眾所周知，奧運(yùn)會是目前世界上規(guī)模最宏大的綜合性體育賽事，集體育比賽、休閑、交流、游玩、購物及其他商業(yè)活動于一體，因此，承載該賽事的奧運(yùn)場館必將接納龐大的觀眾、運(yùn)動員、管理人員和服務(wù)人員等，且人群身份極其復(fù)雜并處于不停的移動之中。

　　如何驗(yàn)證人員所持的票卡和證件是否有效？如何及時跟蹤和查詢?nèi)藛T是否進(jìn)入到指定區(qū)域？當(dāng)人員誤入或非法闖入禁入?yún)^(qū)域時又如何警示和引導(dǎo)其迅速離開？如何實(shí)時查詢某區(qū)域人員擁擠程度？采用RFID[1]電子門票管理系統(tǒng)將能解決上述問題。

　　RFID電子門票是一種將智能芯片嵌入紙質(zhì)門票等介質(zhì)中，用于快捷檢票/驗(yàn)票并能實(shí)現(xiàn)對持票人進(jìn)行實(shí)時、精準(zhǔn)的定位跟蹤和查詢管理的新型門票。2008年北京奧運(yùn)會使用了基于RFID芯片技術(shù)的電子門票，生動體現(xiàn)了“科技奧運(yùn)”和“人文奧運(yùn)”的深刻內(nèi)涵。

　　1 RFID的工作原理

　　電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合組件實(shí)現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合，在耦合通道內(nèi)根據(jù)時序關(guān)系實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、資料的交換。RFID系統(tǒng)的基本模型如圖1所示。發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。（1）電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。（2）電磁反向散射耦合。雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后反射，同時攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。

　　電磁反向散射耦合型的RFID讀寫器和收音機(jī)原理一樣，射頻標(biāo)簽和閱讀器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。LF、HF、UHF就對應(yīng)著不同頻率的射頻。LF代表低頻射頻，在125 kHz左右，HF代表高頻射頻，在13.56 MHz左右，UHF代表超高頻射頻，在850 MHz~910 MHz范圍之內(nèi)，還有2.4 GHz的微波讀寫器。

　　電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識別系統(tǒng)。

　　不同國家所使用的RFID頻率也不盡相同，各國政府也通過調(diào)整閱讀器的功率來限制它對其他設(shè)備的影響。有些組織（如全球商務(wù)促進(jìn)委員會）正鼓勵政府取消限制，標(biāo)簽和閱讀器生產(chǎn)廠商也正在開發(fā)能使用不同頻率的系統(tǒng)以避免這些問題。

　　2 RFID讀寫器防沖撞原理

　　RFID技術(shù)的一個難點(diǎn)是同時讀取復(fù)數(shù)個標(biāo)簽。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，在通信上所采取的技術(shù)是“防沖撞”，同時，讀取復(fù)數(shù)個標(biāo)簽是常被人們談及的RFID比條形碼更為優(yōu)越的地方，但是如果沒有“防沖撞”的功能，RFID系統(tǒng)只能讀寫一個標(biāo)簽。在這種情況下，如果有兩個以上的標(biāo)簽同時處于可讀取的范圍內(nèi)，就會導(dǎo)致讀取的錯誤。

　　即使是具有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)，實(shí)際上并非同時讀取所有標(biāo)簽的內(nèi)容。在同時查出有復(fù)數(shù)個標(biāo)簽存在的情況下，檢索信號并且防止沖突的功能開始動作。為了進(jìn)行檢索，首先要確定檢索條件。例如，13.56 MHz頻帶的RFID系統(tǒng)中應(yīng)用ALOHA方式的防碰撞功能的工作步驟如下。

　?。?）閱讀器指定電子標(biāo)簽內(nèi)存的特定位數(shù)（1~4位左右）為次數(shù)批量。

　?。?）電子標(biāo)簽根據(jù)次數(shù)批量將響應(yīng)的時機(jī)離散化。例如，在兩位數(shù)的次數(shù)批量“00、01、10、11”時，讀寫器將以不同的時機(jī)對這四種可能性逐一進(jìn)行響應(yīng)。

　?。?）若在各個時機(jī)里同時響應(yīng)的電子標(biāo)簽只有一個的場合下才能得到這個電子標(biāo)簽的正常數(shù)據(jù)，信息讀取后，閱讀器對于這個電子標(biāo)簽發(fā)送睡眠指令，使其在一定的時間內(nèi)不再響應(yīng)（Sleep/Mute）。

　?。?）若在各個時機(jī)內(nèi)同時有幾個電子標(biāo)簽響應(yīng)，判別為“沖突”。在這種情況下，內(nèi)存內(nèi)的另外兩位數(shù)所記錄的次數(shù)批量重復(fù)從步驟（2）開始的處理。

　　（5）所有的電子標(biāo)簽都完成響應(yīng)之后，閱讀器向它們發(fā)送喚醒的指令（Wake Up），從而完成對所有電子標(biāo)簽的信息讀取。

　　在這種搭載有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)中，為了只讀一個標(biāo)簽，幾經(jīng)調(diào)整次數(shù)批量反復(fù)讀取進(jìn)行檢索。因此，在一次性讀取具有一定數(shù)量的標(biāo)簽的情況下，所有的標(biāo)簽都被讀到的速度是不同的，一次性讀取的標(biāo)簽數(shù)目越多，完成讀取所需時間要比單純計算所需的時間越長。

　　實(shí)現(xiàn)“防沖撞”功能是RFID在物流領(lǐng)域中取代條形碼所必不可少的條件。例如，在超市中，商品是裝在購物車?yán)锩孢M(jìn)行計價的。為了實(shí)現(xiàn)這種計價方式，“防沖撞”功能必須完備。具有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)的價格比不具有這種功能的系統(tǒng)的要昂貴。當(dāng)個人用戶在制作RFID系統(tǒng)的時候，如果沒有必要進(jìn)行復(fù)數(shù)個ID同時識讀時就沒有必要選擇防碰撞功能的讀寫器。

　　3 μ-Chip芯片的技術(shù)指標(biāo)及優(yōu)勢[2]

　　3.1 μ-Chip芯片技術(shù)指標(biāo)

　　（1）芯片尺寸：0.4 mm×0.4 mm×0.15 mm，超小超薄可嵌入紙張等較薄介質(zhì)中，不易損壞；

　?。?）頻率：2.45 GHz；

　?。?）存儲容量：128 bit只讀容量，出廠后不可復(fù)制或改寫ID；

　?。?）可發(fā)行ID數(shù)量：2128個（1038）；

　?。?）最大讀取距離：大約30 cm（使用外附天線）；

　　（6）讀取速度：20 ms.

　　3.2 μ-Chip芯片優(yōu)勢

　　線柔軟可彎曲，可以適應(yīng)多樣化需求；（3）具有高強(qiáng)度，耐用性強(qiáng)的特點(diǎn)；（4）其最初設(shè)計就是為了解決日元紙幣的防偽問題，使用專有的加密閱讀技術(shù)，具有極高的安全性能；（5）μ-Chip標(biāo)簽防偽技術(shù)與傳統(tǒng)印刷防偽技術(shù)的結(jié)合，使RFID防偽技術(shù)有了無法取代的優(yōu)勢。

　　4 票證閱讀器的硬件設(shè)計

　　為了達(dá)到設(shè)計功能和環(huán)境需求，本讀取器主板采用了PCB 6 層設(shè)計，機(jī)殼加裝了電磁屏蔽網(wǎng)，還專門配備了標(biāo)準(zhǔn)接口用來外接計算機(jī)，采用的主要元件如下：

　?。?）微處理器（MPU）。針對終端對高速運(yùn)算和數(shù)據(jù)庫操作的需求，并考慮到系統(tǒng)外圍設(shè)備的需求情況，本讀取器系統(tǒng)采用ARM9核的SAMSUNG S3C2410處理器，最高主頻可達(dá)203 MHz[3].

　?。?）SDRAM存儲部分采用Hynix公司的HY57V561620CT內(nèi)存，存儲量為32 MB[4].

　?。?）Flash存儲器采用三星公司的K9F1208UOM Nand Flash，存儲量為64 MB.

　?。?）RFID閱讀器模塊采用了日立公司的系列產(chǎn)品。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用了Realtek 8039芯片，支持10 MHz/100 MHz網(wǎng)絡(luò)通信[5].

　　票證讀寫器的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。