具有加速度测量功能的移动支付方法及装置

技术令页域本发明涉及基于移动终端进行支付 的技术领域,特别是涉及具有用户确认功 能的移动支付方法及装置。

¾ ^fc 景技术 随着移动电话的普及， 移动支付（主要为手机支付）的业务需求非常 迫切。 移动支付的各种应用中， 其中现场移动小额支付的方便性受到用户的欢 迎。 移动小额支付的 基本要求是使用安全方便。 小额支付的方便性要求之一是能够非常快捷地 完成支付操作。 比 如在地铁的使用中， 由于人流密度大， 要求 0.3秒内实现扣除（或返还）地铁车费的操作， 快捷地完成支付操作也方便乘客进出闸， 避免地铁闸机口累积大量乘客。 但小额支付的安全 性要求之一是， 刷卡操作需要得到用户的确认。 目前现场大额支付的信用卡的刷卡是以用户 在 POS 机键盘上输入密码来确认刷卡。 对于移动支付，可以通过对移动终端的操作来 确认刷 卡， 这样更安全方便。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种能识别 用户特定动作而作为人机交互的确认支 付输入信号的具有加速度测量功能的移动支付 方法及装置。

本发明解决所述技术问题可以通过釆用以下技 术方案来实现：

提出一种具有加速度测量功能的移动支付方法 ， 包括以下步骤：

①设置于移动终端内的集成电路卡进行移动支 付时，集成电路卡主功能模块控制加速度 处理模块开始识别集成电路卡的运动轨迹；

②所述加速度处理模块控制加速度传感器开始 检测因用户持移动终端做特定动作而集 成电路卡所产生运动的加速度变化信息；

③所述加速度传感器将所获得的加速度变化信 息发送给所述加速度处理模块处理；

④所述加速度处理模块将收到的加速度变化 信息进行动作识别并将识别出的动作信息 与预先存储的用户特定动作信息比较，并将比 较结果信息发送给所述集成电路卡主功能模块 ;

⑤如果所述比较结果信息是识别出的动作信 息符合预先存储的用户特定动作信息，则所 述集成电路卡主功能模块允许本次移动支付， 如果所述比较结果信息不符合预先存储的用户 特定动作信息， 则所述集成电路卡主功能模块禁止本次移动支 付。 所述具有加速度测量功能的移动支付方法，在 所述步骤⑤之后，所述集成电路卡主功能 模块控制加速度处理模块停止识别移动终端的 运动轨迹。 所述加速度处理模块控制加速度传 感器停止检测集成电路卡的加速度变化信息。

预先存储的用户特定动作信息包括旋转动作信 息、摇摆动作信息或者用户自定义的动作

ΊΡ息。

用户自定义的动作信息是通过加速度处理模块 对用户的自定义动作学习后存储的。 旋转动作的识别可以使用下列方法： 加速度处理模块将加速度传感器送过来的固定 两 点的 3维矢量加速度相减， 相减结果的 3维矢量加速度差作为识别出来的旋转动作的� �征参 数， 该特征参数包含旋转方向信息； 3 维矢量加速度差的模长作为旋转动作的特征参 数， 该 特征参数包含旋转快慢的旋转加速度大小信息 。

设计一种具有加速度测量功能的移动支付集成 电路卡，包括集成电路卡本体、设置于所 述集成电路卡本体上的集成电路卡主功能模块 、 加速度处理模块和加速度传感器； 所述加速 度处理模块与加速度传感器电连接， 控制加速度传感器工作， 接收所述加速度传感器传送的 加速度变化信息并对该加速度信号进行动作识 别处理； 加速度处理模块与集成电路卡主功能 模块电连接， 将识别后的动作信息发送给集成电路卡主功能 模块。

加速度传感器可以是能测量两空间点加速度的 加速度传感器,这种传感器能够感测旋转 运动。

同现有技术相比较， 本发明的技术效果在于： 在移动支付中， 用户以特定的动作运动移 动终端来确认刷卡操作， 比如以简单的左右摇摆移动终端或者用移动终 端在空中画五角星来 确认刷卡操作， 比密码确认更加方便。 通过识别特定动作还可以用于启动集成电路卡 内的特 定应用功能， 比如喚醒集成电路卡内处于休眠节电状态的功 能模块， 使其立即投入工作状态。 附图说明

图 1是具有加速度测量功能的移动支付集成电路� �的模块方框示意图；

图 2是具有加速度测量功能的移动支付方法的流� �示意图；

图 3是具有加速度测量功能的移动支付集成电路� �的实施例示意图。 具体实施方式 以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述 。

几个名词的定义： 集成电路卡是卡片内封装有集成电路，用以存 储和处理数据的电子产 品。 本文所述的集成电路卡包含以下产品： SD卡（ Secure Digital Memory Card )、 MMC卡 ( MultiMediaCard )、 记忆棒 (Memory Stick)、 SM卡（ SmartMedia )、 SIM卡 (Subscriber Identity Module)、 USIM卡 (UniversalSubscriber Identity Module)和 UIM卡 (User Identity Model)。 移动终 端： 重量较轻、 可以从电池供电、 不用电缆与其他电子设备连接就可以使用的电 子设备。 本 文所述的移动终端包含以下电子设备： MP3播放器、掌上游戏机、 GPS、 PDA ( Personal Digital Assistant ), 手机、 智能手机、 数码相机、 电子词典和手持收款机等。 刷卡： 刷卡是集成电路 卡与读卡装置的通讯和数据信息的交换过程， 以及过程中集成电路卡内数据信息的创建、 存 储、 修改、 读取、 校验、 比较、 处理。 本文所述的刷卡包含电子支付刷卡和门禁刷卡 以及卡 的身份识别认证过程。

本发明的集成电路卡内除了有一般的集成电路 卡的功能外还具有加速度传感器和加速 度处理模块， 见图 1。 由集成电路卡主功能模块 11、 加速度处理模块 12以及加速度传感器 13 组成。 集成电路卡主功能模块 11与加速度处理模块 12连接。 集成电路卡主功能模块 11能够实 现常规集成电路卡的各种功能。常规集成电路 卡功能包含 30卡（ Secure Digital Memory Card )、 MMC卡（ MultiMediaCard )、 记忆棒 (Memory Stick)、 SM卡（ SmartMedia )、 SIM卡 (Subscriber Identity Module)、 USIM卡 (Universal Subscriber Identity Module)、 UIM卡 (User Identity Model)。 加速度处理模块 12还与加速度传感器 13连接， 控制加速度传感器 13的工作， 并接收加速度传 感器 13送过来的加速度信号。 当需要检测加速度变化特征时， 加速度处理模块 12控制加速度 传感器 13开始工作。 加速度传感器 13与加速度处理模块 12连接， 接受加速度处理模块 12的控 制， 并检测自身的加速度， 将检测到的加速度信息送给加速度处理模块 12进行识别处理。 加 速度传感器 13能够感测集成电路卡本身的加速度变化， 输出电信号。 加速度处理模块 12能够 接收加速度传感器 13送过来的电信号， 识别加速度的变化信息， 从而判断用户的特定动作与 预先存储的用户特定动作是否相符， 如果相符， 则允许集成电路卡的刷卡操作， 如果不相符 禁止刷卡操作。 通过识别特定动作还可以用于启动集成电路卡 内的特定应用功能， 比如喚醒 集成电路卡内处于休眠节电状态的功能模块， 使其立即投入工作状态。

加速度传感器测得的加速度变化信号最好为立 体空间 3维及以上的矢量加速度信号， 或 者为等效的 3维及以上的矢量加速度信号。 如果加速度信号的维度少于 3维， 比如如果只有在 一个平面的 2维矢量加速度信号， 那么垂直于该平面方向的加速度变化特征就无 法获得， 因此 某些动作就无法识别。 如果加速度信号中有加速度的旋度信息， 那么， 就可以从中识别出旋 转的动作。 关于旋度的定义可以参考各种关于 "场" 的理论的资料。 旋度信息也可以通过多 点的、 每个点都为 3维的矢量加速度信号计算出来。 例如:在以 x,y,z为其正方向的直角坐标系 中' _X a _y ' 5 _Z 分别为 x,y,z方向的单位向量'如果已知 4个点 Ρ0(0,0,0)、 Ρχ(χ,Ο,Ο), Py(0,y,0)、 Ρζ(Ο,Ο,ζ)的加速度矢量分别为

ao= a _x + a _y + a _z

a _x = a _x + a _{y y} + a _z

a _y = a _x ⁺ α _γ + α _ζ

a _z = a _x + a _y ^A zy + a _z

根据旋度的计算表达式

_→ dAz dAy _→ dAx dAz^ → ,dAy dAx

rotA = _ax (-—-—^-) _{+ a} (-—-—-) _{+ a} ( -^ ) ，如果假定这些点附近所有点的 cy cz ^y OZ ax ex cy

旋度差异都很小， 远远小于识别旋转动作要求的误差 （这一点是很容易满足的， 旋转的刚体 内部各点的速度的旋度以及加速度的旋度都相 同）， 那么， 根据这 4点的加速度 a ₀ 、 a _x 、 a _y 、

& ₂ 就可以计算出集成电路卡内这 4点附近的加速度的旋度。

只要将下列 6个表达式公式， 即表达式：

dAz ^Α _γζ -\ dAx Α dAz A _xz - _z

dy y ' dy y ' dx x dAy dAy _γ ~ dAx

dx x ' dz z ' dz z

½度表 即可

由于刚体上所有点速度的旋度和加速度的旋度 处处相等（速度和加速度并不一定处处相 等），可以使用更少的速度和加速度信息来计 算获得速度的旋度和加速度的旋度。 可以使用两 点的加速度值来计算旋度。 假设已知空间点 Pl(xl,yl,zl)坐标和加速度分别为

坐标 _r i = α _χ ^χ1 + a _y y ^l + a

加速度 al = αΛ 十 十 5 _ζ Αι

空间点 P2(x2,y2,z2)坐标和加速度分别为

坐标 _r 2 = α _χ ^χ2 + a _y y ² + 5^ ²

加速度 _a 2 = 十 5y ^A _y2 + _Z A ₂

那么旋度 rotA的模长等于这两点的加速度差值矢量的模� �以这两点的空间位置坐标矢量 的差值的模。 即旋度模长 |ro 4 = 2 ； W 表示对矢量 X取模长。 旋度模长 |ro 4是 旋转快慢的度量参数。 而 rl和 r2是加速度传感器中的固定点， 因此 rl-r2是常数， 因此 rotA的 值仅仅取决于 al-a2, 所以可以使用 al-a2来描述加速度的旋度， 即使用矢量 al-a2的值描述移 动终端的旋转状态。 矢量 al-a2中含有旋转加速度的方向， 而模长 的值反映了旋转加速 度绝对值的大小。

多于 3个分量的矢量加速度信号可以用于识别出更� �的动作特征。 在动作特征的识别中， 恒定不变的加速度矢量 （或恒定不变的加速度的旋度） 与动作无关， 因此恒定不变的重力加 速度 （或恒定不变的加速度旋度）不影响各种动作 的识别。 加速度处理模块只需要处理变化 的加速度信息， 故如果加速度传感器只能感测加速度的变化量 ， 不输出加速度的平均量， 也 是能够运用于本方案的。

一些个性化的使用者， 可能会需要只有他个人能够做出来的动作， 就像签名一样。 这种 签名动作的识别， 需要加速度处理模块能够具有动作学习的功能 ， 加速度处理模块学习 签名动作后， 才能使用签名动作的确认功能。 另外由于人们个体的差异， 即使是同一个特征 动作也会有差异， 因此需要设定其参数的合理范围， 这样便于不同的人群使用时都能够识别 出来。

实施例 1 , 左右摇摆动作的识别与应用：

具有加速度测量功能的集成电路卡结构见图 3,由集成电路卡基金属触点及其他电阻电容 电感等无源元件 10、 集成电路芯片 2以及加速度传感器 13组成。 其中集成电路芯片 2由加速度 处理模块 12和集成电路卡主电路 21组成， 加速度处理模块 12和集成电路卡主电路 21的功能由 同一片集成电路芯片实现完成。 集成电路卡主电路 21和集成电路卡基金属触点及其他电阻电 容电感等无源元件 10—起组成集成电路卡主功能模块 11。 集成电路卡主功能模块 11实现常规 集成电路卡的各种功能。 集成电路卡基金属触点及其他电阻电容电感等 无源元件 10中的金属 触点连接集成电路芯片 2和卡外电路。

如图 3所示，加速度处理模块 12由加速度特征识别软件 221和 SPI(SerialPeripheral lnterface) 接口 222组成。 加速度特征识别软件 221由 CPU和存储器以及程序组成， 完成加速度有关的控 制、 操作和动作特征识别运算等功能。 SPI接口 222完成与加速度传感器 13的连接。 加速度传 感器 13与加速度处理模块 12通过 SPI连接， 接受加速度处理模块 12的控制， 并检测自身的加速 度， 将检测到的加速度信息送给加速度处理模块 12进行识别处理。 加速度传感器由数字输出 的、 SPI接口的、 单点 3方向加速度、 MEMS ( Micro Electro Mechanical Systems )加速度传感 器组成， 使用 MEMS技术的加速度传感器， 目前的技术可以做得与集成电路芯片一样小， 完 全可以封装到集成电路卡中。

集成电路卡主功能模块 11在集成电路芯片 2内与加速度处理模块 12连接。集成电路卡主功 能模块 11还控制加速度处理模块 12的工作， 当集成电路卡主功能模块 11需要持卡人对刷卡确 认时， 通知加速度处理模块 12开始工作， 识别是否存在特定动作对应的加速度变化特征 。

加速度处理模块 12与加速度传感器 13连接， 控制加速度传感器 13的工作， 并接收加速度 传感器 13送过来的加速度信号。 当需要检测加速度变化特征时， 控制加速度传感器 13开始工 作。 加速度处理模块 12可以识别多个不同特征的动作， 并可以将符合这些特征的动作识别出 来后， 发送信息给集成电路卡主功能模块 11 , 通知集成电路卡主功能模块 11识别出来的动作 类型。 具体的各种动作特征可以预先存储于加速度处 理模块 12内。 比如可以将左右摇摆的动 作特征存储于加速度处理模块 12内， 集成电路卡主功能模块 11在必要的时候控制加速度处理 模块 12识别是否有左右摇摆的动作存在。 左右摇摆的动作特征是， 开始时， 加速度在某个矢 量方向逐渐增大， 然后加速度又在相反的矢量方向逐渐增大， 然后又反过来， 如此反复多次， 至少两次以上， 加速度变化的识别特征:交替反复的频率、 次数以及幅度可以设定在一个合适 的范围。 加速度处理模块 12可以识别出这种变化来。 这种变化特征的识别， 以及其他各种加 速度变化特征的识别由软件来实现， 由软件来实现动作特征的识别， 方便根据不同的应用需 要修改和添加各种特征动作的识别处理。

具体刷卡应用操作流程如下， 见图 2所示：

1. 集成电路卡主功能模块 11需要进行刷卡操作时，控制加速度处理模块 12开始识别用户 动作， 集成电路卡主功能模块 11开始计时等待用户的特定动作；

2. 加速度处理模块 12控制加速度传感器 13开始工作；

3. 加速度传感器 13将加速度信息送给加速度处理模块 12处理；

4. 加速度处理模块 12识别到用户动作后， 将识别出的动作信息传递给集成电路卡主功 能模块 11;

5.集成电路卡主功能模块 11在规定的等待时间内没有收到加速度处理模� �� 12识别出的动 作或者有动作但不是刷卡要求的动作， 就退出等待， 并禁止本次刷卡操作， 并转到步骤 7;

6. 集成电路卡主功能模块 11在规定的等待时间内收到刷卡要求的动作信� ��后，允许本次 刷卡操作， 并转到步骤 7;

7. 集成电路卡主功能模块 11控制加速度处理模块 12停止工作；

8. 加速度处理模块 12控制加速度传感器 13停止工作。