CN101573717A - Rfid设备的扩展功能 - Google Patents

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CN101573717A CNA2007800352297A CN200780035229A CN101573717A CN 101573717 A CN101573717 A CN 101573717A CN A2007800352297 A CNA2007800352297 A CN A2007800352297A CN 200780035229 A CN200780035229 A CN 200780035229A CN 101573717 A CN101573717 A CN 101573717A
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J·古贾多默钱
G·J·施里詹
C·V·康拉多
A·M·H·托姆比尔
P·T·图伊尔斯
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    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs

Abstract

本发明描述了一种RFID设备(231a,231b,231c,331),其包括数据存储器(236)和与之耦合的电子电路设置(237,238,239,247)。所述电子电路设置具有第一和第二操作配置,其中通过接收到控制命令(250a),可以把所述电子电路设置从所述第一操作配置不可逆地切换到所述第二操作配置。所述RFID设备还包括通信接口(245),其耦合到所述电子电路设置。在所述第一配置下,所述RFID设备适于通过所述通信接口与标准RFID读取器进行通信。在所述第二配置下,与所述标准RFID读取器的通信被禁用,并且所述RFID设备适于与读出RFID设备(370)进行通信。所述RFID设备可以配备有次要通信接口,其可以被用来按照保持隐私的方式与所述RFID设备进行通信。在所述RFID设备被禁用之后,所述次要接口可以被用来按照安全的方式访问数据。

Description

RFID设备的扩展功能
技术领域
本发明涉及射频标识(RFID)设备的领域。更具体来说,本发明涉及一种允许保持携带加了RFID标签的项目的用户的隐私的RFID设备。
此外,本发明涉及一种具有读出通信接口的读出RFID设备。
此外,本发明涉及一种包括上述RFID设备以及上述读出RFID设备的RFID系统,并且涉及一种用于提取被存储在上述RFID设备中的信息的方法。
背景技术
射频标识(RFID)是一种具有广泛应用的新兴技术,比如作为智能标记或标签。RFID设备(相应的RFID标签)的成本和能力大不相同。低端的有无源的低成本标签,其从读取器获得电力,并且其计算、存储和通信能力有限。这种标签的主要应用是替换被用于电子产品代码(EPC)标签的条形码以及作为跟踪与追踪工具,以便例如在制药行业中防止产品伪造。此外,RFID标签还被用在生产和/或物流中,以便单独追踪对于将要生产的每一件商品的处理。但是RFID标签也可以被应用在消费方面,其中有可能唯一地标识家中的各项目并且支持多种家庭活动。
但是低成本RFID存在严重的安全问题。在某些情况下,低成本RFID设备可能对用户的隐私构成威胁。例如,如果所述标签上的信息不受保护从而使其可以被未经授权的各方获得,则所述未经授权的一方可以暗中获得关于一个人所携带的加有所述标签的项目的信息。该信息随后可以被用来跟踪携带所述加有标签的项目的那个人、找出关于他或她的优选项的信息、推断出个人之间正在发生的事务等等。关于所述RFID隐私问题的威胁和现有解决方案的详细总览可以参考S.L.Garfinkel、A.Juels、R.Pappu的“RFID Privacy:An Overview ofProblems and Proposed Solutions(RFID隐私:问题和所提出的解决方案的总览)”,IEEE Security and Privacy,3(3),34-43,2005年5月/6月。
在当前系统中防止上述威胁的问题的一种标准化解决方案是所谓的“取消命令”,其永久性地禁用一个标签。这种解决方案是有效的,但是其有一个很大的缺陷:当例如在销售点终端之后应用这种取消命令时将使得RFID无用。具体来说,具有所嵌入的RFID标签的对象无法再与合法用户交互或者为之提供信息,即使该用户期望这样做也不行。
US 6,970,070公开了另一种保持关于RFID标签的隐私的解决方案。这种解决方案包括使用所谓的阻断标签,其有效地充当个人所携带的RFID标签与潜在的未经授权的RFID读取器之间的墙壁。所述阻断仿真其域内的标签,并且干扰由所述读取器执行来识别所述标签的单一化规程。由于所述读取器无法识别所述标签,用户的隐私从而得到保护。
US 2004/0222878 A1公开了另一种针对保持关于RFID设备的使用的隐私的方法。这种方法是基于使用假名,所述假名由读取器周期性地更新并且被利用一次性密码本加密发送到所述标签。
S.A.Weis、S.E.Sarma、R.L.Rivest、D.W.Engels的“Security andPrivacy Aspects of Low-Cost Radio Frequency Identification Systems(低成本射频标识系统的安全性和隐私方面)”(InternationalConference on Security in Pervasive Computing,2003年3月)公开了用于保持关于RFID设备的使用的隐私的其他解决方案。这些解决方案涉及到使用诸如散列函数之类的密码术原语。但是这种解决方案将需要廉价的RFID标签所不应具备的附加的资源。
Bolotnyy,L.和Robins,G.的“Multi-Tag Radio FrequencyIdentification Systems(多标签射频标识系统)”(Proc.IEEE Workshopon Automated Identification Advanced Technologies,2005年10月,第83-88页)公开了使用多个RFID标签来提高多RFID标签系统的灵敏度,这是通过提高由RFID读取器在所述多RFID标签系统中感生出的总电压而实现的。具体来说,如果所述不同的RFID标签关于入射角指向不同的方向,则具有最佳指向的RFID标签上的预期电压得到显著提高。
A.Juels的“RFID Security and Privacy,A Research Survey(RFID安全性和隐私——研究概况)”(IEEE Journal on Selected Areas inCommunications,24(2)381-394,2006年2月)公开了这样一种建议:在商店的销售点处擦除标签中的唯一标识符以便解决所述跟踪问题,但是保留产品类型标识符(比如附加的条形码数据)以供后来使用。其中提出可以为消费产品配备包括新标识符的重标记标签(relabletag),但是旧的标签标识符仍然可以被重新激活以供后来的公共使用(比如再循环)。作为用于实现这种想法的物理机制,还提出了考察把产品类型标识符和唯一标识符分离在两个RFID标签上的想法。通过剥下这两个标签的其中之一,消费者可以降低标签数据的粒度。这种想法可以得到扩展,即用户可以物理地改变标签以便限制其数据发射并且获得其改变后的状态的物理确认。
US 2005/0205678 A1公开了一种具有双接口单元以及天线的数据载体,其中所述双接口单元具有作为第二接口的接触接口。所述数据载体中的所公开的RFID单元可以通过标准接口(比如USB插口)连接到启用了因特网的个人计算机。
可能需要为RFID设备提供扩展的功能,这种扩展功能与不受保护的RFID设备相比一方面允许加强用户的隐私,另一方面不会导致所述RFID设备的复杂度和成本的过度提高。
发明内容
上述需求由根据独立权利要求的主题内容满足。各从属权利要求描述了本发明的有利实施例。
根据本发明的第一方面,提供一种RFID设备。所述RFID设备包括:(a)数据存储器;以及(b)电子电路设置,其耦合到所述数据存储器。所述电子电路设置具有第一操作配置和第二操作配置,其中通过接收到控制命令,所述电子电路设置可以从所述第一操作配置不可逆地切换到所述第二操作配置。所述RFID设备还包括(c)通信接口,其耦合到所述电子电路设置。在所述第一操作配置中,所述RFID设备适于通过所述通信接口与标准RFID读取器进行通信,在所述第二操作配置中,与所述标准RFID读取器的通信被禁用,并且所述RFID设备适于与读出RFID设备进行通信。
本发明的这一方面是基于以下想法:通过借助于所述控制命令修改所述RFID设备的通信接口,标准RFID读取器将不再能够提取被存储在所述数据存储器中的数据。但是与被这种命令破坏的已知的RFID标签不同,所描述的RFID设备虽然不能与标准RFID读取器进行通信,但是仍然能够至少与专门设计的读出RFID设备进行通信。
所述读出RFID设备可以是RFID标签,其可以按照与所述RFID设备几乎相同的方式被使用。这意味着所述读出RFID设备是独立的电子设备,其可以被附着到消费产品或者其他项目上,以便为经过授权的用户提供产品相关信息。
所述电子电路设置可以是包括各种电子组件、电路路径以及至少一个开关元件的任何类型的电路,所述开关元件适于把所述电路设置从第一操作配置转换到第二操作配置。所述开关元件可以是把一条电路路径从第一触点转移到第二触点的元件。所述开关元件还可以是不可逆地打开一条电路路径的元件,从而生成对相应的电路路径的中断。
一般来说,所述通信接口是天线元件。所述天线元件可以是在RFID芯片的内壳之外形成的芯片外天线,所述壳包括所述数据存储器和/或所述电子电路设置的至少一部分。
可以从外部设备把所述预定义的控制命令或控制信号施加到所述RFID设备。由于该命令不可逆地改变所述电子电路设置的配置,因此这种命令也可以被称作经过修改的“取消”命令。当然,可以借助于由适当的遥控设备生成并发送的适当的射频信号或者任何其他无线信号来触发和/或引发所述控制命令。所述遥控设备也可以是具有所描述的功能的RFID读取器。
必须广义地来理解术语“通信”。在本上下文中,术语“通信”意味着两方之间的任何类型的数据传输,其中在两个方向或者仅仅一个方向上传输相应的信息。在这里,第一通信方是所述RFID设备,第二通信方是所述读出RFID设备。
根据本发明的一个实施例,所述RFID设备是无源RFID设备。这样做所能提供的优点在于,可以借助于廉价的电子设备来实现所述RFID设备,其例如可以被用来利用价格信息或者任何其他信息(比如截止日期或者单独的电子产品代码(EPC))来给消费产品加标签。因此,所述无源RFID可以被嵌入在所述消费产品中或者被嵌入在所述消费产品的包装中。由于无源RFID设备的制造成本较低,因此其可以是一次性商品并且可以在使用之后被废弃。
应当提到的是,无源RFID设备或标签的定义是没有内部电源。由呼入的射频信号在所述天线元件中感生出的微小电流为所述电子电路设置提供恰好足够的电力,所述电子电路设置优选地包括CMOS集成电路以便给所述RFID设备加电并且发送响应。缺少板载电源意味着所述设备可以非常小并且非常廉价。因此,可以为能够商用的产品提供无源RFID芯片,所述RFID芯片可以被嵌入在表皮下。
根据本发明的另一个实施例,在所述第二操作配置中,所述RFID设备能够按照保持隐私的方式与所述读出RFID设备进行通信。因此,隐私方面是基于被嵌入在所述RFID设备中的所述电子电路设置的物理特性。例如,可以通过限制所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的相应的数据传输的空间覆盖范围来保持隐私。但是也可以使用加密或编码程序来保证所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的保持隐私的通信。
根据本发明的另一个实施例,在所述第二操作配置中,围绕所述RFID设备的空间读取范围被限制到近场通信,特别被限制到1cm的距离内的近场通信,优选地是1mm的距离内的近场通信。这样做的效果在于,为了从处在所述第二操作配置下的RFID设备中提取数据,所述读出RFID设备的位置必须紧邻所述RFID设备。这例如可以通过把所述读出RFID设备直接或间接粘贴或粘合到所述RFID上或其旁边来实现。
根据本发明的另一个实施例,所述电子电路设置包括开关元件,所述开关元件适于在所述RFID设备接收到所述控制命令时把所述通信接口的至少一部分与所述数据存储器解耦。
开关元件可以被设置在所述电子电路中,其中使得在接收到所述控制命令时中断连接所述数据存储器与所述通信接口的导线路径。因此可以实现所述数据存储器与所述通信接口之间的完全解耦。对于控制信号灵敏的这种开关元件在RFID标签的领域内是公知的。因此,没有必要更加详细地解释其物理功能模式。
根据本发明的另一个实施例,所述RFID设备还包括另外的通信接口,其适于仅仅允许所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的通信。这意味着所述RFID设备包括至少两个通信接口。通过接收到控制命令(相应的经过修改的取消命令),第一个通常基于天线的通信接口被禁用。因此不再可能与标准RFID读取设备进行通信。第二个(相应的另外的)通信接口连接到所述数据存储器的方式使得所述读出RFID设备能够与所述RFID设备进行通信,即使在所述RFID设备(相应的该RFID设备的第一通信接口)被取消的情况下也是如此。
所述第二通信接口可以是另外的天线元件,其适于通过具有与被用于所述RFID设备与标准RFID读取器之间的通信的所述通信接口不同的频率的电磁辐射与所述读出RFID设备进行通信。
根据本发明的另一个实施例,所述另外的通信接口是物理接触接口和/或电接口,其适于连接到所述读出RFID设备的相应的读出接口。在所述控制(相应的取消)命令被发出并且所述第一通信接口不可用之后,有可能仅仅通过所述另外的通信接口来访问所述RFID设备的数据存储器内容。
根据本发明的另一个实施例,所述电子电路设置包括开关元件,其适于在所述RFID设备接收到所述控制命令时修改所述通信接口。通过激活所述开关元件,可以向代表所述存储器与所述天线元件之间的耦合的电路部分添加或者从中去除其他电子组件。这种电子组件例如可以是电阻器、二极管、电容器和/或电感器。
根据本发明的另一个实施例,所述开关元件适于修改所述RFID设备的操作频率的频带。这可以通过改变所述RFID设备的谐振频率按照一种简单但是非常有效的方式来实现,所述谐振频率主要由所述天线元件和所述电子电路设置的电感性和电容性电抗决定。可以通过从所述天线元件断开电容器或者通过把电容器连接到所述天线元件按照一种特别有效的方式来改变所述谐振频率。因此,特别包括所述天线元件的振荡电路的谐振频率被改变。相应的电容器可以与所述天线元件并联。
例如可以把所述操作频率从13.56MHz改变到2.45GHz,反之亦然。在被分配给所述第一操作配置的第一操作频率与被分配给所述第二操作配置的第二操作频率之间的这一较大差异提供了(a)第一通信与(b)第二通信之间的可靠分离,其中所述第一通信在所述RFID设备与标准RFID读取器之间进行、所述第二通信在所述RFID设备与读取器RFID设备之间进行。
根据本发明的另一个实施例,所述开关元件适于改变所述RFID设备的耦合模式。具体来说,可以把所述耦合模式从所述RFID设备与所述标准RFID读取器之间的电感性耦合改变到所述RFID设备与所述读取器RFID设备之间的电容性耦合。这样做所能提供的优点在于,所述空间覆盖范围通常被减小,这进一步有助于使得所述RFID设备与所述读取器RFID设备之间的通信无法被未经授权的第三方侦听到。当然,所述耦合模式在相反方向上的改变也是有可能的。
例如可以通过经过修改的取消命令把所述耦合模式从电感性改变到电容性。因此,所述取消命令禁用所述RFID设备,从而使其无法再由标准RFID读取器进行询问。但是仍然可以通过专用的读出RFID设备来读取驻留在所述存储器中的数据。
根据本发明的另一方面,提供一种读出RFID设备。所提供的RFID设备包括读出通信接口,其适于在根据任一个上述实施例的RFID设备的电子电路设置处在所述第二操作配置下时与所述RFID设备进行通信。
本发明的该另一方面是基于以下想法:提供一种廉价的读出设备,即使在所述RFID已经被修改或取消从而使得标准RFID读取器不再能够与所述RFID设备进行通信的情况下,所述廉价的读出设备仍然允许从所述RFID设备中提取数据。
根据本发明的一个实施例,所述读出RFID设备是无源读出RFID设备。这样做的优点在于,可以借助于低成本RFID设备来实现所述读出RFID设备。这意味着所述RFID设备和所述读出RFID设备都可以是又小又廉价的电子设备。由于所述无源读出RFID设备的制造成本较低,因此其可以被制造成一次性商品并且可以在使用之后被废弃。因此,针对按照有益的方式使用所述读出RFID设备打开了多种不同的应用。
应当提到的是,所述读出RFID设备可以是在计算方面并不比所述RFID设备更强大的电子设备。所述读出RFID设备所具有的能力处在与传统的无源低成本RFID标签相同的范围内,其常常携带电子产品代码。这意味着所述读出RFID设备的认证能力受到限制。但是由于可以在非常低的制造成本下生产无源读出RFID设备,因此即使在不可能进行认证的情况下也可以设想许多应用。
此外应当提到的是,所述读出RFID标签不必具有其自身的标识符,比如电子产品代码等。所述读出RFID标签可能采用或继承与之相连的一个不那么强大的RFID标签的标识符。
例如,所述读出RFID设备的低成本可以允许下面的广泛适用的适用模型:用户购买加了标签的项目,即配备有如上所述的RFID设备的项目。在购买时借助于适当的控制命令取消这些RFID标签。由于所述读出RFID标签还十分廉价,因此用户可以拥有大量所述读出RFID标签。这些读出RFID标签可以由用户购买或者由相应的商店免费赠送给用户。随后可以把所述读出RFID标签粘合到所购买的所有项目上,以便恢复被存储在所取消的RFID设备中的信息。由于所述廉价的读取标签没有认证能力,因此上述操作只能在具有受信任的读取器的环境中进行,比如在用户的家中。
根据本发明的另一个实施例,与所述RFID设备相比,所述读出RFID设备在其计算能力方面更为强大。在这方面,术语“强大”意味着所述读出RFID设备与所述RFID设备相比包括更广泛的功能。所述读出RFID设备的功能例如可以包括编码或加密程序,其可以允许所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的以及/或者所述读出设备与所述读取器之间的防窃听数据连接。
更为强大的读出RFID标签可以是可重复使用的,因此可以设想把所述读出标签实现为粘着到其原始RFID标签已被取消的对象的粘性标记。因此,把所述更为强大的读出RFID标签粘合到所述不那么强大的原始RFID标签旁边或者优选地粘合到其上的效果在于可以恢复被存储在所述原始RFID标签中的信息。因此,用户能够利用存储在被取消的标签中的信息,就好像所述对象中的该标签从未被取消一样。但是还有附加的优点:所述标识符现在被安全地发送到各读取器。
根据本发明的另一个实施例,所述读出通信接口适于按照保持隐私的方式与所述RFID设备进行通信。隐私方面可以是基于被嵌入在所述RFID设备中的所述读出通信接口和所述电子电路设置的物理特性。例如,可以通过限制所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的相应的数据传输的空间覆盖范围来保持隐私。此外还可以使用所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的专用耦合模式,所述耦合模式阻止所述RFID设备与标准RFID读取器之间的数据通信。
当然,还可以使用加密或编码程序来保证所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的保持隐私的通信。
根据本发明的另一个实施例,所述读出RFID设备包括认证能力。这可以通过使用密码术原语功能来实现。
根据本发明的另一方面,提供一种RFID系统。所述RFID系统包括:(a)根据任一个上述实施例的RFID设备;(b)如上所述的读出RFID设备;以及(c)适于与所述读出RFID设备进行通信的读取器。
本发明的该另一方面是基于以下想法:提供一种用于提取被存储在RFID设备中的相对廉价但是又可靠的能力,其中已经借助于适当的控制命令(相应的经过修改的取消命令)而使得所述RFID设备对于标准RFID读取器来说不可访问。但是在从所述读出RFID设备中提取所存储的信息之前,必须把所述信息从所述RFID设备传输到所述读出RFID设备。这意味着第一步是在两个类似的设备之间传输所述信息。这样可以较为容易地允许所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的安全并且防窃听的通信。
优选地,所述读取器适于按照保持隐私的方式与所述读出RFID设备进行通信,这例如是通过采用编码和/或加密程序而实现的。
所述读取器可以是传统的或经过修改的读取器。因此,传统的读取器是允许在公用于标准RFID设备的频率范围内进行通信的读取器。经过修改的读取器可以是选择性地允许所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的通信的读取器。这种选择性通信例如可以借助于已编码通信来实现,或者可以借助于处在不常用于RFID通信的RF频带内的RF信息来实现。
根据本发明的一个实施例,所述RFID系统还包括一个指示器,其允许用户识别出所述RFID设备被嵌入在消费产品上的位置。这样做所能提供的优点在于,为了恢复存储在被取消的RFID设备中的信息,用户即刻知道要把所述读出RFID设备放置在什么位置以保证所述被取消或禁用的RFID设备与所述读出RFID设备之间的可靠的数据通信。这一点特别在下面的情况下是成立的:所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的相应的数据传输的空间覆盖范围例如由于保持隐私方面而受到限制。
根据本发明的另一方面,提供一种用于提取被存储在如上所述的RFID设备上的信息的方法。所述方法包括以下步骤:(a)把信息相关的数据从所述RFID设备发送到如上所述的读出RFID设备;以及(b)把所述数据从所述读出RFID设备发送到读取器。
本发明的该另一方面是基于以下想法:为了按照保持隐私的方式提取所述信息,可以使用经由所述中间读出RFID设备的两步数据提取程序。因此,在第一步中,所述通信在可以被设置成彼此紧邻的两个类似的设备之间发生。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括以下步骤:向所述RFID设备施加一个控制命令,从而禁用所述RFID设备与标准RFID读取器之间的通信。一般来说,所述控制命令是取消命令或者经过修改的取消命令,其按照适当的方式禁用或取消所述RFID设备的通信接口。这可以通过使用专用于所述RFID设备的电路设置的开关元件来实现,所述开关元件在激活时使得天线元件与所述数据存储器解耦,并且/或者使得所述RFID设备的操作频率显著改变。
根据本发明的另一个实施例,从所述RFID设备向读出RFID设备发送信息相关的数据的所述步骤是按照无源的方式实施的。这意味着全部两个设备(相应的所述RFID设备和所述读出RFID设备)都可以是所谓的无源RFID设备。这意味着除非第三设备(其通常是读取器)提供足以用来操作所述RFID设备和所述读出RFID设备的足够电力,否则在所述RFID设备与所述读出RFID设备之间没有通信。这样做所能提供的优点在于,可以利用简单的RFID设备来实现所述方法,其中所述简单的RFID设备可以在无源RFID设备的低制造成本下制造。
应当注意的是,参照不同的主题内容描述了本发明的实施例。具体来说,参照设备类型权利要求描述了一些实施例,并且参照方法类型权利要求描述了其他实施例。但是本领域技术人员将从上面和下面的描述中认识到,除非另行声明,否则除了属于一类主题内容的特征的任意组合之外,属于不同主题内容的特征之间的任意组合也被视为由本申请公开,特别是所述设备类型权利要求的特征与所述方法类型权利要求的特征之间的任意组合。
参照将在下文中描述的示例性实施例,本发明的上述和其他方面将变得显而易见。下面将参照示例性实施例更加详细地描述本发明,但是本发明并不限于此。
附图说明
图1示出了包括标准RFID读取器和携带已编码信息的标准RFID设备的RFID设备系统。
图2a示出了根据本发明的第一实施例的RFID设备,所述RFID设备包括次要通信接口和代表主要通信接口的芯片外天线元件,所述天线元件在施加取消代码后与所述RFID芯片解耦。
图2b示出了根据本发明的第二实施例的RFID设备,其中在施加取消代码后整个所述RFID设备的操作频率被修改。
图2c示出了根据本发明的第三实施例的RFID设备,其中在施加取消代码后所述RFID芯片与所述芯片外天线元件之间的耦合被修改。
图3示出了把读出RFID设备附着在被取消的RFID设备处,以便恢复所述RFID设备与所述读出RFID设备之间的通信。
具体实施方式
附图中的说明是示意性的。应当注意到,在不同的图中为类似的或完全相同的元件所提供的附图标记与相应的附图标记仅有第一位数字不同。
图1示出了RFID系统100,其包括标准RFID读取器110和表示携带已编码信息的RFID标签的标准RFID设备。所述RFID读取器110包括电子电路115和天线124。所述天线124被同时用于向所述RFID设备130发送RF辐射信号以及用于接收从所述RFID设备130反向散射的已编码RF辐射信号。
所述电子电路115包括所谓的幅移键控(ASK)调制器116。可以由驱动信号116a触发所述ASK调制器116的操作。所述ASK调制器116通过作为振荡电路120的一部分的信号注入单元121耦合到所述振荡电路120。所述振荡电路120还包括电阻器122、电容器123和天线124。
所述RFID读取器110与所述RFID设备130之间的通信开始于通过所述天线124从所述RFID读取器110向所述RFID设备130发送信号。对该信号的接收触发所述RFID设备130把一个已编码信号发送回所述RFID读取器110。所述已编码信号由所述天线124拾取。
为了从所述天线124(相应的从所述振荡电路120)提取该已编码信号,使用一个带通滤波器125。所述带通滤波器125通过放大器126连接到解调器127。所述解调器127提供数字输出数据129,其表示已经从所述RFID设备130发送到所述RFID读取器110的所述信息。
所述标准RFID设备130包括RFID芯片135和通信接口145。所述RFID芯片135通常受到适当外壳的保护,其包括RFID电路136,所述RFID电路136包括数据存储器。当由所述RFID读取器110触发所述RFID设备130的操作时,所述RFID电路136提供二进制调制代码136a。该二进制调制代码136a被施加到晶体管耦合元件137的栅极,所述晶体管耦合元件137驱动包括天线元件146和电容器147的振荡电路。所述晶体管耦合元件是MOSFET晶体管。二极管138和电容器139被使用来提供所述RFID电路136与所述振荡电路之间的适当耦合。
下面将参照图2a、2b和2c来描述根据本发明的RFID设备的示例性实施例。
图2a示出了根据本发明的第一实施例的RFID设备231a。所述RFID设备231a包括RFID芯片235。所述RFID芯片235包括RFID电路236和电容器239。已经参照图1中示出的标准RFID标签130描述了这些元件,因此将不再详细解释。
所述RFID设备231a还包括通信接口245,所述通信接口245包括天线元件246和电容器247,二者形成一个振荡电路。可以通过激活两个开关元件把该振荡电路与所述RFID芯片235完全断开,即第一开关元件251和第二开关元件252。这两个开关元件251和252都连接到命令线250,所述命令线250被用于向所述开关元件251和252施加控制命令250a。一旦所述开关元件251和252被激活之后,就把所述开关元件246与所述RFID芯片235不可逆地断开。因此,所述控制命令250a可以被称作取消命令或者至少经过修改的取消命令,这是因为所述通信接口245将被永久性地与所述RFID芯片235解耦,从而不再可能通过所述通信接口245进行数据通信。
当然,应当提到的是,为了禁用所述通信接口245,仅仅中断在所述RFID芯片235与所述通信接口245之间延伸的一条连线就足够了。但是为了确保所述通信接口245一定被禁用,断开全部两条连线似乎更加可靠。
对于控制信号250a灵敏的开关元件在RFID标签的领域内是公知的。因此,没有必要更加详细地解释其物理功能模式。
但是为了允许访问被存储在所述RFID电路236的数据存储器中的数据,提供另外的通信接口240。该接口240包括外部电触点241和242,所述触点连接到所述RFID电路236。因此,通过把读出RFID设备(未在图2a中示出)连接到所述RFID设备231a,可以提取出被存储在所述RFID电路236的数据存储器中的所述信息。由于这一数据提取是通过有线连接实施的,因此如果用户不允许未经授权的读取器与所述RFID设备231a发生物理接触,则可以防止对这些数据的未经授权的访问。
图2a示出了根据本发明的第二实施例的RFID设备231b。所述RFID设备231b同样包括RFID芯片235和RF通信接口245。所述RFID芯片235与图2a中示出的第一实施例的RFID芯片相同,其不同之处在于没有提供次要接口。所述通信接口245被修改成使得在借助于控制命令激活开关元件251之后,电容器256与振荡电路断开,其中所述振荡电路最初包括天线元件246、电容器247和电容器256。所述电容器256的断开使得所述振荡电路的谐振频率显著改变,从而改变所述通信接口245的操作频率。所述电容器247和256的电容值使得在断开所述电容器256之后,所述通信接口245(从而整个RFID设备231b)不再能够与标准RFID读取器(未在图2b中示出)进行通信。但是所述RFID设备231b的第二操作状态的操作频率被选择成使得有可能在所述RFID设备231b与未示出的读出RFID设备之间进行无线通信。
应当提到的是,所述第二操作状态的操作频率和/或RF发射功率可以被选择成使得仅可能进行近场通信。因此,为了允许从所述被取消的RFID设备231b到所述读出RFID设备的数据提取,后者必须被放置在紧邻所述被取消的RFID设备231b的通信接口245的位置处。这种关于读出RFID设备的防止的近场条件使得较容易提供针对未经授权的各方的通信壁垒。因此,可以按照简单但有效的方式保持携带具有被取消的RFID标签的项目的用户的隐私。
图2c示出了根据本发明的第三实施例的RFID设备231c。所述RFID设备231c包括RFID芯片235和RF通信接口245。所述RFID芯片235与图2b中示出的第二实施例的RFID芯片相同。可以通过借助于控制命令250a同时激活总共4个开关元件251、252、253和254把所述通信接口245从第一操作状态切换到第二操作状态。因此,所述控制命令250a打开开关元件251和252,从而使得所述天线元件246和电容器247一起与所述RFID设备231c的RFID芯片235断开。与此同时,所述控制命令250a闭合开关元件253和254,从而把电容器258连接到所述RFID芯片235。这意味着与所述第一操作状态下的电感性耦合相反,在所述第二操作状态下,只有借助于经由所述电容器258的无线电容性耦合才有可能实现所述RFID设备231c与未示出的读出RFID设备之间的通信。
由于电容性耦合的空间覆盖范围远小于电感性耦合,因此尽可能通过电感性耦合进行的数据提取自然有助于加强隐私。这一点成立的原因在于必须把读出RFID设备放置在紧邻所述RFID设备231c的位置处,其中已经借助于经过修改的取消命令250a把所述RFID设备231c置入所述第二操作状态下。
图3示出了把读出RFID设备370附着在被取消的RFID设备331处,以便恢复所述RFID设备331与所述读出RFID设备370之间的通信。所述RFID设备331的形成方式类似于图2a中示出的RFID设备231a。因此,所述RFID设备331包括主要通信接口345和次要通信接口340。所述主要通信接口345包括天线元件346,其在所述RFID设备331的第一操作状态下被用于所述RFID设备331与标准RFID读取器之间的通信。可以通过激活开关元件351把所述天线元件346与所述RFID设备331的RFID芯片不可逆地断开。
在禁用了所述主要通信接口345之后,所述RFID设备331处在第二操作状态下。所述RFID设备331与标准RFID读取器之间的通信不再可能。但是如上所述,通过利用所述次要通信接口340有可能在所述RFID设备331与所述专用读出RFID设备370之间进行通信,所述次要通信接口340包括两个外部电触点,即第一电触点341和第二电触点342。所述次要通信接口340被适配成连接到所述读出RFID设备370的专用通信接口380。所述专用通信接口380包括两个外部电触点,即第一电触点381和第二电触点382。电触点381和382的间距和形状分别对应于电触点341和342的间距和形状。
为了向用户指示关于所述RFID设备331放置所述读出RFID设备370的位置,所述RFID设备331配备有指示器361。所述指示器可以具有适于向用户清楚地指示所述读出RFID设备370的位置和指向的多种形状和形式,其中所述读出RFID设备370应当与所述RFID设备331接触。
为了允许从所述读出RFID设备370到特殊读取设备(未示出)的另外的数据传输,所述读出RFID设备370配备有包括天线元件386的通信接口。取决于所述读出RFID设备370的计算能力,可以通过采用已知的编码和加密程序来建立所述读出RFID设备370与所述特殊读取设备之间的数据连接。因此,所述数据提取的隐私不仅在第一步中得到保持,在该第一步中,由于所述被取消的RFID设备331与所述读出RFID设备370之间的电连接而把存储在所述被取消的RFID设备331中的数据传输到所述读出RFID设备370。所述数据提取的隐私在第二步中也得到保持,在该第二步中,所述数据被传输到所述专用读取设备。
所描述的RFID设备或RFID标签的扩展功能例如可以应用在未来的家中,其中可以设想将为家用电器配备RFID读取器。因此,担心其隐私并且不希望被其所携带的对象跟踪的用户在销售点终端处请求取消被嵌入在其要购买的产品中的RFID标签。因此,未经授权的各方无法利用标准RFID读取器提取存储在所述RFID标签中的信息。在到家之后,用户把一个粘性读出RFID标签放置在所述对象上,其实质上恢复所述被取消的RFID设备的功能。与此同时,可以确保不会泄露用户的信息,这是因为所述粘性读出RFID标签被设计成潜在地利用安全的密码术协议按照保持隐私的方式与RFID读取器进行交互。这种协议对于原始的RFID标签可能不可用或者不可能,所述原始RFID标签出于成本原因例如是无源标签。
应当注意到,术语“包括”不排除其他元件或步骤,“一个”不排除多个。此外,可以组合关于不同实施例描述的元件。还应当注意到,权利要求书中的附图标记不应被理解成限制所述权利要求的范围。
附图标记列表:
100-RFID系统
110-RFID读取器
115-电子电路
116-幅移键控调制器/ASK调制器
116a-驱动信号
120-振荡电路
121-信号注入单元
122-电阻器
123-电容器
124-天线
125-带通滤波器
126-放大器
127-解调器
129-输出数据
130-标准RFID设备/标准RFID标签
135-RFID芯片
136-RFID电路、数据存储器
136a-二进制调制代码
137-晶体管耦合元件
138-二极管
139-电容器
145-通信接口
146-天线元件
147-电容器
231a-RFID设备/RFID标签
231b-RFID设备/RFID标签
231c-RFID设备/RFID标签
235-RFID芯片
236-RFID电路、数据存储器
237-晶体管耦合元件
238-二极管
239-电容器
240-另外的通信接口
241-外部电触点
242-外部电触点
245-通信接口
246-天线元件
247-电容器
250-命令线
250a-控制命令/取消命令
251-开关元件
252-开关元件
253-开关元件
254-开关元件
256-电容器
258-电容器
331-RFID设备/RFID标签
340-次要通信接口
341-外部电触点
342-外部电触点
345-主要通信接口
346-天线元件
351-开关元件
361-指示器
370-读出RFID设备/读出RFID标签
380-另外的通信接口
381-外部电触点
382-外部电触点
385-通信接口
386-天线元件

Claims (20)

1、一种RFID设备,其包括:
数据存储器(236);
电子电路设置(237,238,239,247),其耦合到所述数据存储器(236),
所述电子电路设置(237,238,239,247)具有第一操作配置和第二操作配置,其中
通过接收到控制命令(250a),可以把所述电子电路设置(237,238,239,247)从所述第一操作配置不可逆地切换到所述第二操作配置;以及
通信接口(245),其耦合到所述电子电路设置(237,238,239,247),其中
在所述第一操作配置下,所述RFID设备(231a,231b,231c,331)适于通过所述通信接口(245)与标准RFID读取器(110)进行通信,并且
在所述第二操作配置下,与所述标准RFID读取器(110)的通信被禁用,并且所述RFID设备(231a,231b,231c,331)适于与读出RFID设备(370)进行通信。
2、根据权利要求1的RFID设备,其中
所述RFID设备是无源RFID设备(231a,231b,231c,331)。
3、根据权利要求1的RFID设备,其中
在所述第二操作配置下,所述RFID设备(231a,231b,231c,331)能够按照保持隐私的方式与所述读出RFID设备(370)进行通信。
4、根据权利要求1的RFID设备,其中
在所述第二操作配置下,围绕所述RFID设备(231b,231c,331)的空间读取范围被限制到近场通信,特别被限制到1cm的距离内的近场通信,优选地是1mm的距离内的近场通信。
5、根据权利要求1的RFID设备,其中
所述电子电路设置(237,238,239,247)包括开关元件(251,252),所述开关元件适于在所述RFID设备(231a,231b,231c,331)接收到所述控制命令(250a)时把所述通信接口(245)的至少一部分与所述数据存储器(236)解耦。
6、根据权利要求5的RFID设备,其还包括:
另外的通信接口(240),其适于排他地允许所述RFID设备(231a,331)与所述读出RFID设备(370)之间的通信。
7、根据权利要求6的RFID设备,其中
所述另外的通信接口是物理接触接口(240)和/或电接口(240),其适于连接到所述读出RFID设备(370)的相应的读出接口(380)。
8、根据权利要求1的RFID设备,其中
所述电子电路设置(237,238,239,247)包括开关元件(251),其适于在所述RFID设备(231b)接收到所述控制命令(250a)时修改所述通信接口(245)。
9、根据权利要求8的RFID设备,其中
所述开关元件(251)适于修改所述RFID设备(231b)的操作频率的频带。
10、根据权利要求8的RFID设备,其中
所述开关元件(251)适于改变所述RFID设备(231c)的耦合模式,具体来说
从所述RFID设备(231c)与所述标准RFID读取器之间的电感性耦合改变到所述RFID设备(231c)与所述读取器RFID设备之间的电容性耦合。
11、一种读出RFID设备,其包括:
读出通信接口(380),其适于在根据权利要求1的RFID设备(231a,231b,231c,331)的电子电路设置处在第二操作配置下时与所述RFID设备(231a,231b,231c,331)进行通信。
12、根据权利要求11的读出RFID设备,其中
所述读出RFID设备是无源读出RFID设备(370)。
13、根据权利要求11的读出RFID设备,其中
与所述RFID设备(231a,231b,231c,331)相比,所述读出RFID设备(370)更为强大。
14、根据权利要求13的读出RFID设备,其中
所述读出通信接口(380)适于按照保持隐私的方式与所述RFID设备(231a,231b,231c,331)进行通信。
15、根据权利要求13的读出RFID设备,其中
所述读出RFID设备(370)包括认证能力。
16、一种RFID系统,其包括:
根据权利要求1的RFID设备(231a,231b,231c,331);
根据权利要求11的读出RFID设备(370);以及
适于与所述读出RFID设备(370)进行通信的读取器(110)。
17、根据权利要求16的RFID系统,其还包括:
指示器(361),其允许用户识别出所述RFID设备(231a,231b,231c,331)被嵌入在消费产品上的位置。
18、一种用于提取被存储在根据权利要求1的RFID设备上的信息的方法,所述方法包括以下步骤:
把信息相关的数据从所述RFID设备(231a,231b,231c,331)发送到根据权利要求11的读出RFID设备(370);
把所述数据从所述读出RFID设备(370)发送到读取器(110)。
19、根据权利要求18的方法,其还包括以下步骤:
向所述RFID设备(231a,231b,231c,331)施加控制命令(250a),从而禁用所述RFID设备(231a,231b,231c,331)与标准RFID读取器(110)之间的通信。
20、根据权利要求18的方法,其中
从所述RFID设备(231a,231b,231c,331)向读出RFID设备(370)发送信息相关的数据的步骤是按照无源的方式实施的。
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