（计算机应用技术专业论文）青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现.pdf

青岛海关海运物流平台 电子车牌制卡子系统的设计与实现 摘要 电子车牌制卡子系统是“青岛海关海运物流监控平台”的一个子系统。所谓 电子车牌，就是基于射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n , 以下简 称r f i d 开发的一种车辆身份自动识别卡，它可以与设置在闸口通道的读卡设 备进行双向通信，以达到目标识别和数据交换的目的。电子车牌制卡子系统能够 对安装电子车牌的集装箱车进行自动检测，身份识别，通行控制以及信息管理等 相关功能。 本论文首先介绍了“青岛海关海运物流监控平台”和“电子车牌制卡子系 统”的开发背景、开发环境以及体系架构，电子车牌制卡子系统包括：电子车 牌b s 系统、客户端制卡系统的、数据交换以及w e b s e r v i c e 四部分。论文接下 来对本系统所用到的两种主要技术r f i d 技术和w e b s e r v i c e 技术进行了详细 的介绍。 第五章是系统的详细设计。包括电子车牌b s 系统设计、客户端制卡系统设 计、数据交换设计以及数据库设计。最后一部分是系统的实施，这部分内容包括 系统的主要代码、测试用例以及测试结果记录表的设计、系统部署。 关键词；r e i d 、b $ 、b b 服务、d a r t 融 v d 鲻咖a n di m p l e m e n t a t i o no f e l e c t r o n i cc a r d - m a k i n g s y s t e mf o r a u t o m o b i l e sr u n n i n g o nt h el o g i s t i c sp l a t f o r m o fq i n g d a oc u s t o m s a b s t r a c t e l e c t r o n i ca u t o m o b i l ei dc a r ds y s t e m , as u b s y s t e mo f “q i n g d a o c u s t o m so c e a nt r a n s p o r t a t i o nl o g i s t i c sp l a t f o r m ”，i san e w l yd e v e l o p e d s y s t e mb a s e do nr a d i of r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n t h i ss y s t e me n a b l e s t a r g e ti d e n t i f i c a t i o na n dd i g i t se x c h a n g eb yb i d i r e c t i o n a li n f oe x c h a n g e w i t hi dc a r dr e a d i n gs y s t e ma te n t r a n c e t h i ss y s t e mc a na u t o m a t i c a l l y i n s p e c t ，i d e n t i f y ，a n dc o n t r o lt h ep a s s e so fc o n t a i n e rt r u n k si n s t a l l e d w i t he l e c t r o n i ct a g ，a n dm a n a g et h er e l a t i v ei n f o r m a t i o t a t h i sa r t i c l ef i r s ti n t r o d u c e st h er db a c k g r o u n d ，e n v i r o n m e n ta n d s t r u c t u r eo fb o t h “q i n g d a oc u s t o m so c e a nt r a n s p o r t a t i o nc o n t r o l l i n g p l a t f o r m ”a n d “e l e c t r o n i ca u t o m o b il ei dc a r ds y s t e m ”t h e r ea r ef o u r p a r t su n d e r 。e l e c t r o n i ca u t o w o b i l ei dc a r ds y s t e m ”：e l e c t r o n i c a u t o m o b i l et a ga ss y s t e m ，c l i e n ti ds y s t e m , s t a t i s t i c se x c h a n g e ，a n dw e b s e r v i c e n e x t ，t h i sa r t i c l eg i v e sp a r t i c u l a ri n t r o d u c t i o nt or f i da n d w e b s e r v i c et e c h n o l o g i e s c h a p t e r5i l l u s t r a t e st h ed e t a i l so fs y s t e md e s i g n ，i n c l u d i n gt h e d e s i g no fe l e c t r o n i ca u t o m o b i l et a gb ss y s t e m , c l i e n ti ds y s t e m , s t a t i s t i c se x c h a n g e ，a n dd a t a b a s e l a s tp a r to ft h i sa r t i c l ed i s c u s s e s t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h i ss y s t e m , i n c l u d i n gp r i m a r yc o d e ，t e s tu s ec a s e ， t e s tr e s u l tt e m p l a t e ，a n ds y s t e ma r r a n g e m e n t v 1 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 日 学位论文作者签名：专；呜每签字日期：2 。p 7 年月， 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适 用本授权书) 学位论文作者签名：趁汀寸李导师签字： 签字日期： 。圣f6 月- 日 缛也良 签字日期：勋四年6 月z ，日 学位论文作者毕业后去向：紫光凯远信息技术有限公司 工作单位：紫光凯远信息技术有限公司 通讯地址：青岛市李沧区唐山路9 4 号 电话：1 3 1 5 3 2 0 1 0 8 2 邮编：2 6 6 0 4 1 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 1 绪论 1 1 课题来源 近年来，随着山东开放型经济的发展，青岛关区监管业务量呈逐年上升态 势。2 0 0 4 年青岛关区进出口集装箱3 8 8 4 万箱，货运量1 7 亿吨，同比分别增 长1 7 8 和2 2 8 。面对国际物流业的迅猛发展，海关要实现“严密监管，高 效运作”，就必须对传统的通关监管模式进行变革。同时，2 0 0 4 2 0 1 0 现代海 关制度第二步发展战略规划指出：建立综合性的监管体系。以1 1 2 0 0 0 系统为平 台，以风险管理为核心，以物流监控流程再造为重点，全面整合通关作业改革， 理顺通关、监管的职责关系，充分发挥审单作业、物流监控和职能管理三大系统 的整体效能。积极推广提前报关、集中报关、无纸通关等通关模式，尊重物流规 律，实施顺势监管，加快实货验放，实现海关监管的前推后移。 。青岛海关海运物流监控平台”目前已经成为海关业务改革的中心环节， “海运物流平台”的稳定运行与全面支持业务改革的能力的重要性显得日益凸 现。青岛关区的通关改革如火如荼，“属地报关、闸口验放”、无纸通关、便捷通 关、出口加工区管理、保税物流园区管理、口岸货物直通管理等，都需要物流平 台之闸口管理系统的支持。改造物流平台系统迫在眉睫，利用海关的全部技术实 力打造一个全新的、稳定的、易扩展的、适合业务长期发展的物流平台具有重要 的意义。同时这是青岛海关的一项重要工作，是技术服务业务、支撑业务长期发 展的重大举措。必须倾尽全力做好此重大系统。该系统的改造完成将是青岛海关 整体技术实现跨越式发展的重要里程碑。 电子车牌制卡予系统正是“青岛海关海运物流监控平台”的一个重要的子 系统。 1 2 课题研究目的和意义 电子车牌制卡子系统通过采用r f i d 技术，自动采集通过闸口的集装箱车辆 的信息。实现车辆的数字化管理。避免人工干预，实现对集装箱车辆的有效监控， 并将采集的车辆数据传送给“物流平台”的其他子系统使用。 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 电子车牌制卡子系统采用微软的新一代开发工具d 0 t n e t 开发，可以在开发 过程中研究d o t n e t 的特性及优缺点。系统在开发过程中还涉及到了w e b 多层架 构设计技术、髓b s e r v i c e 技术，对这些技术的研究可以对今后项目的开发起到 巨大的作用。 电子车牌系统由于采用微波检测技术，检测的有效区域大( 理论上识别距离 可以可达8 米；受干扰小( 不受天气，光线，其他物体的影响) 、识别率高、车 辆的检测、识别、通行可完全在无人控制的情况下完成。可以极大的减少管理人 员的工作量。 电子车牌系统采用的电子车牌防伪性能好，安全性高，由于电子车牌是0 5 微米以下超大规模电子芯片，只有那些有相当实力的公司才能生产，所以能够基 本杜绝仿制。另外存入信息可由特殊算法加密以保证有其他同样设备者也不能存 入信息。在该系统中还设有用户权限管理模块，对不同角色的用户授予不同的权 限，以提高安全性。 青岛关区每天进出的集装箱车辆多，工作繁重；丽r f i d 技术读写速率快、 识别率高。从单个标签上识读8 个字节耗时不超过1 孙s 。可以极大的提高工作 效率。 电子车牌系统自动采集的数据准确，避免了人工干预出现的种种问题，并且 集装箱车辆的信息是基础信息，是后台比对等子系统所必须的。所以电子车牌系 统的数字化，信息化有着重大意义 这种新型的智能管理模式是以电子车牌为基础的，以电子车牌检测设备为手 段，综合运用了微电子技术、微波传输技术、数字化技术、防伪技术、计算机网 络技术和先进的信息处理技术，构成分布式机构及模块化设计的智能管理信息系 统。系统突破了传统的车辆管理模式，是车辆数字化管理的发展趋势 1 3 论文的组织 本文的整体组织结构如下： 第二章是系统概述。概要的介绍了“电子车牌制卡子系统”的开发背景、开 发环境、开发工具d 0 t n e t 以及体系架构 2 青岛海关海运物流乎缸电子车牌制卡子系统的设计与实现 第三章介绍了无线射频技术( r f i d ) 的基本概念、主要技术标准、技术特点 和发展前景。 第四章介绍了w e b s e r v i c e 技术以及当前w e b 服务架构用到的三个重要的技 术标准：u d d i 、w s d l 和s o a p 。 第五章重点介绍了。电子车牌制卡子系统”的详细设计。对“电子车牌制卡 子系统”的每个部分的详细设计都作了完整的描述。 第六章重点介绍了“电子车牌制卡子系统”的编码、测试计划以及该系统如 何正确的部署。 第七章作为结束语，对论文所作的工作进行了总结，并对下一步的工作进行 了展望。 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 2 系统概述 2 1 开发背景 根据海关技术处制定的工作任务，由以前的j a v a 平台改变为o o t n e t 平台， 所有程序全部改写。具体任务描述如下：配合黄岛监管示范点的建设，启用电子 闸口系统，建立运维保障体系，包括：技术部门建立支撑2 4 小时全天候运行的 技术保障体系；职能部门做好系统功能验收与评估，建立长期有效的培训机制； 现场操作部门制定合理可行的应急措施，做好闸口设备的管理，做好人员的岗前 培训。组织技术人员研究新技术，在o o t n f r 框架下，由我关技术人员重新设计 物流监控平台。年内完成“青岛海关物流监控平台”改写工作，完成平台改写的 实施计划，完成“电子闸口系统”由j 2 e e 平台向d o t n e t 平台移植的代码编写， 完成“电子闸口实时监控系统”、“数据转换系统”由d e l p h i 向d o t n e t 移植的程 序框架设计。 为了完成这项重任，相关技术人员做了充分的准备工作。了解相关业务，熟 悉有关的技术文档，认真阅读相关程序源代码，探讨d o t n e t 技术的劣势与优势， 分析现场闸口使用情况对技术的时限要求，探讨改造中将遇到的技术重点及难 点，合理规划分析数据库的构成，与清华紫光、分中心研讨技术等等，为改造工 作奠定了基础。 电子车牌管理系统是“青岛海关海运物流监控平台”的一个子系统。所谓电 子车牌，就是基于射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，以下简称 r f i d ) 开发的一种车辆身份自动识别卡，它可以与设置在闸口通道的读卡设备进 行双向通信，以达到目标识别和数据交换的目的。电子车牌系统能够对安装电子 车牌的集装箱车进行自动检测，身份识别，通行控制以及信息管理等相关功能。 4 青岛毒关海运物流平台电子车牌剁卡子系统的设计与实现 2 2 开发环境 2 2 1 开发平台 建模工具：m i c r o s o f tv i s i o2 0 0 3 集成开发环境：m i c r o s o f tv i s i u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 开发语言：c f 、j a v a s c r i p t 单元测试工具：n u n i t 文档和软件版本管理：m i c r o s o f tv i s u a ls o u r c e s a f e 2 2 2 运行平台 服务器操作系统；w i n d o w s 2 0 0 0a d v a n c e ds e r v e r 中文版 w e b 应用服务器系统：i i s 5 0 以上版本+ m i c r o s o f t n e tf r a m e w o r k1 1 数据交接服务器系统：b e a m e s s a g e q 数据库系统：m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 中文版 客户端系统：w i n d o w s ( pp r o f e s s i o n a l 及以上操作系统 2 2 3 网络环境 电子车牌管理系统部署在山东电子口岸，采用i n t e r n e t 电信公网。 2 2 4 系统软件 1 操作系统为w i i l 2 0 0 0s e r v e r 或w i n 2 0 0 3s e r v e r 及补丁程序。 2 微软的s q ls e r v e r + s p 3 数据库软件。 3 微软的n e tf r a m e w o r k1 1 组件更新程序。 4 微软的n e tf r a m e w o r k1 1 。 5 微软的i e 6 0 浏览器及补丁程序。 青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 2 3d o t n e t 介绍 n e t 作为新一代互联软件和服务战略，将使微软现有的软件在网络时代不 仅适用于传统的个人计算机，而且能够满足呈现强劲增长的新设备的需要。到底 什么是。n e t 呢? 微软总裁兼首席执行官s t e v eb a l l m e r 把它定义为：。n e t 代 表一个集合，一个环境，一个可以作为平台支持下一代i n t e r n e t 的可编程结构。 v i s u a ls t u d i o n e t 是一套完整的开发工具，用于生成a s pw e b 应用程 序、x 地w e bs e r v i c e s ，桌面应用程序和移动应用程序v i s u a lb a s i c n e t 、 v i s u a lc + + n e t 、v i s u a lc # n e t 和v i s u a lj # n e t 全都使用相同的集成开 发环境( i d e ) ，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。另外， 这些语言利用了n e tf r a m e w o r k 的功能，此框架提供对简化a s pw e b 应用程 序和) 强儿w e bs e r v i c e s 开发的关键技术的访问。 6 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡予系统的设计与实现 2 4 体系架构 2 4 1 海运物流平台体系架构 2 4 1 1 系统组成示意图 图表1 海运物流平台系统组成示意图 7 青岛海关海运物流平台一电子车牌制卡子系统的设计与实现 2 4 1 2 系统数据流向图 系统数据流图 图表2 海运物流平台系统数据流向图 相关系统描述： ( 1 ) h 2 0 0 0 系统：i 挖0 0 0 系统是海关通关作业平台，数据通过h 2 0 0 0 预定平台下 载到本地海关，并在h 2 0 0 0 预定系统进行处理。山东电子口岸的通关数据主 8 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 要是通过1 1 2 0 0 0 预定系统间接获取。 ( 2 ) 电子口岸：中国电子口岸数据中心的相关系统。中国电子口岸数据中心存 储有相关口岸政府部门数据，根据需要可以申请中国电子口岸数据中心向我 中心提供相关内容的数据。 ( 3 ) 海关物流监控平台。是青岛海关以闸口管理模式为核心的物流监控系统，实 现了海关通关作业、物流监控、闸口自动管理的无缝关联，是青岛海关闸口 式管理的操作平台。物流监控平台与山东电子口岸互为补充，由于海关平台 性质决定物流监控平台不能与外部网络直接进行数据交换，所以物流监控平 台与企业的数据交换需要通过山东电子口岸进行。 ( 4 ) 闸口前端控制与监控系统。是前端各系统协调工作的指挥者，也是各数据采 集系统与平台比对系统之问的界面。负责接收并产生系统工作的时序动作， 驱动集装箱号码自动识别系统采集集装箱号码、电子车牌数据采集系统采集 电子车牌、地磅称重系统采集重量。然后，通过数据、图象传输子系统将这 些数据传输到海关中心的物流监控平台上，由平台上的查验比对系统完成整 个查验过程。比对完成后，接收比对的结果，通知时序控制，由时序控制指 挥红绿灯，引导车辆前行 2 4 2 电子车牌制卡子系统体系架构 9 青岛海关海运物# e 平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 2 4 2 1 系统组成示意图 电子车牌崩卡子系统 i 电子车牌b ，s 系统 客户端制卡系统w e b s e r v i c e 调用 数据交换 图表3 电子车牌制卡子系统组成示意图 解释说明： ( 1 ) 电子车牌b s 系统： 包括运输公司车辆备案模块和电子车牌卡片管理模块两部分。运输公司车辆 备案模块主要是完成运输公司和运输工具的备案、修改、查询、历史查询， 用户管理，日志管理，统计查询等功能。 电子车牌卡片管理模块主要是完成新购卡片入库、制卡( 将车牌号、重量等 信息写入电子车牌卡片) 、发卡( 卡片出库) 、装车确认四个环节，并能完成 各种查询、统计和打印功能。电子车牌管理系统采用b s 结构，用户可以在 任何一台安装了砸测览器的计算机上访问本系统 ( 2 ) 客户端制卡系统： 是一套独立的、c s 架构的系统。部署该系统的机器通过网卡或者c 伽接口 和r f i d 读写器相连。客户端制卡系统通过部署在电子口岸的服务器上的 w e b s e r v i c e 进行用户认证及数据交换。 ( 3 ) w e b s e r v i c e 调用： 包括用户认证w e b s e r v i c e ，公司车辆查询w e b s e r v i c e ，车辆制卡 w e b s e r v i c e 。 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 ( 4 ) 数据交换： 将该系统中的公司、车辆信息生成相应的硒l 格式的字符串，并将该字符串 写入电子口岸的服务器。供其他系统使用。 2 4 2 2 系统流程图 电子车牌管理系统部署在山东电子口岸，采用h t m m t 电信公网，用户 是山东电子口岸的客户服务部操作人员。由山东电子口岸客户服务部操作人 员进行运输公司的信息备案及维护、运输车辆的信息备案及维护、电子车牌 的卡片入库、制卡、发卡、装车确认。系统定时将数据写入m s m q 消息队 列，由山东电子口岸数据转发系统将报文发送至海关物流平台，入电子车牌 同步数据库，用于阐口比对。如下图： 青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 图表4 电子车牌 剪卡子系统流程图 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 3 无线射频技术( r f i d ) 简介 3 1 基本概念 随着资讯科技之发展，日常生活中我们经常要使用各式各样的数位识别卡， 例如：信用卡、电话卡、金融i c 卡等。大部分的识别卡，都是与读卡机作接触 式之连接来读取数位资料，常见方法有磁条届4 卡或i c 晶片定点接触，这些用接 触方式识别数位资料的作法，在长期使用下容易因磨损而造成资料判别错误，而 且接触式识别卡有特定之接点，卡片有方向性，使用者常会因不当操作而无法正 确判读资料。 无线射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n f i c a t i 吼，r f i d ) 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。 r f i d 系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的 数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的 不同，电子标签可以分为有源电子标签( a c t i v e t a g ) 、无源电子标签( p a s s i v e t a g ) 和半无源电子标签( s e m i - p a s s i v et a g ) 。有源电子标签内装有电池，无源射频标 签没有内装电池，半无源电子标签部分依靠电池工作 电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子 标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状 标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异性标签等。 r f d 阅读器( 读写器) 用过天线与r f i d 电子标签进行无线通信，可以实 现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块 ( 发送器和接收器) 、控制单元以及阅读器天线。 3 2r f l d 主要技术标准 通常情况下，r f i d 阅读器发送的频率称为r f i d 系统的工作频率或载波频 率。r f d 载波频率基本上有3 个范围：低频( 3 咐l z 3 0 0 l 沮z ) 、高频( 3 加 3 0 m h z ) 和超高频0 0 0 m i - i z 3 g i - i z ) 。常见的工作频率有低频1 2 5 k h z 与1 3 4 2 k h z 、 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 高频1 3 5 6 m h z 、超高频4 3 3 m h z 、8 6 0 m h z 9 3 0 m h z 、2 4 5 g h z 等。 r f i d 的低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、 校园卡、煤气表、水表等；高频系统则用于需传送大量数据的应用系统；超高频 系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价 格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。另外值得一提的是在供应链 中的应用，cg l o b a l 规定用于e p c 的载波频率为1 3 5 6 m 和8 6 0 加 9 3 0 m 陇两个频段，其中1 3 5 6 m h z 频率采用的标准原型是i s o i e c l 5 6 9 3 ，已经 收入到i s o m c l 8 0 0 0 - 3 中。这个频点的应用已经非常成熟。而8 6 0 9 3 0 m h z 频段的应用则较复杂，国际上各国家采用的频率不同：美国为9 1 5 m h z ，欧洲为 8 6 9 m h z ，而我国由于被g s m 、c d m a 等占用，目前仍然待定。 目前常用的r f i d 国际标准主要有用于对动物识别的i s o1 1 7 8 4 和1 1 7 8 5 ， 用于非接触智能卡的i s o1 0 5 3 6 ( c l o s ec o u p l e dc a r d s ) 、i s o1 5 6 9 3 ( v i c i n i t yc a r d s ) 、 i s o1 4 4 4 3 ( p r o x i m i t yc a r d s ) ，用于集装箱识别的i s o1 0 3 7 4 等。有些标准正在形 成和完善之中，比如用于供应链的i s o1 8 0 0 0 无源超高频( 8 6 0 m h z 9 3 0 m h z 载 波频率) 部分的c 1 g 2 标准不久会正式推出，我国自己的国家标准最快在今年年 末会出台。下面对这几个标准加以简述。 1 1 s 01 1 7 8 4 和i s o1 1 7 8 5 i s o1 1 7 8 4 和1 1 7 8 5 分别规定了动物识别的代码结构和技术标准，标准中 没有应答器样式尺寸加以规定，因为可以设计成适合于所涉及的动物的各种形 式，如玻璃管状、耳标或项圈等。 技术准则规定了应答器的数据传输方法和阅读器规范。工作频率为 1 3 4 2 k h z ，数据传输方式有全双工和半双工两种，阅读器数据以差分双相代码 表示。应答器采用f s k 调制，n r z 编码。由于存在较长的应答器充电时间和工 作频率的限制，通信速率较低 2 i s o1 0 5 3 6 、i s o1 5 6 9 3 和i s o1 4 4 4 3 i s o1 0 5 3 6 标准主要发展于1 9 9 2 到1 9 9 5 年间，由于这种卡的成本高， 与接触式i c 卡相比优点很少，因此这种卡从未在市场上销售 i s o1 4 4 4 3 和i s o1 5 6 9 3 标准在1 9 9 5 年开始操作，单个系统于1 9 9 9 年 1 4 青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 进入市场，两项标准的完成则是在2 0 0 0 年之后。二者皆以1 3 5 6 m h z 交变信 号为载波频率：i s o l 5 6 9 3 读写距离较远，当然这也与应用系统的天线形状 和发射功率有关；而i s o1 4 4 4 3 读写距离稍近，但应用较广泛，目前的第二 代电子身份证采用的标准是i s o1 4 4 4 3t y p eb 协议。 i s 0 1 4 4 4 3 定义了t y p ea 、t y p eb 两种类型协议。通信速率为 1 0 6 k b i t s s ，它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。从p c d 向p i c c 传送信号时，t y p e a 采用改进的m i l l e r 编码方式，调制深度为1 0 0 0 , 4 的a s k 信号；t y p eb 则采用n r z 编码方式，调制深度为1 0 0 , 4 的a s k 信号。 从p i c c 向p c d 传送信号时，二者均通过调制载波传送信号，副载波频率 旨为8 4 7 k h z 。1 y p e a 采用开关键控( o n - o f f k e y i n g ) 的m a n c h e s t e r 编码； t y p eb 采用n r 7 _ , - l 的b p s k 编码。 t y p eb 与t y p e a 相比，由于调制深度和编码方式的不同，具有传输能 量不中断、速率更高、抗干扰能力更强的优点 i s o1 5 6 9 3 标准规定的载波频率亦为1 3 5 6 m h z ，v c d 和v i c c 全部都用 a s k 调制原理，调制深度为1 0 和1 0 0 ，v i c c 必须对两种调制深度正确 解码。 从v c d 向c c 传送信号时，编码方式为两种：2 5 6 出1 和“4 出l ”。 二者皆以固定时间段内以位置编码。这两种编码方式的选择与调制深度无 关。当 2 5 6 出1 ”编码时，1 0 的a s k 调制优先在长距离模式中使用，在这 种组合中，与载波信号的场强相比，调制波边带较低的场强允许充分利用许 可的磁场强度对i c 卡提供能量。与此相反，阅读器的“4 出1 ”编码可和1 0 0 的a s k 调制的组合在作用距离变短或在阅读器的附近被屏蔽时使用。 从v i c c 向v c d 传送信号时，用负载调制副载波。电阻或电容调制阻抗 在副载波频率的时钟中接通和断开。而副载波本身在m a n c h e s t e r 编码数据流 的时钟中进行调制，使用a s k 或f s k 调制。调制方法的选择是由阅读器发 送的传输协议中f l a g 字节的标记位来标明，因此，c c 总是支持两种方 法：a s k ( 副载波频率为4 2 4 k h z ) 和f s k ( 副载波频率为4 2 4 4 8 4 k h z ) 。数据 传输速率的选择同样由f l a g 中的位来表明，而且必须两种速率都支持：高 速和低速。这两种速率根据采用的副载波速率不同而略有不同，采用单副载 1 5 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 波时低速为6 6 2 k b i t s s ，高速为2 6 4 8 k b i t s s ；采用双副载波时则分别为 6 6 7 k b i t s s 和2 6 6 9 k b i t s s 。 可见，i s o1 5 6 9 3 应用更加灵活，操作距离又远，更重要的是它与i s o 1 8 0 0 0 - 3 兼容，了解i s o1 5 6 9 3 标准对将来了解我国的国家标准是有助益的， 因为我国的国家标准肯定会与i s o1 8 0 0 0 大部分兼容。 如果在同一时间段内有多于一个的v i c c 或p i c c 同时响应，则说明发 生冲撞。r f i d 的核心是防冲撞技术，这也是和接触式i c 卡的主要区别。i s o 1 4 4 4 3 - 3 规定了t y p ea 和t y p eb 的防冲撞机制。二者防冲撞机制的原理 不同：前者是基于位冲撞检测协议，而t 唧eb 通过系列命令序列完成防冲 撞；i s o1 5 6 9 3 采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制，在标准的 第三部分有详细规定。 防冲撞机制使得同时处于读写区内的多张卡的正确操作成为可能，只用 算法编程，读头即可自动选取其中一张卡进行读写操作。这样既方便了操作， 也提高了操作的速度。 如果与硬件配合，可用一些算法快速实现多卡识别，比如1 1 公司的r 6 c 接口芯片有一个解码出错指示引脚，利用它可以快速识别多卡：当冲撞产生 时引脚电平发生变化，此时记录下用来查询的低u i d 位，然后在此低位基础 上增加查询位数，直到没有冲撞发生，这样就可以识别出所有卡片 3 3 技术特点 r f i d 的优点体现在如下几个方面： 1 除了天线外之所有组件皆己做成芯片，可有效降低成本 2 使用无线传能，不必使用电池不用担心电池稚尽的问题。 3 芯片密码为世界唯一无法复制c o p y ，安全性高。 4 可制成各种包装类型，以应用在各种不同场合。 5 采近接式读卡，不用和卡片阅读机直接接触、不用刷卡所以不怕接点脏 污及磨损 6 可放置于口袋、皮包内，不必取出就能直接辨识，增加使用上的便利性。 青岛海关海运物流平台- 电子车牌制卡子系统韵设计与实现 7 卷标数据可重新由卡片阅读机更改，用完可回收再利用。 8 使用寿命长 3 4 发展前景 一般而言，r i q d 系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用 环境，系统的组成会有所不同，但从r f i d 系统的工作原理来看，系统主要由信 号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。而根据r f 系统完成的功 能不同，可以粗略地把r f i d 系统分成四种类型：e a s 系统、便携式数据采集系 统、网络系统、定位系统，r f i d 由于具有数据的读写机能、容易小型化和多样 化的形状、耐环境性、可重复使用、穿透性以及数据的记忆容量大等特性，因而 应用相当广泛，最常见的应用为：门禁管制、回收资产、货物管理、物料处理、 废物处理、医疗应用、交通运输、防盗应用、动物监控、自动控制、联合票证等。 当然，r f 所定位的应用领域与其他无线技术相比有一些不同，因为r f i d 要求能够进行快速、实时、频繁的数据交互确保数据安全，同时其数据流量也非 常大，因此对无线数据通信的带宽提出了更高的要求。从技术上讲，未来的r 肋 技术应用需要3 g 或更高技术来提供更为强大的通信服务支持，因为目前的通信 在数据流量以及数据安全等方面还难以支持r f m 的应用，而3 g 技术能够以较 低廉的价格和更安全的机制为用户提供高速的数据传输，并且也可以支持比较丰 富多彩的数据服务，能够满足未来r f d 的应用需求。可以想象，如果r 肋与 3 g 结合，将提供一条非常好的价值链，在这条价值链上，内容提供商提供详实 的商品数据信息，服务供应商提供丰富的应用平台与程序，通信设备供应商开发 出高性能的手机终端产品和通信设备，通信运营商则架起r f i d 所承载数据盼高 速通道。 从现在的趋势看，r f i d 在我国将会很快普及，可以说，我国射频识别产品 的市场十分巨大，目前，我国有些地方已经使用了无线射频识别技术。中国在发 展r f i d 方面的前景： 1 7 青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 1 市场潜力巨大 2 有效的解决物流的效率低下问题。 3 有政府的推动或潜在的推动。 4 有各种协会和媒体的推动。 5 开始出现了对i 心m 有浓厚兴趣的零售业、家电生产企业和物流企业 1 8 青岛海关海运物漉平台- 电子车牌制卡子系统的设计与实现 4w e b s e r v i c e 技术简介 4 1w e b s e r v i c e 简介 w c b 服务是目前程序设计领域中的一项新技7 & 一个崭新的分布式计算 模式。它在不同系统平台之间具有互操作性，同时通过因特网实现不同应用程序 之间的远程过程调用。 首先，w e b 服务使用基于x m l 的消息处理作为基本的数据通信方式，消除 使用不同组件模型、操作系统和编程语言的系统之间存在的差异，使异类系统能 够作为单个计算网络协同运行。开发人员可以用像过去在创建分布式应用程序时 使用组件一样的方式，将来自各种资源的w e b 服务组合在一起，从而创建应用 程序。 w e b 服务所实现的最基本方案是向它的客户端提供某个基本功能以供其客 户端使用。它能够以复合方式使用w e b 服务集成一组似乎完全不同的现有应用 程序( 如企业到企业交易的解决方案) 。 其次，w e b 服务是建立在一些通用协议基础上的，如m 研- 、s q a p 、皿。 w s d l 、u d d i 等。这些协议在涉及到操作系统、对象模型和编程语言的选择时， 没有任何倾向，因此有很强的生命力。在w 曲服务的模型中，厂商将其服务封 装成一个个相对独立的w r e b 服务，每个服务提供某类功能。客户或其它厂商可 以通过绑定到m 1 甲的s o a p 来访问这些服务。 虽然w e b 服务是一种不涉及具体平台和语言的软件架构，但是开发人员必须 选择一种具体语言来开发w e b 服务。本系统选用n e t 语言构建w 如服务。 4 2 1 u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y ，a n di n t e g r a t i o n ) u d d i 1 5 】( 统一描述、发现和集成) 提供了一组基于标准的规范用于描述和 发现服务，还提供了一组基于因特网的实现u d d i 使服务提供者把他们机构的 青岛海关海运物流平台一电子车牌制卡子系统的设计与实现 详细资料和所提供的w e b 服务的详细情况发布到中心注册表中，这就是u d d i 中的“描述”部分。它也提供了一个服务消费者的标准，可以使他们找到服务提 供者和关于他们w e b 服务的详细资料。这就是u d d i 中的“发现( d i s c o v e r y ) ” 的部分 u d d i 注册中心包含了通过程序手段可以访问到的对企业和企业支持的服务 所做的描述。此外，还包含对w e b 服务所支持的因行业而异的规范、分类法定 义( 用于对于企业和服务很重要的类别) 以及标识系统( 用于对于企业很重要的 标识) 的引用。u d d i 提供了一种编程模型和模式，它定义与注册中心通信的规 则。u d d i 规范中所有a p i 都用x m l 来定义，包装在s o a p 信封中，在 m 1 p 上传输。图卜2 描述了u d d i 消息在客户机和注册中心之间的流动情 况。 u 翻i 蝴8 泖 图表5u d d i 消息在客户机和注册中心之间的流动 4 2 2 s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) s o a p 1 0 3 ( 简单对象访问协议) 是在分散或分布式的环境中交换信息的简单 协议，是一个基于x m l 的协议，它包括四个部分：s o a p 封装( e n v e l o p ) ，封 装定义了一个描述消息中的内容是什么，是谁发送的，谁应当接受并处理它以及 2 0 青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 如何处理它们的框架；s o a p 编码规则( 。o d i n gr u l e s ) ，用于表示应用程序需 要使用的数据类型的实伪；s o a p r p c 表示( r p cr c p r c s 衄t a f i o n ) ，表示远程过 程调用和应答的协定；s o a p 绑定( b i n d i n g ) ，使用底层协议交换信息。图3 3 说明了s o a p 的工作原理；图3 4 给出了一个s o a p 实伢。 图表6简单对象传输协议工作原理 p 0 6 t s t o c k o u o t em r t p 1 1 h o s t ；“a i - i e c o m c o n t e r r t - t y p e ：t e x t x m l ：c h a r s o t = u t 卜矿 c o n t e n t - l e n g t h n n n n s o a p a c t i o n = ”h t t p ：w e x a m p l e c o m g e t l a s t t r a d e p r i c e 。 s o a p - e n v ；e n v e l o p ex m l n s ：s o a p - e n v = ”h t t p ：s c h e m a s x m l s o a p o r e s o a p e n v e l o p e l i i ：t r a d e p r i c e r e q u e s tx m l n s ：i l f 。h t t p ：m m e x a m p l e c o n v s t o c k q u o t e x s d ) m s f t s o a p - e n v b o d y ) 4 2 3 w s d l 图表7 一个s 0 a p 消息实例 w s d l 1 7 ( w e bs 盯v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 是一种x m l a p p f i c a 蛀o n ， 它将w e b 服务描述定义为一组服务访问点，客户端可以通过这些服务访闯点对 包含面向文档信息或面向过程调用的服务进行访问( 类似远程过程调用，r p c ) 。 2 1 青岛海关海运物流平台电子车牌制卡子系统的设计与实现 w s d l 首先对访问的操作和访问时使用的请习乏响应消息进行抽象描述，然后将 其绑定到具体的传输协议和消息格式上以最终定义具体部署的服务访问点。相关 的具体部署的服务访问点通过组合就成为抽象的w e b 服务。 图3 5 说明了w e b 服务描述语言的工作原理；图3 6 给出了一个w s d l 实 例。 图表8 w e b 服务描述语言 ? 姗iv e r s i o “，1 旷移 d e f i n i t i o n sn a b s =