CN201078774Y

CN201078774Y - 一种智能电子证件读写装置

Info

Publication number: CN201078774Y
Application number: CNU2007201186338U
Authority: CN
Inventors: 颜全生; 杜江
Original assignee: 颜全生; 杜江
Current assignee: Shenzhen Polytechnic
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2017-02-09

Abstract

本实用新型涉及一种智能电子证件读写系统，包括输出数据流和密钥数据的电子证件读写器和与所述电子证件读写器建立双工射频通道、接收所述电子证件读写器输出的数据流和密钥数据、并根据所述密钥数据进行密钥校验，校验通过后通过所述双工射频通道与所述电子证件读写器完成各种信息和数据交换的电子证件模块。本实用新型具有信息交换高度安全性，距离远以及成本低廉等优点。

Description

一种智能电子证件读写装置

技术领域

本实用新型涉及加入无线射频识别技术的证件(称为电子证件)，更具体地说，涉及一种智能电子证件读写装置，可应用于车辆管理和不停车收费等方面。

背景技术

无线射频识别技术(Radio Frequency Idenfication，简称RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。

电子标签又称射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。

随着城市机动车数量飞速增加，一方面，停车场的数量与规模也都有相应的增长。传统的停车场人工管理包括IC卡管理已不能满足广大使用者和管理者对停车场效率、安全、性能以及管理上的需要。因此，停车场自动管理系统就成为广大用户与管理者的理想选择。停车场自动管理，是利用基于射频识别技术及高度自动化的机电设备对停车场进行安全、有效的管理。

另一方面，城市机动车数量迅速增加，大大加重了交通管理部门的工作。诸如交通信息与安全、公共运输的维护安排、车辆通行控制等方面、中国目前普遍采取劳动强度较高的解决办法已越来越不适应时代发展的要求。而西方国家则更趋于利用射频识别技术实现自动化。例如违例和非法车辆的查获，目前主要依靠拦停车辆、人工查验，由于车辆太多，人工查验无异于大海捞针。根据有关部门统计，目前全国约有数十万辆假牌车，套牌车，报废车每天行驶在路网上，给交通安全带来极大的隐患。

目前国际上可能用于部分解决上述问题的产品主要是电子标签。但是，电子标签主要存在以下二个方面的问题：

第一，功能单一、通用性较差；

电子标签都需要大功率微波系统来支持，由于微波系统的稳定性较差，电子标签一般以识读为主，写入数据由于其太高的误码率而往往很困难，实际中仅能用于只需要ID号而写入数据较少的场合，在应用上受到局限。

第二，价格高。

目前具备读写功能的电子标签成本在30美元以上，其识读系统成本超过一万美元甚至数万美元，难以大规模应用。例如上海机场高速公路，根据有关报道，该高速公路2000年开通了不停车收费系统，使用的电子标签单价为350元人民币，读写机具超过60万人民币。电子标签由于价格太高，实际安装的车辆数只有预期的1％，其结果是该先进的不停车收费系统成了上海机场高速公路的摆设，处于半停半开状态，甚至面临废弃。

为了适应车辆管理和不停车收费等领域的需要，解决电子标签上述二大问题，开发我国自己的射频识别产品，打破国外技术的垄断，促进我国相关技术的研究和应用，提出了本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种远距离智能电子证件读写装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能电子证件读写装置，包括电子证件读写器和与所述电子证件读写器连接的电子证件模块，所述电子证件读写器设置有RS232C接口、LAN接口以及键盘接口；所述电子证件模块设置有基于蓝牙协议的2400MHZ射频收发技术经过频率和带宽扩展的新型蓝牙收发模块。

本实用新型中，所述电子证件读写器包括天线系统模块、与所述天线系统模块连接的天线控制接口模块、与所述天线控制接口模块连接的嵌入式计算机系统模块以及与所述嵌入式计算机系统模块连接的数据通讯接口模块。

本实用新型中，所述电子证件模块包括外部密码键盘模块、与所述外部密码键盘模块连接的防拆和外部密码控制模块、与所述防拆和外部密码控制模块连接的电源管理模块、分别与所述电源管理模块连接的加密数据调制解调模块和存储访问控制模块、与所述加密数据调制解调模块连接的射频收发模块、分别与所述存储访问控制模块与所述射频收发模块连接的红外定位模块以及与所述存储访问控制模块连接的存储模块。

本实用新型中，所述天线系统模块分别与所述射频收发模块和所述红外定位模块连接。

本实用新型中，所述存储模块包括随机存储器、固化存储器以及密码存储器。

本实用新型中，所述天线系统模块包括射频收发模块和红外发射模块。

本实用新型中，所述嵌入式计算机系统模块采用工业级嵌入式计算机PC104。

本实用新型中，所述天线控制接口模块由电源线、地线、数据接收线、数据发送线以及控制线组成。

本实用新型中，所述天线控制接口模块的有效传输距离为25米。

本实用新型中，所述射频收发模块的射频频率为：315MHZ，或433MHZ，或2400MHZ，或5800MHZ。

本实用新型的有益效果是，具有信息交换高度安全性、可靠性、和稳定性，距离远以及成本低廉等优点。而且，由于利用蓝牙协议的特性，结合单总线时隙技术与码分多址技术，性能指标显著优于依赖进口的电子标签及射频识别相关产品。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型所述电子证件读写系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种智能电子证件读写系统包括电子证件模块10和电子证件读写器20。其中，电子证件模块10主要包括以下八个模块：

射频收发模块15：接收来自电子证件读写器20经调制的射频信号送往加密数据调制解调模块14，同时将加密数据调制解调模块14送来的数据发射给电子证件读写器20。本实施例中的射频频率可选择：315MHZ，433MHZ，2400MHZ，5800MHZ，该射频收发模块15是由基于蓝牙协议的2400MHZ射频收发技术经过频率和带宽扩展的新型蓝牙收发模块。

采取红外线定位与射频通讯相结合的方法，同时具有红外通讯和微波通讯二种方式的优点，采用红外线定位，使电子证件具有较好的方向性和优良的自定位性能。采用射频通讯，使电子证件的通讯像微波通讯一样速度快，同时又不像微波通讯那样稳定性和抗干扰能力差，由于采用红外线定位和码分多址技术，无需考虑多个电子证件互相干扰的问题，射频功率3-5个毫瓦就可以实现稳定可靠的通讯。因此，较小的射频功率即可在无线电管制容许范围内，无需获得无线电频率许可，无需大功率射频发射机，而且系统成本低廉。

由于国内外现有电子标签产品都是用大功率微波来激励标签以实现标签从休眠状态进入工作状态的转换，即由于需要大功率微波，一方面成本高，另一方面存在唤醒距离不大，而本发明则采用红外光激励可以解决现有技术存在的问题。

红外定位模块16：接收由电子证件读写器20发射的红外线信号，当红外线信号满足开机条件时，向电源管理模块13发送开机指令，同时打开射频收发通道，开启数据存储访问控制模块17。采用红外线定位，而不是采用红外线通讯，使电子证件具有较好的方向性和优良的自定位性能，解决了红外通讯速度慢，功耗大的问题。

加密数据调制解调模块14：对射频收发模块15接收的信号解调，根据传输协议解调出数字信号，通过密钥参数计算出系统密码和证件密码，提交存储访问控制模块17。同时对存储访问控制模块17送来的数据进行加密处理成，调制信号传输给射频收发模块15。

存储模块18：存储模块18包括用于存储固定信息的固定存储器1、用于存储可变信息的随机存储器2以及用于存储密码信息的密码存储器3；存储模块18受存储访问控制模块的控制。

存储访问控制模块17：存储访问控制模块17控制上述三个存储器的读写操作控制，访问存储器时，数据流携带的密码必须与密码存储器3中预存的密码一致，否则拒绝访问。同时存储访问控制模块17控制对固定存储器1进行只读控制或固化信息。

防拆和外部密码控制模块12：当需要防拆时，防拆和外部密码控制模块12提供一次激活功能，当电子证件被安装时，需要激活才能工作，如拆卸，必须重新激活才能工作。此外，需要密码开机功能时，提供外部输入密码与密码存储器3预设密码比对功能。

外部密码键盘模块11：提供外部人工输入密码控制功能。

电源管理模块13：对电池进行有效管理，当智能电子证件模块10在电子证件读写器20的天线有效范围外时，智能电子证件模块10处于休眠状态，当智能电子证件模块10进入电子证件读写器20的天线预设范围(如15米范围)内时，电子证件模块10开启电源。

本发明所述的电子证件模块采用单总线时隙技术，射频收发都在同一频点上进行，通过不同的时间间隙实现双向数据传输。多卡同时工作时采用码分多址而不是分时识别不同卡的地址和数据，因此具有成本低、稳定性和可靠性高等优点。

其中，电子证件读写器20主要包括以下4个模块：

嵌入式计算机系统模块21：用于进行读写控制与数据通讯管理，本实施例中的嵌入式计算机系统模块21采用工业级嵌入式计算机PC104系列，具有这些配置：CPU 80486以上；主频：大于133MHZ；内存：不小于4MB；外存：不小于8MB；接口：二个串行口，一个标准并行口，一个双向并行口；程序：运行MBT6000A系统；操作系统：MSDOS 6.0以上；电源：+5V 700MA。

数据通讯接口模块22：提供数据传输和控制接口，可以配选RS232C接口，LAN接口和键盘接口。数据通讯接口模块22负责向上位机或系统传输数据。

天线控制接口模块23：用于为所述嵌入式计算机系统模块21与外设设备之间的通讯提供数据传输和控制接口，天线接口采用总线方式支持多天线系统模块24，接口有效传输距离可以为25米。接口由以下五根线组成：a.电源线；b.地线；c.数据接收线；d.数据发送线；e.控制线。

天线系统模块24：用于为所述嵌入式计算机系统模块21与所述天线系统模块24之间的通讯提供数据传输和控制接口。天线系统模块24包括功放系统，射频收发模块和红外发射模块。采用红外线的通讯定位方式，可以使得本实用新型所述电子证件读写系统具有结构简单、抗环境干扰能力强、节省频道资源、系统成本造价低、安装周期短等优点。

当智能电子证件模块10在电子证件读写器20的天线有效范围外时，智能电子证件模块10处于休眠状态，当智能电子证件模块10进入读写器20天线15米范围时，智能电子证件模块10接收到电子证件读写器20通过红外线发送的数据流，智能电子证件模块10立即被激活并与电子证件读写器20之间建立双工射频通道，当电子证件读写器20传输的密钥数据与电子证件模块10的密码存储器3中的密钥数据匹配时，电子证件模块10通过密钥算法开启双工通讯通道，完成各种信息和数据交换。

本发明所述的电子证件模块采用三层加密方式，第一，在使用过程中加密；第二，在数据传输过程中加密；第三，在存储访问控制中加密(即读写数据加密)。电子证件模块提供读写加密功能，只有在电子证件读写器传输的密钥参数与电子证件模块中的密码存储器中的密钥参数匹配时，电子证件模块才能通过密钥算法开启双工通讯通道，完成各种信息和数据的交换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的包含范围之内。

Claims

1.一种智能电子证件读写装置，包括电子证件读写器和与所述电子证件读写器连接的电子证件模块，其特征在于，所述电子证件读写器设置有RS232C接口、LAN接口以及键盘接口；所述电子证件模块设置有基于蓝牙协议的2400MHZ射频收发技术经过频率和带宽扩展的新型蓝牙收发模块。

2.根据权利要求1所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述电子证件读写器包括天线系统模块、与所述天线系统模块连接的天线控制接口模块、与所述天线控制接口模块连接的嵌入式计算机系统模块以及与所述嵌入式计算机系统模块连接的数据通讯接口模块。

3.根据权利要求1所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述电子证件模块包括外部密码键盘模块、与所述外部密码键盘模块连接的防拆和外部密码控制模块、与所述防拆和外部密码控制模块连接的电源管理模块、分别与所述电源管理模块连接的加密数据调制解调模块和存储访问控制模块、与所述加密数据调制解调模块连接的射频收发模块、分别与所述存储访问控制模块与所述射频收发模块连接的红外定位模块以及与所述存储访问控制模块连接的存储模块。

4.根据权利要求3所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述天线系统模块分别与所述射频收发模块和所述红外定位模块连接。

5.根据权利要求3或4所述一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述存储模块包括随机存储器、固化存储器以及密码存储器。

6.根据权利要求5所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述天线系统模块包括射频收发模块和红外发射模块。

7.根据权利要求2所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述嵌入式计算机系统模块采用工业级嵌入式计算机PC104。

8.根据权利要求2所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述天线控制接口模块由电源线、地线、数据接收线、数据发送线以及控制线组成。

9.根据权利要求8所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述天线控制接口模块的有效传输距离为25米。

10.根据权利要求3所述的一种智能电子证件读写装置，其特征在于，所述射频收发模块的射频频率为：315MHZ，或433MHZ，或2400MHZ，或5800MHZ。