口单元，用于将电子车票读写装置与外部的上位服务器连接，将交易记录数据上传。在其中一个实施例中，在认证成功时，所述主控模块根据所收到的数据生成交易记录。在其中一个实施例中，所述密钥处理模块包括银联PBOC密钥算法处理单元和多密钥安全认证单元。一种电子车票管理系统，包括上述的电子车票读写装置和与所述电子车票读写装置通信连接的上位服务器，所述上位服务器获取交易记录并进行清分。上述电子车票读写装置由于采用第一天线和第一射频信号处理模块对第一射频信号进行处理，采用第二天线和第二射频信号处理模块对第二射频信号进行处理，因而可以处理两种不同频率的近场通信射频信号，从而可以兼容多种标准的电子车票，使得该电子车票读写装置具备较好的 通用性。
图1为一实施例的电子车票读写装置的模块结构图；图2为另一实施例的电子车票读写装置模块结构图。
具体实施方式
如图1所示，为一实施例的电子车票读写装置的模块结构图。该电子车票读写装置10包括第一天线102、与第一天线102连接的第一射频信号处理模块200、第二天线104、与第二天线104连接的第二射频信号处理模块220、与第一射频信号处理模块200和第二射频信号处理模块220连接的主控模块300以及与主控模块300连接的密钥处理模块400。第一天线102用于接收第一射频信号，第二天线104用于接收第二射频信号。在一个实施例中，第一天线102为13.56MHz天线，用于接收信息调制在中心频率为13.56MHz的载波上的第一射频信号。采用中心频率为13.56MHz的载波调制和解调信号被广泛用于各种非接触式的近场通信场合，比较适用于电子票的读写。例如NFC (NearField Communication,近场通信)手机、13.56MHz的中国银联卡等等。该种近场通信的通信协议及通信设备符合以下标准:IS0/IEC14443 TYPEA/B标准、IS018092 FELICA TYPEC标准以及IS0/IEC15693标准。本实施例中，第一射频信号处理模块200则用于处理上述的13.56MHz的第一射频信号。第一射频信号处理模块200对所述第一射频信号进行解调、解码以及模数转换后将数字信号传输给主控模块300。该数字信号包含的数据至少包括车票余额和车票密钥，其中车票密钥用于对车票进行验证。第二天线104为2.4GHz天线，用于接收信息调制在中心频率为2.4GHz的载波上的射频信号。2.4GHz射频通信具备比上述的13.56MHz射频通信更远的通信距离，也可以用于近场通信，例如RF-SIM卡就是采用2.4GHz射频通信。本实施例中，第二射频信号处理模块220即用于处理2.4GHz的第二射频信号。第二射频信号处理模块220对所述第二射频信号进行解调、解码以及模数转换后将数字信号传输给主控模块300。该数字信号包含的数据至少包括车票余额和车票的密钥，其中车票密钥用于对车票进行验证。第一射频信号处理模块200和第二射频信号处理模块220均可以采用符合一种或两种以上近场通信协议的专用芯片，例如NXP PN532、NXP CLRC6630和NMFLRSC-V600H-H65AA-S6105 及其外围电路实现。主控模块300用于将接收到的数据进行处理，通过调度密钥处理模块对电子车票的密钥进行认证，以及生成并存储电子车票的交易记录。主控模块300在实际工作时，负责调度第一射频信号处理模块200、第二射频信号处理模块220以及密钥处理单元400，并使三者配合工作，以及获取密钥、处理并存储电子车票的交易数据。密钥处理单元400通过主控单元300、第一射频信号处理模块200或第二射频信号处理模块220以及第一天线及第二天线与电子车票进行交互，实现对电子车票的认证。具体在本实施例中， 密钥处理单元400对电子车票实行双向认证。过程如下:主控模块300将接收到的数据进行处理，生成第一密钥认证数据，并将第一密钥认证数据发送给密钥处理单元400 ；密钥处理单元400根据第一密钥认证数据进行密钥认证，生成第二密钥认证数据，并将第二密钥认证数据返回给主控模块300 ；主控模块300反馈第二密钥认证数据给第一射频信号处理模块200或第二射频信号处理模块220，根据所述第一射频信号处理模块或第二射频信号处理模块返回的认证结果，主控模块300进行相应的数据处理生成返回数据；第一射频信号处理模块200或第二射频信号处理模块220还将所述返回数据进行数模转换、编码及调制并分别通过第一天线和第二天线向外发出。在其他实施例中，还可以采用其他的认证方式，例如单向认证。本实施例的电子车票读写装置10由于采用第一天线102和第一射频信号处理模块200对第一射频信号进行处理，采用第二天线104和第二射频信号处理模块220对第二射频信号进行处理，因而可以处理两种不同频率的近场通信射频信号，从而可以兼容多种标准的电子车票，使得该电子车票读写装置10具备较好的通用性。如图2所示，在另一个具体的实施例的电子车票读写装置20中，13.56MHz的第一天线502为中部镂空的环绕式天线，2.4GHz的第二天线504设于第一天线502的镂空处。13.56MHz天线和2.4GHz天线的这种结构设计，使得整个读写装置20具有一个集中的读写区域，可以对方便电子车票的读写。第一射频信号处理模块600包括符合IS0/IEC14443 TYPEA/B标准和IS018092FELICA TYPEC标准的第一射频信号处理单元602。第一射频信号处理模块600还包括符合IS0/IEC15693标准的第二射频信号处理单元604，第一射频信号处理单元602和和第二射频信号处理单元604均与射频信号切换单元606连接，并通过射频信号切换单元606与第一天线502连接。其中，射频信号切换单元606用于切换来自第一天线502的13.56MHz射频信号，分别给相应的第一射频信号处理单元602和第二射频信号处理单元604处理。这样，在处理采用不同标准的电子车票时，可以共用天线。主控模块700包括中央处理单元702、存储单元704和接口单元706。其中中央处理单元702对各种标准的电子车票进行轮询查找及读写命令调度，并通过与密钥处理模块800的连接，对各种电子车票读写过程中的密钥认证进行数据交换。中央处理单元702接收来自第一射频信号处理模块600或第二射频信号处理模块620的车票加密数据，并将该加密数据传送至密钥处理模块800，密钥处理模块800认证运算后，将认证结果通过中央处理单元702、第一射频信号处理模块600或第二射频信号处理模块620返回至电子车票，实现密钥认证。存储单元704存储中央处理单元702运行的程序和各种电子车票的交易记录数据。接口单元706可以用于与上位服务器连接，将存储于存储单元704中的各种电子车票的交易记录传送至上位服务器进行分类和整理生成各电子车票发行方的交易记录。上位服务器通过网络将各电子车票发行方的交易记录传送给各个车票发行方，以实现最终的数据交易清分结算。密钥处理模块800对各种不同电子车票发行方的密钥进行存储及与车票密钥进行双向安全认证。本实施例中，密钥处理模块800包括银联PBOC密钥处理单元802和多密钥安全认证单元804。银联PBOC密钥处理单元802采用RSA算法协处理器，实现银联非对称密钥的快速认证，以满足轨道交通快速检票交易的需求。相对于银联卡目前的在线认证方式，该银联PBOC密钥处理单元8 02针对符合PB0C2.0标准的银联卡提供了一种适合轨道交通离线快速认证的技术方案。多密钥安全认证单元804对其它采用对称密钥算法的电子车票进行密钥双向认证，包含多个SAM(SECRETKEYACCESS MODULE)卡密钥模块(SAM1、SAM2、SAM3等，数量最大可扩至8个)，每个SAM卡密钥模块负责存储不同的电子车票的密钥，并对电子车票的密钥进行双向认证运算等。将电子车票读写装置与上位服务器通信连接，使用上位服务器进行电子车票交易记录的清分，即可形成一种电子车票管理系统。上述电子车票读写装置及其电子车票管理系统使得不同发行商发行的具有不同密钥、不同技术标准的各种小额电子钱包同时在轨道交通中作为车票，乘客可以持不同频段或相同频段不同技术标准的各种物理载体车票在检票设备同一感应刷卡区操作，极大的方便了乘客的交通费用支付行为。同时也扩大了轨道交通车票的来源、发行数量范围，间接扩大了轨道交通的客流消费群体，提高了轨道交通运营商和其它车票发行商的经济效益。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，包括第一天线、与所述第一天线连接的第一射频信号处理模块、第二天线、与所述第二天线连接的第二射频信号处理模块、与所述第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块连接的主控模块以及与所述主控模块连接的密钥处理模块；其中: 所述第一天线用于接收第一射频信号； 所述第一射频信号处理模块对所述第一射频信号进行解调、解码以及模数转换后将数字信号传输给所述主控模块；和对主控模块返回的数据进行数模转换、编码及调制并通过第一天线发出； 所述第二天线用于接收第二射频信号； 所述第二射频信号处理模块对所述第二射频信号进行解调、解码以及模数转换后将数字信号传输给所述主控模块；和对主控模块返回的数据进行数模转换、编码及调制并通过第二天线发出； 所述主控模块用于将接收到的数据进行处理，通过调度密钥处理模块对电子车票的密钥进行认证，以及生成并存储电子车票的交易记录。
2.根据权利要求1所述的轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，所述第一天线为13.56MHZ天线，所述第一射频信号处理模块用于处理13.56MHZ射频信号，所述第二天线为2.4GHz天线，所述第二射频信号处理模块用于处理2.4GHz射频信号。
3.根据权利要求2所述的轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，所述第一射频信号处理模块包括符合IS0/IEC14443 TYPEA/B标准和IS018092FELICA TYPEC标准的第一射频信号处理单元。·
4.根据权利要求3所述的轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，所述第一射频信号处理模块还包括符合IS0/IEC15693标准的第二射频信号处理单元，所述第一射频信号处理单元和和第二射频信号处理单元均与射频信号切换单元连接，并通过所述射频信号切换单元与第一天线连接。
5.根据权利要求2所述的轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，所述第一天线为中部镂空的环绕式天线，所述第二天线设于所述第一天线的镂空处。
6.根据权利要求1所述的轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，所述主控模块包括: 中央处理单元，用于调度第一射频信号处理模块、第二射频信号处理模块及密钥处理模块配合工作，并从第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块传输的数据中获得密钥认证数据并传输给密钥处理模块； 存储单元，存储所述中央处理单元运行的程序和电子车票的交易记录数据；以及 接口单元，用于将电子车票读写装置与外部的上位服务器连接，将交易记录数据上传。
7.根据权利要求1所述的轨道交通电子车票读写装置，其特征在于，所述密钥处理模块包括银联PBOC密钥算法处理单元和多密钥安全认证单元。
8.一种轨道交通电子车票管理系统，包括如权利要求1至7任一项所述的电子车票读写装置和与所述电子车票读写装置通信连接的上位服务器，所述上位服务器获取交易记录并进行清分。
专利摘要本实用新型公开了轨道交通电子车票读写装置及电子车票管理系统，其中一种轨道交通电子车票读写装置，包括第一天线、与所述第一天线连接的第一射频信号处理模块、第二天线、与所述第二天线连接的第二射频信号处理模块、与所述第一射频信号处理模块和第二射频信号处理模块连接的主控模块以及与所述主控模块连接的密钥处理模块。上述电子车票读写装置可以兼容多种标准的电子车票，具备较好的通用性。
文档编号G07B11/00GK203149665SQ20122048421
公开日2013年8月21日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者李瑗瑗, 刘新宇, 龚文涛, 郭建华, 王欢 申请人:高新现代智能系统股份有限公司