【正文】 讀器或檢測器的天線、安全保密設(shè)備或標(biāo)簽，以及幾種可選定在付款后使標(biāo)簽無效的去活化器。 微波法一般使用的載波頻率為915 MHz、2．45 GHz或5．6 GHz。 圖3．2 電子防盜器分頻過程的原理圖 4．電磁法電磁法用lO．Hz～20 kHz的低頻強磁場進行工作。為了讀出或讀入數(shù)據(jù)，必須在應(yīng)答器和閱讀器之間進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸使用了三種基本不同的方法：全雙工法、半雙工法和時序法。時序法的能量傳輸不是連續(xù)的，而是間斷的，并且與數(shù)據(jù)傳輸方向有關(guān)。電感耦合應(yīng)答器幾乎都是無源工作的，這意味著微型芯片工作所需要的全部能量必須由閱讀器供應(yīng)。負載調(diào)制和副載波負載調(diào)制在國際標(biāo)準(zhǔn)IS()／IE(：14443和ISO／IEC 15693中均有使用。一個物體反射電磁波的效率是通過其反射橫截面來說明的。 圖3．3反向散射應(yīng)答器的作用原理3．密耦合采用密耦合方式工作的電子數(shù)據(jù)載體應(yīng)答器的作用距離一般為0．1～1 cm。2)應(yīng)答器至閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸 (1)磁耦合：為了從應(yīng)答器到閱讀器進行磁耦合數(shù)據(jù)傳輸，在密耦合系統(tǒng)中也使用有負載波的負載調(diào)制。相移鍵控(PSK)。所以，應(yīng)答器含有一個片上微調(diào)電容器，該電容器用于補償諧振頻率的容差。為了提高供使用的工作電壓，只有增大芯片阻抗(等于負載電阻)，而這也意味著功率消耗的降低。從理論上說，這兩個可能選擇的值是任意大的。這對時序系統(tǒng)的作用距離產(chǎn)生積極的影響。反之，由于壓電效應(yīng)，進入轉(zhuǎn)換器的表面波在內(nèi)部數(shù)字轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)電板上就形成了電脈沖。關(guān)于表面波應(yīng)答器的詳細論述，可以閱讀參考文獻[1]。從閱讀器發(fā)出的調(diào)制高頻信號，在高頻界面經(jīng)解調(diào)后重新構(gòu)建，以產(chǎn)生在地址和安全邏輯中進一步加工的數(shù)字式串行數(shù)據(jù)流(數(shù)據(jù)輸入)?？蛇x的加密部件是鑒別數(shù)據(jù)加密和密鑰管理所需要的。根據(jù)不同的寄存器結(jié)構(gòu)，應(yīng)答器可分為以下幾種： 1)只讀應(yīng)答器 只讀應(yīng)答器構(gòu)成射頻識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)載體的低檔和低成本部分。2)可寫入的應(yīng)答器 可寫入應(yīng)答器閱讀器能將數(shù)據(jù)寫入，其存儲器容量為l B～64 KB(具有SRAM靜態(tài)隨磯存取存儲器的微波應(yīng)答器)。如作為公共交通車票系統(tǒng)的非接觸IC卡和電子地面固定系統(tǒng)的車輛鑰匙中的應(yīng)答器就是典型的例子。出于安全的原因，密鑰存儲器絕不能被讀出。一方面，閱讀器1只具有密鑰A，在認(rèn)證成功后，訪問寄存器(ACC)中選取的設(shè)置只允許它從應(yīng)答器存儲器中讀出；另一方面，閱讀器2具有密鑰B。除非用正確的密鑰授權(quán)，應(yīng)答器本身拒絕內(nèi)部計數(shù)器的增大。 大多數(shù)塊式存儲系統(tǒng)采用固定大小的塊。 使用可變塊長能較好地利用空間?？ㄖ凶疃嗫纱嫒?6種彼此獨立的應(yīng)用。在應(yīng)答器中，RAM主要用于暫時存儲數(shù)據(jù)，操作過程中，這些數(shù)據(jù)是在閱讀器的作用范圍內(nèi)暫時在的；在擁有自己電池的有源應(yīng)答器中，其RAM有時也用來長期儲存數(shù)據(jù)。磁場的大小用磁場強度日表示，與所在空間的物質(zhì)屬性無關(guān)。3．感應(yīng)系數(shù)L在電流，包圍的總面積中產(chǎn)生的磁通量v，與導(dǎo)體(導(dǎo)體回路)中包圍它的電流，之比就被稱為感應(yīng)系數(shù)(電感)L，即有：4．互感系數(shù)M 如果在電流通過的導(dǎo)體回路1(面積A1，電流11)的鄰近還有另外的有電流通過的導(dǎo)體回路2(面積A2)，那么穿過A1的部分磁通量妒也穿過A2。 電磁波在遠距離場(自由空間)中以近似光速傳播。反射能量的一小部分最終返回到發(fā)射天線。除了ISM頻率，在135 kHz以下的整個頻率范圍內(nèi)也是可用的。高功率，可供應(yīng)答器使用；該頻率同13．56 MHz相比，時鐘頻率僅為其一半。第4章 電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)化 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織flSO，International Organization for Standa誠zation)是世界范圍的國家標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)的聯(lián)合組織，每個國家都只有一個相應(yīng)的組織。 國際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 14443和ISO／IEC 15693在實際應(yīng)用中經(jīng)常用到，本書的附錄將詳細介紹這兩種標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。 近耦合IC卡的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 14443由4個部分構(gòu)成，圖43給出了近耦合IC卡標(biāo)準(zhǔn)清單。第6和第7部分將在本書的附錄H和附錄I中詳細介紹。ISO／TC204—一運輸信息和控制系統(tǒng)； 第5章 電子標(biāo)簽的應(yīng)用 電子標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)載體，能起到標(biāo)識識別、物品跟蹤、信息采集的作用。電子標(biāo)簽的制造要有昂貴的成本，偽造幾乎不可能，可產(chǎn)品的單價卻相對十分便宜。圖5．1 電子標(biāo)簽用于證件5．1．2供應(yīng)鏈管理在產(chǎn)品生產(chǎn)或庫存過程中，將標(biāo)簽貼在物品上，這些標(biāo)簽將一直存在于整個供應(yīng)鏈中。其中應(yīng)用的形式多種多樣，可以將電子標(biāo)簽貼在貨物上，由叉車上的讀寫器和倉庫相應(yīng)位置上的讀寫器讀寫，也可以將條碼和電子標(biāo)簽配合使用。如果貨品從貨架上拿走，系統(tǒng)將報警。 電子標(biāo)簽用于圖書管理將柔軟的電子標(biāo)簽插入書本里，使用固定型讀卡站登記書本的借與歸還，以及使用手提式卡片閱讀機檢查書柜上存書量，可以有效減少借書時問。用這種電子驗證的方法能很容易地防止常見的盜車行為。如圖55所示，電子標(biāo)簽貼于包裹處。 1996年夏季奧林匹克運動會的安全機構(gòu)就是采用電子標(biāo)簽系統(tǒng)作保安系統(tǒng)，APEC會議人員身份識別系統(tǒng)也是用電子標(biāo)簽來設(shè)計的。門票既可以簡單地由帶有電子標(biāo)簽技術(shù)的條碼打印機來制作，同時也可以將電子標(biāo)簽制作成會員卡、月卡或年卡，而且門票無需拿出，只需放在身上就可以讀到，實現(xiàn)開放式的門禁管理。優(yōu)點：有效管理裝貨(減少丟失)；自動化結(jié)果能更有效地對品質(zhì)監(jiān)督；更有效地掌控產(chǎn)品制造流程。特征：可將電子標(biāo)簽插入鞋跟內(nèi)或固定在衣物項目上。在輸送帶上使用固定型讀卡站，方便同線自動化讀取。該技術(shù)彌補了商店因不了解客戶而無法與客戶搞好關(guān)系的瓶頸。”美國德州儀器公司RFID部門市場策略經(jīng)理TresWiley先生說，“這個方案能夠充分了解消費者的需求，從而充分滿足消費者的需求，提高了商家的服務(wù)及銷售額。 Marksamp。將低成本的電子智能標(biāo)簽應(yīng)用到標(biāo)簽行業(yè)是當(dāng)今的一種趨勢。在服裝柜臺，電子標(biāo)簽讀／寫機可以識別所有的服裝上附帶的標(biāo)簽，同時客戶可經(jīng)由商店的觸摸顯示屏來查詢服裝的樣式和其他信息。 2002年4月23日，美國德州儀器無線感應(yīng)識別系統(tǒng)宣布Tagit電子標(biāo)簽技術(shù)成功的應(yīng)用于Prada公司紐約市的中心商店。增加生產(chǎn)力(在辨識同組同對時，減少時間浪費)。優(yōu)點：使物流操作系統(tǒng)最佳化?？稍诠S和各經(jīng)銷管道設(shè)置固定式或手提式卡片閱讀機，以辨識、偵測產(chǎn)品。 2003年2月25日，上海實現(xiàn)準(zhǔn)養(yǎng)犬電子化管理，在國內(nèi)首先實行對準(zhǔn)養(yǎng)犬注射電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽可以方便、安全的應(yīng)用于門禁保安。2．貴重物品防盜貴重物品防盜技術(shù)即上述貴重物品管理中防盜技術(shù)的單獨應(yīng)用，其芯片存儲量更小，還可應(yīng)用于博物館、名畫展的防盜。目前，新加坡國立圖書館已經(jīng)采用了這樣的系統(tǒng)。隨著知識的爆炸，藏書、音像制品的數(shù)量快速增長，給圖書館的高效管理帶來了壓力。其防盜功能屬于電子物品監(jiān)視系統(tǒng)的一種。對工人工號、時間、操作、質(zhì)檢結(jié)果的記錄，可以完全實現(xiàn)生產(chǎn)的可追溯，還可避免生產(chǎn)環(huán)境中由手寫、眼看信息時造成的失誤。 一般而言，防偽分為專業(yè)防偽和消費者防偽兩種。電子標(biāo)簽的應(yīng)用一般要滿足以下的一個或者幾個要求：Universal Postal Union——萬國郵政聯(lián)盟； ISO TC 104／SC 4——識別與通信標(biāo)準(zhǔn)； 圖4．5 識別卡的測試標(biāo)準(zhǔn)(ISO／IEC 10373) 其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC 10373標(biāo)準(zhǔn)的第4部分為非接觸IC卡，參見表42。在這兩個協(xié)議之外，還有另外的若干類協(xié)議在申請中，例如索尼的Felica在申請c類，LEGIC的非接觸產(chǎn)品在申請F類。表4．1 電子標(biāo)簽的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)┏━━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┓┃ 標(biāo) 準(zhǔn) ┃ 卡類型 ┃ 作用距離 ┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫┃ IS0／IEC 1 0536 ┃ 密耦合 ┃ 0～1 cm ┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫┃ IS0／IEC 14443 ┃ 近耦合 ┃ O～10 cm ┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫┃ IS0／IEC 15693 ┃ 遠耦合 ┃ 0～1 m ┃┗━━━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┛ ISO／IEC 10536定義的是貼近式卡片的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，目前很少有應(yīng)用。可以實現(xiàn)應(yīng)答器線圈的片上并聯(lián)電容器(諧振微調(diào))；數(shù)據(jù)傳輸快(典型是106．kb／s)；(2)6．78 MHz：可用于低成本和中等速度的應(yīng)答器。該頻率范圍的使用者是不同類別的無線電服務(wù)機構(gòu)，例如新聞機構(gòu)和電信機構(gòu)。3．5頻率范圍和允許使用的無線電規(guī)范 因為射頻識別系統(tǒng)產(chǎn)生并輻射電磁波，所以這些系統(tǒng)被合理地劃歸為無線電設(shè)備一類，萁他無線電服務(wù)的功能則不受射頻識別系統(tǒng)工作的干擾或削弱。當(dāng)距離為九／2兀時，電磁場脫離天線，并作為電磁波進入空間。引進耦合系數(shù)k來對導(dǎo)體回路的耦合作定性說明，使其與導(dǎo)體回路的幾何尺寸無關(guān)。 下面的等式可以計算沿著圓形線圈(等于導(dǎo)體回路)的x軸的場強曲線H(x)，該線圈與電感耦合的射頻識別系統(tǒng)所用的發(fā)射天線類似。3．4射頻識別系統(tǒng)的物理基礎(chǔ) 絕大多數(shù)的射頻識別系統(tǒng)是按電感耦合的原理工作的，下文從射頻識別的角度來研究磁場理論。只讀數(shù)據(jù)是在芯片生產(chǎn)階段用芯片掩膜(光刻掩膜)或用激光器永久性地熔斷制造在存儲器中的。在每個區(qū)段自己的訪問寄存器中，可以對兩個密鑰授予不同的訪問權(quán)，這樣，16種彼此獨立的應(yīng)用可由裝入應(yīng)答器的密鑰分別予以保護。一方面，對于較小規(guī)模的應(yīng)用，應(yīng)答器上有價值的存儲器空間只有一部分被利用而其他就被浪費了。 具有較大存儲量的應(yīng)答器，可將整個存儲器分為較小的稱做塊的單元，并將各個塊用單獨的密鑰保護以防止未經(jīng)過認(rèn)同的訪問。把閱讀器分為兩組：用于付款的“減值者”和使用非接觸Ic卡充值的“升值者”。在應(yīng)用中可以選擇：給兩種密鑰分配不同的訪問權(quán)限(ACC)，從而規(guī)定不同的安全等級。原則上，鑒別法總是包含對兩個不經(jīng)過界面?zhèn)鬏數(shù)拿荑€的比較。 常見系統(tǒng)的字組大小一般是16 bit、40 B或16 B。通常，芯片生產(chǎn)廠家保證對每個序列號的賦值是惟一的，用戶不能改變這個序列號，也不能改變芯片上的任何數(shù)據(jù)。用狀態(tài)機可達到的復(fù)雜性完全接近于微處理器(高檔應(yīng)答器)的復(fù)雜性。 無源應(yīng)答器，即自己沒有電源供給的應(yīng)答器，由閱讀器的高頻場供應(yīng)能量。圖3．4 電子數(shù)據(jù)載體的結(jié)構(gòu)3．3．1 具有存儲功能的應(yīng)答器 具有存儲器功能的應(yīng)答器包括RAM、ROM或EEPROM以及一個用于能量供應(yīng)并與閱讀器通信的高頻界面，如圖3．5所示。 一部分反射波返回到內(nèi)部數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成高頻脈沖序列，并被偶極子天線反射回來。表面聲波裝置工作在微波頻率，通常在2．45 GHz的工業(yè)和醫(yī)學(xué)科學(xué)范圍內(nèi)進行工作。該探測器監(jiān)視應(yīng)答器線圈上的電壓曲線，并識別閱讀器場斷開的時刻。應(yīng)答器線圈的全部電源電壓供芯片工作使用。在固定的充電時間結(jié)束后，將閱讀器的發(fā)送器重新斷開。1)應(yīng)答器的供電用電感耦合的時序系統(tǒng)只適合在135 kHz以下的頻率范圍內(nèi)工作。振幅鍵控(ASK)。閱讀器線圈相當(dāng)于變壓器的初級線圈，應(yīng)答器線圈相當(dāng)于變壓器的次級線圈。從閱讀器天線發(fā)射出來，它的一部分只P1`(自由空間衰減)到達應(yīng)答器的天線，另一部分被天線反射，返回功率為P2。這些頻率范圍的波長使人們可以設(shè)計尺寸較小、效率較高的天線，使用的頻率范圍可以小于135 kHz或等于13．56 MHz。如果通過數(shù)據(jù)控制負載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從應(yīng)答器傳輸?shù)介喿x器，這種傳輸方式稱為負載調(diào)制。3．2．1全雙工和半雙工 全雙工和半雙工系統(tǒng)中均可采用電感耦合法、電磁反向散射耦合法等方式工作。當(dāng)頻率在30 MHz以下時，經(jīng)常使用負載調(diào)制的半雙工，有沒有副載波都無所謂，電路也很簡單。產(chǎn)生頻率為安全裝置基頻的諧波，這些諧波可以由安全裝置接收和處理。應(yīng)答器中微型芯片的能量供應(yīng)來自安全裝置的磁場。圖3．1中的電子防盜器就是采用射頻法工作的。 3．1 1 bit應(yīng)答器 l bit是可表示的最小信息單位，且僅需識別兩種狀態(tài)：“1”或“0”。電子標(biāo)簽系統(tǒng)基本上屬于這類系統(tǒng)。 特點：由具有密碼功能(即有驗證和數(shù)據(jù)流密鑰)的系統(tǒng)組成。射頻識別技術(shù)可以劃分為低檔系統(tǒng)和高檔系統(tǒng) 射頻識別系統(tǒng)的分類 射頻識別系統(tǒng)可分三檔： (1)只讀系統(tǒng)構(gòu)成低檔系統(tǒng)的下端。 2．遙耦合把寫和讀的作用距離為1cm~1m的系統(tǒng)稱作遙耦合系統(tǒng)。此外，許多閱讀器還都有附加的接口(R$23RS485等)，以便將所獲得的數(shù)據(jù)進一步傳輸給其他系統(tǒng)(個人計算機、機器人控制裝置等)。圖21為應(yīng)答器的兩個具體例子。1．4射頻識別的相關(guān)行業(yè)第2章 射頻識別系統(tǒng)的組成和分類 典型的射頻識別系統(tǒng)由應(yīng)答器(Transponder)、讀／寫器(Read／Write I)evice)以及數(shù)據(jù)交換、管理系統(tǒng)等組成。Auto ID是統(tǒng)一編碼協(xié)會和：EAN IntelCODE HSL是IPhilips公司在射頻識別領(lǐng)域的重要產(chǎn)品是Mifar系列產(chǎn)品，包括MifareStandm．d(邏輯密卡，．EEPROM容量為8：kb)，Mifare㈣Light(邏輯加密卡，EEPROM容量為384 b)，MScfarePLUS(第一代雙界面卡U)和Mifare⑧PR()(第二代雙界面卡)。2000年，推出全球第一個基于PDA的非接觸閱讀器： TI是第一個提出將RFID產(chǎn)品應(yīng)用到自動零售市場的。該公司還生產(chǎn)傳感器與控制產(chǎn)品、教育產(chǎn)品數(shù)字成像產(chǎn)品等。(d)畜牧動物跟蹤監(jiān)控管理(e)圖書文物文件查找 。(9)新生嬰兒防錯管理。1．2．3射頻識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域射頻識別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中比