高校一卡通驗(yàn)證識別系統(tǒng)

王長宇

摘 要：新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命正聚焦于信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，校園卡就是信息技術(shù)發(fā)展下的產(chǎn)物。校園一卡通主要以識別驗(yàn)證身份信息和金融業(yè)務(wù)為主，包括學(xué)校圖書館身份驗(yàn)證，宿舍樓身份驗(yàn)證，電子考勤，繳納學(xué)費(fèi)，食堂消費(fèi)就餐等功能。校園一卡通的投入使用，在極大程度上有效實(shí)現(xiàn)了對校園的數(shù)字化管理建設(shè)，給廣大學(xué)生的校園生活、學(xué)習(xí)帶來便利的同時(shí)，也幫助校園管理人員有效地實(shí)現(xiàn)了校園過程管理的自動化，有效地減輕了校園的工作量，提高了校園操作的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：高校;一卡通;驗(yàn)證識別;身份

0.引言

一卡通的誕生，在信息技術(shù)應(yīng)用層面，解決了在校學(xué)生隨身攜帶較多信息量的突破;在信息應(yīng)用技術(shù)方面，簡化系統(tǒng)使用步驟，節(jié)省時(shí)間; 在信息安全方面，電子技術(shù)的飛速發(fā)展，加密和防偽得到了極大的保障。所以學(xué)校需要建立一個屬于自己的一卡通信息系統(tǒng)，這是必要的。

1.校園一卡通系統(tǒng)的意義

校園一卡通系統(tǒng)，是讓師生們實(shí)現(xiàn)“一卡在手，走遍校園”的重要工具。校園一卡通，不但有效解決了學(xué)校管理人員對數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析中出現(xiàn)的各種復(fù)雜問題，而通過這個管理平臺可以使高校數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面統(tǒng)一，從而大大提高管理工作的效率。同時(shí)，通過校園一卡通系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)，可以有效管理學(xué)校的日常業(yè)務(wù)，提高學(xué)校的管理水平和效率，為學(xué)校師生提供便利的生活、學(xué)習(xí)條件。校園一卡通系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，是當(dāng)前信息化時(shí)代校園管理建設(shè)的必然趨勢，因此校園一卡通系統(tǒng)在各高校的校園信息化工程建設(shè)中一直起著必不可少的作用，是高校信息化工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)，對逐步提升高等學(xué)校整體辦學(xué)管理水平來說具有非常重大意義[1]。

2.RFID射頻識別技術(shù)

客觀地說，識別技術(shù)是指通過專門的設(shè)備實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識別，可以高效地獲取目標(biāo)所覆蓋的各種信息。此外，該技術(shù)可以識別各種信息類型，例如聲音，圖像等，并將獲取的信息傳輸?shù)街醒胩幚硐到y(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理。它是一種智能信息采集技術(shù)。其中RFID射頻識別技術(shù)是目前識別射頻技術(shù)中具有技術(shù)優(yōu)勢的一種射頻技術(shù)，它通過天線實(shí)現(xiàn)來射頻信號的傳輸，并結(jié)合耦合作用來完成各類系統(tǒng)的識別處理。RFID射頻識別標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)ο笏哂械奶匦哉归_有效的標(biāo)識，使得射頻辨別技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，射頻識別的廣泛應(yīng)用是發(fā)展現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)體系的重要前提[2-3]。

RFID射頻無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)射頻無線通信控制系統(tǒng)大體由以下幾個部分共同組成：標(biāo)簽、天線、傳送器、接收器、微處理器、中央信息系統(tǒng)。傳統(tǒng)意義上把傳送器、接收器、微處理器等合稱為閱讀器。他的知識標(biāo)簽主要可以涵蓋兩個部分，分別稱為是標(biāo)識天線和標(biāo)簽芯片，各自的標(biāo)簽上都具備獨(dú)一無二的電子信號編碼，標(biāo)簽芯片會被直接附著到不同物體中的對象上以此表示標(biāo)識不同。RFID數(shù)據(jù)閱讀器向一個電子標(biāo)簽接口發(fā)射信號讀取反饋信號，電子標(biāo)簽通過反饋信號識別讀取信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)接口傳遞數(shù)據(jù)給中央處理器對其信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。電子標(biāo)簽文件附加到目標(biāo)識別約定對象的內(nèi)部或表面，并且當(dāng)它通過數(shù)據(jù)讀寫編輯器自動進(jìn)入識別約定的范圍時(shí)，讀取編寫器自動識別讀取每個電子標(biāo)簽文件中的每個約定對象信息，達(dá)到約定識別范圍目標(biāo)約定對象的主要目的。

3.RFID識別系統(tǒng)的工作原理

RFID識別系統(tǒng)的主要工作流程一般可以劃分為兩個，第一個過程是射頻通信標(biāo)簽由閱讀器通過接收信號來控制，天線由發(fā)射信號激勵來控制信號;第二個過程是信號讀取傳寫器控制天線通過接收到的射頻通信標(biāo)簽，發(fā)出返回的信號應(yīng)答控制信號。

（1）射頻信號標(biāo)簽接收信號讀取器通過天線載波發(fā)送的射頻激勵信號。激勵發(fā)射信號主要包括已經(jīng)過調(diào)制的無線載波發(fā)射部分和未經(jīng)過調(diào)制的無線載波發(fā)射部分。對于交流電磁波沒有調(diào)制的部分，通信標(biāo)簽將交流載波中的所有能量轉(zhuǎn)換為直流電壓。轉(zhuǎn)換后出來的直流電壓為實(shí)時(shí)射頻通信標(biāo)簽內(nèi)的射頻芯片根據(jù)工作狀態(tài)提供載波能量;對于需要攜帶載波數(shù)據(jù)或者需要讀入書寫器信號命令的射頻載波數(shù)據(jù)信號，射頻通信標(biāo)簽通過數(shù)據(jù)接收到的電磁波信號作為自己的實(shí)時(shí)能量處理來源，并對數(shù)據(jù)接收器得到的數(shù)據(jù)讀寫器載波信號命令進(jìn)行實(shí)時(shí)相應(yīng)能量處理，從而可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)讀寫器信號命令和載波數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收

（2）當(dāng)射頻應(yīng)用標(biāo)簽向標(biāo)準(zhǔn)讀寫器發(fā)出返回反射信號時(shí)，讀取器將載波激勵脈沖信號發(fā)送到輸入的射頻應(yīng)用標(biāo)簽電路，載波的部分反射能量被送入射頻應(yīng)用標(biāo)簽并轉(zhuǎn)換成直流載波電壓，為射頻標(biāo)簽讀寫電路進(jìn)入工作狀態(tài)提供額定電流。另一部分載波能量被饋入射頻應(yīng)用標(biāo)簽電路進(jìn)行射頻調(diào)制，并通過反射射頻載波，以此向標(biāo)簽讀寫器發(fā)出反射激勵信號。

射頻閱讀標(biāo)簽中由接收器得到的射頻電磁波發(fā)射能量主要分為兩個部分，一部分目的是為了在射頻閱讀標(biāo)簽正常運(yùn)行工作期間提供必須的發(fā)射能量，另一部分的則是將它反射到返回射頻讀寫器的發(fā)射信號。能量轉(zhuǎn)移調(diào)制還可以包括兩部分：從讀寫器到數(shù)據(jù)標(biāo)簽的能量轉(zhuǎn)移調(diào)制，以及從標(biāo)簽接口到數(shù)據(jù)讀寫器的能量轉(zhuǎn)移調(diào)制。

①讀寫器到標(biāo)簽的能量傳輸

與射頻讀寫器相對應(yīng)的距離為小于r的一個射頻功率標(biāo)簽在其所在位置的射頻功率矢量密度函數(shù)可以通過表示形式為：

式（1.1）中，PTX是標(biāo)簽讀取書寫器讀閱天線的標(biāo)簽信號有效發(fā)射功率;GTX為存取讀寫器讀閱天線的輻射增益;R是標(biāo)簽與讀寫器天線的相對距離;EIRP表示的是讀寫器天線的有效輻射功率，也就是天線增益值與讀寫器信號發(fā)射功率值的乘積。

②射頻標(biāo)簽到讀寫器的能量傳輸

射頻雷達(dá)標(biāo)簽返回的射頻信號能量隨其射頻雷達(dá)散射截面的最大面積逐漸增加，成為相關(guān)的能量關(guān)系。射頻電路標(biāo)簽在信號識別控制區(qū)域內(nèi)的某處即使接收器受到了由讀取書寫器直接發(fā)射的射頻電磁波，一部分被自身射頻電路標(biāo)簽直接吸收反射作為來提供自身射頻電路正常工作的發(fā)射能量，另一部分則被射頻標(biāo)簽吸收反射后來回發(fā)送給其他讀寫器，其中接收射頻和被標(biāo)簽吸收反射回來電磁波的發(fā)射能量公式為：

式（1.2）中R為雷達(dá)散射截面面積。

4.結(jié)論

校園一卡通系統(tǒng)有著極好的應(yīng)用前景，基于 RFID 技術(shù)研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，并通過 SOA 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)一卡通系統(tǒng)與校園其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊，有助于校園一卡通系統(tǒng)融入學(xué)校的信息建設(shè)工程。RFID 閱讀器可以讀取校園卡內(nèi)的個人信息，利用該技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)，將進(jìn)一步提高信息讀取的正確率。

參考文獻(xiàn)

[1]韓方正.UHF頻段RFID系統(tǒng)天線的設(shè)計(jì)仿真與驗(yàn)證[D].北京：北京郵電大學(xué)，2012.

[2]劉春龍.RFID關(guān)鍵技術(shù)理論的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2014.

[3]潘爵雨.基于RFID的室內(nèi)定位技術(shù)及其應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.