林 魁，余麗梅

（福建省移動支付技術(shù)與應(yīng)用研究重點實驗室，福州 350003）

基于機器人的非接“閃卡”測試技術(shù)

林 魁，余麗梅

（福建省移動支付技術(shù)與應(yīng)用研究重點實驗室，福州 350003）

閃卡問題是使用非接觸式金融卡進行脫機交易時發(fā)生的一種交易錯誤，嚴重影響了非接交易的推廣。本文中介紹了閃卡問題的產(chǎn)生原因和危害，并提出一種精確模擬重現(xiàn)閃卡問題的方法。由于閃卡問題發(fā)生的時間窗口只有100us，人工幾乎無法重現(xiàn)，本文描述一種自研機器人，通過測試獲取閃卡出現(xiàn)的起始速度和終止速度等邊界條件，對于改善產(chǎn)品的讀卡性能，推動我國移動支付領(lǐng)域建設(shè)有著積極的意義

閃卡；電子現(xiàn)金；伺服電機；運動控制卡；POS機

1 引言

隨著NFC技術(shù)的不斷成熟，非接電子現(xiàn)金的使用也越來越廣泛，生活中我們可以看到在公交車、地鐵、商場、超市以及學校食堂等，都會出現(xiàn)使用非接電子現(xiàn)金交易，雖然電子現(xiàn)金的使用十分的便利也提高了交易的速度，但其存在的隱患也是大家不容忽視的，本文就以非接電子現(xiàn)金交易中存在的閃卡問題進行闡述。

2 什么是“閃卡現(xiàn)象”

在商店里購物使用非接電子現(xiàn)金交易時會出現(xiàn)我們卡里的錢已經(jīng)被扣除了，但POS機上卻未能交易成功，這就是行業(yè)內(nèi)常說的“閃卡”，它是指在非接觸快速支付交易的過程中，終端在讀取最后一條記錄的過程中，發(fā)生的任何意外使該過程中斷，但IC卡內(nèi)余額已被扣款的一種突發(fā)事件。

3 產(chǎn)生“閃卡現(xiàn)象”的原因

電子現(xiàn)金脫機交易正常處理流程應(yīng)如圖1所示，終端在預處理輸入交易金額后，進行揮卡操作，終端開始與卡片間進行數(shù)據(jù)交互。當讀記錄成功后進行脫機數(shù)據(jù)認證，認證成功了則此筆電子現(xiàn)金交易成功，而整個非接觸快速支付交易流程中占用卡片的時間在500毫秒以內(nèi)。

圖1 電子現(xiàn)金正常處理流程

而產(chǎn)生閃卡的現(xiàn)象就是發(fā)生在讀取最后一條記錄之后。最后一條記錄時卡片已接收到了終端傳來的數(shù)據(jù)并進行了扣款動作，并返回最后一條記錄，但終端未收到，導致卡片扣款，而終端交易未成功現(xiàn)象。這種原因主要與人為操作有關(guān)，本文主要介紹這種情況產(chǎn)生的原因，以及針對這種情況開發(fā)出能夠重現(xiàn)閃卡現(xiàn)象的測試設(shè)備。

如圖2所示，假設(shè)在完成一次非接交易時的揮卡時間為T3，而交易實際需要的總時間為T2，對于交易時間內(nèi)，在讀取最后一條記錄時，以通信速度106kb/s，交互6字節(jié)數(shù)據(jù)，傳輸時間為56us，再加上卡片的反應(yīng)時間，即卡片在成功接收到最后一條記錄到終端成功接收卡片的返回記錄值大概需要100us左右的時間，也就是發(fā)生閃卡的時間窗口T1 為100us。如當我們在揮卡時間T1剛好落入這個時間窗口，也就是說正好在閃卡發(fā)生的時間窗口的臨界點時將卡片移走，此時的卡片已經(jīng)接收到了終端傳來的最后一條記錄并進行了扣款（卡片上發(fā)生了扣款），而卡片已移走，導致返回的記錄終端并未接收到（終端上未收到錢），交易失敗。

圖2 非接交易時間

雖然發(fā)生閃卡的時間窗口只有100us，以揮卡時間為200m s計算，一筆交易中產(chǎn)生閃卡的概率為1/2000，而在實際中隨著交易時間的進行，越往后持卡人移開卡片的概率越大，那么讀取最后一條記錄時卡片被移開的概率應(yīng)該大于1/2000，這對于一些交易量比較大的場所，如公交地鐵，各類大型商場等，這樣的小概率事件放在全國來看造成的影響也是驚人的，不但會造成交易中效率的降低用戶體驗不好，因此對于閃卡問題的解決也尤為重要。

4 解決閃卡問題的方法

目前，解決閃卡問題的方法主要有兩方面：一從非接交易時間方面，通過縮短交易時間，使閃卡出現(xiàn)的時間窗口也縮短，降低閃卡出現(xiàn)的概率，此方法可通過提高硬件的速度以及優(yōu)化軟件來改善。2017年7月1日起，銀聯(lián)對于新增認證的受理終端，其非接交易處理時間不得大于100毫秒。另外也可以通過延長揮卡時間即延長卡片在射頻場中的時間，通過擴大天線的面積增強場強來提高讀卡距離。二是從非接交易流程方面，當產(chǎn)生閃卡時，終端對閃卡記錄進行保存，用戶在閃卡可處理的時間內(nèi)再次揮卡，終端將保存的閃卡記錄與當前卡片上的信息進行對比，判斷是否為產(chǎn)生閃卡問題的卡片，如果是終端將讀取最后一條讀卡記錄，完成終端脫機數(shù)據(jù)認證，而卡片將不扣款。

無論哪種改進方案，都需要先評估出用于打卡的非接終端的閃卡邊界時間，才能有針對性的進行改進。對于收單機構(gòu)，也有必要對所采購的終端進行閃卡邊界時間的測試，以確定終端的讀卡性能。

5 如何重現(xiàn)閃卡現(xiàn)象

從上文中可以知道，當我們的揮卡速度正好在閃卡發(fā)生的時間窗口離開射頻場時，就會產(chǎn)生閃卡問題，而具體的多少速度揮卡能產(chǎn)生閃卡我們是不知道的，為了重現(xiàn)顧客以不同速度揮卡，以及確定當以多少的速度揮卡時會產(chǎn)生閃卡，設(shè)計出一款用于測試閃卡現(xiàn)象的設(shè)備是十分必要的。因此，我們實驗室開發(fā)了三坐標機器人來模仿客戶的揮卡動作，可以使非接卡以不同的方向、不同的位置以及不同的速度運動等方式進行揮卡操作。

測試機器人如圖3所示，硬件組成圖其中包括：電機、運動控制卡、吸盤、工控機等。選用基于PC機的運動控制卡，是由于運動控制卡可用于完成運動控制的所有細節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等），同時支持包括VC，VB，LABV IEW等多種開發(fā)環(huán)境。

圖3 機器人硬件組成圖

閃卡測試程序的實現(xiàn)程序編寫的流程如圖4所示。

圖4 程序流程圖

先將控制卡打開后，進行參數(shù)的配置包括（脈沖輸出方式、限位停止方式、起始速度、最大速度、加速度、減速度等），而后需要對原點進行定位，定位原點的作用是使之后坐標位置更加的準確，本設(shè)備中我們采用的是端點的限位開關(guān)來進行原點的定位，這種方式可以節(jié)省硬件資源，實現(xiàn)方法為：計算固定長度里面的脈沖個數(shù)，從而確定單個脈沖的電機轉(zhuǎn)動的角度，使用絕對坐標能夠更為靈活、準確的確定原點。圖5為定位原點的示意圖。

圖5 定位原點示意圖

測試時需要先確定POS機場強的中心點坐標，通過該中心坐標由程序生成需測試點的坐標，目前，我們設(shè)計的程序以場強中心為圓點半徑為80mm的圓周上從四個方向上進行刷卡分別為0°＜-＞180°，45°＜-＞225°，90°＜-＞270°，135°＜-＞315°，如圖6所示。由于我們需要測試從0平面到4cm平面五個面，所以得通過程序計算出40個點的坐標，其中包括每個平面每個方向上起始點的坐標。

圖6 刷卡方向示意圖

確定了每個測試點的坐標后，機械臂會根據(jù)該坐標點進行移動，而機械臂的移動速度，我們會給個初始速度讓終端能夠成功讀卡，之后在該刷卡方向上每次增加1mm/s的速度進行揮卡，直到終端出現(xiàn)閃卡現(xiàn)象時的速度以及閃卡的終止速度進行記錄，就能確定在該方向上以多少速度揮卡時會出現(xiàn)閃卡，不同的平面不同的方向由于場強不同，出現(xiàn)閃卡的速度也會有所不同，另外在POS機端我們需實現(xiàn)在移動過程中的每個方向、每個速度上讀卡成功、失敗或者是閃卡的數(shù)據(jù)，通過USB串口上傳給上位機的程序，測試程序需能夠?qū)崿F(xiàn)真實的電子交易，流程圖如圖7所示，當流程到GPO命令返回成功后，液晶屏上Suc處會加1，GPO命令返回失敗則Los 加1，當流程走到讀最后一條記錄失敗時，則閃卡加1，當流程到讀最后一條記錄前就失敗了Los加1，如圖8所示。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在測試完成后通過程序使其能夠自動生成報告來分析POS機的閃卡問題。

圖7 POS機端的程序流程

圖8 POS端液晶屏顯示

設(shè)備完整測試步驟如圖9所示。

圖9 完整測試步驟

6 結(jié)束語

閃卡問題的產(chǎn)生對于支付行業(yè)來說無疑會帶來惡劣的影響，而本文中介紹的測試閃卡的設(shè)備，對于技術(shù)人員解決閃卡問題起到了一定的幫助，設(shè)備中通過獲取閃卡出現(xiàn)的起始速度和終止速度，技術(shù)人員可以通過該數(shù)據(jù)設(shè)定合適的閃卡時間窗口，以降低閃卡出現(xiàn)的概率。另外，由于測試中是通過不斷的遞增速度來找到閃卡出現(xiàn)的速度，且需測試4個方向5個平面共20個點，這樣一張卡片完整測試下來可能需要揮卡幾千甚至幾萬次，這對于人工操作肯定是無法實現(xiàn)的，且市面上存在著各種各樣的卡片，以及公司的不同的設(shè)備都需要測試的話，開發(fā)這樣的一款自動化測試設(shè)備是必不可少的，不僅提高了工作效率，減少了勞動力成本，對于技術(shù)人員問題的解決也起到了很大的幫助?！?/p>

[1] 銀聯(lián)國際增強型小額支付產(chǎn)品技術(shù)指引[Z]，2013

[2] JR/T 0025.12-2013．中國金融集成電路（IC）卡規(guī)范第12部分非接觸式IC卡支付規(guī)范，2013

[3] 王淼．NFC技術(shù)原理與應(yīng)用[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2014

Robot - Based Contactless "Flash Card" Testing Technology

Lin Kui, Yu Lim ei
(Key Laboratory of Mobile Payment Technology and Application in Fujian Province, Fuzhou, 350003)

The flash card problem is a transaction error that occurs when using a contactless financial card for offline transactions, which seriously affects the promotion of contactless transactions. This paper describes the causes and the harm of the flash card problem, and presents a method to accurately simulate the flash card problem. As the time of the flash card problem occurs only 100us time, artificial can hardly reproduce, this article describes a self-research robot, through the test to obtain the flash card starting speed and termination speed and other boundary conditions, to improve the product's card reader performance and promote China's mobile payment area has a positive significance.

The flash card; Electronic cash; Servo motor. Motion control card; The POS

TN 929.5，TP24

B

1672-7274（2017）04-0009-04

do i：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.04.003