CN103116769B - 安全检测射频识别电子标签的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及安全检测RFID电子标签（ET1）的方法和系统。这种检测系统包含读/写站（1），所述读/写站（1）包含第一处理装置（12）和第二处理装置（13），第一处理装置（12）和第二处理装置（13）使得当RFID电子标签（ET1）处在该站的范围内时可以并行读取以前写入RFID电子标签（ET1）中的控制数据（CD）。

Description

安全检测射频识别电子标签的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种安全检测RFID（射频识别）电子标签的方法及系统。该方法及系统使得可以安全地将RFID标签与读/写站相联系并监视标签的存在。
背景技术
为了安全接近处在房间中的机器，已知的做法是提供当进入房间的装置被打开时可以使机器停止的安全检测系统。因此，当有人进入房间中时，就不会使他或她面临与机器的运行有关的危险。为了当进入装置被打开时使机器停止，已知的做法是采用磁编码传感器。然而，这种类型的解决方案提供不了所有必要的防欺诈保证。
因此，为了达到高得多的防欺诈水平，人们提出了采用基于RFID的检测系统。因此，例如，将RFID电子标签固定在进入装置上，而将读/写站固定在进入装置的框架上。当RFID电子标签处在该站的区域内时，意味着进入装置闭合，然后允许机器运行。然而，这种解决方案存在一些尤其与处理在标签中阅读的数据的时间和与存在于附近的标签冲突的风险有关的缺点。
因此，本发明的目的是提出一种可以安全地、迅速地和强健地检测RFID电子标签的存在的解决方案。
发明内容
这个目的是通过在旨在检测RFID电子标签的存在的安全检测系统中实现的安全检测方法达到的，所述系统包含读/写站，所述读/写站包含旨在与RFID电子标签交换数据的RFID通信接口、与所述RFID通信接口连接的第一处理装置、和与所述RFID通信接口连接的第二处理装置，所述方法包含：
-由所述第一处理装置和所述第二处理装置存储RFID电子标签的唯一标识符和存储与这个唯一标识符相联系的控制数据的步骤；
-将控制数据写入RFID电子标签中、由所述第一处理装置控制的写入步骤；
-当RFID电子标签处在所述读/写站的区域内时，读取RFID电子标签发送的控制数据、由所述第一处理装置和所述第二处理装置并行实现的读取步骤；
-对照在存储步骤期间存储的控制数据对读取的控制数据进行检验、由所述第一处理装置和所述第二处理装置实现的检验步骤；以及
-由所述第一处理装置和所述第二处理装置考虑到在检验步骤期间进行的检验生成两个输出信号的步骤。
按照一个具体特征，所述方法包含由所述第一处理装置和所述第二处理装置通过读取和检验在RFID电子标签中存储的唯一标识符实现的选择和激活RFID电子标签的步骤。
本发明还涉及安全检测存储唯一标识符和控制数据的RFID电子标签的系统，所述系统包含读/写站，所述读/写站包含：
-旨在与RFID电子标签交换数据的RFID通信接口；
-与所述RFID通信接口连接的第一处理装置，所述第一处理装置包含存储唯一标识符和与这个唯一标识符相联系的控制数据的装置、将控制数据（CD）写入RFID电子标签（ET1）中的装置、和读取在电子标签中存储的控制数据的读取装置；
-与所述通信接口连接的第二处理装置，所述第二处理装置包含存储唯一标识符和该电子标签的控制数据的装置、和读取RFID电子标签的所述控制数据的读取装置，
-所述第一处理装置和所述第二处理装置包含对照存储在所述存储装置中的控制数据检验读取的控制数据的装置；以及
-由所述第一处理装置和所述第二处理装置根据所述检验装置进行的检验激活的、用于生成输出信号的装置。
按照一个具体特征，所述第一处理装置和所述第二处理装置包含读取和检验RFID电子标签的唯一标识符的装置。
按照另一个具体特征，所述RFID通信接口包含天线。
按照另一个具体特征，所述系统包含安装在所述RFID通信接口、所述第一处理装置和所述第二处理装置之间的串行总线。
按照一个变种实施例，所述系统包含安装在所述RFID通信接口、所述第一处理装置和所述第二处理装置之间的并行总线。
按照另一个具体特征，所述系统包含安装在所述第一处理装置和所述第二处理装置之间的通信信道。
按照另一个具体特征，将RFID电子标签固定在危险区的进入装置上，而将所述读/写站固定在进入装置的框架上。
附图说明
本发明的其他特征和优点可以从根据附图给出的如下详细描述中看出，在附图中：
-图1示意性地表示本发明的检测系统；以及
-图2A和2B表示用于检测危险区的进入装置的状态，即，分别检测进入装置打开状态和进入装置闭合状态的本发明的检测系统。
具体实施方式
本发明涉及可以，例如，用于安全进入危险区Z1的检测系统。如图2A和2B所表示，这个检测系统，例如，以获知危险区Z1的进入装置A的状态的方式放置。如果机器M被放置在危险区中，则当进入装置A被打开时，必须使机器停止而决不允许运行。进入装置A可以是滑动的、摆动的或旋转的。为了保证高防欺诈水平，本发明的检测系统是RFID型的。而且，它包含，例如，可以没有使系统出故障的风险地保证危险区Z1的进入装置A处在闭合状态的冗余解决方案。
在下文的描述中，在其应用于监视危险区Z1的进入装置A的状态的情况下对本发明的检测系统加以描述。
按照本发明，该检测系统包含，例如，固定在进入装置A上的RIFD电子标签ET1、和固定在进入装置A的框架上的RFID读/写站1。反过来也是可以的。对于旋转进入装置，可以将许多电子标签用于监视进入危险区的打开或闭合状态。
在下文的描述中，我们把重点放在采用单个RFID电子标签ET1的解决方案上。
RFID技术是众所周知的。一般而言，RFID读/写站1含有由振荡电路形成的天线，在该振荡电路中可以产生或拾取通过与位于站的对话区内的任何其他振荡电路，例如，与RFID电子标签的天线的磁耦合（也称为电感耦合）为无线通信创造条件的磁场。一般而言，通过磁信号的载波频率的幅度和/或相位调制，在站与RFID电子标签之间交换二进制数据。
因此，RFID电子标签能够接收无线电信号，并作出响应，返回包含相关信息的不同信号。它具有可以存储各种标识、识别和/或处理信息，尤其唯一标识符UID的存储器。一些标签只允许当处在站附近时读取以前存储的数据，而其他标签另外还允许写入将存储在标签中的数据（单次或多次写入）。
此外，在所谓无源RFID电子标签的情况下，当标签处在RFID站的对话区内时，该RFID站的天线产生的电磁信号（载波）用于对该标签供电。标签的天线拾取的能量事实上已经转变成对这个标签的内部电路（存储器、处理单元等）供电的电能。因此，通过由站的磁场产生的能量供电，该标签提供无需像钮扣电池或干电池那样的内部电源的优点。
在图1中，电子标签ET1包含天线21和处理装置22，处理装置22包含存储器220。
优选的是，在本发明的解决方案中，RFID电子标签ET1是无源型的，且工作在13.56MHz的频率上。
参考图1，本发明的检测系统使用单个RFID电子标签ET1，以及读/写站1包含配有天线11的RFID通信接口10、第一处理装置12和第二处理装置13。第一处理装置12包含，例如，第一微处理器μp1和第一存储装置120，以及第二处理装置13包含第二微处理器μp2和第二存储装置130。
RFID通信接口使得可以与RFID电子标签ET1通信。它形成天线11发送的磁信号的载波频率的幅度和/或相位调制。第一处理装置12和第二处理装置13例如经由，例如，SPI（“串行外围接口”）型的串行总线14与RFID通信接口连接。第一处理装置12包含生成到RFID电子标签ET1的命令的装置、和读取RFID电子标签ET1发送的响应的装置。第二处理装置13包含读取RFID电子标签ET1发送的响应的装置。
该系统还包含延伸在第一处理装置12与第二处理装置13之间，使处理装置能够相互通信和交换数据的通信信道15。第一处理装置12、第二处理装置13和RFID通信接口10通过时钟信号相互同步。
下面描述本发明的检测系统的操作原理。
在配置阶段读/写站1首先了解固定在进入装置A上的RFID电子标签ET1。第一处理装置12和第二处理装置13两者将RFID电子标签ET1的唯一标识符UID存储在它们的存储装置120、130中。在配置阶段期间，第一处理装置12和第二处理装置13通过经由通信信道15的通信检验它们是否已经正确读取了相同唯一标识符UID。因此，在正常操作中，只寻址已经了解的RIFD电子标签ET1。该站不考虑位于该区域内的任何其他电子标签。
在这个配置阶段期间，第一处理装置12为这个RIFD电子标签ET1创建特定控制数据CD，并经由RFID通信接口10发送将这些特定控制数据CD写入RIFD电子标签ET1中的命令。这些特定控制数据CD就是当机器M正在运行时，第一处理装置12和第二处理装置13每次读取的。这避免了第一和第二处理装置12、13每次读取RFID电子标签的整个唯一标识符UID（这将延长处理时间）的需要。
在配置阶段期间，写入的控制数据CD由第一处理装置12和第二处理装置13重新读取，并由第一处理装置12和第二处理装置13备份在它们的存储装置120、130中，与RFID电子标签ET1的唯一标识符UID相关联。第一处理装置12和第二处理装置13还通过经由通信信道15的通信检验它们读取的控制数据CD是否相同。控制数据CD可以由许多字节和它们的逆字节组成。
一旦完成了配置阶段，系统就准备正常运行。取决于进入装置A的位置，RFID电子标签ET1处在或未处在读/写站1的区域内，使得可以确定机器M必须保持停止、保持运行、允许启动还是停止。为此，该站生成两个输出信号，即，第一处理装置12生成的第一输出信号S12和第二处理装置13生成的第二输出信号S13。如果两个输出信号S12、S13的至少一个处在0状态下，则必须使机器停止或保持停止。如果两个输出信号S12、S13都处在1状态下，则允许启动机器或使机器保持运行。
按照本发明，可以区分三种操作情况：
1）第一种操作情况：机器停止以及进入装置A是打开的。
由于进入装置A被打开，所以RFID电子标签ET1未在读/写站1的区域内。站1未对RFID电子标签ET1供电，因此使其失活。读/写站1通过发送读取这个标签的唯一标识符UID的请求，尝试检测以前在配置阶段期间了解的RFID电子标签ET1。由于这些请求一直得不到回答，所以读/写站1生成意味着机器M必须保持停止的两个输出信号S12、S13（图2A）。
2）第二种操作情况：机器停止以及进入装置A是闭合的。
RFID电子标签ET1处在读/写站1的区域内。如果进入装置A以前是打开的，则读/写站1必须首先选择RFID电子标签ET1并激活它。为此，读/写站1发送读取RFID电子标签ET1的唯一标识符UID的请求。然后第一处理装置12和第二处理装置13检验它们是否读取了相同唯一标识符UID，以及这个唯一标识符UID是否的确对应于存储在它们的存储装置120、130中的那个。如果第一处理装置12读取的唯一标识符UID和第二处理装置12读取的唯一标识符UID不相同，或如果第一处理装置12或第二处理装置13读取的唯一标识符UID不对应于存储在它们的存储装置中的那个，则读/写站1生成意味着机器必须保持停止的两个输出信号S12、S13。
一旦标签被激活和得到检验，该站必须读取激活的RFID电子标签ET1的控制数据CD。读/写站1可以对RFID电子标签ET1进行双次读取。为此，第一处理装置12生成检索控制数据CD的命令，所述命令经由RFID通信接口10发送给RFID电子标签ET1。对该命令作出响应，RFID电子标签ET1发送它的控制数据CD。经由RFID通信接口接收的控制数据CD被第一处理装置12和第二处理装置13并行地读取。第一处理装置12和第二处理装置13可以并行地检验接收的控制数据的完整性，并且并行地检验这些接收的控制数据CD是否的确对应于存储在它们的存储装置120、130中的控制数据CD。然后第一处理装置12和第二处理装置13经由通信信道15交换它们的检验结果。
如果第一处理装置12或第二处理装置13分析的控制数据CD不对应于存储的控制数据，则读/写站1生成意味着机器M必须保持停止的两个输出信号S12、S13。
如果两个处理装置12、13的每一个分析的控制数据CD都的确对应于存储的控制数据CD，则读/写站1生成意味着允许启动机器M的两个输出信号S12、S13。
3）第三种操作情况：机器正在运行以及进入装置A是闭合的。
在这种情况下，由于已经选择和激活了RFID电子标签ET1，所以读/写站1接着只读取RFID电子标签ET1的控制数据CD。如上面针对第二种操作情况所述进行控制数据CD的检测。如果读取的控制数据CD对应于第一处理装置12和第二处理装置13存储的控制数据CD，则读/写站1生成代表进入装置A处在闭合状态和意味着机器M可以继续运行的输出信号S12、S13。如果读取的控制数据与存储的那些不一致，或如果第一处理装置12和第二处理装置13未读取相同的控制数据CD，则读/写站1生成意味着机器M必须停止的输出信号S12、S13。
因此，本发明的解决方案具有如下列出的许多优点：
-对另一个RFID电子标签被引入到站的区域中不敏感，该系统的RFID电子标签是以前在系统配置阶段期间了解的，通信协议只针对激活的标签；
-检测速度快，因为在机器M正在运行时只读取控制数据CD，以及无需任何防冲突机制；
-由于使用了单个RFID电子标签，所以成本低，体积小；
-易于实现，因为只需安装单个RFID电子标签以及只需在读/写站1与RFID电子标签ET1之间建立单一耦合；以及
-运行可靠，因为单个RFID通信接口10的使用使得可以避免干扰风险和同步问题。

Claims (9)

1.一种在旨在检测RFID电子标签(ET1)的存在的安全检测系统中实现的安全检测方法，所述系统包含读/写站(1)，所述读/写站包含旨在与RFID电子标签(ET1)交换数据的RFID通信接口(10)、与所述RFID通信接口(10)连接的第一处理装置(12)、和与所述RFID通信接口(10)连接的第二处理装置(13)，所述方法的特征在于其包含：
-由所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)存储RFID电子标签(ET1)的唯一标识符(UID)和存储与这个唯一标识符相联系的控制数据(CD)的步骤；
-将控制数据(CD)写入RFID电子标签(ET1)中、由所述第一处理装置(12)控制的写入步骤；
-当RFID电子标签(ET1)处在所述读/写站(1)的区域内时，读取RFID电子标签(ET1)发送的控制数据(CD)、由所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)并行实现的读取步骤；
-对照在存储步骤期间存储的控制数据(CD)对读取的控制数据(CD)进行检验、由所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)实现的检验步骤；
-由所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置考虑到在检验步骤期间进行的检验生成两个输出信号(S12，S13)的步骤。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包含由所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)通过读取和检验在RFID电子标签(ET1)中存储的唯一标识符(UID)实现的选择和激活RFID电子标签(ET1)的步骤。
3.一种安全检测存储唯一标识符(UID)的RFID电子标签(ET1)的系统，其特征在于它包含读/写站(1)，所述读/写站包含：
-旨在与RFID电子标签交换数据的RFID通信接口(10)；
-与所述RFID通信接口(10)连接的第一处理装置(12)，所述第一处理装置(12)包含存储唯一标识符(UID)和与这个唯一标识符相联系的控制数据(CD)的装置(120)、将控制数据(CD)写入RFID电子标签(ET1)中的装置、和读取在电子标签(ET1)中存储的控制数据(CD)的读取装置；
-与所述通信接口(10)连接的第二处理装置(13)，所述第二处理装置(13)包含存储唯一标识符(UID)和控制数据(CD)的装置(130)、和读取在RFID电子标签中存储的控制数据(CD)的读取装置，
-所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)包含对照在所述存储装置(120，130)中存储的控制数据(CD)检验在RFID电子标签(ET1)中读取的控制数据(CD)的装置；
-由所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)根据所述检验装置进行的检验激活、生成输出信号(S12，S13)的装置。
4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)包含读取和检验RFID电子标签(ET1)的唯一标识符(UID)的装置。
5.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述RFID通信接口(10)包含天线(11)。
6.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述系统包含安装在所述RFID通信接口(10)、所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)之间的串行总线(14)。
7.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述系统包含安装在所述RFID通信接口(10)、所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)之间的并行总线。
8.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述系统包含安装在所述第一处理装置(12)和所述第二处理装置(13)之间的通信信道(15)。
9.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，将RFID电子标签(ET1)固定在危险区(21)的进入装置(A)上，而将所述读/写站(1)固定在进入装置(A)的框架上。
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