基于RFID技術的身份識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

　引言

　　RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別技術[1]，俗稱電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術[2-3]，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破性的技術：“第一，可以識別單個的非常具體的物體，而不是象條形碼那樣只能識別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，存儲的信息也非常大。”

　　基于此，我們開發(fā)了一個無線身份識別系統(tǒng)，用于對進出房間者進行身份識別和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

　　1RFID系統(tǒng)的基本組成及特點

　　1.1RFID系統(tǒng)的基本組成

　　最基本的RFID系統(tǒng)由電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分組成[4-5]。如圖1所示。

圖1RFID射頻識別系統(tǒng)基本組成部分

　　電子標簽：電子標簽也稱作智能標簽，它是指由IC芯片和無線通信天線組成的超微型的小標簽，其內(nèi)置的射頻天線用于和閱讀器進行通信。由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼（EPC），附著在要標識的目標物體上。閱讀器：閱讀器又稱讀頭、讀寫器等，它在RFID系統(tǒng)中扮演著重要的角色，主要負責與電子標簽的雙向通信，同時接受來自主機系統(tǒng)的控制指令。閱讀器的頻率決定了RFID系統(tǒng)工作的頻段，其功率決定了身頻識別的有效距離。閱讀器根據(jù)使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由射頻接口、邏輯控制單元和天線3部分組成。

　　1.2RFID系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢

　　RFID技術的應用包羅萬象，是近幾年來信息技術領域最熱門的話題之一。RFID技術較多應用于物流行業(yè)。傳統(tǒng)的物流信息采集工作方式是通過人工將貨物進行核對并將數(shù)據(jù)輸入到計算機中。這一過程費時費力，并且可能由于人為過失造成數(shù)據(jù)輸入錯誤的存在，影響所采集信息的可靠性。而自動識別輸入技術，大大提高了物流信息采集的工作效率。RFID技術的應用是其它技術識別技術，如條碼、IC卡、光卡等無法企及的，如：讀取方便快捷、識別速度快、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長、應用范圍廣、標簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改、安全性強、動態(tài)實時通信等。和傳統(tǒng)條形碼識別技術相比，RFID有以下優(yōu)勢：

　?、倏焖賿呙瑁?br />　?、隗w積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上不受尺寸大小與形狀限制；
　?、劭刮廴灸芰湍途眯浴FID對水、油和化學藥品等物質(zhì)有強抵抗性；
　　④可重復使用。條碼印刷后無法更改，RFID標簽內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)可以方便的更新。
　　⑤穿透性和無屏障閱讀。電磁波能穿透的介質(zhì)，對RFID的識別都不會產(chǎn)生影響；
　　⑥數(shù)據(jù)的記憶容量大；
　　⑦安全性。經(jīng)過加密的RFID數(shù)據(jù)，被竊取后被攻擊者讀出、復制的可能性很小。

　　2RFID身份識別系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

　　2.1電子標簽的設計

在本系統(tǒng)中，我們選擇TI公司的CCS511做為電子標簽[6]，TI公司的CC2511是為無線通信應用設計的低功耗2.4GHz的SoC芯片，CC2511集成了TI公司研發(fā)的被稱為業(yè)界最佳的RF收發(fā)器，其實芯片特性如下：主處理器：增加8051；存儲單元：32kBFLASH用于數(shù)據(jù)和程序的存儲，4kB數(shù)據(jù)空間；安全組件：支持AES對稱算法；接口支持：支持USB2.0協(xié)議全速率12Mb/s工作模式；功耗：最低功耗模式下電流為300nA；射頻：頻率范圍從2400～2483.5MHz可自由調(diào)節(jié)。

　　2.1.1存儲數(shù)據(jù)防靜態(tài)分析設計

　　為保障存儲器中數(shù)據(jù)的安全，在設計中我們使用CC2511中的AES模塊對數(shù)據(jù)進行加密后再存儲，密鑰存儲于CC2511的片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中中，在芯片第一次上電時隨機生成，不可讀出，這樣保證了存儲在EEPROM中數(shù)據(jù)的靜態(tài)安全性。此外，為防止硬件上的安全隱患，即EEPROM被人為替換。我們采取CC2511與EEPROM的ID號匹配認證的方式，以實現(xiàn)兩個芯片的一一對應。具體的匹配流程如圖2所示。