Радиочастотная идентификация как элемент контроля объектов

11. Бардин В.А., Вавакин А.А., Васильев В.А., Капезин С.В. Исследование усиливающих пьезоэлектрических актюаторов // Сборник статей международной науч.- техн. конф., посвящ. 70-летию Победы в Великой Отечественной войне «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (г. Пенза, 19-21 мая 2015 г.) / под ред. М. А. Щербакова. - Пенза: Изд-во ПГУ. 2015. - С. 4217 - 430.

12. Артемов И.И. Эксплуатационные материалы. Учебник для студентов вузов. Пенза, Изд.ПГУ. -2006.

13. Артемов И.И. Прогнозирование надёжности и длительности приработки технологического оборудования по функции параметра потока отказов / И.И. Артемов, А.С. Симонов, Н.Е. Денисова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 3-7.

14. Бардин В.А., Васильев В.А. Информационно-измерительная и управляющая система прецизионного позиционирования на основе усиливающих пьезоэлектрических актюаторов. актюаторов // Сб. докл. IX Всероссийской науч.-техн. конф. «Метрологическое обеспечение измерительных систем» (г. Пенза, 6-8 октября 2015 г.). - Пенза: Изд-во ПГУ. 2015. - С. 60 - 66.

УДК 004.75

Каримов И.И, , Мухамбетов А.М., Горячева Е.П,

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

РАДИОЧАСТОТНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ КАК ЭЛЕМЕНТ КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ

Рассмотрена классификация по частотному диапазону меток радиочастотной идентификации. Приведено описание принципов бесконтактной радиочастотной идентификации. Ключевые слова:

радиочастотная идентификация, RFID, диапазон частот, радиочастотная метка.

Устройства и первые рабочие образцы систем радиочастотной идентификации (ЯГ^) появились в начале 60-х годов, но широкое распространение они получила сравнительно недавно. Радиочастотная идентификация представляет собой современную технологию, обеспечивающую автоматический сбор информации как об определенном объекте, так и о группе объектов. Например, радиочастотная идентификация применяется как для маркировки отдельного товара, находящегося в морском контейнере, так и для идентификации всего контейнера. Основной задачей ЯГ^-систем является хранение информации в удобном носителе и передача ее при помощи специальных устройств для выполнения тех или иных процессов. Хранящиеся в метке данные могут обеспечить распознавание товаров на складе или в магазине, объектов на предприятии, месторасположение транспортных средств, идентификацию людей, животных, документов, имущества.

Система ЯГ^ включает в себя ридер или считыватель - устройство опроса и чтения, оснащенное антенной, и радиочастотные метки, содержащие данные об объекте. В памяти каждой метки может храниться уникальный номер, описание объекта, данные о поставщике и другая информация. При попадании промаркированного радиометкой объекта в поле действия считывателя, его микросхема памяти улавливает сигнал и передает информацию на устройство чтения, которое, в свою очередь, пересылает ее на контролирующий компьютер для обработки.

По дальности считывания системы радиочастотной идентификации делятся на системы ближней идентификации, идентификации средней дальности и системы дальней идентификации. Среди основных преимуществ ЯГ^ перед традиционным штрих-кодом следует отметить возможность перезаписи, отсутствие необходимости прямой видимости, большое расстояние чтения, большой объем хранения информации, устойчивость к воздействию окружающей среды.

Любая система радиочастотной информации включает в себя считыватель, подключенный к устройству обработки информации и радиочастотные метки, несущие информацию о том или ином объекте. Система ЯГ^ находит сегодня широкое применение во многих сферах, и, прежде всего там, где необходим контроль над перемещением объектов в режиме реального времени.

Самое активное применение радиочастотная идентификация нашла в торговле и складской деятельности - ЯПБ-метками маркируют различные товары. Это позволяет ускорить процесс приема и отгрузки товаров, отслеживать их перемещение, сделать операции более надежными и прозрачными.

При помощи ЯГ^-технологий можно контролировать движение автотранспорта на предприятиях и на городских маршрутах. Маркировка автомобилей радиометками позволяет автоматизировать учет их

передвижения в пределах предприятия, кроме того, эти метки можно использовать для управления доступом объектов на территорию и ведения автоматического контроля над их перемещением.

Все чаще радиочастотные технологии используются в библиотеках и книгохранилищах. Радиочастотные метки помогают не только быстро найти нужную книгу, но и предотвратить хищения. Помимо этого, упрощается инвентаризация единиц хранения.

Одними из первых сфер, в которых начали применять технологию ЯГ^, стали системы контроля и управления доступом. В последние годы доступ на предприятие или в офис при помощи бесконтактной пластиковой карты используется практически повсеместно.

Рассмотрим классификацию по диапазону частот, принятую для меток радиочастотной идентификации.

Наиболее низкочастотный диапазон используют метки, работающие от 125 до 134 кГц (так называемый диапазон ЬГ).

Рисунок 1 - RFID-метка диапазона 125 кГц

Пассивные системы данного диапазона имеют низкие цены, и в связи с физическими характеристиками, используются для подкожных меток при чипировании животных, людей и рыб. Однако, в связи с длиной волны, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Менее дорогими, в производстве, по сравнению с метками диапазона LF, являются метки диапазона 13,56 МГц (диапазон HF). Такие системы не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы, имеют широкую линейку практических решений. Применяются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14443 (виды A/B). В отличие от Mifare 1К в данном стандарте обеспечена система диверсификации ключей, что позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизованные алгоритмы шифрования.

На основе стандарта 14443В разработано несколько десятков систем, например, система

оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.

Для существовавших в данном диапазоне частот стандартов были найдены серьёзные проблемы в безопасности: совершенно отсутствовала криптография у дешёвых чипов карты Mifare Ultralight, введённая в использование в Нидерландах для системы оплаты проезда в городском общественном транспортеOV-chipkaart, позднее была взломана считавшаяся более надёжной карта Mifare Classic.

Как и для диапазона LF, в системах, построенных в HF-диапазоне, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Наибольшей дальностью действия или регистрации обладают метки диапазона 860—960 МГц (диапазон UHF). Большинство стандартов этого диапазона предусматривают защиту от ошибок или коллизий идентификации. Ориентированные изначально для нужд складской и производственной логистики, метки диапазона UHF не имели уникального идентификатора. Предполагалось, что идентификатором для метки будет служить EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. Однако скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара хорошо бы возложить на метку ещё и функцию контроля подлинности. То есть возникло требование, противоречащее самому себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать произвольный EPC-номер.

Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки мог считать кто угодно, имеющий соответствующее оборудование. Разработанные впоследствии чипы стандарта Gen 2.0 имели функции паролирования банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.

Наконец, в 2008 году компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем выше перечисленным требованиям. Чипы SL3S12 02 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC

Gen 2.0, но отличаются от всех своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки (и он в рамках одного артикула не отличается от метки к метке), разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя метки и её марку, а вторые 32 бита — под уникальный номер самого чипа. Поле TID — неизменяемое, и, таким образом, каждая метка является уникальной. Новые чипы имеют все преимущества меток стандарта Gen 2.0. Каждый банк памяти может быть защищен от чтения или записи паролем, EPC-номер может быть записан производителем товара в момент маркировки.

В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость прочего оборудования.

В настоящее время частотный диапазон УВЧ открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне — 863—868 МГЦ.

Также отметим метки радиочастотной идентификации ближнего поля (так называемые UHF Near-Field), не являясь непосредственно радиометками, а используя магнитное поле антенны, позволяют решить проблему считывания в условиях высокой влажности, присутствия воды и металла. С помощью данной технологии ожидается начало массового применения RFID-меток в розничной торговле фармацевтическими товарами (нуждающимися в контроле подлинности, учёте, но при этом зачастую содержащими воду и металлические детали в упаковке).

В заключении следует отметить, что не зависимо от диапазона частот, распознавание объектов осуществляется по уникальному коду, записанному в памяти радиометки, прикрепленной к объекту идентификации. В состав считывателя входит передатчик и антенна, которые излучают электромагнитные волны определенной частоты. Радиометка представляет собой состоящее из микрочипа запоминающее устройство, хранящее информацию, и антенны, при помощи которой она передает и получает данные. Система работает следующим образом. Попадая в зону действия ридера, метка отвечает на передаваемый им сигнал, и формирует собственный сигнал, который передается на считыватель. В свою очередь ридер его анализирует и передает на компьютер, который обрабатывает полученные данные о местонахождении метки и другую информацию, записанную в ее памяти.

ЛИТЕРАТУРА

1. До З.Н. Исследование и применение технологии RFID (RADIOFREQUENCYIDENTIFICATION) / З.Н. До // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 6-1 (37). С. 34-37.

2. Смирнов Н. RFID: Умные технологии требуют умного использования / Н. Смирнов //Директор информационной службы. 2015. № 8. С. 26.

3. Стрельцов Н.А. SDR-трансиверы и их применение / Н.А. Стрельцов, Н.В. Горячев, В.А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 1. С. 281-282.

4. Аминев Д.А. Варианты реализации входного тракта спутникового навигационного приемника / Ами-нев Д.А., Свиридов А.С., Увайсов С.У. // Надежность и качество сложных систем. 2013. №4. С. 76-83

УДК 621-396

Гречишников В.М., Теряева О.В,

ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ), Самара, Россия

ПРИМЕНЕНИЕ ПРИЗМЫ ПОРРО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ КАНАЛОВ ЦИФРОВЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

В статье рассмотрена конструктивная схема применения прямоугольной призмы Порро в волоконно-оптическом цифро-аналоговом преобразователя (ВОЦАП), используемом для уплотнения каналов цифровых волоконно-оптических устройств. Ключевые слова:

функция преобразования, оптические аттенюаторы, бинарный преобразователь, прямоугольная призма Порро, цифро-аналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, конструкция.

Введение

Бинарные преобразователи (датчики конечных положений), используют в измерительной технике, следящих системах, робототехнических комплексах и т.д. Как правило, датчики располагаются в зонах с тяжелыми условиями эксплуатации, что снижает достоверность получаемой с них информации. Кроме того, наличие индивидуальных каналов связи

для каждого датчика ухудшает массогабаритные показатели приборного оборудования.

Известные методы построения мультисенсорных систем на основе спектрального и временного уплотнения каналов отличаются сложностью конструкции, температурной и временной нестабильностью [1]. В связи с этим актуальной является задача создания мультиплексированных волоконно-оптических датчиков перемещения шторочного типа