ITBO20090575A1 - Lettore portatile a radiofrequenza perfezionato per la lettura e la scrittura di dati in un microchip applicato ad un veicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Lettore portatile a radiofrequenza perfezionato per la lettura e la scrittura di dati in un microchip applicato ad un veicolo”

La presente invenzione riguarda il settore dei sistemi di Identificazione a Radio Frequenza (RFID) per l'identificazione automatica di oggetti, ed è stata sviluppata con particolare riguardo ad un lettore portatile a radiofrequenza perfezionato per la lettura e scrittura di dati in un microchip applicato ad un veicolo.

I sistemi RFID sono noti ormai da molti anni e sono composti da una pluralità di etichette RFID o tag RFID, fisicamente associate agli oggetti da identificare, e da un dispositivo in grado di interagire con tali etichette mediante un campo elettromagnetico a bassa potenza “per riflessione”. Ciascun tag RFID è solitamente composto da un supporto al cui interno sono ospitati una memoria di memorizzazione di dati, preferibilmente un microchip, una antenna e, opzionalmente, mezzi di alimentazione elettrica, ad esempio una batteria.

I microchip possono essere di sola lettura e contenere, ad esempio, un codice univoco a livello mondiale in modo tale da rendere certo il loro riconoscimento, e quindi dell'oggetto a cui sono associati. I microchip possono anche contenere una memoria che può essere letta e scritta in modo analogo a quello di un qualsiasi dispositivo elettronico. Per applicazioni di sicurezza, molti microchip richiedono almeno una password per poter essere letti e/o scritti.

Le antenne dei tag RFID dipendono dal tipo di applicazione che si intende realizzare, dal tipo di accoppiamento elettromagnetico utilizzato ed, anche, dall'ambiente in cui si trovano ad operare. Inoltre, l’ISO ha standardizzato diverse classi di frequenze per l’uso dei tag RFID, ciascuna delle quali ha vincoli di ambito geografico di utilizzo e di portata di lettura e/o scrittura, rendendone l’uso indicato per applicazioni specifiche.

Una applicazione particolarmente interessante dei sistemi RFID è stata sviluppata dalla stessa Titolare e riguarda un sistema di identificazione automatica di un veicolo comprendente mezzi di identificazione elettronici, un tag RFID, in grado di memorizzare dati e di trasmetterli e/o riceverli mediante tecnologia di Identificazione a Radio Frequenza. Il tag RFID è associato al veicolo, ad esempio, ma non limitativamente, è applicato ad una porzione della struttura del veicolo, e su di esso sono memorizzati dati di differente tipologia e natura. Ad esempio, ma non limitativamente, è possibile inserire: nominativo e codice fiscale del proprietario del veicolo e/o partita Iva se il proprietario del veicolo è una persona giuridica, tipo di vettura, numero di telaio del veicolo, targa del veicolo e data di prima immatricolazione. Analogamente sarà possibile memorizzare sul microchip informazioni aggiuntive riguardanti caratteristiche tecniche del veicolo, quali, ad esempio, caratteristiche esteriori, caratteristiche tecniche legate alla sicurezza del veicolo. In ogni caso, sul microchip sarà memorizzato anche un codice identificativo del veicolo che potrà essere utilizzato per ottenere ulteriori informazioni inseriti in un archivio centralizzato.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo portatile perfezionato di lettura e scrittura per un sistema RFID in grado di migliorare le prestazioni dei dispositivi di tipo noto. Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di lettura e scrittura di un microchip particolarmente adatto ad esser impiegato nel sistema di identificazione automatica di un veicolo sopra descritto.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo del tipo sopra descritto che sia di economica realizzazione, di facile utilizzo e che richieda poca manutenzione.

Al fine di raggiungere gli scopi sopra indicati, la presente invenzione ha per oggetto un dispositivo portatile a radiofrequenza perfezionato per la lettura e la scrittura di dati in un microchip così come definito nelle rivendicazioni che seguono.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma preferita di attuazione, con riferimento alle figure annesse, date a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista frontale di un lettore portatile a radiofrequenza perfezionato secondo la presente invenzione; e

- la figura 2 è una schematica vista frontale di un'antenna del lettore portatile di figura 1.

In un sistema RFID con il termine lettore, o “reader”, si intende generalmente un dispositivo elettronico preposto sia a leggere, e a decodificare, che a scrivere, e a codificare, dati su un tag RFID. Il lettore è anche in grado di scambiare dati con ulteriori dispositivi esterni, quali, ad esempio, un computer e/o una rete aziendale.

Con riferimento alla figura 1, il lettore portatile a radiofrequenza perfezionato secondo la presente invenzione comprende una struttura di alloggiamento 10 al cui interno sono disposti una unità logica di controllo, un gruppo di comunicazione, una o più interfacce dati, ed una o più antenne per la ricezione e trasmissione dei dati da e verso i tag RFID. La struttura di alloggiamento 10 comprende una prima porzione 15 di forma allungata secondo una direzione preferenziale, sostanzialmente rettangolare, all'interno della quale sono alloggiati l'unità logica di controllo, una o più interfacce dati ed un gruppo di alimentazione elettrica, ad esempio un accumulatore, ancora più preferibilmente delle pile. Secondo una caratteristica particolarmente vantaggiosa della presente invenzione, il dispositivo comprende inoltre mezzi di ingresso per un alimentazione elettrica esterna, in grado, nell'uso, di alimentare direttamente il dispositivo e/o ricaricare l'accumulatore all'interno dell'alloggiamento.

La struttura di alloggiamento comprende inoltre una seconda porzione 20 di forma sostanzialmente circolare, al cui interno sono alloggiati il gruppo di comunicazione ed una o più antenne per la ricezione e trasmissione dei dati.

Sulla superficie superiore della struttura di alloggiamento sono ricavate una pluralità di aperture al cui interno sono inseriti mezzi di input/output, I/O, collegati al gruppo di comunicazione ed all'unità logica di controllo. I mezzi di I/O comprendono ad esempio una pluralità di tasti 30 ed un display 25, del tipo a cristalli liquidi, o retroilluminato o a matrice attiva. I tasti 20 sono vantaggiosamente posizionati nella porzione rettangolare 15 della struttura di alloggiamento 10 in modo tale da agevolare il loro utilizzo quando un utente impugna il lettore portatile, favorendo, nell'uso, le sue caratteristiche ergonomiche. Il display 25 è preferibilmente posizionato nella porzione circolare 20 della struttura di alloggiamento 10.

I mezzi di input/output comprendono inoltre una porta USB in grado di accogliere un connettore USB di una dispositivo di memorizzazione di massa, ad esempio una chiave o penna USB. La chiave USB comprende una memoria di massa, tipicamente di tipo flash, sulla quale è possibile memorizzare informazioni in uscita da e/o in ingresso al lettore perfezionato. In questo modo, senza la necessità di collegare il lettore portatile direttamente ad un computer o ad una rete senza fili, è possibile trasferire dati dalla chiave USB al lettore affinché quest'ultimo, a sua volta, le trasferisca sul tag RFID, oppure è possibile trasferire sulla chiave USB i dati che il lettore precedentemente ha letto dal tag RFID.

Secondo una caratteristica particolarmente vantaggiosa della presente invenzione, è possibile prevedere che ciascuna chiave USB contenga un codice di identificazione ed abilitazione dell'operatore. Ogni volta che un operatore intende utilizzare il lettore deve prima inserire la sua chiave USB. Se il lettore, leggendo il codice contenuto nella chiave USB, non riconosce l'operatore come operatore abilitato, non consente l'utilizzo del lettore. In questo modo il lettore può essere utilizzato solo da persone autorizzate, ed inoltre, in una situazione in cui il lettore perfezionato è utilizzato da più operatori, è possibile che tutti gli operatori usino lo stesso lettore, ciascuno degli operatori utilizzando una sua chiave USB personale.

Come detto l'antenna è disposta all'interno della porzione circolare della struttura di alloggiamento, e comprende una pista di rame, o un filo metallico, di dimensioni e spessore predeterminati, disposto avvolto su se stesso per un numero predeterminato di spire. Le dimensioni della pista di rame ed il numero di spire sono direttamente proporzionali alla potenza in antenna, che è l'elemento che trasforma correnti e tensioni (potenza elettrica) in potenza irradiata (campo magnetico). Sperimentazioni condotte dalla Titolare hanno consentito di ottenere delle conformazioni di antenna direttamente su un circuito stampato, in cui le impedenze degli elementi che costituiscono il sistema di trasmissione, trasmettitore, linea di trasmissione ed antenna, sono sostanzialmente uguali fra loro. Questo consente di ottenere la massima efficienza dell'antenna.

Una fra le forme di attuazione preferite della presente invenzione prevede che il lettore portatile trasmetta e riceva i dati su una onda portante di 13.56 MHz, con uno scostamento di circa ± 7 KHz, con modulazione ASK secondo lo standard ISO 15693. Come meglio illustrato in figura 2, l'antenna 40 è composta da una pista di rame 45 integrata direttamente nel substrato 50 isolante, solido, piano e di spessore costante di un circuito stampato. La pista di rame 45 è avvolta più volte su sé stessa, preferibilmente ma non limitativamente tre volte, in modo da assumere un conformazione sostanzialmente rettangolare con angoli smussati, con un lato lungo di circa 64 mm ed un lato corto di circa 35 mm. Sul circuito stampato è inserito inoltre un condensatore variabile 55 per accordare, nell'uso, l'antenna al tag su cui dovranno essere effettuate le operazioni di lettura e/o scrittura dei dati.

Sperimentazioni condotte dalla Titolare hanno consentito di ottenere trasmissioni di dati tra il lettore portatile con un'unica antenna ed i tag a RFID, con onda portante di 13.56 MHz, a distanze maggiori, ad esempio anche di 11, 15 e 30 cm, rispetto alle distanze dei dispositivi di tipo noto che adottano i medesimi protocolli e lunghezze d'onda. Questa caratteristica risulta particolarmente vantaggiosa in quanto la lettura/scrittura di un tag RFID può avvenire entro distanze ravvicinate di sicurezza, distanze cioè che non consentano interferenza con altri dispositivi o altri tag RFID, ma, contemporaneamente, entro distanze non così ravvicinate da rendere complessa l'applicazione del lettore. Un esempio di questa situazione riguarda la disposizione di un tag RFID su una porzione di un autoveicolo non perfettamente piana, quale ad esempio un vetro o una zona della carrozzeria. In queste situazioni la necessità di dover posizionare il lettore a pochi cm dal tag RFID potrebbe rendere impossibile e/o disturbare la comunicazione con il lettore.

Il lettore perfezionato secondo la presente invenzione è predisposto per comunicare con i tag RFID mediante protocolli standard di codifica e/o criptazione dei dati. Tale caratteristica risulta particolarmente vantaggiosa in una applicazione come quella del sistema di identificazione di veicoli sopra descritta in quanto i dati memorizzati sui tag RFID contengono informazioni sensibili e quindi sono solitamente codificati e/o criptati mediante sistemi, e quindi chiavi, di codifica particolari e molto sofisticati. I protocolli di comunicazione di dati codificati e/o criptati di tipo noto prevedono parametri particolari a seconda del tipo di frequenza di trasmissione utilizzata, il numero di bit trasferibili, e, di conseguenza l'ambito di applicazione degli stessi.

Secondo la presente invenzione il procedimento di comunicazione, che come detto in precedenza, avviene secondo lo standard ISO, tra il lettore perfezionato ed il tag si compone di quattro passi:

- attivazione del tag attraverso il campo a Radio Frequenza del lettore; - attesa da parte del tag di un comando;

- trasmissione del comando da parte del lettore; e

- trasmissione della risposta dal tag.

I tag possono essere realizzati con varie capacità di memoria, ed all’occorrenza, personalizzabili in base alle esigenze. Secondo una caratteristica particolarmente vantaggiosa della presente invenzione, l’area di memoria di ciascun tag è suddivisa in più aree di memoria distinte, preferibilmente, ma non limitativamente, in due aree: un area di memoria non protetta, vale a dire accessibile a qualunque utente che impieghi un lettore che rispetti lo standard ISO 15693, ed un'area di memoria protetta protetta mediante un sistema di criptazione, vale a dire accessibile solo da utenti autorizzati. Nel caso di un sistema di identificazione di veicoli, come sopra descritto, all'interno dell'area di memoria protetta sono memorizzati tutti i dati sensibili in modo da garantire la privacy del proprietario del veicolo.

Il procedimento di protezione dei dati contenuti nella memoria protetta si basa su algoritmi di criptazione e chiavi segrete. Sia il tag che il lettore dovranno contenere al loro interno le stesse chiavi segrete per consentire il reciproco scambio dei dati. In particolare, il procedimento permette l’accesso alla memoria protetta comprende due fasi essenziali: - autenticazione, dopo aver selezionato il tag, il lettore effettua un’autenticazione dello stesso per verificare di essere abilitato ad accedere ai dati;

- firma, o “signature”: per modificare i dati, il lettore deve trasmettere una stringa di dati ottenuta mediante un algoritmo in cui i parametri sono i dati da trasmettere, le chiavi segrete ed il numero seriale, preferibilmente, univoco, del tag.

Entrambe le fasi sopra descritte vengono effettuate utilizzando una chiave diversificata calcolata a partire dalle chiavi segrete e dal numero seriale del tag. Ciò permette di non replicare la stessa sequenza di abilitazione per due tag aventi le stesse chiavi segrete.

Un’ulteriore sicurezza può essere implementata criptando i dati da memorizzare nel tag tramite algoritmi proprietari aventi come valori in ingresso gli stessi dati delle chiavi segrete.

Secondo un'altra fra le forme di attuazione preferite della presente invenzione, il lettore portatile comprende mezzi di memorizzazione in grado di memorizzare contemporaneamente una pluralità di dati legati ad una pluralità di tag. Nell'uso, i dati sono memorizzati sul lettore portatile mediante un computer collegato via cavo o mediante una connessione ad una rete. Quindi, l'operatore procede al trasferimento di tali dati su più tag senza essere obbligato a tornare presso il computer, o doversi riconnettere alla rete, e ripetere, di volta in volta, l'operazione di caricamento dati all'interno del lettore portatile.

Secondo una ulteriore forma di attuazione, il dispositivo di memorizzazione di massa collegato alla porta USB, ad esempio la chiavetta USB, può essere utilizzato come memoria di massa del lettore portatile, in cui archiviare una quantità di dati a cui accedere di volta in volta per poi scriverli su ogni tag. Analogamente, il dispositivo di memorizzazione USB può essere utilizzato per scrivere e archiviare dati letti da una pluralità di tag. In questo caso, la memoria del lettore e/o della chiave USB memorizzeranno tutte le informazioni provenienti dai tag senza necessità di scaricare, di volta in volta, i dati su un computer o in rete.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Lettore portatile a radiofrequenza perfezionato per la lettura e la scrittura di dati in un microchip applicato ad un veicolo, del tipo comprendente una unità logica di controllo, un gruppo di comunicazione, una o più interfacce dati, ed una antenna per la ricezione e trasmissione dei dati da e verso il microchip, caratterizzato dal fatto che le interfacce dati comprendono una porta USB per la connessione ad un dispositivo di memorizzazione di massa esterno.
2. 2. Lettore perfezionato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'antenna operante ad una frequenza di circa 13,56 MHz consente la ricezione e trasmissione di dati tra il lettore ed un microchip ad una distanza massima compresa in un intervallo tra circa 11 cm e circa 30 cm.
3. 3. Lettore perfezionato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'antenna è integrata in un circuito stampato.
4. 4. Lettore perfezionato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'antenna comprende una pista di rame avvolta più volte su sé stessa in modo da assumere un conformazione sostanzialmente rettangolare con angoli smussati.
5. 5. Lettore perfezionato secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l'antenna rettangolare comprende un lato lungo di circa 64 mm ed un lato corto di circa 35 mm.
6. 6. Lettore perfezionato secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di memorizzazione interni.
7. 7. Kit per un sistema elettronico di identificazione automatica di un veicolo del tipo comprendente mezzi di identificazione elettronici associati ad un veicolo, caratterizzato dal fatto che comprende un lettore portatile perfezionato così come definito nelle rivendicazioni precedenti, ed un dispositivo di memorizzazione di massa USB.
8. 8. Kit secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre uno o più tag RFID.
9. 9. Kit secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'uno o più tag RFID comprendono mezzi di memorizzazione, i mezzi di memorizzazione essendo suddivisi in almeno due aree di memoria, una delle due aree di memoria essendo protetta mediante un sistema di criptazione.