CN101482915B

CN101482915B - 一种用于身份识别的射频识别系统

Info

Publication number: CN101482915B
Application number: CN2009100957981A
Authority: CN
Inventors: 张卫强; 蒋刚毅; 徐铁峰; 胡建平
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: CN101482915A

Abstract

本发明公开了一种用于身份识别的射频识别系统，包括至少一个射频识别卡和一个识别器，射频识别卡中设置有第一控制电路和第一金属线圈，识别器中设置有第二控制电路和第二金属线圈，第一金属线圈的第一端连接有第一有线连接部，第一金属线圈的第二端连接有第二有线连接部，第二金属线圈的第一端连接有第三有线连接部，第二金属线圈的第二端连接有第四有线连接部，优点在于通过第一有线连接部和第三有线连接部的有线连接及第二有线连接部和第四有线连接部的有线连接实现识别器和射频识别卡之间的通信，在通信过程中无需借助电磁波传输介质，且由于通信通过有线连接的方式实现，减弱了其它电磁波对该通信过程的影响，增强了该通信过程的抗干扰能力。

Description

一种用于身份识别的射频识别系统

技术领域

本发明涉及一种射频识别卡的识别技术，尤其是涉及一种用于身份识别的射频识别系统。

背景技术

射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID基本系统包括标签(Tag)和阅读器(Reader)，标签主要由耦合元件及无线射频芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，使用标签时，只需将其附着在物体上即可标识目标对象，标签通常又被称之为射频识别卡；阅读器用于读取每个与其连接的标签中的信息，阅读器有时也可以写入信息，其可设计成手持式或固定式；各个标签与阅读器之间通过标签和阅读器各自的天线(Antenna)传递射频信号以相互通信。RFID基本系统的基本工作原理为：标签进入磁场后，接收阅读器发出的空间电磁波，并凭借感应电流所获得的能量发送出携带有存储在无线射频芯片中的产品信息的射频信号，阅读器读取标签发送的射频信号后并对射频信号进行解码处理，并将解码后的数据送至后台数据处理单元进行数据处理；或者标签主动向阅读器发送某一频率的射频信号，阅读器读取标签发送的射频信号后并对射频信号进行解码处理，并将解码后的数据送至后台数据处理单元进行数据处理。前者所述的标签为无源标签，或称为被动标签(Passive Tag)；后者所述的标签为有源标签，或称为主动标签(Active Tag)。

RFID基本系统的应用非常广泛，尤其在身份识别上的应用，是身份识别和管理中使用方便、成本低廉的核心配件。但由于RFID基本系统的传统应用均依赖于阅读器和标签之间空间电磁波的互相感应来获取存储在标签内的信息。因此，RFID基本系统的传统应用与标签和阅读器两者之间的空间距离有关，更主要的是必须存在电磁波通道，才能使标签与阅读器进行通信，而且它们发出的射频信号很容易受到其他强电磁波的干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需借助电磁波传输介质就能传输射频信号，且传输距离远、抗干扰性强的用于身份识别的双线射频识别系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于身份识别的射频识别系统，包括至少一个预先存储有识别对象的唯一身份编码的射频识别卡和一个与所述的射频识别卡配合使用的识别器，所述的射频识别卡中设置有第一控制电路和与所述的第一控制电路连接的第一金属线圈，所述的识别器中设置有第二控制电路和与所述的第二控制电路连接的第二金属线圈，所述的第二控制电路通过控制总线与至少一个外部执行器连接，所述的第一金属线圈的第一端连接有第一有线连接部，所述的第一金属线圈的第二端连接有第二有线连接部，所述的第二金属线圈的第一端连接有用于与所述的第一有线连接部有线连接的第三有线连接部，所述的第二金属线圈的第二端连接有用于与所述的第二有线连接部有线连接的第四有线连接部。

所述的识别器通过所述的第一有线连接部和所述的第三有线连接部的有线连接及所述的第二有线连接部和所述的第四有线连接部的有线连接识别所述的射频识别卡，所述的识别器根据其识别得到的身份信息控制所述的外部执行器的执行状态。

所述的外部执行器的个数在所述的识别器出厂之前由厂方根据实际需要事先设定。

所述的外部执行器的个数与所述的射频识别卡的个数相同，所述的外部执行器与所述的射频识别卡一一对应。

所述的第二控制电路包括电源电压、单片机、射频识别卡识别专用芯片和晶体振荡器，所述的电源电压通过第一电容接地，所述的单片机的第5引脚接地，所述的晶体振荡器连接在所述的单片机的第6引脚和所述的单片机的第7引脚之间，所述的单片机的第6引脚与所述的晶体振荡器的公共端通过第二电容接地，所述的单片机的第7引脚与所述的晶体振荡器的公共端通过第三电容接地，所述的单片机的第8引脚和所述的单片机的第18引脚分别与所述的射频识别卡识别专用芯片的第13引脚连接，所述的单片机的第11引脚和所述的单片机的第12引脚分别与由所述的单片机控制的外部执行器连接，所述的单片机的第13引脚与所述的射频识别卡识别专用芯片的第2引脚连接，所述的单片机的第17引脚与所述的射频识别卡识别专用芯片的第14引脚连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第1引脚、所述的射频识别卡识别专用芯片的第5引脚和所述的射频识别卡识别专用芯片的第12引脚分别接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第3引脚通过第一电阻与所述的第二金属线圈的第一端连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第4引脚通过第十电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第6引脚通过第四电容与所述的第二金属线圈的第二端连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第7引脚与所述的电源电压连接，并通过第八电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第8引脚通过第七电容与所述的第二金属线圈的第二端连接，并通过第九电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第9引脚通过第十二电容与所述的射频识别卡识别专用芯片的第10引脚连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第11引脚通过第十一电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第15引脚通过第五电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第16引脚通过第六电容接地。

所述的第一有线连接部为金属钥匙的钥匙体，所述的第二有线连接部为设置在金属钥匙的钥匙手柄上的金属片，所述的第三有线连接部包括金属锁的锁芯及用于连接所述的第二金属线圈的第一端与所述的锁芯的第一导线，所述的第四有线连接部包括金属锁的锁体、设置在所述的锁体上且用于与所述的金属片相接触的金属凸及用于连接所述的第二金属线圈的第二端与所述的锁体的第二导线，所述的射频识别卡设置在金属钥匙的钥匙手柄中，所述的锁体与所述的锁芯之间设置有绝缘层，所述的识别器通过所述的钥匙体接触所述的锁芯及所述的金属片接触所述的金属凸识别所述的射频识别卡，所述的识别器根据其识别得到的身份信息控制与所述的金属钥匙对应的所述的外部执行器的执行状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过第一有线连接部和第三有线连接部的有线连接及第二有线连接部和第四有线连接部的有线连接实现识别器和射频识别卡之间的通信，在通信过程中无需借助电磁波传输介质就能传输射频信号，且由于通信通过有线连接的方式实现，大大减弱了其它电磁波对该通信过程的影响，从而增强了该通信过程的抗干扰能力；本发明的识别器和射频识别卡之间的有线识别距离可达到4米以上，而现有的仅使用电磁波进行识别的技术的无线识别距离仅在10cm左右，因此本发明与现有技术相比在传输距离上得到了大幅度的提高；此外，本发明结构简单、使用方便，虽然偏离了射频识别卡为无线射频识别而设计的初衷，但本发明可应用于很多场合且可达到良好的识别效果，如在很强的电磁波环境中、对射频识别卡方向有限制的环境中、具有金属隔离层分开的环境中、距离超出射频无线识别距离的环境中等等；使用本发明，可使识别器达到正确、安全、高效、无方向性、环境适应能力强、长距离识别射频识别卡的目的。

附图说明

图1为本发明的各个射频识别卡与其配合使用的识别器之间的连接示意图；

图2为本发明的识别器的电路原理图；

图3为本发明应用于电子锁的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种用于身份识别的射频识别系统，包括n个预先存储有识别对象的唯一身份编码的射频识别卡1和一个与射频识别卡1配合使用的识别器2，识别器2中也预先存储有识别对象的唯一身份编码，射频识别卡1中设置有第一控制电路e和与该第一控制电路e连接的第一金属线圈h，识别器2中设置有第二控制电路a和与该第二控制电路a连接的第二金属线圈d，第二控制电路a通过控制总线3与m个外部执行器k连接，外部执行器k的个数可以在识别器2出厂之前由厂方根据实际需要事先设定，因此外部执行器k的个数m可以小于或等于射频识别卡1的个数n，当事先设定的外部执行器k的个数与射频识别卡1的个数相同的情况下，一般外部执行器k与射频识别卡1之间一一对应。各个射频识别卡1的第一金属线圈h的第一端g连接有第一有线连接部11，第一金属线圈h的第二端f连接有第二有线连接部12，识别器2的第二金属线圈d的第一端c连接有用于与第一有线连接部11有线连接的第三有线连接部21，第二金属线圈d的第二端b连接有用于与第二有线连接部12有线连接的第四有线连接部22。第一有线连接部11和第三有线连接部21的有线连接及第二有线连接部12和第四有线连接部22的有线连接使得各个射频识别卡1和识别器2之间的通信达到正确、安全、高效、无方向性、环境适应能力强和长距离识别的目的。本发明工作时，识别器2通过第一有线连接部11和第三有线连接部21的有线连接及第二有线连接部12和第四有线连接部22的有线连接识别存储在各个射频识别卡1中的识别对象的身份信息，识别器2根据识别到的身份信息通过控制总线3控制外部执行器k是否执行相应的操作。

在本实施例中，第二控制电路a与第二金属线圈d的电路原理图如图2所示，第二控制电路a包括电源电压VCC、单片机IC1、射频识别卡识别专用芯片IC2和晶体振荡器AT1，电源电压VCC通过第一电容C1接地，单片机IC1的第5引脚接地，晶体振荡器AT1连接在单片机IC1的第6引脚和单片机IC1的第7引脚之间，单片机IC1的第6引脚与晶体振荡器AT1的公共端通过第二电容C2接地，单片机IC1的第7引脚与晶体振荡器AT1的公共端通过第三电容C3接地，单片机IC1的第8引脚和单片机IC1的第18引脚分别与射频识别卡识别专用芯片IC2的第13引脚连接，单片机IC1的第11引脚作为一个串行通信口与由单片机IC1控制的外部执行器k的串行通信接口RxD1连接，单片机IC1的第12引脚作为另一个串行通信口与由单片机IC1控制的外部执行器k的串行通信接口TxD1连接，单片机IC1的第13引脚与射频识别卡识别专用芯片IC2的第2引脚连接，单片机IC1的第17引脚与射频识别卡识别专用芯片IC2的第14引脚连接，射频识别卡识别专用芯片IC2的第1引脚、射频识别卡识别专用芯片IC2的第5引脚和射频识别卡识别专用芯片IC2的第12引脚分别接地，射频识别卡识别专用芯片IC2的第3引脚通过第一电阻R1与第二金属线圈d的第一端c连接，射频识别卡识别专用芯片IC2的第4引脚通过第十电容C10接地，射频识别卡识别专用芯片IC2的第6引脚通过第四电容C4与第二金属线圈d的第二端b连接，射频识别卡识别专用芯片IC2的第7引脚与电源电压VCC连接，并通过第八电容C8接地，射频识别卡识别专用芯片IC2的第8引脚通过第七电容C7与第二金属线圈d的第二端b连接，并通过第九电容C9接地，射频识别卡识别专用芯片IC2的第9引脚通过第十二电容C12与射频识别卡识别专用芯片IC2的第10引脚连接，射频识别卡识别专用芯片IC2的第11引脚通过第十一电容C11接地，射频识别卡识别专用芯片IC2的第15引脚通过第五电容C5接地，射频识别卡识别专用芯片IC2的第16引脚通过第六电容C6接地。

上述电源电压VCC为5V；采用的单片机IC1的型号为87LPC764；采用的射频识别卡识别专用芯片IC2的型号为EM4095，该射频识别卡识别专用芯片IC2内置有振荡电路，第二金属线圈d作为该振荡电路的电感。

本发明系统可以应用于各种身份识别系统中，在此给出了在锁具系统中的应用，如图3所示，锁具系统包括金属锁4和金属钥匙5，金属锁4主要由金属锁体41和锁芯42组成，金属锁体41和锁芯42之间设置有绝缘层43，金属锁体41通过绝缘层43与锁芯42绝缘，金属钥匙5包括钥匙体51和设置在钥匙体51后端的钥匙手柄52。第一有线连接部11为钥匙体51，第二有线连接部12为设置在金属钥匙5的钥匙手柄52上的金属片6，第三有线连接部21包括金属锁4的锁芯42及用于连接第二金属线圈d的第一端c与锁芯51的第一导线23，第四有线连接部22包括金属锁4的锁体41、设置在锁体41上且用于与金属片6相接触的金属凸7及用于连接第二金属线圈d的第二端b与锁体41的第二导线24，射频识别卡1设置在钥匙手柄52中。第一金属线圈h的第一端g可以通过通用导线与钥匙体51连接，第一金属线圈h的第二端f也可直接通过通常导线与金属片6连接，第一导线23和第二导线24均可以采用现有的通用导线。识别器2与外部执行器k连接，外部执行器k可以是报警器、或指示器、或另一把电子锁等。

将上述锁具系统使用在电动自行车上，可仅使用一个射频识别卡1，执行器k为电动自行车的电机控制器，通过使用本发明可以达到电子防盗的作用。具体工作过程如下：

1、将设置有射频识别卡1的金属钥匙5插入电动自行车的金属锁4的锁芯42中；

2、转动金属钥匙5，金属钥匙5带动锁芯42转动打开电动自行车的总电源，识别器2开始工作，当金属钥匙5转到底时，金属片6与金属凸7相接触；

3、识别器2通过钥匙体51接触锁芯42及金属片6接触金属凸7获取射频识别卡1中携带的身份信息；

4、识别器2将获取的身份信息与预先存储在识别器2中的信息相比对，判断获取的身份信息是否合法，当获取的身份信息合法时，识别器2控制作为执行器k的电动自行车的电机控制器开始工作，此后识别器2不再进行识别；当获取的身份信息不合法时，识别器2控制作为执行器k的电动自行车的电机控制器不开始工作，并重新获取射频识别卡1中携带的身份信息。

实际应用过程中，由于金属钥匙5在锁芯42中转到底后，会稍微回弹，此时金属片6与金属凸7不再接触，若是一次验证失败，需人为的再使金属片6与金属凸7接触，识别器2才重新获取射频识别卡1中携带的身份信息。

Claims

1.一种用于身份识别的射频识别系统，包括至少一个预先存储有识别对象的唯一身份编码的射频识别卡和一个与所述的射频识别卡配合使用的识别器，所述的射频识别卡中设置有第一控制电路和与所述的第一控制电路连接的第一金属线圈，所述的识别器中设置有第二控制电路和与所述的第二控制电路连接的第二金属线圈，所述的第二控制电路通过控制总线与至少一个外部执行器连接，其特征在于所述的第一金属线圈的第一端连接有第一有线连接部，所述的第一金属线圈的第二端连接有第二有线连接部，所述的第二金属线圈的第一端连接有用于与所述的第一有线连接部有线连接的第三有线连接部，所述的第二金属线圈的第二端连接有用于与所述的第二有线连接部有线连接的第四有线连接部。

2.根据权利要求1所述的一种用于身份识别的射频识别系统，其特征在于所述的识别器通过所述的第一有线连接部和所述的第三有线连接部的有线连接及所述的第二有线连接部和所述的第四有线连接部的有线连接识别所述的射频识别卡，所述的识别器根据其识别得到的身份信息控制所述的外部执行器的执行状态。

3.根据权利要求2所述的一种用于身份识别的射频识别系统，其特征在于所述的外部执行器的个数在所述的识别器出厂之前由厂方根据实际需要事先设定。

4.根据权利要求2所述的一种用于身份识别的射频识别系统，其特征在于所述的外部执行器的个数与所述的射频识别卡的个数相同，所述的外部执行器与所述的射频识别卡一一对应。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的一种用于身份识别的射频识别系统，其特征在于所述的第二控制电路包括电源电压、型号为87LPC764的单片机、型号为EM4095的射频识别卡识别专用芯片和晶体振荡器，所述的电源电压通过第一电容接地，所述的单片机的第5引脚接地，所述的晶体振荡器连接在所述的单片机的第6引脚和所述的单片机的第7引脚之间，所述的单片机的第6引脚与所述的晶体振荡器的公共端通过第二电容接地，所述的单片机的第7引脚与所述的晶体振荡器的公共端通过第三电容接地，所述的单片机的第8引脚和所述的单片机的第18引脚分别与所述的射频识别卡识别专用芯片的第13引脚连接，所述的单片机的第11引脚和所述的单片机的第12引脚分别与由所述的单片机控制的外部执行器连接，所述的单片机的第13引脚与所述的射频识别卡识别专用芯片的第2引脚连接，所述的单片机的第17引脚与所述的射频识别卡识别专用芯片的第14引脚连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第1引脚、所述的射频识别卡识别专用芯片的第5引脚和所述的射频识别卡识别专用芯片的第12引脚分别接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第3引脚通过第一电阻与所述的第二金属线圈的第一端连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第4引脚通过第十电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第6引脚通过第四电容与所述的第二金属线圈的第二端连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第7引脚与所述的电源电压连接，并通过第八电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第8引脚通过第七电容与所述的第二金属线圈的第二端连接，并通过第九电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第9引脚通过第十二电容与所述的射频识别卡识别专用芯片的第10引脚连接，所述的射频识别卡识别专用芯片的第11引脚通过第十一电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第15引脚通过第五电容接地，所述的射频识别卡识别专用芯片的第16引脚通过第六电容接地。

6.根据权利要求5所述的一种用于身份识别的射频识别系统，其特征在于所述的第一有线连接部为金属钥匙的钥匙体，所述的第二有线连接部为设置在金属钥匙的钥匙手柄上的金属片，所述的第三有线连接部包括金属锁的锁芯及用于连接所述的第二金属线圈的第一端与所述的锁芯的第一导线，所述的第四有线连接部包括金属锁的锁体、设置在所述的锁体上且用于与所述的金属片相接触的金属凸及用于连接所述的第二金属线圈的第二端与所述的锁体的第二导线，所述的射频识别卡设置在金属钥匙的钥匙手柄中，所述的锁体与所述的锁芯之间设置有绝缘层，所述的识别器通过所述的钥匙体接触所述的锁芯及所述的金属片接触所述的金属凸识别所述的射频识别卡，所述的识别器根据其识别得到的身份信息控制与所述的金属钥匙对应的所述的外部执行器的执行状态。