随着近距离无线通信技术的发展，手机除了最原始的通讯、短信功能，扩展到了其他方方面面的应用。例如，随着多种电子支付手段的兴起，手机移动支付成为电子支付的一种新的形式，如果将多张发卡行的银行卡和电子钱包集成在同一部手机中。人们外出时只要按照日常习惯携带一部自己的手机，就可以满足全部持有的银行卡、电子钱包的使用功能。
目前带电子支付功能的手机全是特制的专用手机，或者由于采用13.56M的载波频率，其天线尺寸会较大，所以只能做到天线外置的方式。如果要推广这种专用手机就需要更换目前大家手中正在使用的手机，而仅国内手机用户就超过5亿，如此庞大的用户群，更换手机的成本将会是一个天文数字，所以目前的方案无法推广使用。
类似于电子支付功能，手机上其他的扩展功能，例如电子钱包、网银密码、身份认证、特征信息等等。对于这些手机扩展功能，现有技术都需要专门为这些扩展功能设计专用的手机，由于促使用户更换手机的难度是相当大的，因此，现有方法在推广手机扩展方面的效果并不好。
现有采用2.4G波段的射频卡，由于2.4G波段穿透性较好，信号传输较远，现有的通过射频场强匹配或射频信号功率控制来检测射频卡和外界读卡器之间的距离都不准确、可靠，无法确保近距离(10cm以内)安全通信，不符合金融系统对数据传输的安全要求。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种带有测距功能和开放平台的射频卡，为手机通讯的新业务提供了开放的应用平台，避免了推广新业务所需要的手机更换成本。
本发明的技术方案为：本发明提出了一种带有测距功能和开放平台的射频卡，安装在手机中，该射频卡包括：
射频天线；
天线适配器，连接射频天线，用于射频天线与射频收发模块之间阻抗匹配；
射频收发模块，连接天线适配器，进行射频信号的发送和接收；
SIM/UIM、USIM模块，用于移动通讯中的客户/用户识别，通过路由模块与手机进行通讯；
路由模块，电性连接SIM/UIM、USIM模块、手机端口、安全控制模块，用于路由模块所连接的各个模块之间的数据通信的路由；
安全控制模块，电性连接射频收发模块和路由模块，该安全控制模块进一步包括以下的组成开放平台的模块：
安全组件，用于实现安全计算以及安全功能；
应用程序模块，集成至少一个用于运行应用服务的单元；
基础程序模块，供应用程序模块上的运行应用服务的单元调用，基础程序模块进一步包括：
安全密钥单元，存储安全密钥的密码和使用密码的接口程序；
操作系统单元，负责射频卡中全部软件、硬件资源的分配和调度，控制协调并发活动；
STK菜单单元，提供基于用户识别卡应用程序开发工具开发的手机应用菜单；
OTA下载单元，使用空中下载技术把短信作为载体来实现射频卡内程序参数的修改；
链路协议模块，连接安全控制模块的通讯接口和基础程序模块，为基础程序模块提供通讯接口的接口规范；
测距模块，电性连接安全控制模块，测距模块的内部设置微型磁场传感器，通过磁场强度测量确定射频卡和外界读卡器之间的距离，同时可接收外界读卡器产生的交变磁场，将交变磁场的信号转变成电信号传送给安全控制模块，从而使安全控制模块获得准确的距离数据和外界读卡器编号，确保安全通信；
共享时钟模块，电性连接射频收发模块、安全控制模块、路由模块和SIM/UIM、USIM模块，为共享时钟模块电性连接的模块提供时钟信号。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，链路协议模块进一步包括I/O端口驱动单元、安全组件接口驱动单元、UART接口驱动单元、SPI接口驱动单元、USB接口驱动单元、7816接口驱动单元。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，路由模块通过7816从接口与手机通讯以及通过7816主接口与SIM/UIM、USIM模块通讯以及通过SPI接口与安全控制模块通讯，安全控制模块通过SPI接口与路由模块通讯以及通过SPI接口与射频收发模块通讯，SIM/UIM、USIM模块通过7816从接口与路由模块通讯，射频收发模块通过SPI接口与安全控制模块通讯。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，路由模块与SIM/UIM、USIM模块集成为通讯模块，通讯模块电性连接安全控制模块和共享时钟模块，共享时钟模块为通讯模块提供时钟信号。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，通讯模块通过7816从接口与手机通讯以及通过SPI接口与安全控制模块通讯。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，路由模块、SIM/UIM、USIM模块以及安全控制模块集成为通讯控制模块，通讯控制模块电性连接测距模块、射频收发模块和共享时钟模块，共享时钟模块为通讯控制模块提供时钟信号。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，通讯控制模块通过7816从接口与手机通讯以及通过SPI接口与射频收发模块通讯。
上述的带有测距功能和开放平台的射频卡的一实施例中，射频收发模块是2.4G或5.8G射频收发器。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的技术方案是设计一种射频卡，在射频卡中集成安全控制模块，安全控制模块用于提供开放平台，进一步包括安全组件、应用程序模块、基础程序模块和链路协议模块。其中应用程序模块包括至少一个用于运行应用服务的单元，基础程序模块供应用程序模块中的各个单元来调用，链路协议模块为基础程序模块提供通讯接口的接口规范。这种射频卡是在标准SIM卡的基础上扩充而成的，外部接口增加了射频数据无线传输通道(射频卡中的各个接口)和刷卡距离测量装置(测距模块)，内部使用功能增加了开放的应用平台，使本发明的射频卡在满足手机原来的对SIM卡的使用要求之外，通过手机原有的语音、数据通道和自身所带的射频无线数据通道，通过自身配置的安全模块，实现需要数据安全移动交互的应用需求。而这些新的扩展应用无须修改手机的硬件和软件，只要在射频卡中增加一个应用程序单元即可。
附图说明
图1是本发明的带有测距功能和开放平台的射频卡的第一实施例的结构图。
图2是本发明的带有测距功能和开放平台的射频卡的第二实施例的结构图。
图3是本发明的带有测距功能和开放平台的射频卡的第三实施例的结构图。
图4是本发明的安全控制模块的内部结构图。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
带有测距功能和开放平台的射频卡的第一实施例
图1示出了本发明的带有测距功能和开放平台的射频卡的第一实施例。请参见图1，本实施例的带有测距功能和开放平台的射频卡包括射频天线10、天线适配器11、射频收发模块12、共享时钟模块13、SIM/UIM、USIM模块14(亦即客户识别/用户识别模块)、路由模块15、安全控制模块16和测距模块17。
射频天线10、天线适配器11和射频收发模块12依次电性连接，用于接收和发送射频信号。天线适配器11用于射频天线10与射频收发模块12之间阻抗匹配。其中的射频收发模块12是一个2.4G或5.8G的射频收发器，为射频卡提供一条直接与外设通讯的无线数据双向通道。2.4G或5.8G射频通信信号由射频收发模块12通过天线适配器11连接到射频天线10，通过射频天线10与外设信号交互通讯。SIM/UIM、USIM模块14是一个传统模块，在现有的SIM卡中就存在，主要是用于移动通讯中的客户/用户识别。SIM/UIM、USIM模块14是符合移动运营商要求的SIM/UIM、USIM集成电路模块，内置SIM/UIM、USIM卡程序。共享时钟模块13通过专用的时钟接口电性连接射频收发模块12、安全控制模块16、路由模块15和SIM/UIM、USIM模块14，为这些模块提供时钟信号。共享时钟模块13是一种能输出稳定时钟信号的CMOS集成电路或者RC同步振荡电路。测距模块17电性连接安全控制模块16，在测距模块17内设置微型磁场传感器，通过磁场强度测量来确定射频卡和外界读卡器之间的距离，微型磁场传感器可将读卡距离精度达到厘米级水平。同时接收外界读卡器产生的交变磁场，将交变磁场的信号转变成电信号传送给安全控制模块16，从而使安全控制模块16获得距离数据和外界读卡器编号，确保近距离(例如10cm以内)的安全通信，为应用程序提供安全闸门。路由模块15电性连接安全控制模块16和SIM/UIM、USIM模块14和手机端口，用于实现其所连接的各个模块(包括手机端口)之间的数据通信的路由功能。路由模块15通常是高性能8位数据路由控制器。
上述的射频卡中的各个模块的接口连接关系是：路由模块15通过7816从接口与手机端口通讯，通过7816主接口与SIM/UIM、USIM模块14通讯，通过SPI接口与安全控制模块16通讯。安全控制模块16通过SPI接口与路由模块15通讯，通过SPI接口与射频收发模块12通讯。SIM/UIM、USIM模块14通过7816从接口与路由模块15通讯。射频收发模块12通过SPI接口与安全控制模块16通讯。
下面重点来描述安全控制模块16，安全控制模块16可以是一个高性能8位安全控制器，含有DES/3DES、AES、SSF33、SCB2和公钥算法引擎。请同时参见图4，安全控制模块16电性连接射频收发模块12和路由模块15，安全控制模块16进一步包括以下的组成开放平台的模块：安全组件160、应用程序模块、基础程序模块和链路协议模块。安全组件160是用于实现安全计算及安全功能的硬件组件，包含密钥算法引擎、随机数发生器、安全检测与防护单元等硬件的专用部件。应用程序模块集成至少一个用于运行应用服务的单元，例如电子银行、电子钱包、网银密码、身份认证、特征信息以及其他应用。电子银行是指将银行磁条卡的磁条信息记录在射频卡内，在需要银行卡支付时，通过外界读卡器将磁条信息传送给POS机、ATM机等金融机具，银行系统还是按照原来银行卡的支付流程实现电子支付。电子钱包是按照现行PBOC 2.0标准实现非接触小额支付，适用于公交车票支付、自动售货机购物、地铁车票支付等无密码小额支付场合。网银密码(KEY)是指通过手机上的USB端口，将射频卡内的数字证书传送到网络上的计算机，功能与银行现行的网银密码完全相同。身份认证是指射频卡开通时，将用户的个人身份信息预置在射频卡中，并有密钥封锁。在内置密钥卡的读卡器查询时，射频卡回复个人身份信息。身份认证可广泛应用于各类需要身份认证的场合，如医院病历卡、家居钥匙、商用贵宾卡、会员证等。特征信息是指射频卡开通时将用户的个人特征信息置于射频卡内，包括签名字迹、面部照片等，主要用于日后需要对照持卡人时使用。
基础程序模块是供应用程序模块上的运行应用服务的单元所调用的，基础程序模块进一步包括安全密钥单元、操作系统单元、STK菜单单元和OTA下载单元。其中安全密钥单元存储安全密钥的密码和使用密码的接口程序。操作系统单元负责射频卡中全部软件、硬件资源的分配和调度，控制协调并发活动。STK(SIM Tool Kit，用户识别卡应用程序开发工具)菜单单元存储用户识别应用发展工具开发的应用菜单程序。OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)下载单元用于通过空中下载技术并用短信为载体来实现射频卡内程序参数的修改。OTA是通过移动通信的空中接口对SIM/UIM卡数据应用进行远程管理的技术，OTA技术的应用，使得移动通信步进可以提供语音和数据服务，而且还能提供新业务下载。链路协议模块连接安全控制模块的通讯接口(例如7816主接口、7816从接口、USB/RS232接口和SPI接口)和基础程序模块，为基础程序模块提供通讯接口的接口规范。链路协议模块进一步包括I/O端口驱动单元、安全组件接口驱动单元、UART接口驱动单元、SPI接口驱动单元、USB接口驱动单元以及7816接口驱动单元。
在本实施例中，射频卡是一种双芯片结构，SIM/UIM、USIM模块14是一个芯片，其他模块(路由模块15、安全控制模块16、射频收发模块12、测距模块17、共享时钟模块13、天线适配器11)组合为另一个芯片。
带有测距功能和开放平台的射频卡的第二实施例
图2示出了本发明的带有测距功能和开放平台的射频卡的第二实施例。请参见图2，本实施例的带有测距功能和开放平台的射频卡包括射频天线20、天线适配器21、射频收发模块22、共享时钟模块23、通讯模块24、安全控制模块25和测距模块26。其中通讯模块24是由SIM/UIM、USIM模块241(亦即客户识别/用户识别模块)和路由模块240组合而成。
射频天线20、天线适配器21和射频收发模块22依次电性连接，用于接收和发送射频信号。其中的天线适配器21用于射频天线20与射频收发模块22之间阻抗匹配。射频收发模块22是一个2.4G或5.8G的射频收发器，为射频卡提供一条直接与外设通讯的无线数据双向通道。2.4G或5.8G射频通信信号由射频收发模块22通过天线适配器21连接到射频天线20，通过射频天线20与外设信号交互通讯。通讯模块24是一个高性能8位通讯控制器，内部有两个功能子模块：SIM/UIM、USIM模块241和路由模块240。SIM/UIM、USIM模块241是一个传统模块，在现有的SIM卡中就存在，主要是用于移动通讯中的客户/用户识别，完成移动运营商要求的SIM/UIM、USIM卡功能。SIM/UIM、USIM模块241是符合移动运营商要求的SIM/UIM、USIM集成电路模块，内置SIM/UIM、USIM卡程序。路由模块240沟通手机7816端口与安全控制模块25和SIM/UIM、USIM模块241的通讯。共享时钟模块23通过专用的时钟接口电性连接射频收发模块22、安全控制模块25、通讯模块24，为这些模块提供时钟信号。共享时钟模块23是一种能输出稳定时钟信号的CMOS集成电路或者RC同步振荡电路。测距模块26电性连接安全控制模块25，在测距模块26内设置微型磁场传感器，通过磁场强度的测量来确定射频卡和外界读卡器之间的距离，微型磁场传感器可将读卡距离精度达到厘米级水平。同时接收外界读卡器产生的交变磁场，将交变磁场的信号转变成电信号传送给安全控制模块25，从而使安全控制模块25获得距离数据和外界读卡器编号，确保近距离(例如10cm以内)的安全通信，为应用程序提供安全闸门。
上述的射频卡中的各个模块的接口连接关系是：通讯模块24通过7816从接口与手机7816端口通讯，通过SPI接口与安全控制模块25通讯。安全控制模块25通过SPI接口与通讯模块24通讯，通过SPI接口与射频收发模块22通讯。射频收发模块22通过SPI接口与安全控制模块25通讯。
下面重点来描述安全控制模块25，安全控制模块25可以是一个高性能8位安全控制器，含有DES/3DES、AES、SSF33、SCB2和公钥算法引擎。请同时参见图4，安全控制模块25电性连接射频收发模块22和通讯模块24，安全控制模块25进一步包括以下的组成开放平台的模块：安全组件250、应用程序模块、基础程序模块和链路协议模块。安全组件250是用于实现安全计算和安全功能的硬件组件，包含密钥算法引擎、随机数发生器、安全检测与防护单元等硬件的专用部件。应用程序模块集成至少一个用于运行应用服务的单元，例如电子银行、电子钱包、网银密码、身份认证、特征信息以及其他应用。电子银行是指将银行磁条卡的磁条信息记录在射频卡内，在需要银行卡支付时，通过外界读卡器将磁条信息传送给POS机、ATM机等金融机具，银行系统还是按照原来银行卡的支付流程实现电子支付。电子钱包是按照现行PBOC 2.0标准实现非接触小额支付，适用于公交车票支付、自动售货机购物、地铁车票支付等无密码小额支付场合。网银密码(KEY)是指通过手机上的USB端口，将射频卡内的数字证书传送到网络上的计算机，功能与银行现行的网银密码完全相同。身份认证是指射频卡开通时，将用户的个人身份信息预置在射频卡中，并有密钥封锁。在内置密钥卡的读卡器查询时，射频卡回复个人身份信息。身份认证可广泛应用于各类需要身份认证的场合，如医院病历卡、家居钥匙、商用贵宾卡、会员证等。特征信息是指射频卡开通时将用户的个人特征信息置于射频卡内，包括签名字迹、面部照片等，主要用于日后需要对照持卡人时使用。
基础程序模块是供应用程序模块上的运行应用服务的单元所调用的，基础程序模块进一步包括安全密钥单元、操作系统单元、STK菜单单元和OTA下载单元。其中安全密钥单元存储安全密钥的密码和使用密码的接口程序。操作系统单元负责射频卡中全部软件、硬件资源的分配和调度，控制协调并发活动。STK(SIM Tool Kit，用户识别卡应用程序开发工具)菜单单元存储用户识别应用发展工具开发的应用菜单程序。OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)下载单元用于通过空中下载并以短信为载体来实现射频卡内程序参数的修改。OTA是通过移动通信的空中接口对SIM/UIM卡数据应用进行远程管理的技术，OTA技术的应用，使得移动通信步进可以提供语音和数据服务，而且还能提供新业务下载。链路协议模块连接安全控制模块的通讯接口(例如7816主接口、7816从接口、USB/RS232接口和SPI接口)和基础程序模块，为基础程序模块提供通讯接口的接口规范。链路协议模块进一步包括I/O端口驱动单元、安全组件接口驱动单元、UART接口驱动单元、SPI接口驱动单元、USB接口驱动单元以及7816接口驱动单元。
带有测距功能和开放平台的射频卡的第三实施例
图3示出了本发明的带有测距功能和开放平台的射频卡的第三实施例。请参见图3，本实施例的带有测距功能和开放平台的射频卡包括射频天线30、天线适配器31、射频收发模块32、共享时钟模块33、通讯控制模块34、和测距模块35。其中通讯控制模块34是由三个子模块组合而成：SIM/UIM、USIM模块342(亦即客户识别/用户识别模块)、路由模块341和安全控制模块340。
射频天线30、天线适配器31和射频收发模块32依次电性连接，用于接收和发送射频信号。其中的天线适配器31用于射频天线30与射频收发模块32之间阻抗匹配。射频收发模块32是一个2.4G或5.8G的射频收发器，为射频卡提供一条直接与外设通讯的无线数据双向通道。2.4G或5.8G射频通信信号由射频收发模块22通过天线适配器31连接到射频天线30，通过射频天线30与外设信号交互通讯。通讯控制模块34是一个高性能32位通讯控制器。其中的SIM/UIM、USIM模块342是一个传统模块，在现有的SIM卡中就存在，主要是用于移动通讯中的客户/用户识别，完成移动运营商要求的SIM/UIM、USIM卡功能。SIM/UIM、USIM模块342是符合移动运营商要求的SIM/UIM、USIM集成电路模块，内置SIM/UIM、USIM卡程序。路由模块341沟通手机7816端口与安全控制模块340和SIM/UIM、USIM模块342的通讯。安全控制模块340提供开放的应用平台。共享时钟模块33通过专用的时钟接口电性连接射频收发模块32、通讯控制模块34，为这两个模块提供时钟信号。共享时钟模块33是一种能输出稳定时钟信号的CMOS集成电路或者RC同步振荡电路。测距模块35电性连接通讯控制模块34，在测距模块35内设置微型磁场传感器，通过磁场强度的测量来确定射频卡和外界读卡器之间的距离，微型磁场传感器可将读卡距离精度达到厘米级水平。同时接收外界读卡器产生的交变磁场，将交变磁场的信号转变成电信号传送给通讯控制模块34内的安全控制模块340，从而使安全控制模块340获得距离数据和外界读卡器编号，确保近距离(例如10cm以内)的安全通信，为应用程序提供安全闸门。
上述的射频卡中的各个模块的接口连接关系是：通讯控制模块34通过7816从接口与手机7816端口通讯，通过SPI接口与射频收发模块32通讯。
下面重点来描述通讯控制模块34中的安全控制模块340，安全控制模块340可以是一个高性能8位安全控制器，含有DES/3DES、AES、SSF33、SCB2和公钥算法引擎。请同时参见图4，安全控制模块340进一步包括以下的组成开放平台的模块：安全组件343、应用程序模块、基础程序模块和链路协议模块。安全组件343是用于实现安全计算和安全功能的硬件组件，包含密钥算法引擎、随机数发生器、安全检测与防护单元等硬件的专用部件。应用程序模块集成至少一个用于运行应用服务的单元，例如电子银行、电子钱包、网银密码、身份认证、特征信息以及其他应用。电子银行是指将银行磁条卡的磁条信息记录在射频卡内，在需要银行卡支付时，通过外界读卡器将磁条信息传送给POS机、ATM机等金融机具，银行系统还是按照原来银行卡的支付流程实现电子支付。电子钱包是按照现行PBOC 2.0标准实现非接触小额支付，适用于公交车票支付、自动售货机购物、地铁车票支付等无密码小额支付场合。网银密码(KEY)是指通过手机上的USB端口，将射频卡内的数字证书传送到网络上的计算机，功能与银行现行的网银密码完全相同。身份认证是指射频卡开通时，将用户的个人身份信息预置在射频卡中，并有密钥封锁。在内置密钥卡的读卡器查询时，射频卡回复个人身份信息。身份认证可广泛应用于各类需要身份认证的场合，如医院病历卡、家居钥匙、商用贵宾卡、会员证等。特征信息是指射频卡开通时将用户的个人特征信息置于射频卡内，包括签名字迹、面部照片等，主要用于日后需要对照持卡人时使用。
基础程序模块是供应用程序模块上的运行应用服务的单元所调用的，基础程序模块进一步包括安全密钥单元、操作系统单元、STK菜单单元和OTA下载单元。其中安全密钥单元存储安全密钥的密码和使用密码的接口程序。操作系统单元负责射频卡中全部软件、硬件资源的分配和调度，控制协调并发活动。STK(SIM Tool Kit，用户识别卡应用程序开发工具)菜单单元存储用户识别应用发展工具开发的应用菜单程序。OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)下载单元用于通过空中下载技术并以短信为载体来实现射频卡内程序参数的修改。OTA是通过移动通信的空中接口对SIM/UIM卡数据应用进行远程管理的技术，OTA技术的应用，使得移动通信步进可以提供语音和数据服务，而且还能提供新业务下载。链路协议模块连接安全控制模块的通讯接口(例如7816主接口、7816从接口、USB/RS232接口和SPI接口)和基础程序模块，为基础程序模块提供通讯接口的接口规范。链路协议模块进一步包括I/O端口驱动单元、安全组件接口驱动单元、UART接口驱动单元、SPI接口驱动单元、USB接口驱动单元以及7816接口驱动单元。
本实施例的射频卡是单芯片结构，亦即全部模块合成为一个芯片，其中通讯控制模块是32位的ARM 7。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。