Современный идентификационный беспроводный считыватель
Полезная модель относится к считывателям данных с микрочипов паспортно-визовых документов (ПВД), платежных карт различных платежных систем и передачей идентификационных данных в реальном режиме времени в глобальной системе мобильной связи GSM (Global System for Mobile Communications) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS).
Техническим результатом данной полезной модели является повышение надежности идентификации микрочипов ПВД и платежных карт, перераспределения функций между элементами считывателя.
Указанный технический результат достигается за счет того, что современный идентификационный беспроводный считыватель содержит GSM/GPRS модем, первую GSM антенну, устройство чтения SIM-карты, микроконтроллер, считыватель RFID, вторую антенну, считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), третью антенну, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания и порт внешнего электропитания.
Полезная модель относится к считывателям данных с микрочипов паспортно-визовых документов (ПВД), платежных карт различных платежных систем и передачей идентификационных данных в реальном режиме времени в глобальной системе мобильной связи GSM (Global System for Mobile Communications) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS).
Известно устройство передачи данных (считывания данных и передачи данных), описанное в патенте США №4333072, 01.06.1982. Устройство состоит из следующих компонентов: пассивный приемоответчик и радиочастотный сканер.
Недостатком этого устройства является то, что система идентификации работает только локально.
В патенте США №6549119, 15.04.2003, описана мобильная электронная система передачи данных (считывания данных и передачи этих данных на базовую станцию), состоящая из устройства опроса (радиочастотный сканер) и приемоответчика. Недостаток устройства - локальное действие системы, которое составляет несколько десятков метров.
В патенте США №5986550, 16.11.1999, описан считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Недостаток устройства заключается в том, что невозможно считывать данные от микрочипов и передавать на большие расстояния.
В патенте РФ на полезную модель №35935, 20.10.2003, описано мобильное устройство, которое содержит: радиочастотный сканер, пассивный приемоответчик, антенну, GSM модем, дисплей, микрофон,
устройство считывания абонентной идентификационной карточки (SIM-карты), динамик, энергонезависимую память, порт ввода-вывода. Данное устройство выберем за прототип.
Недостаток этого устройства является невозможность определения фальсификации бесконтактного микрочипа, встроенного в ПВД или платежную карту и как следствие - низкая надежность идентификации.
Таким образом, техническим результатом данной полезной модели является повышение надежности идентификации микрочипов ПВД и платежных карт и перераспределения функций между элементами считывателя.
Технический результат достигается за счет того, что, современный идентификационный беспроводный считыватель, содержащий GSM/GPRS модем, выполненный с возможностью работы в глобальной системе мобильной связи (GSM) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS), первую GSM антенну, устройство чтения идентификационной карточки абонента (SIM-карты), считыватель радиочастотных идентификационных бесконтактных микроконтроллеров (RFID), предназначенный для передачи энергии и считывания идентификационных данных, записанных в память бесконтактного микроконтроллера, вторую антенну, выполненную с возможностью передачи энергии и получения идентификационных данных с частотой радиоканала 125 кГц/134,2 кГц или 13,56 МГц, дополнительно содержит микроконтроллер, предназначенный для подключения внешних устройств и управления работой современного идентификационного беспроводного считывателя, считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), предназначенного для формирования импульса и индикации меток состоящих из ферромагнитного и/или антиферромагнитного, и/или ферримагнитного металла/сплава обладающего свойствами ЯМР благодаря электрическими/магнитными дипольными или туннельными
переходами между Штарка-Зеемана уровнями, третью антенну, предназначенную для передачи импульса с частотой от 1 МГц до 1 ГТц и получения отклика от меток со свойствами ЯМР, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания, порт внешнего электропитания, предназначенный для подключения внешнего источника электропитания, при этом первый вход-выход упомянутого модема соединен с GSM антенной, второй вход-выход GSM/GPRS модема соединен с первым входом-выходом микроконтроллера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом упомянутого считывателя RFID, третий вход упомянутого GSM/GPRS модема соединен со вторым выходом блока электропитания, четвертый вход-выход упомянутого GSM/GPRS модема соединен с входом-выходом устройства чтения SIM-карты, третий вход-выход считывателя RFID соединен с входом-выходом второй антенны, второй вход упомянутого считывателя RFID соединен с шестым выходом блока электропитания, при этом считыватель меток обладающих свойствами ЯМР третьим входом-выходом соединен с третьей антенной, третий вход-выход упомянутого микроконтроллера соединен с первым входом-выходом считывателя меток обладающих свойствами ЯМР, первый вход блока электропитания соединен с выходом порта внешнего электропитания, третий выход упомянутого блока электропитания соединен с четвертым входом микроконтроллера, пятый выход блока электропитания соединен со вторым входом считывателя меток обладающих свойствами ЯМР, при этом пятый вход микроконтроллера соединен с кнопкой "Пуск", а шестой выход упомянутого микроконтроллера соединен со светодиодами индикации.
В частном варианте упомянутый блок электропитания содержит аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения и стабилизатор электропитания.
Заявленная полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: фиг.1, на которой показана структурная схема считывателя, фиг.2, на которой показана фотография считывателя.
Рассмотрим структуру и работу современного идентификационного беспроводного считывателя 1.
Как видно из чертежа фиг.1, считыватель 1 содержит GSM/GPRS модем 3, первую GSM антенну 2, устройство чтения SIM-карты 4, считыватель RFID 8, вторую антенну 9, микроконтроллер 5, считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 6, третью антенну 7, кнопку "Пуск" 10, светодиоды индикации 11, блок электропитания 12 и порт внешнего электропитания 13.
GSM/GPRS модем 3 соединен с первой GSM антенной 2 и устройством чтения SIM-карты 4, и микроконтроллером 5. Считыватель RFID 8 соединен со второй антенной 9 и микроконтроллером 5. Считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 6 соединен с третей антенной 7 и микроконтроллером 5. Кнопка "Пуск" 10 и светодиоды индикации 11 соединены с микроконтроллером 5.
Блок электропитания 12 соединен с входами GSM/GPRS модема 3, микроконтроллера 5, считывателя RFID 8, считывателя меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 6 и выходом порта внешнего электропитания 13.
Необходимо отметить, что считыватели RFID 8 широко известны из уровня техники и описаны, например, в книге В.Л.Джуняна, В.Ф.Шаньгина "Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смар-карты", М.: ООО "Издательство ACT": Издательство "НТ Пресс", 2004, стр.177-182.
Заявленный современный идентификационный беспроводный считыватель 1 работает следующим образом.
При нажатии кнопки "Пуск" 10 сигнал поступает на микроконтроллер 5, который запускает считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 6. Считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 6 через третью антенну 7 излучает сигнал на частотах от 1 МГц до 1 ГГц. Предварительно нанесенная на поверхность микрочипа 15 метка (на чертеже не показана) состоит из ферромагнитного и/или антиферромагнитного, и/или ферримагнитного металла/сплава обладающего свойствами ЯМР благодаря электрическими/магнитными дипольными или туннельными переходами между Штарка-Зеемана уровнями.
При размещении около антенны 7 микрочипа 15, на который предварительно была нанесена метка со свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), возникает эффект Штарка-Зеемана, при котором возникает отклик сигнала, который фиксируется третьей антенной 7. Далее сигнал поступает на считыватель 6 и микроконтроллер 5, который анализирует полученный сигнал. Пример микрочипа 15 с меткой со свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) приведен в патенте на полезную модель РФ №51256, 16.09.2005.
Если метка на микрочипе 15 со свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) не обнаружена (поддельный микрочип), то микроконтроллер 5 включает красный светодиод индикации 11 - "No Detect" и останавливает работу считывателя 1.
Если метка обнаружена на микрочипе 15 со свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), то микроконтроллер 5 включает желтый светодиод индикации 11 - "Detect" и передает сигнал на запуск считывателя RFID 8.
Считыватель RFID 8 формирует сигнал, который излучается через вторую антенну 9 на частотах 125 кГц/134,2 кГц или 13,56 МГц. В антенне микрочипа 15 (на чертеже не показано) наводится электрический
сигнал, энергия которого используется для питания микрочипа 15. Антенна 9 считывателя RFID 8 принимает ответный сигнал микрочипа 15 с той же частотой (125 кГц/134,2 кГц или 13,56 МГц), модулированной в соответствии с кодом микрочипа 15. В считывателе RFID 8 происходит декодирование, обработка, анализ кода микрочипа 15 с проверкой контрольной суммы, серийного номера микрочипа 15, вычислением рабочего ключа и выполнением процедуры аутентификации.
При ошибке выполнения процедуры аутентификации никакой информации от считывателя 8 в микроконтроллер 5 не передается, микроконтроллер 5 включает красный светодиод индикации 11 - "Alarm".
В случае успешного окончания процедуры аутентификации формируется посылка и поступает в микроконтроллер 5, который включает зеленый светодиод индикации 11 - "ID Ok". Обмен информацией между микрочипом 15 и считывателем RFID 8 производится согласно стандарту на бесконтактные карты ISO 14443, тип А.
Микроконтроллер 5 передает считанную с микрочипа 15 информацию в GSM модем 3, который через антенну 2 передает информацию на базовую приемопередающую станцию сотового оператора связи 14. Далее информация от базовой приемопередающая станция сотового оператора связи 14 передается в контроллер базовой станции (на чертеже не показано). Далее сигнал от контроллера базовой станции сотового оператора связи поступает в центр коммутации мобильной связи и через маршрутизатор поступает в сеть передачи данных (ТСР/IР), к которой подключен сервер получения и обработки данных (на чертеже не показано).
На сервере получения и обработки данных происходит идентификация данных микрочипа 15.
GSM/GPRS модем 3 выполнен с возможностью работы в глобальной системе мобильной связи (GSM) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS). GSM/GPRS модем 3 имеет устройство
чтения идентификационной карточки абонента (SIM-карты) 4 в которую вставляется SIM-карта оператора сотовой связи, предварительно приобретенная пользователем.
Там, где у сотовых операторов GSM связи нет сервиса системы пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS), может быть использована служба коротких сообщений SMS (Short Message Service).
Микроконтроллер 5 предназначен для подключения внешних устройств, например, считывателей 6 и 8, кнопки "Пуск". Микроконтроллер 5 может иметь универсальный порт ввода-вывода (на чертеже не показано), для подключения внешних устройств. При подключении к порту микроконтроллера 5 внешних устройств (на чертеже не показано), например, компьютера, можно вводить программы и данные (номера телефонов и т.п.) в память считывателя 1 встроенную в микроконтроллер 5 (на чертеже не показано).
Микроконтроллер 5 управляет работой внутренних и внешних устройств подключенных к считывателю 1: считывателями 6 и 8, GSM/GPRS модемом 3.
Микроконтроллер 5 имеет возможность шифровать передаваемые данные от считывателя 1. Архитектура современных микроконтроллеров 5 позволяют эффективно реализовать аппаратную поддержку национальных алгоритмов шифрования (например, российских ГОСТ Р 34.10-2001, ГОСТ 28147-89, ГОСТ Р 34.11 94) и представить эту реализацию вместе с исходными кодами на сертификацию. При этом микроконтроллер 5 может поддерживать как имеющиеся западные алгоритмы шифрования данных и, соответственно, обеспечивает совместимость с имеющимися приложениями, так и национальные алгоритмы шифрования данных.
Электропитание считывателя 1 осуществляется от блока электропитания 12, который содержит аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения и стабилизатор электропитания (на чертеже не показано).
Через порт внешнего электропитания 13 осуществляется зарядка блока 12.
Электропитание считывателя 1 осуществляется от блока электропитания 12, через который происходит электропитание всех элементов устройства: GSM модема 3, микроконтроллера 5, считывателей 6 и 8. Блок электропитания 12 в своем составе имеет батарею электропитания, в качестве которой может выступать аккумуляторная батарея (на чертеже не показано). Заряд аккумуляторной батареи (на чертеже не показано) осуществляется от внешнего источника, подключенного к порту внешнего электропитания 13.
Впервые в считывателе 1 был использован считыватель 8 с антенной 9, считыватель 6 с антенной 7, GSM модем 3 с GSM антенной 2, микроконтроллер 5, таким путем решая задачу полезной модели: повышение надежности идентификации микрочипов ПВД и платежных карт и перераспределения функций между элементами считывателя.
Изготовление считывателя 1, изображенного на фиг.1, осуществляют из типовых радиоэлектронных компонентов (РЭК). РЭК могут быть: считыватель 8 на основе микросхемы U2270B фирмы ATMEL, микроконтроллер 5, например, MEGA AVR ATMEGA 128L-8AU компании ATMEL, GSM модем 3 G20 компании Motorola. Остальные элементы - типовые РЭК широко используемые в промышленности.
Опытные образцы считывателя 1 изготовлены. Фотография считывателя 1 показана на фиг.2. Испытания показали, что они соответствует тем требованиям, которые предъявляются к средствам идентификации.
1. Современный идентификационный беспроводный считыватель, содержащий GSM/GPRS модем, выполненный с возможностью работы в глобальной системе мобильной связи (GSM) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS), первую GSM антенну, устройство чтения идентификационной карточки абонента (SIM-карты), считыватель радиочастотных идентификационных бесконтактных микроконтроллеров (RFID), предназначенный для передачи энергии и считывания идентификационных данных, записанных в память бесконтактного микроконтроллера, вторую антенну, выполненную с возможностью передачи энергии и получения идентификационных данных с частотой радиоканала 125 кГц/134,2 кГц или 13,56 МГц, отличающийся тем, что современный идентификационный беспроводный считыватель дополнительно содержит микроконтроллер, предназначенный для подключения внешних устройств и управления работой современного идентификационного беспроводного считывателя, считыватель меток, обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), предназначенного для формирования импульса и индикации меток, состоящих из ферромагнитного, и/или антиферромагнитного, и/или ферримагнитного металла/сплава, обладающего свойствами ЯМР благодаря электрическими/магнитными дипольными или туннельными переходами между Штарка-Зеемана уровнями, третью антенну, предназначенную для передачи импульса с частотой от 1 МГц до 1 ГГц и получения отклика от меток со свойствами ЯМР, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания, порт внешнего электропитания, предназначенный для подключения внешнего источника электропитания, при этом первый вход-выход упомянутого модема соединен с GSM антенной, второй вход-выход GSM/GPRS модема соединен с первым входом-выходом микроконтроллера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом упомянутого считывателя RFID, третий вход упомянутого GSM/GPRS модема соединен со вторым выходом блока электропитания, четвертый вход-выход упомянутого GSM/GPRS модема соединен с входом-выходом устройства чтения SIM-карты, третий вход-выход считывателя RFID соединен с входом-выходом второй антенны, второй вход упомянутого считывателя RFID соединен с шестым выходом блока электропитания, при этом считыватель меток, обладающих свойствами ЯМР, третьим входом-выходом соединен с третьей антенной, третий вход-выход упомянутого микроконтроллера соединен с первым входом-выходом считывателя меток, обладающих свойствами ЯМР, первый вход блока электропитания соединен с выходом порта внешнего электропитания, третий выход упомянутого блока электропитания соединен с четвертым входом микроконтроллера, пятый выход блока электропитания соединен со вторым входом считывателя меток, обладающих свойствами ЯМР, при этом пятый вход микроконтроллера соединен с кнопкой "Пуск", а шестой выход упомянутого микроконтроллера соединен со светодиодами индикации.
2. Мобильный терминал по п.1, отличающийся тем, что упомянутый блок электропитания содержит аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения и стабилизатор электропитания.
