倪旭敏

摘要：RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。文章研究射頻識別技術的結構、工作原理及其數(shù)據(jù)傳輸方式。同時對地鐵領域中應用射頻識別技術的總體情況進行介紹，并重點介紹線網(wǎng)讀卡器在AFC系統(tǒng)中的應用，以及后臺使用先進的數(shù)據(jù)庫管理方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)記錄進行智能化處理。

關鍵詞：AFC系統(tǒng)；射頻識別技術；應用

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0039-01

1射頻識別技術概述

射頻識別技術（即RFID技術），就是應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動地獲取被識別物品的相關信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成相關后續(xù)處理的一種技術。自動售檢票系統(tǒng)（AFC）作為計時計費的封閉系統(tǒng)，是通過對乘客手中的票卡（TOKEN、票卡）的讀寫來實現(xiàn)賦值與收費。AFC系統(tǒng)中采用的是射頻讀卡器，讀卡器識別票卡（TOKEN，票卡）信息后，對信息進行處理，然后將信息送到后臺設備。掌握射頻識別技術工作原理有利于確保讀卡器穩(wěn)定運作，讀卡器工作的正常與否直接關系著AFC收益系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前射頻識別技術在AFC系統(tǒng)中閘機、自動售票機、驗票機、半自動售票機和編碼分揀機的票卡讀寫模塊，錢箱ID識別模塊以及備件出入庫登記、門禁系統(tǒng)等，都得到了廣泛的應用。

射頻識別系統(tǒng)一般由應答器、閱讀器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制三部分構成。射頻識別系統(tǒng)的典型構成，如圖1所示。

2AFC系統(tǒng)中射頻識別技術的應用

應答器應放置在要識別的物體上，是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。通常，應答器由耦合元件以及微電子芯片組成，在閱讀器的響應范圍之外，應答器處于無源狀態(tài)。閱讀器的功能是啟動應答器，并與應答器建立通信和交互數(shù)據(jù)，AFC系統(tǒng)中應用的閱讀器是電感耦合系統(tǒng)。閱讀器分為兩個基本的功能：射頻模塊和控制模塊。射頻模塊的功能是產(chǎn)生高頻的發(fā)射功率，啟動應答器并為它提供能量；對發(fā)射信號進行調制，用于將數(shù)據(jù)傳送給應答器；接收并解調來自應答器的高頻信號?？刂颇K主要包括控制器射頻模塊和與外部輸入輸出接口。通過串口RS232、RS485或RS422將射頻模塊采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是相對于固定且完備的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，閱讀器和應答器具有非常強的依賴和對應關系，因此它們一同構成了射頻識別系統(tǒng)的核心，其工作方式也就決定了整個系統(tǒng)的類別和應用范圍。

在AFC系統(tǒng)中采用的RFID系統(tǒng)為無源系統(tǒng)，即射頻卡內不含電池，射頻卡的能量是由讀寫器發(fā)出的射頻脈沖提供。舉例來說，廣泛應用于AFC系統(tǒng)中的線網(wǎng)讀卡器原理架構包括三大模塊：主控模塊、SAM卡板數(shù)據(jù)模塊和天線射頻模塊。主控板模塊包括：MCU模塊，flash模塊，memory模塊，電源模塊，網(wǎng)絡模塊，USB通訊模塊，串口通訊模塊，實時時鐘模塊，SAM卡板接口模塊。SAM卡板模塊包括：SAM卡識別模塊，RC531模塊。天線模塊包括大天線模塊和小天線模塊。

數(shù)據(jù)接收處理完成后傳送至車站服務器。數(shù)據(jù)傳輸鏈路中的AFC站級設備主控器主要實現(xiàn)通過FTP的方式將交易數(shù)據(jù)上傳到車站級服務器，并在本地備份，并下載車站級服務器的參數(shù)（票價參數(shù)、黑名單文件等）到主控器上；主控器完成參數(shù)文件（票價參數(shù)、黑名單文件）下載，并將AFC站級設備時間同步；站級設備交易數(shù)據(jù)上傳車站服務器上。AFC設備主控器主要通訊方式如下：①與數(shù)據(jù)處理模塊通訊：RS232串口方式，波特率：38 400；②與車站服務器通訊：FTP的網(wǎng)絡方式，數(shù)據(jù)傳輸示意圖如圖2所示。

主控器硬件采用工業(yè)級以上元器件，采用RS232接口與數(shù)據(jù)模塊通信。設備外形、結構及選材合理，不易折斷、損壞。設備采用獨立電池供電，具備節(jié)能工作方式，同時連接不間斷電源，保證市電斷開后仍能繼續(xù)供電半個小時，交易數(shù)據(jù)可以全部上傳完成。內部時鐘和萬年歷誤差<20 s/月，無其他跨年跨月等時間問題，具備時鐘校對功能。數(shù)據(jù)存儲大小視存儲介質大小決定，通過配置文件可以設置數(shù)據(jù)保存時間，通常設置為保存期滿一個月或半個月自動清理一次。數(shù)據(jù)在設備中加密存儲，保證數(shù)據(jù)安全。為避免電池低電時造成操作錯誤，主控器設置了低電壓報警功能，當電池電壓過低時，電源指示燈連續(xù)閃爍指示，并伴隨聲音提示，提醒操作員充電后再繼續(xù)使用。

對應每個票卡讀寫模塊都有對應的密鑰卡或在線認證裝置，一個安全的密鑰存取模塊的邏輯涉及應保證，調用任何單一功能或組合功能，都不會導致敏感數(shù)據(jù)的泄露。對于某些敏感數(shù)據(jù)操作，必須有一定的權限限制。所有的主密鑰通常必須在終端機使用之前被下載到安全存取模塊中，如果在使用過程中，主密鑰需要修改，則必須使用安全報文。而要實現(xiàn)這一過程通常必須在特殊的授權情況下完成，對外部不能存在任何取得密鑰的機會。為避免偽操作，存放在安全存取模塊中的不同類型的主密鑰必須與不同特定的應用操作相結合。所以脫機交易相關的主密鑰和敏感數(shù)據(jù)必須存儲在安全存取模塊中。安全存取模塊必須可以實現(xiàn)對稱密鑰算法。

3結語

一般來講，在一個信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集（識別）完成了系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采集工作，解決了人工數(shù)據(jù)輸入的速度慢、誤碼率高、勞動強度大、工作簡單重復性高等問題，為計算機信息處理提供了快速、準確地進行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，因此，自動識別技術作為一種革命性的高新技術，正迅速為人們所接受。AFC系統(tǒng)中采用RFID技術對交易數(shù)據(jù)進行自動采集，在后臺服務器進行收益結算，使用先進的數(shù)據(jù)庫管理方式可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)記錄進行智能化操作、保存、維護、分析、查詢統(tǒng)計、打印報表，減去繁瑣的人工計算過程，并提供高準確性的最終數(shù)據(jù)，從根本上提高了勞動效率，射頻識別技術在AFC系統(tǒng)中應用將得到廣泛的推廣，同時通過不斷優(yōu)化，采用更為嚴謹?shù)谋Ｃ軝C制。

參考文獻：

[1] 史天運,王成.RFID技術在鐵路客票系統(tǒng)中的應用[J].中國鐵道科學,2009,(6).