專利名稱：一種智能電子證件讀寫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及加入無線射頻識別技術(shù)的證件(稱為電子證件)，更具體 地說，涉及一種智能電子證件讀寫裝置，可應(yīng)用于車輛管理和不停車收費等方面。
背景技術(shù)：
無線射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Idenfication，簡稱RFID)是一種非 接觸的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦 合)或雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。RFID系統(tǒng)至少 包含電子標簽和閱讀器兩部分。
電子標簽又稱射頻標簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體；閱讀器又稱為讀出裝置、掃 描器、讀頭、通信器、讀寫器(取決于電子標簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù))。電 子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間(無接觸)耦合；在耦 合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)交換。
隨著城市機動車數(shù)量飛速增加， 一方面，停車場的數(shù)量與規(guī)模也都有相應(yīng) 的增長。傳統(tǒng)的停車場人工管理包括IC卡管理己不能滿足廣大使用者和管理 者對停車場效率、安全、性能以及管理上的需要。因此，停車場自動管理系統(tǒng) 就成為廣大用戶與管理者的理想選擇。停車場自動管理，是利用基于射頻識別 技術(shù)及高度自動化的機電設(shè)備對停車場進行安全、有效的管理。
另一方面，城市機動車數(shù)量迅速增加，大大加重了交通管理部門的工作。 諸如交通信息與安全、公共運輸?shù)木S護安排、車輛通行控制等方面、中國目前 普遍采取勞動強度較高的解決辦法已越來越不適應(yīng)時代發(fā)展的要求。而西方國 家則更趨于利用射頻識別技術(shù)實現(xiàn)自動化。例如違例和非法車輛的査獲，目前 主要依靠攔停車輛、人工查驗，由于車輛太多，人工査驗無異于大海撈針。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，目前全國約有數(shù)十萬輛假牌車，套牌車，報廢車每天行駛在 路網(wǎng)上，給交通安全帶來極大的隱患。
目前國際上可能用于部分解決上述問題的產(chǎn)品主要是電子標簽。但是，電 子標簽主要存在以下二個方面的問題
第一，功能單一、通用性較差；
電子標簽都需要大功率微波系統(tǒng)來支持，由于微波系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，電 子標簽一般以識讀為主，寫入數(shù)據(jù)由于其太高的誤碼率而往往很困難，實際中 僅能用于只需要ID號而寫入數(shù)據(jù)較少的場合，在應(yīng)用上受到局限。
第二，價格高。
目前具備讀寫功能的電子標簽成本在30美元以上，其識讀系統(tǒng)成本超過 一萬美元甚至數(shù)萬美元，難以大規(guī)模應(yīng)用。例如上海機場高速公路，根據(jù)有關(guān)
報道，該高速公路2000年開通了不停車收費系統(tǒng)，使用的電子標簽單價為350 元人民幣，讀寫機具超過60萬人民幣。電子標簽由于價格太高，實際安裝的 車輛數(shù)只有預(yù)期的1%，其結(jié)果是該先進的不停車收費系統(tǒng)成了上海機場高速 公路的擺設(shè)，處于半停半開狀態(tài)，甚至面臨廢棄。
為了適應(yīng)車輛管理和不停車收費等領(lǐng)域的需要，解決電子標簽上述二大問 題，開發(fā)我國自己的射頻識別產(chǎn)品，打破國外技術(shù)的壟斷，促進我國相關(guān)技術(shù) 的研究和應(yīng)用，提出了本實用新型。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種 遠距離智能電子證件讀寫裝置。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種智能電子證件
讀寫裝置，包括電子證件讀寫器和與所述電子證件讀寫器連接的電子證件模
塊，所述電子證件讀寫器設(shè)置有RS232C接口、 LAN接口以及鍵盤接口；所 述電子證件模塊設(shè)置有基于藍牙協(xié)議的2400MHZ射頻收發(fā)技術(shù)經(jīng)過頻率和帶 寬擴展的新型藍牙收發(fā)模塊。
本實用新型中，所述電子證件讀寫器包括天線系統(tǒng)模塊、與所述天線系統(tǒng)
模塊連接的天線控制接口模塊、與所述天線控制接口模塊連接的嵌入式計算機 系統(tǒng)模塊以及與所述嵌入式計算機系統(tǒng)模塊連接的數(shù)據(jù)通訊接口模塊。
本實用新型中，所述電子證件模塊包括外部密碼鍵盤模塊、與所述外部密 碼鍵盤模塊連接的防拆和外部密碼控制模塊、與所述防拆和外部密碼控制模塊 連接的電源管理模塊、分別與所述電源管理模塊連接的加密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊 和存儲訪問控制模塊、與所述加密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊連接的射頻收發(fā)模塊、分 別與所述存儲訪問控制模塊與所述射頻收發(fā)模塊連接的紅外定位模塊以及與 所述存儲訪問控制模塊連接的存儲模塊。
本實用新型中，所述天線系統(tǒng)模塊分別與所述射頻收發(fā)模塊和所述紅外定 位模塊連接。
本實用新型中，所述存儲模塊包括隨機存儲器、固化存儲器以及密碼存儲器。
本實用新型中，所述天線系統(tǒng)模塊包括射頻收發(fā)模塊和紅外發(fā)射模塊。 本實用新型中，所述嵌入式計算機系統(tǒng)模塊采用工業(yè)級嵌入式計算機
PC104。
本實用新型中，所述天線控制接口模塊由電源線、地線、數(shù)據(jù)接收線、數(shù)
據(jù)發(fā)送線以及控制線組成。
本實用新型中，所述天線控制接口模塊的有效傳輸距離為25米。 本實用新型中，所述射頻收發(fā)模塊的射頻頻率為315MHZ，或433MHZ，
或2400MHZ，或5800MHZ。
本實用新型的有益效果是，具有信息交換高度安全性、可靠性、和穩(wěn)定性， 距離遠以及成本低廉等優(yōu)點。而且，由于利用藍牙協(xié)議的特性，結(jié)合單總線時 隙技術(shù)與碼分多址技術(shù)，性能指標顯著優(yōu)于依賴進口的電子標簽及射頻識別相
關(guān)產(chǎn)品°


下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中 圖1是本實用新型所述電子證件讀寫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示， 一種智能電子證件讀寫系統(tǒng)包括電子證件模塊IO和電子證
件讀寫器20。其中，電子證件模塊10主要包括以下八個模塊
射頻收發(fā)模塊15:接收來自電子證件讀寫器20經(jīng)調(diào)制的射頻信號送往加 密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊14，同時將加密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊14送來的數(shù)據(jù)發(fā)射給 電子證件讀寫器20。本實施例中的射頻頻率可選擇315MHZ， 433MHZ， 2400MHZ， 5800MHZ，該射頻收發(fā)模塊15是由基于藍牙協(xié)議的2400MHZ射 頻收發(fā)技術(shù)經(jīng)過頻率和帶寬擴展的新型藍牙收發(fā)模塊。
采取紅外線定位與射頻通訊相結(jié)合的方法，同時具有紅外通訊和微波通訊 二種方式的優(yōu)點，采用紅外線定位，使電子證件具有較好的方向性和優(yōu)良的自 定位性能。采用射頻通訊，使電子證件的通訊像微波通訊一樣速度快，同時又 不像微波通訊那樣穩(wěn)定性和抗干擾能力差，由于采用紅外線定位和碼分多址技 術(shù)，無需考慮多個電子證件互相干擾的問題，射頻功率3-5個毫瓦就可以實現(xiàn) 穩(wěn)定可靠的通訊。因此，較小的射頻功率即可在無線電管制容許范圍內(nèi)，無需 獲得無線電頻率許可，無需大功率射頻發(fā)射機，而且系統(tǒng)成本低廉。
由于國內(nèi)外現(xiàn)有電子標簽產(chǎn)品都是用大功率微波來激勵標簽以實現(xiàn)標簽 從休眠狀態(tài)進入工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，即由于需要大功率微波， 一方面成本高，另 一方面存在喚醒距離不大，而本發(fā)明則采用紅外光激勵可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在 的問題。
紅外定位模塊16:接收由電子證件讀寫器20發(fā)射的紅外線信號，當紅外 線信號滿足開機條件時，向電源管理模塊13發(fā)送開機指令，同時打開射頻收 發(fā)通道，開啟數(shù)據(jù)存儲訪問控制模塊17。采用紅外線定位，而不是采用紅外 線通訊，使電子證件具有較好的方向性和優(yōu)良的自定位性能，解決了紅外通訊 速度慢，功耗大的問題。
加密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊14:對射頻收發(fā)模塊15接收的信號解調(diào)，根據(jù)傳 輸協(xié)議解調(diào)出數(shù)字信號，通過密鑰參數(shù)計算出系統(tǒng)密碼和證件密碼，提交存儲 訪問控制模塊17。同時對存儲訪問控制模塊17送來的數(shù)據(jù)進行加密處理成，調(diào)制信號傳輸給射頻收發(fā)模塊15。
存儲模塊18:存儲模塊18包括用于存儲固定信息的固定存儲器1、用于 存儲可變信息的隨機存儲器2以及用于存儲密碼信息的密碼存儲器3;存儲模
塊18受存儲訪問控制模塊的控制。
存儲訪問控制模塊17:存儲訪問控制模塊17控制上述三個存儲器的讀寫 操作控制，訪問存儲器時，數(shù)據(jù)流攜帶的密碼必須與密碼存儲器3中預(yù)存的密 碼一致，否則拒絕訪問。同時存儲訪問控制模塊17控制對固定存儲器1進行 只讀控制或固化信息。
防拆和外部密碼控制模塊12:當需要防拆時，防拆和外部密碼控制模塊 12提供一次激活功能，當電子證件被安裝時，需要激活才能工作，如拆卸， 必須重新激活才能工作。此外，需要密碼開機功能時，提供外部輸入密碼與密 碼存儲器3預(yù)設(shè)密碼比對功能。
外部密碼鍵盤模塊11:提供外部人工輸入密碼控制功能。
電源管理模塊13:對電池進行有效管理，當智能電子證件模塊10在電子 證件讀寫器20的天線有效范圍外時，智能電子證件模塊10處于休眠狀態(tài)，當 智能電子證件模塊10進入電子證件讀寫器20的天線預(yù)設(shè)范圍(如15米范圍) 內(nèi)時，電子證件模塊10開啟電源。
本發(fā)明所述的電子證件模塊采用單總線時隙技術(shù)，射頻收發(fā)都在同一頻點 上進行，通過不同的時間間隙實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。多卡同時工作時采用碼分多 址而不是分時識別不同卡的地址和數(shù)據(jù)，因此具有成本低、穩(wěn)定性和可靠性高 等優(yōu)點。
其中，電子證件讀寫器20主要包括以下4個模塊
嵌入式計算機系統(tǒng)模塊21:用于進行讀寫控制與數(shù)據(jù)通訊管理，本實施 例中的嵌入式計算機系統(tǒng)模塊21采用工業(yè)級嵌入式計算機PC104系列，具有
這些配置CPU 80486以上；主頻大于133MHZ;內(nèi)存不小于4MB;外 存不小于8MB;接口 二個串行口， 一個標準并行口， 一個雙向并行口； 程序運行MBT6000A系統(tǒng)；操作系統(tǒng)MSDOS 6.0以上；電源+5V 700MA 。 數(shù)據(jù)通訊接口模塊22:提供數(shù)據(jù)傳輸和控制接口，可以配選RS232C接口， LAN接口和鍵盤接口。數(shù)據(jù)通訊接口模塊22負責(zé)向上位機或系統(tǒng)傳輸數(shù) 據(jù)。
天線控制接口模塊23:用于為所述嵌入式計算機系統(tǒng)模塊21與外設(shè)設(shè)備 之間的通訊提供數(shù)據(jù)傳輸和控制接口 ，天線接口采用總線方式支持多天線系統(tǒng) 模塊24，接口有效傳輸距離可以為25米。接口由以下五根線組成a.電源 線；b.地線；C.數(shù)據(jù)接收線；d.數(shù)據(jù)發(fā)送線；e.控制線。
天線系統(tǒng)模塊24:用于為所述嵌入式計算機系統(tǒng)模塊21與所述天線系統(tǒng) 模塊24之間的通訊提供數(shù)據(jù)傳輸和控制接口 。天線系統(tǒng)模塊24包括功放系統(tǒng)， 射頻收發(fā)模塊和紅外發(fā)射模塊。采用紅外線的通訊定位方式，可以使得本實用 新型所述電子證件讀寫系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗環(huán)境干擾能力強、節(jié)省頻道資源、 系統(tǒng)成本造價低、安裝周期短等優(yōu)點。
當智能電子證件模塊10在電子證件讀寫器20的天線有效范圍外時，智能 電子證件模塊10處于休眠狀態(tài)，當智能電子證件模塊10進入讀寫器20天線 15米范圍時，智能電子證件模塊10接收到電子證件讀寫器20通過紅外線發(fā) 送的數(shù)據(jù)流，智能電子證件模塊10立即被激活并與電子證件讀寫器20之間建 立雙工射頻通道，當電子證件讀寫器20傳輸?shù)拿荑€數(shù)據(jù)與電子證件模塊10 的密碼存儲器3中的密鑰數(shù)據(jù)匹配時，電子證件模塊10通過密鑰算法開啟雙 工通訊通道，完成各種信息和數(shù)據(jù)交換。
本發(fā)明所述的電子證件模塊采用三層加密方式，第一，在使用過程中加密； 第二，在數(shù)據(jù)傳輸過程中加密；第三，在存儲訪問控制中加密(即讀寫數(shù)據(jù)加 密)。電子證件模塊提供讀寫加密功能，只有在電子證件讀寫器傳輸?shù)拿荑€參 數(shù)與電子證件模塊中的密碼存儲器中的密鑰參數(shù)匹配時，電子證件模塊才能通 過密鑰算法開啟雙工通訊通道，完成各種信息和數(shù)據(jù)的交換。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型， 凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均 應(yīng)包含在本實用新型的包含范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種智能電子證件讀寫裝置，包括電子證件讀寫器和與所述電子證件讀寫器連接的電子證件模塊，其特征在于，所述電子證件讀寫器設(shè)置有RS232C接口、LAN接口以及鍵盤接口；所述電子證件模塊設(shè)置有基于藍牙協(xié)議的2400MHZ射頻收發(fā)技術(shù)經(jīng)過頻率和帶寬擴展的新型藍牙收發(fā)模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述電子證件讀寫器包括天線系統(tǒng)模塊、與所述天線系統(tǒng)模塊連接的天線控制接 口模塊、與所述天線控制接口模塊連接的嵌入式計算機系統(tǒng)模塊以及與所述嵌 入式計算機系統(tǒng)模塊連接的數(shù)據(jù)通訊接口模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述電子證件模塊包括外部密碼鍵盤模塊、與所述外部密碼鍵盤模塊連接的防拆 和外部密碼控制模塊、與所述防拆和外部密碼控制模塊連接的電源管理模塊、 分別與所述電源管理模塊連接的加密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊和存儲訪問控制模塊、 與所述加密數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊連接的射頻收發(fā)模塊、分別與所述存儲訪問控制 模塊與所述射頻收發(fā)模塊連接的紅外定位模塊以及與所述存儲訪問控制模塊 連接的存儲模塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述天線系統(tǒng)模塊分別與所述射頻收發(fā)模塊和所述紅外定位模塊連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于， 所述存儲模塊包括隨機存儲器、固化存儲器以及密碼存儲器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述天線系統(tǒng)模塊包括射頻收發(fā)模塊和紅外發(fā)射模塊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述嵌入式計算機系統(tǒng)模塊采用工業(yè)級嵌入式計算機PC 104。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述天線控制接口模塊由電源線、地線、數(shù)據(jù)接收線、數(shù)據(jù)發(fā)送線以及控制線組 成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述天線控制接口模塊的有效傳輸距離為25米。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能電子證件讀寫裝置，其特征在于，所 述射頻收發(fā)模塊的射頻頻率為315MHZ,或433MHZ，或2400MHZ，或 5800MHZ。
專利摘要本實用新型涉及一種智能電子證件讀寫系統(tǒng)，包括輸出數(shù)據(jù)流和密鑰數(shù)據(jù)的電子證件讀寫器和與所述電子證件讀寫器建立雙工射頻通道、接收所述電子證件讀寫器輸出的數(shù)據(jù)流和密鑰數(shù)據(jù)、并根據(jù)所述密鑰數(shù)據(jù)進行密鑰校驗，校驗通過后通過所述雙工射頻通道與所述電子證件讀寫器完成各種信息和數(shù)據(jù)交換的電子證件模塊。本實用新型具有信息交換高度安全性，距離遠以及成本低廉等優(yōu)點。
文檔編號G07B15/06GK201078774SQ20072011863
公開日2008年6月25日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者江 杜, 顏全生 申請人:顏全生;杜 江