СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ АЛКОГОЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ
METHOD TO CONTROL AUTHENTICITY AND FLOW OF ALCOHOL GOODS

Предлагаемый способ относится к области электронных информационных систем, в частности к способам, реализующим информационное обеспечение в сетях удаленного доступа и направленным на идентификацию продукции, поступающей на реализацию.
В настоящее время подлинность реализуемой продукции, как правило, определяется внешними признаками, например, соответствующими документами, сопровождающими продукцию, символьными маркировками, наносимыми на продукцию. Отсутствие таких внешних признаков, как правило, указывает на то, что продукция относится к категории фальсифицированной, контрафактной или неучтенной. Но даже наличие внешних признаков у продукции в сегодняшних условиях широкого и доступного использования высоких технологий не позволяет достоверно считать, что реализуемая продукция является подлинной.
Известен способ контроля подлинности продукции, по которому подлинность продукции определяют по соответствию ее внешних признаков соответствующим установленным производителем этой продукции маркировочным данным (ГОСТ 16317-87 "Приборы холодильные электрические бытовые", общие технические условия, раздел 3.27 "Маркировка", 1987).
Недостатком данного способа является его низкая эффективность и трудоемкость установления факта соответствия внешних признаков установленным производителем маркировочным данным, так как указанное соответствие может быть установлено только специалистами в результате товароведческой экспертизы. Проведение экспертизы требует времени и является дорогостоящей услугой. Такой подход неприемлем при проведении операций по купле-продаже в отношении продукции, которая часто поступает не напрямую от изготовителя-производителя, а через посредников.
Известны также способы контроля подлинности продукции (авт. свид. СССР №1832318; патенты РФ №2106689, 2128856, 2132569, 2181503, 2183349, 2199781, 2225032, 2292587; патенты США №4641347, 5170044, 5528490, 6005960; патент Франции №2731816; патенты Японии №5165852, 2001344324; патенты ЕР №0820029, 0773503, 0773505; патенты WO №93/22745, 97/19821 и другие).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции» (патент РФ №2292587, G06K 5/02, 2005), который и выбран в качестве прототипа.
Указанный способ обеспечивает повышение достоверности и сокращение сроков определения подлинности продукции, а также повышение эффективности контроля за подлинной продукцией и ее перемещением. В известном способе каждой единице продукции присваивают идентификационный код, который вводят в базу данных сервера производителя, в качестве носителя идентификационных кодов используют радиочастотную метку в виде транспондера со встроенной антенной и микросхемой с записанными в нее идентификационными кодами, которой снабжают единицу продукции на конвейере при производстве, при перемещении продукции на складе или пункте реализации, осуществляют считывание идентификационных кодов и ввод этих данных в базу данных на сервере склада или пункта реализации и одновременно в базу данных сервера фискального органа. При контроле сравнивают считанные и запомненные коды.
Известный способ основан на технике радиочастотной идентификации (RFID). RFID - технология, которая позволяет автоматически собирать информацию о том или ином объекте, например о местонахождении транспортных средств, перевозимых ими товаров, идентифицировать владельцев и прочих пользователей, причем получать необходимую информацию быстро и просто, без вмешательства человека и, соответственно, с минимальным числом ошибок.
В настоящее время применяются следующие технологии RFID: TIRIS (134,2 кГц), Tag-It (13,56 МГц), UHP (850 МГц и выше) и LF/UHF (134,2 кГц/ 850 МГц).
В общем случае система радиочастотной идентификации содержит считывающее устройство (ридер) с антенной и транспондерные радиометки (тэги), работающие в полудуплексном (HDX-hali-duplex) режиме по принципу "запрос - ответ" с частотно-модулированными сигналами.
При использовании технологии TIRIS (типовая дальность считывания данных не превышает 1 м) запрос от ридера формируется в виде радиочастотной посылки частотой 134,2 кГц приблизительно каждые 50 мс. Каждый тэг, находящийся в поле действия ридера и принявший такой импульс, формирует ответный частотно-модулированный сигнал, несущий в себе сведения об объекте идентификации. Эта информация представляет собой двоичный код, который может быть записан на заводе-изготовителе или запрограммирован пользователем. Передача ответного сигнала от тэга осуществляется в виде частотной манипуляции (FSK) на частотах 134,2 кГц и 123,2 кГц. Известны тэги в виде пластиковых карточек, лепестков и миниатюрных капсул, брелоков.
Значительно большей дальностью действия, чем низкочастотные RFID, обладают среднечастотные и высокочастотные RFID: 1,5 м в диапазоне 13,56 МГц, 75 м в диапазоне 2,45 ГГц.
Однако транспондерные радиометки, работающие в полудуплексном режиме по принципу «запрос - ответ» с частотно-модулированными сигналами, отличаются сравнительно низкой эффективностью и достоверностью.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и достоверности контроля за подлинной продукцией и ее перемещением путем использования радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах.
1
1
1
1
1
2
1
2
1
Σ
1
2
2
Σ
2
Поставленная задача решается тем, что способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции на производстве, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в том, что каждой единице продукции присваивают идентификационный код, который вводят в базу данных сервера производителя, а контроль подлинности продукции определяют путем сравнения идентификационного кода единицы продукции с кодом, имеющимся в указанной базе идентификационных кодов, и при совпадении кодов выдают сообщение о подлинности данной единицы продукции, при этом в качестве носителя идентификационных кодов для каждой единицы продукции используют радиочастотную метку, при производстве на конвейере каждой единице продукции встраивают радиочастотную метку под этикетку, или пробку, или крышку, осуществляют считывание ридером первичной кодовой информации радиочастотной метки и дополняют первичную кодовую информацию радиочастотной метки кодовой информацией о производителе и виде продукции, содержащей как минимум сведения о виде, свойствах, времени изготовления продукции, ее составе, образующих идентификационный код единицы продукции, и электронную подпись, а затем вводят идентификационный код единицы продукции в базу данных сервера производителя, при перемещении продукции с конвейера на склад на последнем производят считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы продукции и вводят полученные данные в базу данных сервера на складе, а при вывозе продукции со склада осуществляют считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы вывозимой продукции и вводят отметку в базу данных сервера на складе о перемещении этой продукции, отличается от ближайшего аналога тем, что в качестве радиочастотной метки используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем поверхностных акустических волн и набором отражателей, при этом встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, соединенные шинами, связанными с микрополосковой антенной, выполненной также на поверхности пьезокристалла, формируют высокочастотное колебание с частотой w, облучают им каждую единицу продукции на конвейере, принимают микрополосковой антенной, преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженную акустическую волну в сложный электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучают его в эфир, улавливают приемопередающей антенной ридера, усиливают по амплитуде, осуществляют синхронное детектирование на частоте w с использованием в качестве опорного напряжения зондирующего высокочастотного колебания с частотой w, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное идентификационному коду M(t) каждой единице продукции, задерживают его на время, равное длительности идентификационного кода M(t), суммируют с идентификационным кодом M(t) производителя продукции, содержащим как минимум сведения о виде, свойствах, времени изготовления продукции, ее составе, перемножают высокочастотное колебание с частотой w само на себя, выделяют высокочастотное колебание с частотой w=2w, манипулируют его по фазе суммарным кодом M(t)=M(t)+M(t), формируя тем самым сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте w, усиливают его по мощности, излучают в эфир, принимают антенной аппаратуры производителя, усиливают по амплитуде, перемножают с опорным напряжением, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное суммарному коду M(t), вводят его в базу данных сервера производителя, одновременно низкочастотное напряжение перемножают с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют гармоническое колебание с частотой w и используют его в качестве опорного напряжения.
Структурная схема ридера, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Функциональная схема радиочастотной метки на поверхностных акустических волнах представлена на фиг.2. Структурная схема аппаратуры производителя изображена на фиг.3.
Ридер содержит последовательно включенные задающий генератор 1, дуплексер 2, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 3, усилитель 4 высокой частоты, фазовый детектор 5, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, блок 7 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом базы 6 данных идентификационных кодов, ключ 8, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 5, линию 9 задержки, сумматор 11, второй вход которого соединен с выходом генератора 10 псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор 14 и усилитель 15 мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера 2. К выходу задающего генератора 1 последовательно подключены перемножитель 12, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, и узкополосный фильтр 13, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора 14.
Радиочастотная метка выполнена в виде пьезокристалла 16 с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ) и набором отражателей. ВШП содержит две гребенчатые системы электродов 18, соединенных друг с другом шинами 19 и 20, связанными с микрополосковой антенной 17.
Приемная аппаратура производителя содержит последовательно включенные приемную антенну 22, усилитель 23 высокой частоты, второй перемножитель 26, второй вход которого соединен с выходом фильтра 28 нижних частот, узкополосный фильтр 27, первый перемножитель 25, второй вход которого соединен с выходом усилителя 23 высокой частоты, фильтр 28 нижних частот и базу 29 данных сервера производителя.
Перемножители 24 и 25, узкополосный фильтр 27 и усилитель 28 нижних частот образуют универсальный демодулятор 24 сложных ФМн-сигналов.
Предлагаемый способ контроля подлинности и перемещения алкогольной продукции реализуют следующим образом.
Особенностью способа является то, что в качестве носителя идентификационных кодов для каждой единицы продукции используют радиочастотную метку в виде пьезокристалла 16 с нанесенным на его поверхность тонкопленочным алюминиевым встречно-штыревым преобразователем (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ) и набора отражателей 21. ВШП содержит две гребенчатые системы электродов 18, которые соединены между собой шинами 19 и 20, связанными с микрополосковой антенной 17.
Принцип работы встречно-штыревого преобразователя ПАВ основан на том, что переменные в пространстве и времени электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются по поверхности кристалла в виде ПАВ.
В основе работы приборов на ПАВ лежат три физических процесса:
- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;
- распространение акустической волны вдоль поверхности звукопровода;
- отражение и обратное преобразование ПАВ в электрический сигнал.
Для прямого и обратного преобразования ПАВ используются встречно-штыревые преобразователи (ВШП).
Центральная частота и полоса пропускания ВШП определяются шагом размещения электродов и их количеством. Порядок размещения электродов несет индивидуальную информацию о единице продукции. Изготовление ВШП осуществляется стандартными методами фотолитографии и травления тонкой металлической пленки, осажденной на пьезоэлектрическом кристалле. Возможности современной фотолитографии позволяют создавать ВШП, работающие на частотах до 3 ГГц.
На производстве радиочастотную метку встраивают в этикетку или под пробку, или крышку каждой единицы продукции. При прохождении каждой единицы продукции по конвейеру мимо стандартного или переносного контролирующего устройства, включающего в себя ридер, задающим генератором 1 формируется высокочастотное колебание
1
1
1
1
1
u(t)=U·cos(wt+φ), 0≤t≤T,
1
1
1
1
где U, w, φ, T - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,
1
1
которое через дуплексер 2 поступает в приемопередающую антенну 3, излучается ею в эфир и облучает ближайшую радиочастотную метку. Высокочастотное гармоническое колебание на частоте w улавливается микрополосковой антенной 17, преобразуется встречно-штыревым преобразователем, настроенным на частоту w, в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 16, отражается от набора 21 отражателей и опять преобразуется в сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН):
2
2
1
к1
1
1
u(t)=U·cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
к1
1
к1
э
э
э
1
где φ(t)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), отображающим идентификационный код единицы продукции, причем φ(t)=const при Kτ<t<(K+1)τ может изменяться скачком при t=Kτ, т.е. на границах между элементарными посылками (K=1, 2, …, N-1);
э
1
1
1
1
э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T (T=N·τ).
При этом внутренняя структура сформированного сложного ФМн-сигнала определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит информацию о конкретной единице продукции (например, порядковый номер продукции).
2
1
Сформированный сложный ФМн-сигнал u(t) излучается микрополосковой антенной 17 в эфир, улавливается приемопередающей антенной 3 ридера и через дуплексер 2 и усилитель 4 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 5. На второй (опорный) вход фазового детектора 5 в качестве опорного напряжения подается высокочастотное колебание u(t) с выхода задающего генератора 1. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 5 образуется низкочастотное напряжение
н1
н1
кl
1
u(t)=U·cosφ(t), 0≤t≤T;
где ,
1
пропорциональное модулирующему коду M(t).
н1
з
1
1
Это напряжение поступает на первый вход блока 7 сравнения кодов, на второй вход которого подаются коды с выхода базы 6 данные идентификационных кодов. В указанную базу внесены идентификационные коды всех единиц производимой продукции. Если сравниваемые коды равны, то блок 7 сравнения кодов формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 8 и открывает его. В исходном состоянии ключ 8 всегда закрыт. При этом низкочастотное напряжение u(t) с выхода фазового детектора 5 через открытый ключ 8 поступает на вход линии 9 задержки, где задерживается на время τ, равное длительности τ модулирующего кода M(t), и поступает на первый вход сумматора 11.
н1
Прохождение низкочастотного напряжения u(t) через ключ 8 свидетельствует о подлинности контролируемой продукции.
1
2
2
На второй вход сумматора 11 подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 10 псевдослучайной последовательности длительностью τ. Модулирующий код M(t) является кодовой информацией о производителе и виде продукции, содержащей как минимум сведения о виде, свойствах, составе и времени изготовления продукции. На выходе сумматора 11 образуется суммарный модулирующий код
Σ
1
2
M(t)=M(t)+M(t),
Σ
1
2
длительностью τ=τ+τ,
который поступает на первый вход манипулятора 14.
1
Высокочастотное колебание u(t) с выхода задающего генератора 1 одновременно поступает на два входа перемножителя 12, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
3
3
2
2
1
u(t)=U·cos(wt+φ), 0≤t≤T,
где ,
2
1
2
1
w=2w, φ=2φ,
которое выделяется узкополосным фильтром 13 и подается на второй вход фазового манипулятора 14. На выходе последнего формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией
4
3
2
к2
2
1
u(t)=U·cos[wt+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
к2
Σ
где φ(1)={0; π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом M(t),
2
который после усиления в усилителе 15 мощности через дуплексер 2 поступает в приемопередающую антенну 3, излучается ею в эфир, улавливается приемной антенной 22 аппаратуры производителя и через усилитель 23 высокой частоты, настроенный на частоту w, поступает на первые входы перемножителей 25 и 26. На второй вход первого перемножителя 25 подается опорное напряжение
0
0
2
2
1
u(t)=U·cos(wt+φ), 0≤t≤T,
с выхода узкополосного фильтра 27. В результате перемножения образуется результирующее напряжение
Σ
н2
к2
н2
2
к2
2
1
u(t)=U·cosφ(t)+U·cos[2wt+φ(t)+2φ], 0≤t≤T,
где
Низкочастотное напряжение
н2
н2
к2
1
U(t)=U·cos(φ(t), 0≤t≤T
выделяется фильтром 28 нижних частот и поступает в базу 29 данных сервера производителя.
н2
Одновременно низкочастотное напряжение u(t) с выхода фильтра 28 нижних частот поступает на второй вход второго перемножителя 26. На выходе перемножителя 26 образуется гармоническое напряжение
0
4
2
2
4
2
к2
2
4
2
2
0
2
2
1
U(t)=U·cos(wt+φ)+U·cos[wt+2φ(1)+φ]=2U·cos(wt+φ)=U·cos(wt+φ), 0≤t≤T,
0
4
к2
где ; U=2U; 2φ(t)={0; 2π},
которое выделяется узкополосным фильтром 27, используется в качестве опорного напряжения и поступает на второй вход первого перемножителя 25.
Следовательно, перемножители 25 и 26, узкополосный фильтр 27 и фильтр 28 нижних частот образуют универсальный демодулятор 24 сложных ФМн-сигналов.
Необходимым условием работы любого фазового демодулятора сложных ФМн-сигналов является наличие опорного напряжения, имеющего постоянную начальную фазу и частоту, равную частоте принимаемого ФМн-сигнала.
В предложенном универсальном демодуляторе 24 ФМн-сигналов опорное напряжение выделяется непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала. При этом он свободен от явления «обратной работы», присущей известным демодуляторам ФМн-сигналов (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса Д.Ф., Травина С.А.), которые также обеспечивают выделение опорного напряжения непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала.
Описанная выше работа способа соответствует контролю подлинности и перемещения алкогольной продукции на производстве.
При перемещении продукции с конвейера на склад на последнем производят считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы продукции и вводят полученные данные в базу данных сервера на складе, а при выводе продукции со склада осуществляют считывание ридером данных с радиочастотной метки каждой единицы вывозимой продукции и вводят отметку в базу данных сервера на складе о перемещении этой продукции.
Вся информация о продукции автоматически заносится в базу данных контролирующего устройства завода, независимо от того, хочет производитель или нет. Информация метки снабжена электронной цифровой подписью.
Доступ к базе контролирующего устройства имеют только соответствующие должностные лица фискальных органов.
При реализации бутыль или другая емкость с алкоголем (упаковка, коробка, паллета) проносится или провозится кассиром или другим лицом мимо контролирующего устройства, включающего в себя ридер, закрепленного рядом с кассовым аппаратом или встроенного в прилавок. В случае нарушения подлинности информации (поддельная метка или данные) контролирующее устройство издает тревожный звуковой сигнал.
Контроль продукции осуществляется на всех этапах производства, сбыта и перемещения:
- на стадии производства берется пробная партия продукции и осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, отчетным документам или базам данных в электронном виде;
- на стадии импорта осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, сопутствующим документам или базам данных в электронном виде;
- на стадии перемещения и хранения осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, сопутствующим и складским документам или базам данных в электронном виде;
- на стадии реализации производится контрольная закупка и осуществляется проверка соответствия информации, содержащейся в радиочастотной метке, соответствующим документам и продукции.
К основным характеристикам системы, реализующей предлагаемый способ, можно отнести следующее:
- средняя мощность передатчика ридера - не более 100 МВт;
- частотный диапазон - 400-420 МГц (900-920 МГц);
- дальность действия - не менее 200 м;
32
128
- количество кодовых комбинации - 2-2;
- тип излучаемого сигнала - гармоническое колебание, тип ответного сигнала
- сложный сигнал с фазовой манипуляцией;
- габариты радиочастотной метки -8×15×5 мм;
- срок службы радиочастотной метки - не менее 20 лет;
- потребляемая радиочастотной меткой мощность - 0 Вт.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности и достоверности контроля за подлинной продукцией и ее перемещением. Это достигается использованием радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах.
Основной особенностью указанных меток является отсутствие источников питания, малые размеры и использование сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
Сложные ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.
Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.
Сложные ФМн-сигналы позволяют применять эффективный вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.