高校一卡通驗證識別系統(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證身份信息和金融業(yè)務(wù)為主，包括學校圖書館身份驗證，宿舍樓身份驗證，電子考勤，繳納學費，食堂消費就餐等功能。校園一卡通的投入使用，在極大程度上有效實現(xiàn)了對校園的數(shù)字化管理建設(shè)，給廣大學生的校園生活、學習帶來便利的同時，也幫助校園管理人員有效地實現(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時性和準確性。

關(guān)鍵詞：高校;一卡通;驗證識別;身份

0.引言

一卡通的誕生，在信息技術(shù)應用層面，解決了在校學生隨身攜帶較多信息量的突破;在信息應用技術(shù)方面，簡化系統(tǒng)使用步驟，節(jié)省時間; 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，不但有效解決了學校管理人員對數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析中出現(xiàn)的各種復雜問題，而通過這個管理平臺可以使高校數(shù)據(jù)實現(xiàn)全面統(tǒng)一，從而大大提高管理工作的效率。同時，通過校園一卡通系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)，可以有效管理學校的日常業(yè)務(wù)，提高學校的管理水平和效率，為學校師生提供便利的生活、學習條件。校園一卡通系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計與應用，是當前信息化時代校園管理建設(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)，對逐步提升高等學校整體辦學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)備實現(xiàn)目標識別，可以高效地獲取目標所覆蓋的各種信息。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)進行相應處理。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射頻識別標簽能夠?qū)ο笏哂械奶匦哉归_有效的標識，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。他的知識標簽主要可以涵蓋兩個部分，分別稱為是標識天線和標簽芯片，各自的標簽上都具備獨一無二的電子信號編碼，標簽芯片會被直接附著到不同物體中的對象上以此表示標識不同。RFID數(shù)據(jù)閱讀器向一個電子標簽接口發(fā)射信號讀取反饋信號，電子標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行數(shù)據(jù)處理。電子標簽文件附加到目標識別約定對象的內(nèi)部或表面，并且當它通過數(shù)據(jù)讀寫編輯器自動進入識別約定的范圍時，讀取編寫器自動識別讀取每個電子標簽文件中的每個約定對象信息，達到約定識別范圍目標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簽，發(fā)出返回的信號應答控制信號。

（1）射頻信號標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時射頻通信標簽內(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，射頻通信標簽通過數(shù)據(jù)接收到的電磁波信號作為自己的實時能量處理來源，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行實時相應能量處理，從而可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)讀寫器信號命令和載波數(shù)據(jù)的實時接收

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

射頻閱讀標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簽正常運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)標簽的能量轉(zhuǎn)移調(diào)制，以及從標簽接口到數(shù)據(jù)讀寫器的能量轉(zhuǎn)移調(diào)制。

①讀寫器到標簽的能量傳輸

與射頻讀寫器相對應的距離為小于r的一個射頻功率標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是標簽讀取書寫器讀閱天線的標簽信號有效發(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射頻標簽到讀寫器的能量傳輸

射頻雷達標簽返回的射頻信號能量隨其射頻雷達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為雷達散射截面面積。

4.結(jié)論

校園一卡通系統(tǒng)有著極好的應用前景，基于 RFID 技術(shù)研究設(shè)計該系統(tǒng)，并通過 SOA 架構(gòu)實現(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)，將進一步提高信息讀取的正確率。

參考文獻

[1]韓方正.UHF頻段RFID系統(tǒng)天線的設(shè)計仿真與驗證[D].北京：北京郵電大學，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，2014.

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