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非接触IC卡技术在门禁系统中的应用

时间:2011-06-30 17:54:33  来源:  作者:

 

吴国英   公安部第一研究所

一、         引言

IC卡问世以来,由于它安全性高、可靠性强、存储量大、便于携带,很快受到人们的青睐。IC卡是一个正蓬勃发展的边缘产业,一个与我们的生活越来越密切的产业。在处在E时代的今天,社会进入了信息盛世时代,IC卡扮演着越来越重要的角色,正在并已经融入当今信息技术的主流。随着信息流量的不断增大和信息处理速度的不断提高的需求,非接触IC卡以其特有的优势,在IC卡行业已成为一个耀眼的亮点。

二、         IC卡技术概述

IC卡是集成电路卡(Integrated Circuit Card)英文简称,在有些国家也称之为智能卡(Smart Card)。它将集成电路芯片镶嵌于塑料基片中,封装成外形与磁卡类似的卡片形式,即成一张IC卡,有时也会封装成纽扣、钥匙、饰物等特殊形状。

IC卡芯片具有写入和存储数据的能力,IC卡的存储中的内容根据需要可以有条件地进行读取,或进行信息处理和判断之用。IC卡可防止其内部存储的数据被恶意存取和处理。IC卡能使几乎所有有信息或现金交易相关的服务变得更简便、安全和经济。根据IC卡内部结构可以分为以下三类。即存储卡、逻辑加密卡、CPU卡。

按应用领域来分,IC卡有金融卡和非金融卡两种,金融卡又有信用卡(Credit Card)和现金卡(Debit Card)等。信用卡主要由银行发行和管理。持卡人用它作为消费时的支付工具,可以使用预先设定的透支额的资金。现金卡又称储蓄卡,可用作电子存折和电子钱包,不允许透支。非金融卡往往出现在各种事物管理、安全管理场所,如身份证、健康记录和职工考勤等。

根据IC卡与外界数据传送方式不同,又可将IC卡分为接触型IC卡和非接触型IC卡,接触式IC卡由读写器卡座上的接触点和卡片上的8个触点相接触,进行信息的读写;而非接触式IC卡与读写器无电路接触,通过无线电磁波(如射频或微波)的传送技术进行信息的读写。当前使用普遍的是接触式IC卡。此外,还有一种接触/非接触组合卡(也称双界面卡),通常这种双界面卡都是CPU卡。

三、         非接触IC卡技术特点

非接触IC卡是世界上近几年发展起来的一项新技术,是射频识别技术和IC卡技术有机结合的产物。非接触式IC卡由IC芯片和感应天线组成,两者完全密封在一个塑料基片中,没有与外界接触的触点。非接触式IC卡与读写器之间的数据交换通过无线电波来完成。因此非接触IC卡也称射频卡(RF Card)。非接触式型IC卡本身是源体,与读写器进行数据交换所需的能量通过读写器磁场来获取。

按照其组成结构,非接触式也可以分为一般存储卡、加密卡、CPU卡和超级智能卡;根据不同的载波频率,非接触式IC卡可分为高频卡(915MHz2.45GHz5.8GHz)和低频卡(125MHz13.56MHz)。载波频率为13.56MHz的非接触卡根据不同的工作距离对应有不同的国际标准,如表1

目前市场上应用较多的是载波频率为13.56MHz、工作在2.510cm的非接触卡,其国际标准ISO/ICE14443(即邻近式IC卡)。

根据信号发送和接收方式的不同,ISO/ICE14443定义了TYPE ATYPE B两种卡型。它们的不同主要在于载波的调制深度及二进制数的编码方式。

从读写器向IC卡传送信号时,二者是通过13.56MHz的射频载波传送信号。TYPE A方案是同步、改进的Miller编码方式,通过100% ASK传送;TYPE B方案是异步、NRZ编码方式,通过用10% ASK传送。

IC卡向读写器送信号时,二者均通过副载调制传送信号。TYPE A847KHz的副载波传送Manchester编码。TYPE B通过847KHz的副载波传送信号,由BPSK进行调制。

非接触式IC卡与传统的接触式IC卡的优点相比,它在继承了接触式IC卡的优点的同时,如大容量、高安全性等,又克服了接触式IC卡无法避免的缺点。非接触式IC卡具有如下特点和优点,即操作快捷,因为无接触式通信,所以不必插拔卡,大大提高了每次使用的速度;高抗干扰性,可以同时操作多张非接触式IC卡,提高了应用的并行性,无形中提高了系统工作速度;可以适用于多种应用,如一卡多用;无接触式通信不存在机械点磨损的情况,大大提高了有关应用的可靠性;卡上无机械触点,即便于卡的印刷,又提高了卡的使用性,还更加美观;非接触式IC卡的缺点是成本较高。

四、         门禁系统

门禁系统,又称出入口控制系统,其最基本的功能是在出入口对人或物这两类目标的进、出情况,进行放行、拒绝、记录和报警等操作以达到安全的目的。

是传统的门锁仅仅是单纯的契合性机械装置,无论结构设计多么合理,材料多么坚固,人们总能用通过各种手段把它打开。在出入人很多的通道(像办公室,酒店客房)钥匙的管理很麻烦,钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了弥补这些缺点,又产生了磁卡门禁系统。用磁卡控制锁,各种性能均有所提高,但由于磁条存储的信息量小,容易复制,磁卡与读卡器之间容易产生机械磨损,读卡器的刷卡口容易被人破坏,它的安全性和可靠性便受到限制。

近几年随着电子计算机技术,尤其是智能IC卡应用技术的发展,接触式智能IC卡和密码键盘门禁系统也越来越被人们重视和使用,计算机作为系统管理主机,通过连接系统的各个读卡器(即开门控制器)管理门锁。智能IC卡具有存储运算功能,经初始化、个人化和授权后成为控制门锁开和关的特殊钥匙,从而便构成一个现代化的门禁系统。

但是随着接触式智能IC卡门禁系统应用规模的扩大,其本身不可克服的缺点成了它进步发展的绊脚石,如接触磨损、难以维护、基础设施投入大等。随着信息业和服务以外的全球化,社会对信息载体的便携性、高安全性及容易使用等方面提出更高的要求,于是非接触式智能卡以其卡片、设备无接触,开门方便安全;寿命长,理论数据至少10年;安全性高,可联微机,有开门记录;可以实现双向控制;卡片很难被复制等优点,成为业界倍受关注的高新技术。

非接触IC卡门禁系统一般有非接触IC卡、读卡器、控制器、主控服务中心。

非接触IC卡:外形如同标准信用卡。非接触IC卡操作时无需接触,不会磨损,芯片封装在卡内,不会被腐蚀,所以经久耐用,能使用10年以上。

读卡器:是与非接触IC卡进行数据交换的控制部分。带无线电发射天线,当有非接触IC卡接近时,能给非接触IC卡提供能量,获取非接触IC卡返回的数据。读卡器分析确认卡的有效性后,将结果传送至控制器。

控制器:负责根据读卡器传送回来的卡的有效性来控制门锁开或关,输出报警信号等操作。同时储存操作记录并传送给主控中心。它一般是按预先设定的系统参数操作。

主控中心:负责为卡片授权,为控制器设置系统参数,监控每一个门的动作和状态,接受控制器发送的信息。根据纪录的相关信息可以生成各种统计报表

五、          应用    

在北京举办的第二十一届大学生运动会上,运动员居住的大运村出入管理就是非接触IC卡门禁系统的一个典型应用。持证人只要将证件在验证机检测机上“晃”一下,验证机屏幕上立刻能清楚显示出持证人的照片、身份、国家、证件类别和注册号等内容。1秒内就能鉴别证件的真伪,3秒内与会者就能进入工作区。

 

 

IC

读写器

国际标准

读写距离

紧贴式IC

(Close Coupled IC Card)

紧贴式读写器

 

ISO/IEC10536

 

 <2cm

邻近式IC

(Proximity IC Card)

 

邻近式读写器

 

ISO/CE14443

 

<10cm

接近式IC

(Vicinity IC Card )

 

接近式读写器

 

ISO/IEC15693

 

<50cm

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