基于μ-Chip芯片RFID防偽票是如何實現(xiàn)的

眾所周知，奧運會是目前世界上規(guī)模最宏大的綜合性體育賽事，集體育比賽、休閑、交流、游玩、購物及其他商業(yè)活動于一體，因此，承載該賽事的奧運場館必將接納龐大的觀眾、運動員、管理人員和服務人員等，且人群身份極其復雜并處于不停的移動之中。

如何驗證人員所持的票卡和證件是否有效？如何及時跟蹤和查詢人員是否進入到指定區(qū)域？當人員誤入或非法闖入禁入區(qū)域時又如何警示和引導其迅速離開？如何實時查詢某區(qū)域人員擁擠程度？采用RFID［1］電子門票管理系統(tǒng)將能解決上述問題。

RFID電子門票是一種將智能芯片嵌入紙質門票等介質中，用于快捷檢票/驗票并能實現(xiàn)對持票人進行實時、精準的定位跟蹤和查詢管理的新型門票。2008年北京奧運會使用了基于RFID芯片技術的電子門票，生動體現(xiàn)了“科技奧運”和“人文奧運”的深刻內涵。

1 RFID的工作原理

電子標簽與閱讀器之間通過耦合組件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合，在耦合通道內根據時序關系實現(xiàn)能量的傳遞、資料的交換。RFID系統(tǒng)的基本模型如圖1所示。發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。（1）電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據的是電磁感應定律。（2）電磁反向散射耦合。雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規(guī)律。

基于μ-Chip芯片RFID防偽票是如何實現(xiàn)的

電磁反向散射耦合型的RFID讀寫器和收音機原理一樣，射頻標簽和閱讀器也要調制到相同的頻率才能工作。LF、HF、UHF就對應著不同頻率的射頻。LF代表低頻射頻，在125 kHz左右，HF代表高頻射頻，在13.56 MHz左右，UHF代表超高頻射頻，在850 MHz~910 MHz范圍之內，還有2.4 GHz的微波讀寫器。

電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。

不同國家所使用的RFID頻率也不盡相同，各國政府也通過調整閱讀器的功率來限制它對其他設備的影響。有些組織（如全球商務促進委員會）正鼓勵政府取消限制，標簽和閱讀器生產廠商也正在開發(fā)能使用不同頻率的系統(tǒng)以避免這些問題。

2 RFID讀寫器防沖撞原理

RFID技術的一個難點是同時讀取復數個標簽。為了實現(xiàn)這個功能，在通信上所采取的技術是“防沖撞”，同時，讀取復數個標簽是常被人們談及的RFID比條形碼更為優(yōu)越的地方，但是如果沒有“防沖撞”的功能，RFID系統(tǒng)只能讀寫一個標簽。在這種情況下，如果有兩個以上的標簽同時處于可讀取的范圍內，就會導致讀取的錯誤。

即使是具有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)，實際上并非同時讀取所有標簽的內容。在同時查出有復數個標簽存在的情況下，檢索信號并且防止沖突的功能開始動作。為了進行檢索，首先要確定檢索條件。例如，13.56 MHz頻帶的RFID系統(tǒng)中應用ALOHA方式的防碰撞功能的工作步驟如下。

（1）閱讀器指定電子標簽內存的特定位數（1~4位左右）為次數批量。

（2）電子標簽根據次數批量將響應的時機離散化。例如，在兩位數的次數批量“00、01、10、11”時，讀寫器將以不同的時機對這四種可能性逐一進行響應。

（3）若在各個時機里同時響應的電子標簽只有一個的場合下才能得到這個電子標簽的正常數據，信息讀取后，閱讀器對于這個電子標簽發(fā)送睡眠指令，使其在一定的時間內不再響應（Sleep/Mute）。

（4）若在各個時機內同時有幾個電子標簽響應，判別為“沖突”。在這種情況下，內存內的另外兩位數所記錄的次數批量重復從步驟（2）開始的處理。

（5）所有的電子標簽都完成響應之后，閱讀器向它們發(fā)送喚醒的指令（Wake Up），從而完成對所有電子標簽的信息讀取。

在這種搭載有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)中，為了只讀一個標簽，幾經調整次數批量反復讀取進行檢索。因此，在一次性讀取具有一定數量的標簽的情況下，所有的標簽都被讀到的速度是不同的，一次性讀取的標簽數目越多，完成讀取所需時間要比單純計算所需的時間越長。

實現(xiàn)“防沖撞”功能是RFID在物流領域中取代條形碼所必不可少的條件。例如，在超市中，商品是裝在購物車里面進行計價的。為了實現(xiàn)這種計價方式，“防沖撞”功能必須完備。具有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)的價格比不具有這種功能的系統(tǒng)的要昂貴。當個人用戶在制作RFID系統(tǒng)的時候，如果沒有必要進行復數個ID同時識讀時就沒有必要選擇防碰撞功能的讀寫器。

3 μ-Chip芯片的技術指標及優(yōu)勢［2］

3.1 μ-Chip芯片技術指標

（1）芯片尺寸：0.4 mm×0.4 mm×0.15 mm，超小超薄可嵌入紙張等較薄介質中，不易損壞；

（2）頻率：2.45 GHz；

（3）存儲容量：128 bit只讀容量，出廠后不可復制或改寫ID；

（4）可發(fā)行ID數量：2128個（1038）；

（5）最大讀取距離：大約30 cm（使用外附天線）；

（6）讀取速度：20 ms.

3.2 μ-Chip芯片優(yōu)勢

線柔軟可彎曲，可以適應多樣化需求；（3）具有高強度，耐用性強的特點；（4）其最初設計就是為了解決日元紙幣的防偽問題，使用專有的加密閱讀技術，具有極高的安全性能；（5）μ-Chip標簽防偽技術與傳統(tǒng)印刷防偽技術的結合，使RFID防偽技術有了無法取代的優(yōu)勢。

4 票證閱讀器的硬件設計

為了達到設計功能和環(huán)境需求，本讀取器主板采用了PCB 6 層設計，機殼加裝了電磁屏蔽網，還專門配備了標準接口用來外接計算機，采用的主要元件如下：