适用于智能交通信息感知的高保密超高频RFID系统的制作方法

本发明涉及无线射频识别技术领域，特别是一种适用于智能交通信息感知的高保密超高频rfid系统。

背景技术：

无线射频识别技术(radiofrequencyidentification，rfid)是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标并获取相关数据。rfid可进行多目标进行识别，也可对运动目标进行识别。按照工作频率的不同，rfid系统可以分为低频(125khz)、高频(13.56mhz)、超高频(860mhz～930mhz)和微波系统(2.45ghz)等。其中，超高频(uhf)rfid系统一般采用电磁反向散射原理来实现阅读器和电子标签之间的通信，能一次性读取多个电子标签、穿透性较强、可重复多次读写、数据传送速度较快，而且无源电子标签具有成本相对较低、体积较小、使用较方便、可靠性更高和寿命更长等特点。uhfrfid技术已逐步拓展到现代物流、电子商务、交通运输管理、电子政务以及军事管理等领域。

现阶段超高频rfid技术存在成本较高、安全性不足等缺点，制约了物联网的发展。此外，我国uhfrfid产业还比较薄弱，大规模应用为时尚早。要进一步推动超高频rfid在国民经济各个领域的广泛使用，除了满足电子标签的超低成本要求，还需要解决读写数据可靠性和准确性、读写器与标签、读写器与数据库之间的数据泄密、开放查询和被监听等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种满足物联网数据传输的可靠性、准确性和安全性要求，以及电子标签的超低成本要求的适用于智能交通信息感知的高保密超高频rfid系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于智能交通信息感知的高保密超高频rfid系统，该系统基于分布式密钥，包括服务器、超高频rfid读写器和rfid标签，

所述超高频rfid读写器包括超高频rfid读写器模拟前端芯片、超高频rfid读写器soc芯片，采用针对超高频rfid读写器内otp唯一号的加密认证机制，实现超高频rfid读写器鉴权访问后台服务器/数据库，该超高频rfid读写器采用动态加密读取标签方法，通过动态密码实现标签防克隆；所述rfid标签集成了相应的纠错编码电路。

进一步地，所述超高频rfid读写器模拟前端芯片集成了发射功率为20dbm的功率放大器。

进一步地，所述超高频rfid读写器模拟前端芯片集成了无源混频器。

进一步地，所述超高频rfid读写器soc芯片集成了发射功率为25dbm的功率放大器。

进一步地，所述超高频rfid读写器soc芯片集成了电子纠错码编码和译码电路，具体如下：

读写器在写入rfid标签的数据时，将所有的数据通过读写器芯片中的纠错电路生成ecc纠错码，并一起写入rfid标签中；读标签时，则将标签数据和ecc纠错码一起读回，阅读器先进行纠错码解码，然后进行crc校验；对于错码数不超过纠错码纠错范围，阅读器就可以纠正。

进一步地，所述采用针对超高频rfid读写器内otp唯一号的加密认证机制，实现超高频rfid读写器鉴权访问后台服务器/数据库，具体如下：

在读写器中加入otp模块，otp模块中加入读写器唯一号，后台数据库根据读写器唯一号对每个读写器进行分级授权访问；读写器在完成标签数据读写后，通过网络与后台服务器建立通信连接，然后与读写器otp读取到的、经过公钥加密过后的otp编码数据形成的认证数据一起发送给后台读写器认证系统，后台读写器认证将数据通过私钥解密后，与标签所在的数据库授权读写器列表进行比对，以确认读写器是否处于授权范围，如果是非授权读写器，则无法获取数据内的标签所属的所有内容；如果是授权读写器，则完成相应内容的查询，从而实现读写器的系统鉴权。

进一步地，所述该超高频rfid读写器采用动态加密读取标签方法，通过动态密码实现标签防克隆，具体如下：

读写器在读取标签时，同时读取标签内的标签数据内容和动态对称密码，然后一起将这两个数据传送到后台服务器；动态对称密码将与后台服务器上的认证密码进行比对，如果一致，则服务器发送响应给读写器；确认读写成功后，读写器产生一组新的动态密码并同时写入标签和后台服务器中，对密码进行对称动态更新；这时如果有克隆标签，由于不能及时更新动态对称密码，即使在某个时间将标签内的数据完全复制克隆，但由于无法与后台服务器及时更新动态对称密码，因此能够被系统识别为非法标签，从而防止标签被克隆。

进一步地，所述rfid标签时内集成相应的纠错编码电路，具体如下：

在rfid标签内集成相应的纠错编码电路，阅读器则集成相应的纠错译码电路或软件；标签对数据先通过crc电路加上校验码，然后进行纠错编码发送；阅读器先进行纠错码解码，然后进行crc校验；对于错码数不超过纠错码纠错范围，阅读器就可以纠正：只有连续多个错码造成的不可纠正错误，才被crc校码发现，并要求重发。所述rfid标签时内集成相应的纠错编码电路，提高了超高频rfid读写器成功率。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)、实现了标签的远距离读取并且大大提高了读写器的灵敏度；(2)、提高了读写差错控制效率，降低了标签成本；(3)、实现了读写器与后台服务器之间的有效鉴权，有效地防止敏感信息泄漏；(4)、有效地防止标签被大规模“克隆”。

附图说明

图1为本发明适用于智能交通信息感知的高保密超高频rfid系统的结构图。

图2为本发明超高频rfid读写器读取rfid标签数据的工作流程图。

图3为本发明rfid标签与后台服务器的双向鉴权图。

图4为本发明通过动态密码实现rfid标签防克隆图。

图5为本发明rfid标签中增加ecc模块的差错控制编码技术图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案。

结合图1，本发明适用于智能交通信息感知的高保密超高频rfid系统，该系统基于分布式密钥，包括服务器、超高频rfid读写器和rfid标签，

所述超高频rfid读写器包括超高频rfid读写器模拟前端芯片、超高频rfid读写器soc芯片，采用针对超高频rfid读写器内otp唯一号的加密认证机制，实现超高频rfid读写器鉴权访问后台服务器/数据库，该超高频rfid读写器采用动态加密读取标签方法，通过动态密码实现标签防克隆；所述rfid标签集成了相应的纠错编码电路。

进一步地，所述超高频rfid读写器模拟前端芯片集成了发射功率为20dbm的功率放大器。

进一步地，所述超高频rfid读写器模拟前端芯片集成了无源混频器。

进一步地，所述超高频rfid读写器soc芯片集成了发射功率为25dbm的功率放大器。

进一步地，所述超高频rfid读写器soc芯片集成了电子纠错码编码和译码电路，具体如下：

读写器在写入rfid标签的数据时，将所有的数据通过读写器芯片中的纠错电路生成ecc纠错码，并一起写入rfid标签中；读标签时，则将标签数据和ecc纠错码一起读回，阅读器先进行纠错码解码，然后进行crc校验；对于错码数不超过纠错码纠错范围，阅读器就可以纠正。

进一步地，所述采用针对超高频rfid读写器内otp唯一号的加密认证机制，实现超高频rfid读写器鉴权访问后台服务器/数据库，具体如下：

在读写器中加入otp模块，otp模块中加入读写器唯一号，后台数据库根据读写器唯一号对每个读写器进行分级授权访问；读写器在完成标签数据读写后，通过网络与后台服务器建立通信连接，然后与读写器otp读取到的、经过公钥加密过后的otp编码数据形成的认证数据一起发送给后台读写器认证系统，后台读写器认证将数据通过私钥解密后，与标签所在的数据库授权读写器列表进行比对，以确认读写器是否处于授权范围，如果是非授权读写器，则无法获取数据内的标签所属的所有内容；如果是授权读写器，则完成相应内容的查询，从而实现读写器的系统鉴权。

进一步地，所述该超高频rfid读写器采用动态加密读取标签方法，通过动态密码实现标签防克隆，具体如下：

读写器在读取标签时，同时读取标签内的标签数据内容和动态对称密码，然后一起将这两个数据传送到后台服务器；动态对称密码将与后台服务器上的认证密码进行比对，如果一致，则服务器发送响应给读写器；确认读写成功后，读写器产生一组新的动态密码并同时写入标签和后台服务器中，对密码进行对称动态更新；这时如果有克隆标签，由于不能及时更新动态对称密码，即使在某个时间将标签内的数据完全复制克隆，但由于无法与后台服务器及时更新动态对称密码，因此能够被系统识别为非法标签，从而防止标签被克隆。

进一步地，所述rfid标签时内集成相应的纠错编码电路，具体如下：

在rfid标签内集成相应的纠错编码电路，阅读器则集成相应的纠错译码电路或软件；标签对数据先通过crc电路加上校验码，然后进行纠错编码发送；阅读器先进行纠错码解码，然后进行crc校验；对于错码数不超过纠错码纠错范围，阅读器就可以纠正：只有连续多个错码造成的不可纠正错误，才被crc校码发现，并要求重发。所述rfid标签时内集成相应的纠错编码电路，提高了超高频rfid读写器成功率。

实施例1

本发明基于分布式密钥的高保密超高频rfid系统，包括超高频rfid读写器和rfid标签。所述超高频rfid读写器包括超高频rfid读写器模拟前端芯片、超高频rfid读写器soc芯片、一种鉴权访问物联网应用系统后台服务器方法和一种动态加密读取标签方法；所述rfid标签集成了相应的纠错编码电路。

进一步地，所述超高频rfid读写器模拟前端芯片在采用直接上变频的发射机结构以及零中频的正交接收机结构的基础上，集成了发射功率为20dbm的功率放大器，实现了标签的远距离读取。

进一步地，所述超高频rfid读写器将高线性度和低噪声的无源混频器作为射频前端，有效地解决了发射机的载波泄露问题，大大提高了读写器的灵敏度。

进一步地，所述超高频rfid读写器soc芯片集成了发射功率为25dbm的功率放大器，满足了便携性和读取距离的需要，减小了bom成本。

进一步地，所述超高频rfid读写器soc芯片集成了电子纠错码编码和译码电路，读写器在写入rfid标签的数据时，将所有的数据通过读写器芯片中的纠错电路生成ecc纠错码，并一起写入rfid标签中(由于rfid标签内存储空间足够，这种方式并不需要额外增加rfid标签的存储容量)。读标签时，则将标签数据和ecc纠错码一起读回，阅读器先进行纠错码解码，然后进行crc校验。对于错码数不超过纠错码纠错范围，读写器就可以纠正。解决了采用差错控制编码技术导致的标签成本上升问题。

图2为所述超高频rfid读写器读取rfid标签数据的工作流程图。标签数据先通过crc电路加上校验码，然后进行纠错编码电路编码后发送回读写器中(对没有纠错编码电路的标签，直接发送存储区内存储的纠错编码数据)，所传送回读写器的数据包括协议控制(protocolcontrol，pc)数据、epc、crc以及额外增加的ecc。阅读器先进行ecc纠错码解码处理，以纠正一些错误的数据，然后进行crc校验核对pc+epc码，确认数据是否正确。

进一步地，所述超高频rfid读写器一种鉴权访问物联网应用系统数据库方法，建立读写器多级授权访问机制，针对不同级别的用户，开放不同细节的数据库访问权限，有效地防止敏感信息泄漏。具体的实施方案如图3所示，在读写器中加入otp模块，otp模块中加入读写器唯一号，后台数据库根据读写器唯一号对每个读写器进行分级授权访问。读写器在完成标签数据读写后，通过网络与后台服务器建立通信连接，然后与读写器otp读取到的、经过公钥加密过后的otp编码数据形成的认证数据一起发送给后台读写器认证系统，后台读写器认证将数据通过私钥解密后，与标签所在的数据库授权读写器列表进行比对，以确认读写器是否处于授权范围，如果是非授权读写器，则无法获取数据内的标签所属的所有内容；如果是授权读写器，则可以完成相应内容的查询，从而有效地实现读写器的系统鉴权。

进一步地，所述超高频rfid读写器在读取标签时采用了动态加密方法，有效防止标签被大规模“克隆”。如图4所示，具体实施过程为，读写器在读取标签时，同时读取标签内的标签数据内容和动态对称密码，然后一起将这两个数据传送到后台服务器。动态对称密码将与后台服务器上的认证密码进行比对，如果一致，则服务器发送响应给读写器。确认读写成功后，读写器产生一组新的动态密码并同时写入标签和后台服务器中，对密码进行对称动态更新。这时如果有克隆标签，由于不可能及时更新动态对称密码，即使在某个时间将标签内的数据完全复制克隆，但由于无法与后台服务器及时更新动态对称密码，因此能够很容易地就被系统识别为非法标签，从而有效防止标签被大规模克隆。

进一步地，所述rfid标签时内集成相应的纠错编码电路。如图5所示，具体的实施过程为，标签对数据先通过crc电路加上校验码，然后进行纠错编码发送。阅读器先进行纠错码解码，然后进行crc校验。对于错码数不超过纠错码纠错范围，阅读器就可以纠正：只有连续多个错码造成的不可纠正错误，才被crc校码发现，并要求重发。这样就大大降低了读写器要求标签重新发送数据的概率，从而提高了读写器的读写效率，降低误读率。