本發(fā)明涉及無線射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種適用于智能交通信息感知的高保密超高頻rfid系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無線射頻識別技術(shù)(radiofrequencyidentification，rfid)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。rfid可進行多目標進行識別，也可對運動目標進行識別。按照工作頻率的不同，rfid系統(tǒng)可以分為低頻(125khz)、高頻(13.56mhz)、超高頻(860mhz～930mhz)和微波系統(tǒng)(2.45ghz)等。其中，超高頻(uhf)rfid系統(tǒng)一般采用電磁反向散射原理來實現(xiàn)閱讀器和電子標簽之間的通信，能一次性讀取多個電子標簽、穿透性較強、可重復多次讀寫、數(shù)據(jù)傳送速度較快，而且無源電子標簽具有成本相對較低、體積較小、使用較方便、可靠性更高和壽命更長等特點。uhfrfid技術(shù)已逐步拓展到現(xiàn)代物流、電子商務、交通運輸管理、電子政務以及軍事管理等領(lǐng)域。

現(xiàn)階段超高頻rfid技術(shù)存在成本較高、安全性不足等缺點，制約了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。此外，我國uhfrfid產(chǎn)業(yè)還比較薄弱，大規(guī)模應用為時尚早。要進一步推動超高頻rfid在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域的廣泛使用，除了滿足電子標簽的超低成本要求，還需要解決讀寫數(shù)據(jù)可靠性和準確性、讀寫器與標簽、讀寫器與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)泄密、開放查詢和被監(jiān)聽等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、準確性和安全性要求，以及電子標簽的超低成本要求的適用于智能交通信息感知的高保密超高頻rfid系統(tǒng)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種適用于智能交通信息感知的高保密超高頻rfid系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于分布式密鑰，包括服務器、超高頻rfid讀寫器和rfid標簽，

所述超高頻rfid讀寫器包括超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片、超高頻rfid讀寫器soc芯片，采用針對超高頻rfid讀寫器內(nèi)otp唯一號的加密認證機制，實現(xiàn)超高頻rfid讀寫器鑒權(quán)訪問后臺服務器/數(shù)據(jù)庫，該超高頻rfid讀寫器采用動態(tài)加密讀取標簽方法，通過動態(tài)密碼實現(xiàn)標簽防克隆；所述rfid標簽集成了相應的糾錯編碼電路。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片集成了發(fā)射功率為20dbm的功率放大器。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片集成了無源混頻器。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器soc芯片集成了發(fā)射功率為25dbm的功率放大器。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器soc芯片集成了電子糾錯碼編碼和譯碼電路，具體如下：

讀寫器在寫入rfid標簽的數(shù)據(jù)時，將所有的數(shù)據(jù)通過讀寫器芯片中的糾錯電路生成ecc糾錯碼，并一起寫入rfid標簽中；讀標簽時，則將標簽數(shù)據(jù)和ecc糾錯碼一起讀回，閱讀器先進行糾錯碼解碼，然后進行crc校驗；對于錯碼數(shù)不超過糾錯碼糾錯范圍，閱讀器就可以糾正。

進一步地，所述采用針對超高頻rfid讀寫器內(nèi)otp唯一號的加密認證機制，實現(xiàn)超高頻rfid讀寫器鑒權(quán)訪問后臺服務器/數(shù)據(jù)庫，具體如下：

在讀寫器中加入otp模塊，otp模塊中加入讀寫器唯一號，后臺數(shù)據(jù)庫根據(jù)讀寫器唯一號對每個讀寫器進行分級授權(quán)訪問；讀寫器在完成標簽數(shù)據(jù)讀寫后，通過網(wǎng)絡(luò)與后臺服務器建立通信連接，然后與讀寫器otp讀取到的、經(jīng)過公鑰加密過后的otp編碼數(shù)據(jù)形成的認證數(shù)據(jù)一起發(fā)送給后臺讀寫器認證系統(tǒng)，后臺讀寫器認證將數(shù)據(jù)通過私鑰解密后，與標簽所在的數(shù)據(jù)庫授權(quán)讀寫器列表進行比對，以確認讀寫器是否處于授權(quán)范圍，如果是非授權(quán)讀寫器，則無法獲取數(shù)據(jù)內(nèi)的標簽所屬的所有內(nèi)容；如果是授權(quán)讀寫器，則完成相應內(nèi)容的查詢，從而實現(xiàn)讀寫器的系統(tǒng)鑒權(quán)。

進一步地，所述該超高頻rfid讀寫器采用動態(tài)加密讀取標簽方法，通過動態(tài)密碼實現(xiàn)標簽防克隆，具體如下：

讀寫器在讀取標簽時，同時讀取標簽內(nèi)的標簽數(shù)據(jù)內(nèi)容和動態(tài)對稱密碼，然后一起將這兩個數(shù)據(jù)傳送到后臺服務器；動態(tài)對稱密碼將與后臺服務器上的認證密碼進行比對，如果一致，則服務器發(fā)送響應給讀寫器；確認讀寫成功后，讀寫器產(chǎn)生一組新的動態(tài)密碼并同時寫入標簽和后臺服務器中，對密碼進行對稱動態(tài)更新；這時如果有克隆標簽，由于不能及時更新動態(tài)對稱密碼，即使在某個時間將標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)完全復制克隆，但由于無法與后臺服務器及時更新動態(tài)對稱密碼，因此能夠被系統(tǒng)識別為非法標簽，從而防止標簽被克隆。

進一步地，所述rfid標簽時內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路，具體如下：

在rfid標簽內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路，閱讀器則集成相應的糾錯譯碼電路或軟件；標簽對數(shù)據(jù)先通過crc電路加上校驗碼，然后進行糾錯編碼發(fā)送；閱讀器先進行糾錯碼解碼，然后進行crc校驗；對于錯碼數(shù)不超過糾錯碼糾錯范圍，閱讀器就可以糾正：只有連續(xù)多個錯碼造成的不可糾正錯誤，才被crc校碼發(fā)現(xiàn)，并要求重發(fā)。所述rfid標簽時內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路，提高了超高頻rfid讀寫器成功率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：(1)、實現(xiàn)了標簽的遠距離讀取并且大大提高了讀寫器的靈敏度；(2)、提高了讀寫差錯控制效率，降低了標簽成本；(3)、實現(xiàn)了讀寫器與后臺服務器之間的有效鑒權(quán)，有效地防止敏感信息泄漏；(4)、有效地防止標簽被大規(guī)?！翱寺　薄?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明適用于智能交通信息感知的高保密超高頻rfid系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明超高頻rfid讀寫器讀取rfid標簽數(shù)據(jù)的工作流程圖。

圖3為本發(fā)明rfid標簽與后臺服務器的雙向鑒權(quán)圖。

圖4為本發(fā)明通過動態(tài)密碼實現(xiàn)rfid標簽防克隆圖。

圖5為本發(fā)明rfid標簽中增加ecc模塊的差錯控制編碼技術(shù)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

結(jié)合圖1，本發(fā)明適用于智能交通信息感知的高保密超高頻rfid系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于分布式密鑰，包括服務器、超高頻rfid讀寫器和rfid標簽，

所述超高頻rfid讀寫器包括超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片、超高頻rfid讀寫器soc芯片，采用針對超高頻rfid讀寫器內(nèi)otp唯一號的加密認證機制，實現(xiàn)超高頻rfid讀寫器鑒權(quán)訪問后臺服務器/數(shù)據(jù)庫，該超高頻rfid讀寫器采用動態(tài)加密讀取標簽方法，通過動態(tài)密碼實現(xiàn)標簽防克??；所述rfid標簽集成了相應的糾錯編碼電路。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片集成了發(fā)射功率為20dbm的功率放大器。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片集成了無源混頻器。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器soc芯片集成了發(fā)射功率為25dbm的功率放大器。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器soc芯片集成了電子糾錯碼編碼和譯碼電路，具體如下：

讀寫器在寫入rfid標簽的數(shù)據(jù)時，將所有的數(shù)據(jù)通過讀寫器芯片中的糾錯電路生成ecc糾錯碼，并一起寫入rfid標簽中；讀標簽時，則將標簽數(shù)據(jù)和ecc糾錯碼一起讀回，閱讀器先進行糾錯碼解碼，然后進行crc校驗；對于錯碼數(shù)不超過糾錯碼糾錯范圍，閱讀器就可以糾正。

進一步地，所述采用針對超高頻rfid讀寫器內(nèi)otp唯一號的加密認證機制，實現(xiàn)超高頻rfid讀寫器鑒權(quán)訪問后臺服務器/數(shù)據(jù)庫，具體如下：

在讀寫器中加入otp模塊，otp模塊中加入讀寫器唯一號，后臺數(shù)據(jù)庫根據(jù)讀寫器唯一號對每個讀寫器進行分級授權(quán)訪問；讀寫器在完成標簽數(shù)據(jù)讀寫后，通過網(wǎng)絡(luò)與后臺服務器建立通信連接，然后與讀寫器otp讀取到的、經(jīng)過公鑰加密過后的otp編碼數(shù)據(jù)形成的認證數(shù)據(jù)一起發(fā)送給后臺讀寫器認證系統(tǒng)，后臺讀寫器認證將數(shù)據(jù)通過私鑰解密后，與標簽所在的數(shù)據(jù)庫授權(quán)讀寫器列表進行比對，以確認讀寫器是否處于授權(quán)范圍，如果是非授權(quán)讀寫器，則無法獲取數(shù)據(jù)內(nèi)的標簽所屬的所有內(nèi)容；如果是授權(quán)讀寫器，則完成相應內(nèi)容的查詢，從而實現(xiàn)讀寫器的系統(tǒng)鑒權(quán)。

進一步地，所述該超高頻rfid讀寫器采用動態(tài)加密讀取標簽方法，通過動態(tài)密碼實現(xiàn)標簽防克隆，具體如下：

讀寫器在讀取標簽時，同時讀取標簽內(nèi)的標簽數(shù)據(jù)內(nèi)容和動態(tài)對稱密碼，然后一起將這兩個數(shù)據(jù)傳送到后臺服務器；動態(tài)對稱密碼將與后臺服務器上的認證密碼進行比對，如果一致，則服務器發(fā)送響應給讀寫器；確認讀寫成功后，讀寫器產(chǎn)生一組新的動態(tài)密碼并同時寫入標簽和后臺服務器中，對密碼進行對稱動態(tài)更新；這時如果有克隆標簽，由于不能及時更新動態(tài)對稱密碼，即使在某個時間將標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)完全復制克隆，但由于無法與后臺服務器及時更新動態(tài)對稱密碼，因此能夠被系統(tǒng)識別為非法標簽，從而防止標簽被克隆。

進一步地，所述rfid標簽時內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路，具體如下：

在rfid標簽內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路，閱讀器則集成相應的糾錯譯碼電路或軟件；標簽對數(shù)據(jù)先通過crc電路加上校驗碼，然后進行糾錯編碼發(fā)送；閱讀器先進行糾錯碼解碼，然后進行crc校驗；對于錯碼數(shù)不超過糾錯碼糾錯范圍，閱讀器就可以糾正：只有連續(xù)多個錯碼造成的不可糾正錯誤，才被crc校碼發(fā)現(xiàn)，并要求重發(fā)。所述rfid標簽時內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路，提高了超高頻rfid讀寫器成功率。

實施例1

本發(fā)明基于分布式密鑰的高保密超高頻rfid系統(tǒng)，包括超高頻rfid讀寫器和rfid標簽。所述超高頻rfid讀寫器包括超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片、超高頻rfid讀寫器soc芯片、一種鑒權(quán)訪問物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)后臺服務器方法和一種動態(tài)加密讀取標簽方法；所述rfid標簽集成了相應的糾錯編碼電路。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器模擬前端芯片在采用直接上變頻的發(fā)射機結(jié)構(gòu)以及零中頻的正交接收機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，集成了發(fā)射功率為20dbm的功率放大器，實現(xiàn)了標簽的遠距離讀取。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器將高線性度和低噪聲的無源混頻器作為射頻前端，有效地解決了發(fā)射機的載波泄露問題，大大提高了讀寫器的靈敏度。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器soc芯片集成了發(fā)射功率為25dbm的功率放大器，滿足了便攜性和讀取距離的需要，減小了bom成本。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器soc芯片集成了電子糾錯碼編碼和譯碼電路，讀寫器在寫入rfid標簽的數(shù)據(jù)時，將所有的數(shù)據(jù)通過讀寫器芯片中的糾錯電路生成ecc糾錯碼，并一起寫入rfid標簽中(由于rfid標簽內(nèi)存儲空間足夠，這種方式并不需要額外增加rfid標簽的存儲容量)。讀標簽時，則將標簽數(shù)據(jù)和ecc糾錯碼一起讀回，閱讀器先進行糾錯碼解碼，然后進行crc校驗。對于錯碼數(shù)不超過糾錯碼糾錯范圍，讀寫器就可以糾正。解決了采用差錯控制編碼技術(shù)導致的標簽成本上升問題。

圖2為所述超高頻rfid讀寫器讀取rfid標簽數(shù)據(jù)的工作流程圖。標簽數(shù)據(jù)先通過crc電路加上校驗碼，然后進行糾錯編碼電路編碼后發(fā)送回讀寫器中(對沒有糾錯編碼電路的標簽，直接發(fā)送存儲區(qū)內(nèi)存儲的糾錯編碼數(shù)據(jù))，所傳送回讀寫器的數(shù)據(jù)包括協(xié)議控制(protocolcontrol，pc)數(shù)據(jù)、epc、crc以及額外增加的ecc。閱讀器先進行ecc糾錯碼解碼處理，以糾正一些錯誤的數(shù)據(jù)，然后進行crc校驗核對pc+epc碼，確認數(shù)據(jù)是否正確。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器一種鑒權(quán)訪問物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫方法，建立讀寫器多級授權(quán)訪問機制，針對不同級別的用戶，開放不同細節(jié)的數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限，有效地防止敏感信息泄漏。具體的實施方案如圖3所示，在讀寫器中加入otp模塊，otp模塊中加入讀寫器唯一號，后臺數(shù)據(jù)庫根據(jù)讀寫器唯一號對每個讀寫器進行分級授權(quán)訪問。讀寫器在完成標簽數(shù)據(jù)讀寫后，通過網(wǎng)絡(luò)與后臺服務器建立通信連接，然后與讀寫器otp讀取到的、經(jīng)過公鑰加密過后的otp編碼數(shù)據(jù)形成的認證數(shù)據(jù)一起發(fā)送給后臺讀寫器認證系統(tǒng)，后臺讀寫器認證將數(shù)據(jù)通過私鑰解密后，與標簽所在的數(shù)據(jù)庫授權(quán)讀寫器列表進行比對，以確認讀寫器是否處于授權(quán)范圍，如果是非授權(quán)讀寫器，則無法獲取數(shù)據(jù)內(nèi)的標簽所屬的所有內(nèi)容；如果是授權(quán)讀寫器，則可以完成相應內(nèi)容的查詢，從而有效地實現(xiàn)讀寫器的系統(tǒng)鑒權(quán)。

進一步地，所述超高頻rfid讀寫器在讀取標簽時采用了動態(tài)加密方法，有效防止標簽被大規(guī)?！翱寺　?。如圖4所示，具體實施過程為，讀寫器在讀取標簽時，同時讀取標簽內(nèi)的標簽數(shù)據(jù)內(nèi)容和動態(tài)對稱密碼，然后一起將這兩個數(shù)據(jù)傳送到后臺服務器。動態(tài)對稱密碼將與后臺服務器上的認證密碼進行比對，如果一致，則服務器發(fā)送響應給讀寫器。確認讀寫成功后，讀寫器產(chǎn)生一組新的動態(tài)密碼并同時寫入標簽和后臺服務器中，對密碼進行對稱動態(tài)更新。這時如果有克隆標簽，由于不可能及時更新動態(tài)對稱密碼，即使在某個時間將標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)完全復制克隆，但由于無法與后臺服務器及時更新動態(tài)對稱密碼，因此能夠很容易地就被系統(tǒng)識別為非法標簽，從而有效防止標簽被大規(guī)?？寺?。

進一步地，所述rfid標簽時內(nèi)集成相應的糾錯編碼電路。如圖5所示，具體的實施過程為，標簽對數(shù)據(jù)先通過crc電路加上校驗碼，然后進行糾錯編碼發(fā)送。閱讀器先進行糾錯碼解碼，然后進行crc校驗。對于錯碼數(shù)不超過糾錯碼糾錯范圍，閱讀器就可以糾正：只有連續(xù)多個錯碼造成的不可糾正錯誤，才被crc校碼發(fā)現(xiàn)，并要求重發(fā)。這樣就大大降低了讀寫器要求標簽重新發(fā)送數(shù)據(jù)的概率，從而提高了讀寫器的讀寫效率，降低誤讀率。