Результат интеллектуальной деятельности: ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СУЩЕСТВЕННОГО УМЕНЬШЕНИЯ МЕРТВЫХ ЗОН ИНДУКЦИОННОЙ БЕСКОНТАКТНОЙ МОБИЛЬНОЙ ПЛАТЕЖНОЙ СИСТЕМЫ

ССЫЛКИ НА СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке США под номером 14/627,958, поданной 20 февраля 2015 года, которая испрашивает приоритет по предварительной заявке США под номером 62/103.237, поданной 14 января 2015 года, содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Передача данных с магнитной полосы изначально осуществляется при проведении магнитной карты через считыватель магнитных полос (СМП) для активации платежа, идентификации (ID) и доступа к функциям управления. Взаимодействие приложений «Мобильный кошелек» на смартфонах и планшетах с существующими POS-терминалами или прочими устройствами, оборудованными СМП, вызывало затруднения. POS-терминалы с бесконтактными считывателями (как правило, использующие, например, стандарт ISO 14443) не настолько распространены, чтобы принимать бесконтактные платежи или NFC-платежи. Замена миллионов POS-терминалов продавцов (или дверных замков), которые принимают только магнитные карты с целью обеспечения взаимодействия с телефонами c NFC или прочими средствами передачи данных, например, со штрих-кодами, потребует значительных финансовых и временных затрат.

В последние годы были разработаны устройства, системы и способы, использующие устройства для сбора, хранения и передачи данных магнитной полосы в сочетании с приложениями «Мобильный кошелек» с целью сбора, хранения и передачи данных магнитных карт на POS-терминалы продавцов и прочие устройства с СМП или расчетных систем в физической и виртуальной среде. Данные системы обеспечивают удобство совершения платежей покупателями и защиту транзакций для продавцов и, в некоторых случаях, передачу дополнительных данных на СМП с целью использования программ лояльности, идентификации и доступа к функциям контроля.

Одна из систем, разработанная LoopPay Inc. (Берлингтон, Массачусетс) для безопасного сбора, хранения и передачи данных магнитной платежной карты, включает в себя мобильное устройство связи и мобильное приложение, а также донгл передатчика данных магнитной полосы. Донгл передатчика данных магнитной полосы состоит из микропроцессора, передатчика магнитного поля, включающего в себя драйвер и индуктор, способные вырабатывать переменные магнитные поля, батарею, зарядную цепь, СМП, память или элемент безопасности, аудио -джек и коммуникационный интерфейс (например, USB-интерфейс, 30- или 9-контактный интерфейс Apple, Bluetooth и пр.), работающие совместно с мобильным устройством покупателя и приложением «Мобильный кошелек» с целью считывания данных магнитной платежной карты, их защищенного хранения и передачи на POS-терминалы продавцов или расчетные системы в физической и виртуальной среде.

Технология безопасной магнитной передач данных (БМП) переносит эмулируемые данные магнитной полосы на СМП POS-терминала 101 на расстоянии от 30 до 40 мм. Магнитное поле переменной полярности 102 генерируется при пропускании тока переменной полярности через индуктор подходящей конструкции. Считывающая головка СМП, которая включает в себя индуктор, принимает магнитные импульсы и преобразует их в импульсы напряжения, которые, в свою очередь, расшифровываются и обрабатываются считывающей системой и терминалом. Данный процесс схематически представлен на ФИГ. 1.

При этом в действительности индукторы, в том числе индукторы с NFC, не имеют изотропных полей. К примеру, плоские индукторы, как правило, характеризуются наличием полей тороидальной формы. Другие индукторы генерируют поля других форм.

Перекрывающиеся поля индуктора БМП передатчика и индуктора считывающей головки создают так называемые мертвые зоны - узкие участки, в пределах которых передача сигнала не осуществляется. В зависимости от топологии индуктора, эти участки могут располагаться либо на центральной линии считывающей головки, либо вдоль краев по сторонам. Мертвые зоны снижают надежность передачи данных карты. Прежде чем пользователь определит, в каком положении его устройство LoopPay Inc. лучше всего работает, ему придется несколько раз повторить попытку, что создает неудобства. Когда БМП передатчик интегрирован в смартфон, размеры которого превышают размеры устройства LoopPay Inc., его корректное размещение менее вероятно, и, таким образом, первое использование БМП не всегда успешно.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном аспекте описывается передатчик, генерирующий сигнал для считывания считывателем. Передатчик включает в себя пусковую цепь и по меньшей мере два индуктора, соединенных с пусковой цепью. Пусковая цепь управляет пропуском потока тока через индуктор, и ток генерирует сигнал, уровень которого превышает порог чувствительности считывателя для каждого из индукторов, которые могут иметь по крайней мере одну мертвую зону. Кроме того, индукторы располагаются таким образом, чтобы мертвые зоны не перекрывались друг с другом.

В некоторых вариантах исполнения индукторы располагаются таким образом, чтобы формировать области с уровнем сигнала, превышающим порог чувствительности считывателя, обеспечивая должное считывание данных.

В некоторых вариантах исполнения передатчик имеет только два индуктора.

В некоторых вариантах исполнения передатчик имеет по меньшей мере один индуктор, являющийся индуктором режима L, а в других вариантах исполнения - по меньшей мере один индуктор, являющийся индуктором режима Х.

В некоторых вариантах исполнения индуктор режима L содержит проводящий материал. Проводящий материал может быть выбран из группы материалов, включающих в себя металлическую проволоку, печатную плату и листовые штампованные элементы. Проводящий материал может быть покрыт эмалью, акриловым или пластиковым покрытием. В других вариантах, проводящий материал может быть выполнен в сложнопрофильной, круглой, многоугольной, прямоугольной, квадратной или треугольной форме.

В некоторых вариантах исполнения индуктор режима Х дополнительно содержит сердечник, который может быть выполнен из феррита. В других вариантах исполнения поперечное сечение сердечника имеет сложнопрофильную, круглую, многоугольную, прямоугольную, квадратную или треугольную форму.

В некоторых вариантах по меньшей мере один индуктор является индуктором режима L, и по меньшей мере один - индуктором режима Х. В других вариантах все индукторы являются индукторами режима L, либо все индукторы являются индукторами режима Х.

В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере один индуктор не имеет мертвой зоны с уровнем сигнала ниже порога чувствительности считывателя, располагающегося над считывателем.

В некоторых вариантах исполнения зоны индуктора с уровнем сигнала выше порога чувствительности считывателя являются непрерывными и увеличивают общую площадь зоны, в которой уровень сигнала выше порога чувствительности считывателя. В некоторых вариантах исполнения пусковая цепь одновременно направляет ток через несколько индукторов. В других вариантах исполнения пусковая цепь направляет ток через несколько индукторов в разное время.

В другом аспекте описывается способ пуска передатчика, подразумевающий наличие пусковой цепи и по меньшей мере двух индукторов, подключенных к пусковой цепи, при этом каждый из них имеет по меньшей мере одну мертвую зону с уровнем сигнала ниже порога чувствительности считывателя, в которой пусковая цепь управляет пропуском потока тока через индуктор, что приводит к появлению сигнала. Указанный способ состоит из следующих этапов:

а) размещение по меньшей мере двух индукторов в передатчике таким образом, чтобы мертвые зоны индукторов не перекрывались друг с другом;

б) пропуск тока через по меньшей мере два индуктора с целью формирования составного сигнала.

В некоторых вариантах исполнения способ пуска передатчика включает пропуск тока только через один из индукторов в заданный момент времени. В некоторых других вариантах исполнения составной сигнал имеет мертвую зону с уровнем сигнала ниже порога чувствительности считывателя. В некоторых вариантах исполнения составной сигнал характеризуется смещением в направлении одной из сторон считывателя. В некоторых вариантах исполнения мертвые зоны составного сигнала находятся в особых местах, где отсутствует перекрытие с мертвыми зонами отдельных индукторов передатчика.

В некоторых вариантах исполнения способ пуска передатчика включает пропуск тока по меньшей мере через два индуктора. Пропуск тока также характеризуется чередованием фазы, в которой ток протекает через несколько индукторов в заданный момент времени, и фазы, когда ток проходит только через один индуктор в заданный момент времени. В некоторых вариантах исполнения протекание тока через по меньшей мере два индуктора характеризуется одинаковым направлением тока во всех индукторах. В некоторых других вариантах исполнения протекание тока через по меньшей мере два индуктора характеризуется наличием по меньшей мере одного индуктора, в котором ток течет в направлении, противоположном движению тока во всех остальных индукторах.

В одном аспекте передатчик имеет один индуктор, подключенный к пусковой цепи. Пусковая цепь регулирует ток, протекающий через индуктор, что вызывает его передачу, и пусковая цепь пропускает ток через индуктор множество раз пока индуктор перемещается, изменяя свое положение относительно движущейся головки считывателя. По крайней мере в одной из множества позиций, которые проходит индуктор, он генерирует сигнал передачи, уровень которого превышает порог чувствительности считывателя, обеспечивая должное считывание данных.

В одном аспекте указанный способ подразумевает многократное прохождение тока, регулируемое пусковой цепью, через передатчик, оснащенный одинарным индуктором, что позволяет генерировать сигнал для передачи пока индуктор перемещается, изменяя свое положение относительно движущейся головки считывателя. По крайней мере в одной из множества позиций, которые проходит индуктор, он генерирует сигнал передачи, уровень которого превышает порог чувствительности считывателя, обеспечивая должное считывание данных.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигуры представлены исключительно в качестве иллюстраций и не являются ограничивающими.

ФИГ. 1 - схема системы безопасной передачи магнитных данных (БМП), нашедшей применение в настоящем изобретении.

ФИГ. 2 - схема передатчика согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 3 - схема электрических импульсов, индуцируемых плоским горизонтальным индуктором, размещенным в головке считывателя карт рядового POS-терминала, в различных положениях относительно слота считывателя карт.

ФИГ. 4 - магнитное сопряжение индуктора передатчика БМП (ФИГ. 2), и индуктора головки СМП для передачи смоделированных данных магнитной полосы на POS-терминал 403, где магнитное сопряжение является незначительным или нулевым 401 и порог чувствительности считывателя не достигается, в результате чего передача не удается.

ФИГ. 5А и 5В - два примера индуктора режима L, используемого в передатчике (ФИГ. 2), с медной проволокой в качестве проводящий материала, обмотанной в форме прямоугольника.

ФИГ. 6А и 6В - два примера индуктора режима Х, используемого в передатчике (ФИГ. 2) с медной проволокой в качестве проводящий материала и сердечником с круглым и прямоугольным сечениями соответственно.

ФИГ. 7А - вариант исполнения настоящего изобретения с передатчиком, представленным на ФИГ. 2, включая три индуктора, один из которых является индуктором режима L, а два остальных - индукторами режима X.

ФИГ. 7B - вариант исполнения настоящего изобретения с передатчиком, представленным на ФИГ. 2, включая два индуктора, каждый из которых является индуктором режима L.

ФИГ. 7С - вариант исполнения настоящего изобретения с передатчиком, представленным на ФИГ. 2, включая два индуктора, каждый из которых является индуктором режима Х.

ФИГ. 8 - схема эксцентрического индуктора, использующегося в передатчике (ФИГ. 2), в котором центры индукторов находятся на расстоянии от 1 до 2 см.

ФИГ. 9 - схема двух уровней индуцируемых сигналов 901 и 902 двух индукторов А и В со смещенными центрами.

ФИГ. 10 - схема с тремя уровнями сигнала, существование которой возможно при наличии у передатчика (ФИГ. 2) двух индукторов, которые работают по отдельности или совместно.

ФИГ. 11 - мостовая схема управления пуска Н, которая может обеспечить пропуск тока через индукторы.

ФИГ. 12A - пример прямого чередования фаз при протекании тока в передатчике (ФИГ. 2) в одном и том же направлении в обоих индукторах А и В.

ФИГ. 12В - пример обратного чередования фаз при протекании тока в передатчике (ФИГ. 2) в противоположном направлении в обоих индукторах А и В.

ФИГ. 13 - формы составных полей индукторов А и В, используемых в передатчике (ФИГ. 2) с прямым и обратным чередованием фаз.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже описывается передатчик 200, генерирующий сигнал для считывания считывателем. Передатчик 200 состоит из пусковой цепи и по меньшей мере двух индукторов 201 и 202, подключенных к пусковой цепи 203 и 204 соответственно. Пусковая цепь регулирует протекание тока через индукторы, и за счет чего создаются магнитные поля. Магнитные поля имеют области с уровнем сигнала ниже порога чувствительности считывателя для каждого из индукторов 201 и 202, тем самым формируя по меньшей мере одну мертвую зону. Кроме того, индукторы 201 и 202 располагаются таким образом, чтобы мертвые зоны не перекрывались друг с другом.

ФИГ. 2 демонстрирует схему передатчика 200 согласно настоящему изобретению. Индукторы А 201 и В 202 приводятся в действие пусковыми цепями А 203 и 204 соответственно.

Электрические импульсы, индуцируемые плоским горизонтальным индуктором 301, размещенным в головке считывателя карт 302 рядового POS-терминала с различных положений относительно слота считывателя карт показаны на ФИГ. 3. Передача сигнала 303 на обе стороны головки 302 является сильной, однако, чем ближе она находится к центру головки 302, тем сигнал становится слабее, а непосредственно за центром головки уровень сигнала равен нулю. Мертвая зона 304 формируется там, где индуцируемый сигнал ниже порога чувствительности считывателя 305. Мертвые зоны могут составлять от 5 до 20 мм в ширину. Если пользователь удерживает устройство БМП в мертвой зоне, передача не удается и требует второй и третьей попытки, чтобы успешно считать данные.

Ширина мертвых зон зависит от размера индуктора, интенсивности тока, проходящего через индуктор, и чувствительности считывателя карт POS-терминала. Мертвая зона может быть сужена за счет более интенсивного пропускания тока через индуктор, при этом полностью устранить ее не удастся, хотя при правильной конструкции индуктора мертвую зону можно значительно уменьшить и таким образом снизить ее влияние на работу устройства.

БМП использует магнитное сопряжение индуктора 301 передатчика БМП и индуктора головки СМП 302 для переноса смоделированных данных магнитной полосы на POS-терминал. Сопряжение индукторов зависит от их физических свойств и положения относительно друг друга. Существуют некоторые положения индукторов, в которых сопряжение будет крайне низким или вообще нулевым. Такие положения, называемые мертвыми зонами, влияют на надежность системы и вынуждают пользователей совершать многочисленные попытки передачи данных. Схожие проблемы касаются и приложений, использующих NFC-чипы. Способ, реализуемый в настоящем изобретении, при работе с NFC-передатчиками позволяет успешно бороться с мертвыми зонами, создаваемыми NFC-индукторами.

ФИГ. 4 демонстрирует мертвую зону 401, сформированную в процессе испытания на модели, когда на один и тот же индуктор непрерывно подается квадратичная волна, при этом индуктор перемещается вдоль слота считывателя карт (ось X), а уровень сигнала 402, принимаемого считывающей головкой 403, отображается на оси Y. В левой крайней точке индуктор находится слишком далеко от головки для принятия ею генерируемого сигнала. С перемещением индуктора в направлении головки считывателя (центра) сигнал усиливается и достигает пикового значения на расстоянии приблизительно в 2 см от головки. При продолжении движения индуктора в направлении головки, сигнал падает ниже порога чувствительности считывателя 404, устанавливая границу первой зоны действия 405. С продолжением движения в направлении вперед вправо уровень сигнала 402 продолжает падать и становится равным нулю при достижении центра головки 403. Уровень сигнала 402 вновь увеличивается с удалением индуктора от головки 403 (вправо). Вторая зона действия 406 формируется, когда уровень сигнала 402 превышает порог чувствительности считывателя 404. Между двумя зонами действия находится мертвая зона. Каждая зона действия имеет ширину порядка 4 см.

Индуктор передатчика является индуктором режима L и может содержать проводящий материал. Проводящий материал выбирают из группы материалов, включающих в себя металлическую проволоку, печатную плату и штампованные металлические листовые элементы. Проводящий материал также может быть покрыт металлом. В некоторых вариантах исполнения проводящий материал может быть покрыт эмалью, акрилом или пластиком. В других вариантах исполнения проводящий материал может быть выполнен в сложнопрофильной, круглой, многоугольной, прямоугольной, квадратной или треугольной форме. ФИГ. 5А и 5В демонстрируют два примера индуктора режима L, в которых в качестве проводящего материала используется медная проволока, обмотанная в форме прямоугольника.

В некоторых вариантах исполнения передатчика по меньшей мере один из индукторов является индуктором режима Х. Индуктор режима Х может иметь ферритовый сердечник. В некоторых вариантах исполнения поперечное сечение сердечника имеет сложнопрофильную, круглую, многоугольную, прямоугольную, квадратную или треугольную форму. ФИГ. 6A и 6B демонстрируют два примера индуктора режима Х, в которых в качестве проводящего материала используется медная проволока, а сердечник имеет круглое сечение и прямоугольное сечение соответственно.

В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере один индуктор является индуктором режима L, и по меньшей мере один - индуктором режима Х. ФИГ. 7А демонстрирует вариант исполнения изобретения с тремя индукторами, где один из индукторов является индуктором режима L, а остальные два - индукторами режима Х. Если в передатчике только два индуктора, один из них может быть индуктором режима L, а второй - индуктором режима Х. В других вариантах исполнения все индукторы являются индукторами режима L. ФИГ. 7В демонстрирует вариант исполнения с двумя индукторами, оба из которых являются индукторами режима L. Все индукторы также могут быть индукторами режима Х. ФИГ. 7С демонстрирует вариант исполнения с двумя индукторами, оба из которых являются индукторами режима Х.

В одном варианте исполнения передатчик включает в себя два эксцентрических индуктора А и В, которые приводятся в действие по отдельности или вместе. ФИГ. 8 демонстрирует схему эксцентрического индуктора, в котором центры индукторов А 801 и В 802 находятся на расстоянии от 1 до 2 см. ФИГ. 9 демонстрирует схему двух индуцированных уровней сигнала 901 и 902 двух индукторов А 801 и В 802 со смещенными центрам после взаимодействия с головкой считывателя 903. Смещение центров индукторов приводит к формированию мертвых зон, в которых уровни сигнала 901 и 902 находятся ниже порога чувствительности считывателя 904 применительно к индукторам 801 и 802, которые смещены.

Индукторы, чьи мертвые зоны не перекрываются друг с другом, могут использоваться двумя способами:

1) по отдельности, когда индукторы используются в разное время для передачи одних и тех же данных карты, и если один индуктор находится в мертвой зоне, где считыватель не может считать данные, по крайней мере еще один индуктор со смещенной мертвой зоной будет доступен для считывания.

2) совместно, когда через индукторы проходит надлежащим образом последовательный ток, создающий составное поле и систему, в которой поля, сгенерированные индукторами, усиливают друг друга в желаемом направлении или заглушают друг друга в ином направлении.

ФИГ. 10 демонстрирует три уровня сигнала, существование которых возможно при наличии у передатчика двух индукторов, работающих по отдельности или совместно. Индивидуальные и комбинированные области сигналов от индукторов А и В, соответственно, смещенные примерно на 1 см, показаны линиями А 1001 и В 1002. Кривая A+B 1003 отображает сигнал комбинации индукторов A+B с надлежащей настройкой по фазе. Можно увидеть, что поле, генерируемое комбинацией сигналов А+В, значительно интенсивней с одной из своих сторон. Такая конфигурация является типичной для взаимодействия со считывателем POS-терминала 1004. Порог чувствительности 1005 также представлен на ФИГ. 10.

ФИГ. 11 демонстрирует мостовую схему управления Н в вариантах А и В 1101 и 1102, которая может использоваться для пропуска тока сквозь индукторы А 1103 и В 1104. Специалист в данной области поймет, что использование других пусковых цепей для контроля протекания тока в системе также допускается.

В некоторых вариантах исполнения протекание тока через по меньшей мере два индуктора характеризуется одинаковым направлением тока во всех индукторах. Это называется чередованием прямой фазы. В некоторых других вариантах исполнения протекание тока через по меньшей мере два индуктора характеризуется наличием по меньшей мере одного индуктора, в котором ток течет в направлении, противоположном движению тока во всех остальных индукторах. Это называется чередованием обратной фазы.

ФИГ. 12A демонстрирует пример прямого чередования фаз при протекании тока в одинаковом направлении в обоих индукторах А 1201 и В 1202.

ФИГ. 12В демонстрирует пример обратного чередования фаз при протекании тока в разных направлениях в индукторах А 1201 и В 1202.

ФИГ. 13 демонстрирует формы сложных полей, генерируемых индукторами А 1201 и В 1202 с прямым чередованием фаз 1301 и обратным чередованием фаз 1302. ФИГ. 13 демонстрирует, что при прямом чередовании фаз образуется более интенсивное магнитное поле, в то время как при обратном чередовании фаз образуется более широкое поле. Мертвая зона 1303 при прямом чередовании фаз не совпадает с мертвыми зонами обоих индукторов А и В. Следует отметить, что в режиме прямого чередования мертвая зона всегда будет иметь место, а обратное чередование может сделать мертвую зону 1304 менее глубокой, как показано на ФИГ. 13. На практике мертвая зона может быть устранена путем регулировки тока индуктора с помощью последовательно включенного резистора. Тем не менее, устраняя мертвую зону в режиме обратного чередования фаз, мы получаем более слабый сигнал в остальной части системы.

Передатчик в настоящем изобретении использует по меньшей мере два индуктора с многократной передачей сигнала, что исключает влияние мертвых зон индуктора. Два индуктора могут использоваться как по отдельности, так и в одно и то же время. Во втором случае индукторы настраиваются по фазе для создания сложного магнитного поля, что позволяет увеличить эффективность устройства за счет смещения мертвых зон и увеличения площади охвата сигналом.

В одном аспекте передатчик имеет одинарный индуктор, подключенный к пусковой цепи. Пусковая цепь регулирует ток, протекающий через индуктор, что вызывает передачу, и пусковая цепь пропускает ток через индуктор множество раз пока индуктор перемещается, изменяя свое положение относительно перемещающейся головки считывателя. По крайней мере в одной из множества позиций, занимаемых индуктором, он генерирует сигнал передачи, уровень которого превышает порог чувствительности считывателя, обеспечивая должное считывание данных.

В одном аспекте указанный способ подразумевает многократное прохождение тока, регулируемое пусковой цепью, через передатчик, оснащенный одинарным индуктором, что позволяет генерировать магнитный сигнал для дальнейшей передачи пока индуктор перемещается, изменяя свое положение относительно головки считывателя. По крайней мере в одной из множества позиций, занимаемых индуктором, он генерирует сигнал передачи, уровень которого превышает порог чувствительности считывателя, обеспечивая должное считывание данных.

Специалистам в данной области будет ясно, что все описанные параметры и конфигурации приводятся в качестве иллюстративного примера, и что фактические параметры и конфигурации будут зависеть от конкретных условий эксплуатации, в которых находят применение системы и способы, представленные в рамках данного изобретения. Специалистам в данной области будет несложно подтвердить или установить эмпирически в ходе стандартных испытаний, что у конкретных вариантов исполнения настоящего изобретения, описанных в настоящем документе, имеется множество эквивалентов. Поэтому следует понимать, что указанные выше варианты исполнения приведены всего лишь в качестве примера, в то время как практическое воплощение настоящего изобретения может отличаться от приведенного здесь описания. Настоящее изобретение охватывает каждый отдельный признак, систему или способ, описанные в настоящем документе. Кроме того, комбинации двух и более признаков, систем или способов, если такие признаки, системы или способы не являются несовместимыми, также включены в объем настоящего изобретения.