基于NFC的电子票务软件系统毕业论文
2021-08-02 09:08
摘 要
本文基于近场通信NFC技术，利用NFC的卡模拟模式，开发调用手机NFC功能，基于IONIC框架开发Android端移动应用，通过近场通信的协议，连接兼容多系统的ACR1251U-A1读卡器；基于Java的稳定性，开发PC端验证信息的应用程序，PC端连通基于NODE的服务器端既而与数据库有数据交互；基于Bootstrap框架，搭建WEB网站，考虑用户操作轨迹、历史数据，考虑数据稀疏性问题和电影特征向量，构建用户的兴趣向量矩阵，通过聚类分析方法构建基于用户兴趣向量的推荐模型。通过开发网站、移动端、服务器端、PC端，构建了能够购买电子票、验证电子票、显示电子票、基于数据处理进行相关数据分析生成推荐方案的一个闭环系统。
论文主要研究了利用NFC功能生成电子票，用IONIC框架开发Android端应用，用Bootstrap框架渲染前端页面，Java开发PC端应用。基于WEB用户的数据，用NODE开发服务器端进行数据分析，建立兴趣向量矩阵，构建推荐模型的相关算法。
研究结果表明：利用NFC卡模拟方式来验证信息是可行的，利用NODE开发的服务器很轻，利用数据分析、聚类分析得到了用户兴趣向量，通过神经网络的机器学习优化，得到了效果较优的推荐系统。
本文的特色：利用NFC卡模拟模式实现电子票功能，并基于用户的WEB浏览数据进行相关数据推荐。
关键词：NFC卡模拟，NODE，IONIC框架，推荐算法，电子票
Abstract
The research is based on Near Field Communication NFC technology with the use of NFC card emulation mode and NFC-enabled mobile phone, based on the framework of IONIC to develop Android mobile application, through the near field communication protocol, the connection between multi-system and ACR1251U-A1 reader is compatible; based on Java stability to develop PC-side application of validation information, interactive data communication with the PC-based NODE server-side’s database and subsequently; based on Bootstrap framework to build WEB sites, consider the track of the user’s operation and historical data, consider the data scarcity and movies interest vector and construct user’s interest vector matrix, which is based on user interest vector model and recommended by cluster analysis. By developing websites, mobile terminal, server, PC terminal to create the application, which is built to buy an electronic ticket and the electronic ticket validation, display electronic ticket, the related data is generated with the data processing and analysis program recommended by the closed-loop system.
The research mainly covers generating an electronic ticket with use of the NFC; The research is based on the framework of IONIC to develop the application and the framework of Bootstrap to render page on the front-end, based on NODE.JS which is non-blocking and lightweight and the web-based user operation logs, through data analysis, to create interest vector matrix to construct correlation algorithm recommended model.
The results show that the use of NFC card emulation mode to verify the information is feasible, the use of very light NODE to build server, using data analysis and clustering analysis by the user interest vector optimization which is up to neural network learning machine with the purpose of giving the optimum effect recommended system.
Features of this paper: the use of NFC card emulation mode for electronic ticket functionality and some data recommended by user-based WEB browsing data related.
Keywords: NFC card emulation，NODE，IONIC framework，recommendation algorithm， electronic ticke
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
近些年，生活节奏的加快、生活水平的提高，人们不再满足于传统的排队等候的票务模式。随着电子票务的兴起，广大的消费者可以方便的购买各种(例如各类旅游风景区、电影院、航运、公路、演唱会、歌剧院、各种公园展馆、铁路、等行业的收费票证)票证。
物联网时代己经来临，电子票的广泛应用也随之催生了其与各种验票方式和手段的结合，比如近场通信RFID(radio frequency identification)、红外IrDA ( Infrared Data Association)、蓝牙、二维码验证等[1]，特别是二维码的应用非常广泛，可以说日常生活的方方面面都有二维码的存在，二维码实现了支付、电子名片、分享、添加好友等诸多功能，实实在在的成为生成电子票的一向非常广泛技术。但是与二维码的技术相比，近场通信NFC更安全与方便。由飞利浦和索尼共同研制开发的近场通信NFC，是一种免接触式射频识别（RFID）技术，它结合了移动通信技术，实现了诸如支付、身份信息认、证电子票务、数据信息交换、广告等多种功能，成为移动通信领域的一项新业务，在日常生活中的应用场景非常多[2]。2015年在巴塞罗那的召开了全球移动通讯MWC大会，吸引了很多人的注意，越来越多的电信运营商、手机厂商和消费者应用开发者的眼光都迅速的投向了NFC技术。
随着种移动设备的广泛使用、近距离通信方式的快速发展，使得人们不仅可以通过移动设备终端方便快捷的购买各种票证，还可以随时方便的使用它们。如电影院的淘宝电影取票就利用了手机NFC功能进行取票，操作非常简便，只需要打开手机NFC功能、信息验证、纸质票打印，就完成整个过程，受到了广大消费者的欢迎。今年苹果公司的Apple Pay已经登陆中国，谷歌公司也在极力推广NFC支付。所以，未来NFC的使用一定会越来越广，对人类的生活影响也一定越来越大，研究近场通信也就存在意义与价值[3]。
但目前NFC仍然存在着支付安全隐患以及各大厂商标准不统一的问题，这也就限制了NFC的广泛使用。国内外基于NFC的应用越来越多，手机厂商与电信运营商对NFC的支持越来越好，NFC正走近人们的生活。本课题研究侧重于探究NFC教前沿与新的技术，制作唯一标识用户的电子票以及开发实际应用的电子票务系统。
1.2 国内外研究现状
目前基于NFC的开发里面大部分都是利用NFC的标签模式和P2P模式。
存在问题：目前限制是智能手机上支持NFC的不是很多，移动终端也过少，智能手机制造商与无线运营商是否愿意支持NFC、是否愿意同应用开发商合作限制了NFC发展，安全问题也是限制NFC发展的一个重要环节。
表1.1 国内外发展水平
国外 | 2004年，日本NTT DoCoMo公司推出了基于非接触式IC卡的手机钱包业务，NTT希望用手机钱包来逐步替代人们钱包中放置的物品[4]。 |
2013年上线的谷歌钱包以及今年登陆中国的苹果公司的Apple Pay，用的是近场通信技术，只需使用NFC就能轻松完成支付[5]。 | |
韩国SK Telecom公司推出了基于非接触IC卡技术的MONETA业务，通过手机与银行信用卡相结合，使用手机NFC，便可以完成支付功能[6]。 | |
法国巴黎公共交通与地铁系统采用NFC技术，推出了商用版本的SAGEM非接触手机终端和相应的SIM卡，实现了手机购买车票与扣费乘车的流程；全球的 NFC应用已经正从尝试阶段开始逐步走向商业用途阶段[8]。 | |
国内 | 2007年，诺基亚公司和上海质监部门以及上海消防相关部门联合推出了移动认证业务。只需要持NFC手机，打开NFC功能，便可以即使快速的读取烟花爆竹等所贴电子标签的唯一识别码，并能实时上传到防伪服务器以及数据库进行校验[9]。 |
2007年，由中国移动、结行商务、重庆市商业银行联合发行的长江掌中行卡正式投入商业使用。该卡的体现形式有标准的非接触IC卡、手机粘贴卡两种，可以广泛应用到网络数字产品消费、公共事业代收费业务、零售业、智能化管理领域等[10]。 目前淘宝电影取票、支付宝付款、QQ钱包都已用到NFC功能。 |
1.3 研究内容与预期目标
研究内容是研究NFC的通信模式，比较NFC的三种通信方式，探究用NFC的卡模拟模式实现通信的方式，实现移动端NFC通信，研究用Bootstrap框架搭建网站，NODE实现服务器端的开发方式，利用加密算法对数据进行加密的方式，研究算法，化推荐模型，以及去分析推荐算法的性能，研究用Java去实现与读卡器的通信，并在桌面端代码能够运行，研究搭建一个闭环系统完成购票，验证信息等功能。
预期目标是运用MVC框架，开发与读卡器相连、验证电子票的PC客户端；利用优化算法、数据结构、大数据的手段，开发购买电影票的网站；利用移动端框架，开发与网站连通的Android端APP；利用NFC功能生成电子票体系；建立一整套生态系统，搭建生态圈，尝试解决目前生活中遇到的一些问题。
1.4 研究的目的和意义
研究的目的在于探究怎么基于目前的情况开发可扩展性强、弹性高的应用，怎么利用现有的技术制作有较高安全性能的电子票，并能形成使用的一个业务流，并接触NFC的最新技术。目的在于解决国民生活中验票流程过于繁琐的问题，提高效率、节省成本，如电影院的取票验票环节，目前的正常形式是消费者通过网上购票，然后在电影院的取票机取纸质票，再拿着纸质票人工验票，整个流程过于繁琐，且耗费人力物力，而利用NFC功能，只需要网上购票然后直接拿着手机进行验证即可，整个过程快速简单，提高了效率，节省时间。
研究意义是自从2013年，谷歌发布了Android 4.4系统[4]，其中包含了一个NFC的HCE（Host Card Emulation）新技术卡模拟模式[5]，例如在支付场景下，手机不需要安全模块（SE）的情况下就能够实现移动支付，系统上的应用直接与NFC读卡器将通过NFC控制器交互，从而完成整个支付过程。随着谷歌公司在NFC上面的研究越来越深入、成熟，在最新的Android 6.0版本中对卡模拟模式的支持非常友好，越来越多的开发者开始关注NFC，NFC必定会成为物联网时代的一个热点，所以研究NFC具有积极意义[6]。
