基于RFID技术的智能门禁系统设计文献综述.doc

文献综述文献综述 课题名称：基于RFID技术的智能门禁系统设计 （控制部分）课题类型： 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 年 级： 指导教师： 2011年3月12日基于RFID技术的智能门禁系统设计（控制部分）中文摘要IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的英文简称，也叫做智能卡。它是将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似，在其左上方嵌有一片或若干片集成电路芯片。芯片一般是不易挥发性存储器(ROM，EPROM，EZPROM)，保护逻辑电路，甚至于CPU(中央处理单元)。IC卡可以从硬件角度分为接触式和非接触式两大类。本文主要介绍非接触式IC卡。非接触式IC卡又称射频卡,由IC芯片、感应天线组成 ,封装在一个标准的PVC卡片内,芯片及天线无任何外露部分 ,是近几年发展起来的一项新技术。由于射频IC卡具有存储容量大、抗干扰能力强、便于携带、安全性高等优点 ,在公交、金融等很多领域都得到了广泛的应用。关键词：射频，IC卡，射频识别AbstractIC card is the abbreviation of Integrated Circuit Card,its alse called smart card. It is an integrated circuit chip embedded in the plastic film and packaged in the form of cards. Its appearance and covering is similar to magnetic card. One or several integrated circuit chips are embedded in its upper left. The chip is generally memory like ROM，EPROM and EZPROM,protecting logic circuit,even CPU(Central Processing Unit).According to the different hardware,IC card can divided into contact IC card and contactless IC card. This paper mainly introduces contactless IC card.Contactless IC card is also called Radio Frequency IC Card.It consists of IC chip and induction antenna and is packaged in a normative PVC card ,The chip and antenna have no exposed part. Contactless IC card is a new technology in recent years. Since the RF IC card with large storage capacity, anti-interference ability, portable, safe, etc.,it has been widely used in in public transportation, finance, and many areas.Key words：Radio Frequency，IC card，RFID一课题国内外现状IC卡的概念是20世纪70年代初提出来的，法国布尔(BULL)公司于1976年首先创造出IC卡产品1，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度。射频识别（Radio frequency Identification，简称RFID） , 是20世纪80年代兴起的一门自动识别技术，它利用无线射频方式非接触供电，并进行非接触双向数据通信，以达到目标识别及交换数据的目的。自出现以来，由于它极大加速了信息的收集和处理，近年来获得迅速的发展。与传统的条码或磁条识别技术相比，射频识别技术具有非接触、作用距离远、精度高、信息的收集和处理快捷灵活及较好的的应用环境适应性等一系列的优点，在工业自动化、商品控制、交通运输控管等众多领域得到广泛的发展。射频识别系统的典型结构2典型RFID系统（如图31）由应答器（Tag）、读写器（Read and Write Device）以及数据交换、管理系统等组成。应答器也称射频卡、电子标签，它具有智能读写及加密通信的能力，是射频识别系统真正的数据载体，在阅读器的响应范围之外，应答器处于无源状态，只有在阅读范围之内，应答器才是有源的。应答器工作所需的能量，如同时钟脉冲和数据一样，是通过耦合单元（非接触）传输给应答器的，读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成，应答器如果是无源系统，即应答器内不含电池，则应答器工作的能量是由读写器发出的射频脉冲提供。射频识别技术与IC卡技术有机结合而产生了射频卡,解决了无源（卡中无电源）和免接触的难题3，促进了非接触式IC卡的产生及迅猛发展，是电子技术应用领域的一大突破。非接触式的IC卡在集成电路上不向外引出触点，而是通过包含在卡片中的无线收发电路及相关的一些电路来实现与外界的数据交流和电源的供给，其通过无线电波或电磁场感应的方式进行能量和数据的交换4。相较于接触式lC卡而言，避免了卡和阅读器之间的相互接触，从而方便了卡的使用。在实际应用中体现出使用方便、交易速度快、便于维护和卡片使用寿命较长的优点。非接触式IC卡特点具体如下：1)操作快捷卡与读卡器之间为无线通讯，使用时无需插拔卡及固定方向。操作时，卡可以放在钱包、衣服口袋或公文包中无需拿出，大大提高了使用速度。同时，由于卡与读卡器进行通讯时的载波频率较高，卡内芯片可以工作在较高的系统时钟下，使二者的通信速率很高。2)高抗干扰性非接触式IC卡具有防冲突机制，在多张卡片同时进入读卡器工作范围时能够防止卡片之间出现数据干扰，允许多张卡片同时操作，相对接触式IC卡增加了“并行”处理能力。3)配合具体应用具有多种工作距离非接触式IC卡中既有作用距离为几米、可用于高速公路收费系统中的远距离卡，又有作用距离为几厘米、可用于电子钱包的近距离卡，使得系统配置灵活多样。4)高可靠性非接触式IC卡与读卡器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用的可靠性及设备和卡的寿命。而且由于无线电波不会受尘土、潮气和震动的干扰，使得非接触式IC卡可应用在恶劣的环境。同时，由于读卡器可以置于障碍物的后面而不影响它与卡的通讯，可以防止在接触式IC卡的使用中对读卡器进行恶意破坏现象的出现。5)可适合于多种应用非接触式IC卡的存储结构的特点使其可以一卡多用，能用于不同的系统，用户可以根据不同的应用设置不同的密码和访问条件。6)高安全性非接触式IC卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前将此序列号固化于卡内芯片中，不可再更改，使用时非接触式IC卡于读卡器要进行三次相互认证，而且通讯过程中所有的数据都加密，卡内各个扇区都有自己的操作密码和访问条件5。（一）非接触式IC卡国外研究现状非接触式IC卡按工作距离长短可分为：密耦合卡（1mm以内）、近耦合卡（近距离卡，15cm以内）疏耦合卡（远距离卡，1m以内）远耦合卡（1m以上）为此ISO/IEC根据接口设备与IC卡定义了三个国际标准6，如表21所示：IC卡在世界各国都有很快的发展。金融IC卡已在各国普及，非金融IC卡主要用于公交、电信行业，做为月票IC卡、电话IC卡等7。（二）非接触式IC卡国内研究现状我国于1993年提出了“金卡工程”。 在“金卡工程”提出至今十几年来，我国IC卡应用发展迅猛。截至2003年6月底，全国累计发行使用IC卡为近13亿张，其中，公用电话IC卡约为7亿张，移动电话SIM卡、UIM卡约2.6亿张，总计近10亿张，其他各类IC卡，如社会保障卡、组织机构代码卡、交通卡等约有3亿张8，而且这数字还在逐年增长着。截至2010年第一季度末，我国累计发行的光是银行卡就达到亿张，消费业务亿笔，金额万亿元9，可见银行卡对社会经济有及其强大的推动力。同时IC卡在经济和社会其他各个领域的广泛应用，对提高行业管理现代化水平和人民生活水平、推动整个社会信息化进程发挥了重要作用。二国内外主要研究成果非接触式IC卡技术近年在国内的发展十分迅速，它可识别和跟踪几乎所有的物理对象，该技术已广泛应用在各个行业，逐渐改变和影响我们的生活。其典型应用有：（1）身份识别。电子标签可以嵌入到身份证、护照、工作证等各种证件中，用作人员身份识别，也可用在动物身上，便于种群保护等科学研究。其一般都工作在135KHz以下或13.56MHz，因为这个频段对人体或动物影响较小10。如中国正在使用的第二代身份证就是基于ISO/IE14443-B标准的13.56MHz非接触式IC卡，该证件已在国内各大城市逐步发行，相应的读卡器也被指定厂家生产并在公安、银行等部门得到使用。在这些读卡器中通常采用非接触式IC卡读卡器的设计Philips公司生产的RC531或TI的RI-R6C等射频读写芯片。（2）公共交通应用。公交管理是在中国应用最早，且最成功的领域。主要应用于公交车上的电子车票。使用非接触式IC卡的电子车票具有防伪性高、结算安全、使用方便等特点。现在，基本上国内很多省会城市如北京、上海、成都等都已使用，通常采用符合ISO/IEC 14443-A的13.56MHz的非接触式IC卡，而读卡器的射频电路部分大多采用Philips公司生产的MCM200射频模块或RC500射频芯片11。（3）物流管理。为了保证物品在运输过程中不被误送或丢失，并实时监控物品的流通过程，加强管理，提高效率，因此RFID也在铁路或公路的货运调度、集装箱识别和跟踪等环节得到使用12。（4）金融应用可以脱机交易的金融 IC卡不仅能够最大 限度地满足快捷的小额支付需求 ，而且可以增强金融机构服务社会管理的能力。金融IC卡并具有很高安全性，能有效规避伪冒风险、欺诈风险和操作风险13。三研究发展趋势我国的I C卡产业及应用始于2 0世纪9 0年代初，是伴随着我国政府启动的“金卡工程”而发展起来的，至今已有近十年的历史。在这短暂的十年里 ，我国的I C卡产业及应用从无到有 、从小到大，迅速走过了启动阶段 ，发展的 速度是惊人的。特别是近两年来，我国的年发卡量均超亿张，年增长率达到3 0 4 0 ，已成为世界I C卡应用发展最快的国家之一14。我国I C卡的市场已经成为国际IC卡市场的一个重要部分，成为推动全球 IC卡向前发展的重要力量。四主要存在的问题由于射频卡的能量供给都是由射频信号提供的，所以射频功率的大小决定了射频卡的功耗，而卡片上集成 CPU需要占用更多的功耗。于是，解决能量供给的问题就是射频技术发展所需要解决的问题。提高射频信号的功率，以提供足够的能量保障卡芯片和CPU的正常工作15。这也是解决接触式IC卡和非接触式IC卡兼容问题的最为经济和现实的途径。五参考文献王爱英.智能卡技术IC卡(第二版)，北京:清华大学出版社.20002汪国海非接触式IC卡读卡器的设计：硕士学位论文成都：电子科技大学，20053杨友文，王建华射频IC卡系统的应用合肥工业大学学报（自然科学版），2002，（z1）：982-9844刘铮非接触式射频IC卡技术应用与研究：硕士学位论文湖南：湖南大学，20025刘洪，王颖非接触式IC卡分类及其特点分析科技创新导报，2008，（7）：72-726 International standard ISO/IEC,FCD 14443.Identification cardsContactless integrated circuit(s) cardsProximity cardsPartl:Physical CharaeteristiesPart2:Radio frequency power and signal interfacePart3:Initialization and antieollision7 刘罡IC卡在国外市场的发展现状金卡工程，2000，28中国收藏热线 IC卡的历史、发展与分类2010-7-24，/bbs/show_44234_1_1_1.html9新华网 中国累计发行银行卡超过21亿张2010-5-19，/fortune/2010-05/19/c_12119451.htm 10 ZHENG yongyun, ZHU zhaoyou, RAO yuntao .Auto charge system of publiccommun