外文翻译-RFID技术在自行车防盗、使用身份认证及竞赛等自行车管理系统中的应用

附件1：外文资料翻译译文RFID技术在自行车防盗、使用身份认证及竞赛等自行车管理系统中的应用林坤颖刘世荣南开科技大学电子工程系台湾南投县魏明逢甲大学电子信息工程学院台湾台中摘要：骑自行车是最休闲的运动之一，几乎每个人都拥有一辆自行车。然而，目前在自行车产业中，包括其生产，防盗和销售认证等方面，都还没有有效的管理方法，因此自行车相关产业正在探索是否可以通过使用RFID来解决这些问题。RFID是一种非接触式自动识别技术，主要是由嵌入有识别码的芯片和接收数据的天线组成。由于自行车一般是由金属材料或先进的碳纤维材料制成，而这些材料对电磁波将会有影响。另外，自行车在生产过程中受到很多的高温烤漆处理。标签也埋在体内，以便自行车的售后鉴定。目前自行车行业更倾向于把RFID标签下放在自行车比较隐蔽的角落，唯一的比较合适的地方就是自行车的座椅下方。装有特殊天线和标签阅读器的LF和RFID的结合，成功的解决了自行车的生产和认证问题。但是，如何解决防盗问题呢？我们可以在RFID中开辟一块内存用于输入个人信息，自行车信息等。目前的RFID技术可以应用在这里，甚至还可以将整个板块进行开发，将来用于交通管理，对过往的车辆进行监督，也可以用于车辆防盗。然而应用的最大障碍就是人们的隐私问题，毕竟，谁都不愿意他的行踪一直被人所知。集成有全球移动通信系统（GPS和GSM）的RFID技术现应用在人类生产生活中。太阳能电池板的使用，解决了其供电不足的问题。另外，其超高频且重量很轻的特点，将被应用到人类的体育竞赛中。RFID的工作原理1）当RFID标签进入读取范围，阅读器发出射频信号。2）用于感应电流所获得的能量发送识别码，或读者主动发送信号。3）读卡器读取信息后进行信息解码，1然后传送到系统，进行处理：查询，跟踪或统计。RFID应用覆盖范围很广，广泛应用在是车辆出入控制，物流管理，集装箱管理，交通收费系统，自动控制和储值卡。通过利用RFID数据容量大、可携性高、保密性强等特点，本文创建了包含自行车的防盗、认证和竞赛的一套管理系统，以协助自行车行业的生产和售后服务管理体系。在与其相关的行业中，集成有图像采集技术的RFID已经应用在体育竞赛中，代替了手工记录，管理参赛者的比赛时间和人身安全。集成有相机，GPS系统，获取实时比赛数据的3G网络的UHF标签几乎没有给参赛者增加额外的重量。它可以应用到的比赛，如骑自行车，步行和爬山，以确保实时监控和运动员的安全。关键词：非接触式自动识别技术；全球移动通信系统；GPS；GSM；超高频；UFH一、简介无线技术的发展和进步，正在逐步改变人们的生活方式，射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术就是一个典型的例子。当消费者在商店将全车的货物进行结账时，购买商品的金额将不通过任何条码扫描，便可以立刻显示在屏幕上，这样可以减少消费者的等待时间。此外，台北捷运悠游卡也有RFID技术，它结合了车票，电子钱包，信用卡等功能，让乘客可以只使用一个卡乘巴士从捷运到停车场。从上面的例子我们可以看到，短距离RFID技术日趋成熟，并应用于日常生活。功能简洁和易于集成的嵌入式无线产品的发展，不仅使人们快捷，方便，也意味着无线通信技术前进的重大飞跃已经到来。现在最常用的电子识别产品包括电话卡，信用卡，门禁卡，IC芯片卡，ID卡。然而，在这些电子卡的信息存储和数据是有限的。此外，穿着的变化和卡在长时间使用造成的磨损也会造成卡的识别准确度下降。鉴于市场上卡的缺点，我们结合RPID技术开发出了“非接触式感应”身份证。在一个理想的环境中，识别卡和读卡器不需要接触，读卡器可以读取和写入存储在标签中的数据并解读出相应的身份和信息。这就是所谓的射频识别系统，简称为RPID是“非接触”类型的自动识别技术。RPID采用射频技术，可以对信息进行自动识别，它包括电子标签和读写设备（读卡器），读卡器是标签的核心部件，大约直径2毫米，可以接收几厘米到几米的传感器发射的无线电波，读取电子标签中存2储的信息，识别的货物，设备或身份。RPID的功能与智能卡或IC芯片卡类似，但RPID有更大的内存存储容量，其外观尺寸更小，它不仅可以用来取代现有的固定式或接触式识别标签，商品条码，也可以与计算机网络，数据库管理系统和防火墙技术整合。所以RPID然后可以应用于存储管理，访问控制，跟踪管理，交通控制，生产自动化，联合票证，自动识别等领域。因此，RPID相关技术已逐渐成为未来的行业明星，并广泛应用于各个行业。二、制造方法两个基本组成部分包括RPID标签和阅读器。RPID的工作原理很简单，通过后台终端应用系统集成，标签嵌入在商品，通过发射无线电波，通过射频信号通过空间耦合的原则（交变磁场或电磁场）进行无接触信息传递，所需的标签数据发送到阅读器，以达到识别1的目的。随着无线通信技术和相关技术的发展，RPID的应用领域和环境已经越来越成熟，RPID标签内存芯片的数据存储容量、读写速度以及转换技术已大大提高。基于不同分类的RPID的应用，RPID标签可以分为有源和无源标签2两类。RPID技术可根据市场需求应用在生产管理及其服务，防盗机制和体育竞赛中。本文研究的是RPID在自行车管理体系中，在身份认证和防盗方面的应用：生产管理：自行车由许多部件拼装而成，在整个生产过程中，监控每个部分是否完成是非常关键的。例如，机体内部是否已经过防锈处理，因为在喷漆过后就很难分辨处理与否。而防锈处势必导致将来的销售纠纷，因此自行车生产过程的管理和控制是非常重要的。而UHF的实施，可监督每个环节的进行，确保了产品的质量。售后服务：高品质的自行车的价格有时并不比普通轿车的价格低。然而，当消费者购买自行车时，通常通过一纸卡进行产品证明。如果车在维修或更换零件时被盗，就会使消费者蒙受损失且不能上诉。由于这个原因，制造商们一直试图寻找高鉴别的高价位自行车，就像汽车引擎号码一旦被盗便不能在市场上流通一样，以此来更好地保护消费者权益防盗系统：在所有的交通工具中，自行车的失窃率最高。如何防盗一直是高价位自行车公司的重要问题，也是消费者在购买时的最大的担忧。开发商一3直在考虑设计一套不被破解的防盗机制，从而有效地制止不法分子窃取自行车。体育竞赛：知名的自行车制造商通过在节日期间举办各种自行车活动对自行车进行展示。有些团体比赛已骑自行车作为一项体育赛事，如锦标赛，爬山，或擂台赛等。所有这些活动帮助一些公司或协会提高了知名度，同时也展示了他们公司的最新产品，一举多得。这些活动可能已聚集了数以万计的汽车。如果将UHF标签附加到每一辆车，这将是审计失车的最佳时机。所以在组织的体育活动中使用RPID标签，不仅给参与的人带来了健康，也使人们更加了解RPID解决方案的应用。RPID系统的整个架构如图1所示，图中展示了系统内置的所有功能。其中包含负责生产管理的UHF（超高频），监测人的HF（高频），读取检测金属管的LF（低频）等。即使是比较复杂的体育竞赛所需的功能，只需要将这个系统的各个部分进行组合和变化就可以实现。图2和图3展示了的硬件设备和天线的实物。Figure1Systemarchitecture图1系统架构Figure2Hardwareentity图2硬件实体Figure3Dual-frequencyantenna图3双频天线三、应用4结合了射频技术的有关RFID的许多应用，不仅简化了工作，而且实现了工作的自动化，提高了准确度。根据市场分析表明，目前还没有任何一家自行车制造公司在生产管理中使用RFID技术，并不是社会没有需求，而是在生产天线和标签这一块存在很大的技术难题，在以往的工业生产中没有成功的案例，所以没有哪个系统程序开发商愿意开发这一领域。目前开发团队已经将这项技术在金属模型中实验成功，也很容易应用在自行车的生产中。如果该技术在国内的自行车生产线上测试成功，并推广到其他的厂家，那台湾单车的出口由这套系统带来的附加效益将非常可观。本文将逐步说明生产管理，服务，防盗体系、体育的市场需求以及一些其他应用的案例怎样实现在自行车的RFID防盗、认证和自行车竞赛管理系统。本文即将描述如何利用RFID技术改善生产管理、防盗机制、运动员的安全需求以及其他应用的案例，用于RFID防盗、认证和自行车竞赛管理系统：生产管理：自行车需要各种焊接，自行车体本身也比较脆弱，很难保证自行车在整个自动化生产过程中无差错，也没有一点人为的错误。如果在各道工序依靠RFID的UHF系统，利用高温金属电路板做成的可重复使用的标签，便可以远程、防震并精准的进行每一步。图4展示的是安装了超高频标签的自行车架，图5超高频标签电板。Figure4BodyproductionmonitoringFigure5installedUFHTAGwithinstalledUHFTAG图4安装了超高频标签的车架图5超高频标签电板售后服务：自行车标识不能轻易被损坏，唯一的办法是将标签铸在自行车的铁管上。使用LF(低频)读的话，金属管中的RFID阅读器很难读取标签，因为它的频率必定会偏离，例如阅读器可读取125KHz，天线放在金属管中，会改变它的共振频率，导致无法读取标签。由于没有固定的频率，投入大规模生产就很难。但使用吸波材料就可以轻松的解决这个问题。我们可以将天线的外5部涂抹一层吸波材料，就可以轻松的读取金属管标签了。这就需要标签进行特别定制了，标签本身要耐高温，可以对自身的频率进行微调，标签的天线要有合适的Q值，金属管只能阅读标签。标签如下图图6所示。Figure6ReadTAGwithinthemetaltubeFigure7GPSanti-theftdevice图6金属管内标签的读取图7防盗装置防盗系统：在所有的交通工具中，自行车的防盗是最有难度的。经常看到车棚中自行车的车架被盗，而车轮还被所在棚子里。在整个自行车中，最珍贵的部分就是自行车的框架了，因为它里面安装了GPS(GlobalPositioningSystem，全球卫星定位系统)，其内部的防盗系统也将有助于车身的追踪。骑手一般都会安装速度表，这个装置将速度的变化综合并记录在表格中，并通过太阳能充电器与车架连接在一起，使整个系统可以长时间使用。图7展示的是GPS防盗装置。体育运动：自行车运动一般可分为家庭休闲和计时赛两类，因为考虑到标签的重量可能会影响运动员的比赛，几乎所有RFID应用UHF标签进行比赛，其成本远远低于其他的标签，而且质量比较好，没有后续的问题。图8展示的是安全帽上的UFH标签。从图9中可以看出RFID可用于自行车计时赛，阅读器和标签设计有高增益的天线，阅读速度非常高，阅读率可达到100%,.现在视频记录作为凭证已经有争议了，我们可以结合3G网络将采集的信息发到会展中心，更好的对赛事进行及时的观察和监测。6Figure8UHFLabelFigure9BicyclingTimeCompetition图8超高频标签图9骑自行车比赛四、总结网络的开放和通信技术的快速发展，正在逐渐改变着人们的生活方式。如何在生产中运用先进的科技来进一步提高产业竞争力，成为信息技术发展和应用的方向之一，用科技来改进运转的设备，提高现有的运营和管理水平。近些年来，国内外的高校开始着手研究数字化的发展和推进，并通过应用各种IT技术，建立数字化空间，在时间和空间上完成对信息的发布和服务。在数字化推进过程中，通过数字的解调，大大促进了教学、科研、管理和各种服务活动，从而达到进一步提高改革质量和行