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1金屬對電子標簽的影響
1.1金屬感應磁場對標簽的影響
金屬內部的渦流效應，可以使金屬自身產生感應磁場，該感應磁場的磁力線與金屬表面垂直，而射頻場強的方向相反。射頻場強的分布由于受到金屬自身產生的感應磁場對原有的射頻磁場的阻礙效果，所以射頻場強在金屬表面上“失真”，靠近金屬表面附近的磁力曲線逐漸趨于平緩，在距離很近的區域內，甚至平行于金屬表面。當標簽附著在金屬表面上或非常接近的時候，在金屬表面附近的空間內實際上已經沒有射頻場分布，因此標簽天線不能切割磁力線，從而無法獲得電磁場的能量來驅動標簽，這時標簽無法正常工作，在這種情況下，金屬對于標簽的影響將達到最大值，使得標簽根本無法正常的工作。
1.2能量轉換對標簽的影響
當金屬靠近天線時，依據電磁感應原理，金屬因為切割磁感線而使其金屬內部產生渦流效應，同時金屬介質吸收閱讀器發射在空前場區的射頻能量，并將其轉換為金屬自身的電場能，從而削弱了原有射頻場強的總能量。在UHFRFID中，因金屬對電磁波的反射作用，使金屬自身產出電場能，當該電場恰好與原有電場位相相同時，那么該電場相對電子標簽的感應強度不僅沒有削弱，反而起到了增強的作用，當然標簽在金屬表面的讀取率也相應的得到了提高。因此，金屬表面對電磁波的二次反射，如果使金屬產生的電場位相與原始電場位相相同，這便可以使得標簽的讀取率得到提高。
2UHFRFID系統硬件設計
讀寫器總體結構系統設計本讀寫器遵循ISO/IEC18000-6C標準，結合中華人民共和國《射頻識別協議－第1類第2代UHFRFID860兆赫-960兆赫通訊協議》征求意見稿進行設計，讀寫器結構如圖1所示。其中，中心頻率定為915MHz，頻率范圍是902MHz～928MHz，通信方式為跳頻通信。為了使設計相對簡單，且可靠性更高，本讀寫器的硬件設計大部分采用模塊化設計思想。讀寫器主要由3部分組成：主控制模塊、射頻模塊和天線。1）主控制模塊由MCU、外圍電路和接口組成，其核心為MCU；2）射頻模塊包括載波信號合成模塊、ASK調制模塊、功率放大模塊、信號隔離裝置、包絡檢波電路、對數放大電路和信號整形電路等；3）天線部分由天線及其匹配電路組成。各部分的主要功能如下：1）主控制模塊•與上層應用軟件進行通信，并執行應用軟件發來的命令；•控制與標簽的通信；•信號的編碼與解碼。對于部分特定系統還有以下附加功能:•執行防沖突算法，包括標簽密集型和讀寫器密集型兩種情況；•對標簽與讀寫器之間要傳送的數據進行加密和解密；•進行標簽與讀寫器之間雙向的身份驗證。2）射頻模塊•產生UHF頻段的信號，以激活標簽并為其提供能量；•對發射信號進行調制，用于將數據傳送給標簽；•接收并解調來自標簽返回的射頻信號。為了處理往來于標簽的兩個方向上的數據流，射頻模塊有兩個不同的信號通道，傳送到標簽的數據通過發送單元處理，而來自于標簽的數據通過接收單元處理。
本系統讀寫器進行射頻識別的工作流程如下：1）發送讀卡命令（1）MCU接收來自后臺控制系統的讀卡命令，啟動讀卡程序。（2）MCU對傳來的讀卡命令進行編碼，輸出相應的串行基帶信號送至ASK調制模塊。（3）載波信號合成模塊輸出穩定的載波信號，通過匹配網絡后，送至ASK調制模塊。（4）ASK調制模塊根據接收到的基帶信號對載波信號進行調制，通過匹配網絡后，送至功率放大模塊。（5）信號隔離裝置將放大模塊傳來的已調幅信號送至天線，發送給標簽。2）接收標簽返回信號（1）標簽接收到讀寫器發來的射頻信號后，獲得能量被激活，并開始執行讀寫器發來的命令，而后以反向散射調制方式將應答信息傳送回讀寫器天線（對于Kill和Lock等命令，標簽不返回任何信息）。（2）信號隔離裝置將標簽返回的射頻信號傳給接收單元進行解調。（3）檢波管對接收到的已調信號進行檢波，低通濾波電路去除檢波管解調后輸出信號的高頻部分，并送入對數放大電路。（4）對數放大電路根據輸入的信號的能量判斷放大的級數，最少進行一級放大，最多可進行3級放大，信號經過對數放大后送入整形電路進行整形，最終得到正規、平穩的脈沖。（5）MCU將接收的基帶信號進行奇偶校驗與CRC校驗，通過解碼后形成標簽的識別碼等信息。（6）MCU將標簽識別碼等信息按照一定的規則傳給后臺處理系統。
該系統的建立是一個復雜的系統工程，系統構成的好壞不僅影響自己使用，直接關系到檢測人員在河線海關的日常工作，系統也將對進一步促進產生深遠的影響。因此，根據執法經驗和集裝箱監管海關官員多年來的實際需求，將以實用方便和可操作性強的特點進行設計。
網絡體系結構設計是整個系統設計的一個重要組成部分，也是關鍵因素決定了整個系統開發的成敗。通常情況下，系統的硬件和軟件平臺的設計之前，必須首先考慮系統的整個網絡架構?；谖锫摼W的海關集裝箱車輛監管系統是傳統有線網絡傳輸系統，它是以RFID系統為主的數據采集層。電子車牌閱讀器當發出一個查詢的微波信號，電子車牌安裝在車輛前擋風玻璃上的內置貼片天線的容器接收查詢的微波信號，微波能量的一部分變成自己的工作電電路，后在電子車牌后的自身微波調制的另一部分，微波爐反射回來與自己的信息。同時間安裝在汽車內部的中繼器，把微波能量轉發給集裝箱內部的電子標簽，并同時讀取電子標簽把集裝箱內部的信息及時收集反饋給外部讀寫器。微波信號信息和具體的數據轉發器接收由解調過程反映了電子車牌讀者的反饋信息，識別碼的信息，并得到里面存儲在包含容器檢測溝道區，入口后進入車輛的電子車牌的集裝箱貨物信息傳感器檢測拴激活讀取器，讀寫器可在有效測距內讀取汽車前擋風玻璃上的電子標簽和汽車內部的中繼設備，并同時對車輛的合法身份進行有效性檢驗，核對識別記錄，檢測車輛的進出口時間，進出情況查詢，車輛裝賊貨物信息統計等。
車外讀取裝置與車輛信息管理系統聯網，通過車輛信息管理系統的實時信息交換。當出現黑名單內車輛時，禁止車輛通行。外讀寫設備可以脫機工作無需聯網，讀取電子標簽的信息，讀寫器內使用黑名單的存在進行檢查，然后采取必要的措施。當離開被監視的區域中，出口感應線圈檢測到車輛時，led顯示車輛所在貨物需要裝卸的碼頭位置，車輛在開出檢查站時清除當前車輛在led顯示器上的信息，打開自動道閥，讓車輛駛出檢測通道，并將出入車輛數據提交到信息管理系統中心。在數據采集層，每片含攜帶RFID標簽的容器車輛，標簽，詳細記錄了有關內部集裝箱裝箱時間，貨物信息，獲取相關信息，車輛信息等，進出貨柜通關或內部傳輸時間相應的RFID讀寫器底座（固定），該標簽將讀取內部存儲的重要信息，并準備把這些信息反饋到數據處理中心轉發。中間層充當手柄，存儲和轉發數據。當對應于集裝箱和車輛數據傳輸了數據采集層，將通過有線LAN的內部客戶數據被發送到數據處理中心。在數據處理中心，所有的數據將來自另外的處理進行傳輸，如冗余數據壓縮，融合相關的信息，然后把處理的信息將被存儲在指定的數據庫服務器，因此作為一個層的Web訪問數據服務。應當指出的是，中間層是最關鍵的層，它直接關系到集裝箱和車輛監管數據保護，以提供海關官員是否正常工作的安全性。
一般情況下，這層僅局限于海關內部網絡，一般設置嚴格的硬件和軟件防火墻，外部未經授權的訪問是禁止的。Web應用程序層是傳統的有線網絡和無線網絡的集合，連接到外面的世界，提供互聯網，主要負責日常辦公海關官員。其實，這層是開放的，它通常是連接與海關門戶網站，普通用戶可以通過適當的公共網絡訪問。由瀏覽器或海關人員指定的訪問地址類型，外部用戶發送一個請求到Web服務器的訪問，調用相應的業務邏輯處理模塊在Web服務器上的請求訪問數據庫服務器，并及時結果頁面將返回到該用戶。Web應用程序層相對于其它兩個獨立的，并且所有合法用戶可以訪問。使用有線網絡傳輸模式，將有助于保護容器從基本的監管數據采集，傳輸的安全性和穩定性，能勝任的存儲過程。它提供對有線網絡，同時消除傳統的數據傳輸模式“盲區”的存在，使得數據可被傳遞到數據處理中心。該系統結合RFID數據采集的方法來自動，快速，可靠地識別和收集容器和車輛信息，從而進一步保證了全程追溯和海關集裝箱和車輛的監管。
4結束語
對于中國內陸港，海關車輛檢查管理具有相當的意義基于RFID的集裝箱車輛監控系統。對于各種類似的系統也有許多不同之處：1）低系統成本。相較于近10,000元或2000元AIS終端GPS終端，為船戶，100元只是有源電子標簽顯然更合適的價格，該系統還集成了投資的AIS基站系統與一個大約只有十分之一，GPS系統一般不支付長期運營成本，價格優勢非常明顯。2）監測是簡單和可靠的。電子標簽，只需要在車輛擋風玻璃上，沒有復雜的操作，調整現有內河港口車輛司機前方安裝?？刮锢聿鸾獾碾娮訕撕炏到y可以起到有效地降低蒙混過關不安全的司機和車輛的危險黑車，大大提高了監控的可靠性。再加上包下的有源電子標簽可以與防雷，防水，防霧做的，沒有損壞。3）監測穩定性好。RFID技術本身具有相當不錯的抗污染和抗干擾能力，再窮能見度，路面狀況多么復雜，周圍建筑物密集的如何，系統的穩定性可以保證正常工作，不會因為沖擊霜雪和干擾。4）功能擴展性強。RFID系統本身，除了實現此貨柜車輛監控，自動簽證通關等功能，還可以與集成的海關信息化管理平臺，智能交通管理系統相結合。
作者：陳森 覃遠年 單位：桂林電子科技大學信息與通信學院
