区域RFID信息公共服务系统的研究

[摘要]射频识别RFID技术应用广泛,多种应用系统相对独立,因此建立区域RFID信息公共服务系统将成为新的发展热点。分析整合RFID信息资源、构建综合应用系统的必要性,介绍其中技术关键的设计,包括多种标签的信息采集和区域RFID信息服务平台,讨论兼容现有ISO标准的RFID复合读写器技术特点和标签的信息安全问题。

[关键词]射频识别区域公共信息服务系统数据采集

中图分类号:TP393.17文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110074-02

一、问题提出

RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)技术作为代码自动识别技术具有的高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别的特性,近年来发展十分迅速,被广泛运用于工业制造、商业供应链管理、交通运输控制管理、电子证件等众多领域,被认为是最有发展前途的信息技术之一。

RFID技术在智能化个人信息、物品管理方面具有的数据真实、准确、完整、实时、动态、可查询等诸多优势,已融于日常生活和各行各业中。日常生活中,已有公交卡、单位的门卡/饭卡、身份证、银行卡,还将会有已在规划中的电子驾驶证、电子护照等等。但RFID现有标准带有明显的行业烙印,如用于对动物识别的ISO11784和11785;用于集装箱识别的ISO10374;用于身份识别卡的ISO10536、ISO15693和ISO14443;用于供应链的ISO18000系列标准等。一人多卡、一个地区(区域)多种RFID系统的重复建设造成了使用者的不便、资源浪费、RFID信息相关度低、空中无线电波干扰严重等问题。因此整合RFID信息资源、构建区域RFID信息公共服务平台成为发展方向[1]。

但要建立区域RFID信息公共服务系统需要突破若干个关键技术,如公共信息采集、系统平台建立等。

二、多信息源的信息采集

RFID的信息源又称为标签,其信息采集与系统框图的技术路线见图1,读写器将标签数据输入到服务器中,进行代码识别,输出管理和服务。

从技术层面分析,理想的状态是“一人一卡,走遍天下”,即在物理上是一张卡,卡内的存储器分多个区段,分别分配给不同的应用,或身份认证,或空间定位,或消费服务等,不同的应用采用应答方式分别唤醒。优势是单张RFID卡,单一的工作频率,使标签冲撞、读写器冲撞发生最少,相对净化了电磁环境。

但从应用层面分析,目前综合信息的RFID标签还无法做到,原因是现有的ISO标准已经规定了不同行业应用的独立工作频率,RFID信息的隐私保护,使一些标签在物理上必须是独立体。以身份证件为例,即使同为公安部颁发的驾驶证或护照,也不可能与身份证合并成一个卡。

在现有的ISO相关标准前提下,区域RFID系统框图如图2所示,由复合读写器将各种标签数据输入到服务器中,通过系统权限的控制,分别进行管理,其中系统的一个关键部件就是信息采集模块复合读写器。

复合读写器在功能上要兼顾不同工作频率、不同读卡距离要求、不同读卡方式的信息采集,所以最少应由一个13.56MHz和一个900MHz频段的读写器组合而成。在不同读卡距离上,远距离标签冲撞的问题较少,只有极少数标签有响应,而这些标签大部分是物流类;近距离读卡标签冲撞的问题较多,而这些近读的标签大部分是人员信息。防冲突算法是解决多标签读取问题的核心。

读写器核心是一个具有信息处理功能的微处理器芯片,电路有RS232、RS485、USB等多种接口,可与射频识别部件与通信模块进行子板扩展,实现读写器的集成,满足设备功能的可扩展性。

读写器使用的频段是13.56MHz和900MHz。考虑将来对更多频段支持的功能要求,两频段读写模块是独立部件,受来自微处理器的控制进行相关的读写操作。通信模块是读写器与后台服务器进行信息交换、远程控制等网络功能的部件,支持多种网络接口、GPRS、CDMA等多种有线或无线传输的通信模式。在读写器不受体积限制的场合,如非手持式读写器,可以将RFID卡的物理防伪、生物识别等机读功能也集合在一起,使系统的管理功能更加强大[2]。

信息采集的另一个环节是标签的制作。标签制作无论天线的制作、芯片的封装等,技术成熟。但在信息的安全方面,因多行业共用同一个系统,标签在同一个读写器中读出,信息安全尤为重要。

应加密标签的芯片存储器中的信息,芯片存储器应该有2个分区,静态存储器中由制作标签的部门写入持卡人(物)的固有信息,动态存储器中由检查点的读写器写入该标签的移动轨迹信息,以及与其他标签共行时的关联信息。如甲驾驶员驾驶B车运C物到A地,那么出发时由读写器将甲、B、C的信息关联起来,经过沿途各检查点的读写器信息采集,到A地解除甲、B、C的关联,在系统数据库中就存入了一组完整的、可查询的信息记录。因此标签中信息安全方面的数据加密和系统访问权限分级、身份认证密钥问题是非常重要的。

三、应用服务平台的设计

构建区域RFID系统是为了建造一个社会管理的信息服务平台,系统的用户可扩展、可外延和服务开放是系统设计时的重点。系统平台结构如图3所示。

网络状分布的外场基站和各种读写器组成系统的前端,读写器发出较大功率的射频信号激活标签,并接收标签发出的编码调制信号,以有线或无线传输方式连接到就近基站,实现与服务器间的信息交换。读写器有手持式、台式、挂式、架式等多种工作方式,以指标可靠性和使用灵活性为设计原则。系统按照功能使用多个专用服务器,有利于提高系统的可靠性。后台服务器软件主要包括:登陆和身份认证模块、管理员操作模块、系统逻辑模块、数据管理模块、数据加密模块、响应输出模块、信息查询模块、数据标记和导出模块、日志模块和数据库等。

区域RFID系统还要考虑以下设计原则:

1.信息源可扩展:区域RFID系统是一个可扩展系统,其信息源可扩展,只要将标签的编码方式纳入本系统,逻辑管理模块在数据库可找到相应的数据,就可以识别标签。即行业愿意开放其信息编码,将其数据库并入本系统的大数据库,而标签的工作频率也在读写器的工作频率范围内。

2.区域可扩展:可扩展性包括区域可扩展,只要增加外场基站与中继站,即可实现区域外延,可实现依靠中心城市管理人流、物流的社会服务体系。

3.服务可扩展:服务既可以是实时的广播(如动态显示屏的公众服务、工作人员的警示指示);通道管理(如门禁的开放关闭,正确行进方向指示,位置指向);也可以是数据查询,如有价值目标(危险品,警卫目标,逃逸,失窃车辆等)的位置、移动路线等信息查询;甚至是相关信息查询(如危险物品携运车辆、驾驶者及途中信息)。

4.访问极限分级:信息服务必然带来信息安全问题,有的标签是某行业单独管理,如出入证件;有的标签中有隐私信息如身份证、护照等,因此信息服务应该是分级管理,查询者对数据库的访问极限也应是分级的。在系统中设立严密的权限管理,以保证信息的安全。系统的安全性,不仅仅是信息安全方面,还有物理方面、操作方面,如标签的防伪技术;信息的加密技术;人员的安全性认证;数据库安全;传输设备安全;网络安全等等。

四、结束语

区域RFID的定义应该是多用户、多层面、跨行业的地区性RFID信息统一应用系统。配置系统指标的出发点,应该是寻找方便用户与方便管理的平衡点,由于我国的RFID技术应用是在政府推动下发展起来的,其应用领域已经覆盖到每个人,产业规模巨大。“十一五”期间,国家大力支持RFID应用研究,力争实现我国RFID领域技术突破与自主创新,资源的合理配置、整合势在必行。

备注:

本文创新点:1.指出了区域RFID的关键是设计复合读写器和保障信息安全;2.提出了区域RFID系统平台结构设计;3.构建一个有利于社会管理的信息服务平台的关键是系统广义的可扩展性。

参考文献:

[1]中华人民共和国科学技术部863计划先进制造技术领域办公室,国家高技术研究发展计划(863计划)先进制造技术领域“射频识别(RFID)技术与应用”重大项目2006年度课题申请指南,2006.10.1.

[2]雷建龙,RFID双频EPC标签读写器的设计,微计算机信息[J].2006(20):

241-242.

作者简介:

邱薇华(1962-),女,汉族,上海人,硕士,高级工程师,主要研究方向:计算机应用开发;桑坚豪(1956-),男,汉族,上海人,本科,副研究员,主要研究方向:无线通信和探测。