使用有源射頻識(shí)別跟蹤學(xué)生行動(dòng)

使用有源射頻識(shí)別設(shè)備跟蹤學(xué)生運(yùn)動(dòng)HERDAWATIEABDULKADIR1,MOHDHELMYABDWAHAB2,ZARINATUKIRAN3,

ARIFFINABDULMUTALIB41,2,3FacultyofElectricalandElectronicEngineering

UniversitiTunHusseinOnnMalaysia

P.O.Box101,Pt.Raja,BatuPahat,JohorMALAYSIA{watie,helmy,zarin}@.myCollegeofArtandScience

UniversitiUtaraMalaysia

06010Sintok,Kedah,MALAYSIA

am.ariffin@.my摘要：監(jiān)控制=UniversitiTunHusseinOnnMalaysia（UTHM）的學(xué)生在校園內(nèi)的行動(dòng)很困難，特別是對(duì)大講堂和實(shí)驗(yàn)室的訪問控制。通過使用射頻識(shí)別技術(shù)，很容易跟蹤學(xué)生，從而提高了指定區(qū)域的安保系數(shù)。在學(xué)生監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用有源RFID可以提高教職工和UTHM管理系統(tǒng)監(jiān)控特殊學(xué)生群體的下落。本文介紹了一個(gè)正在進(jìn)行的研究，目前其正處于收集數(shù)據(jù)來測(cè)算有效性實(shí)施的階段。本文的重點(diǎn)是討論關(guān)于StudentMonitoringSystemUsingActiveRFID（SMOSA）的系統(tǒng)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：RFID，學(xué)生監(jiān)控，有源RFID，跟蹤，安全性，行動(dòng)1介紹目前，低成本射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）巳經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，如【1，2,3,4】所討論的，在處理時(shí)間方面，該技術(shù)更有效。它節(jié)省了時(shí)間和金錢【5】。在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和閱讀器之間的數(shù)據(jù)的非接觸式傳輸遠(yuǎn)比智能卡和RFID技術(shù)非接觸式身份系統(tǒng)解決方案更為靈活。Bizedge寫的MalaysiaRFID2006-2010ForecastandAnalysis（2006）表示在2010年馬來西亞的RFID支出的復(fù)合年增長(zhǎng)率為45.84%（近20.94萬美元（77萬人民幣））對(duì)比2005年的2.45萬美元（9萬人民幣）。基于這項(xiàng)研究，硬件設(shè)備在2005年的支出包括占最大部分的總的商業(yè)射頻設(shè)備（占到60%），主要是購(gòu)買閱讀器和標(biāo)簽，其次是軟件和服務(wù)（占到40%）。知道了這一點(diǎn)，SMOSA的開發(fā)是為了緩解高校管理團(tuán)隊(duì)在需要的區(qū)域監(jiān)控每個(gè)學(xué)生的存在。SMOSA系統(tǒng)包括2個(gè)監(jiān)控任務(wù)：使用有源RFID的考勤系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)。本文的目的是改善考勤數(shù)據(jù)管理，減少管理錯(cuò)誤和內(nèi)部盜竊行為。本節(jié)簡(jiǎn)要介紹了研究的背景。SMOSA架構(gòu)在下面的章節(jié)中描述。接下來，給出SMOSA的分析。最后，本文以實(shí)施一個(gè)未來的工作大綱結(jié)束。2SMOSA架構(gòu)和技術(shù)本節(jié)說明了SMOSA從RFID標(biāo)簽到計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的數(shù)據(jù)的高級(jí)設(shè)計(jì)。SMOSA包括2個(gè)單獨(dú)開發(fā)的圖形用戶界面（GUI），在線用戶，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)。SMOSA的概念設(shè)計(jì)在圖1中說明了。首先，RFID閱讀器檢測(cè)是否有RFID標(biāo)簽進(jìn)入它的活動(dòng)范圍。然后，RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通過一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)作為接口被轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫(kù)。學(xué)生名單將被主機(jī)接收，這個(gè)數(shù)據(jù)能夠被大學(xué)管理者使用在線系統(tǒng)直接訪問。

圖1.SMOSA的操作SMOSA的標(biāo)準(zhǔn)是基于適用于該項(xiàng)目的環(huán)境和組建可用性的范圍，頻率和技術(shù)這幾方面來選擇的。表1列出了SMOSA的特征包括RFID閱讀器和RFID標(biāo)簽。同時(shí)，圖2顯示了RFID識(shí)別組建的圖像。表1.SMOSA的特征3lltMHTypeafRFIDAcli^eR-eader2.4GHzISMBwd(HighFreqiAetficy)Rjnge70infersSizeofRHD翟(3Lx21.5x7)?mn■wittioulencloAUfe(40x4U?iI5)mml.ifeUiftlinutEdScuurc?ofpowerJSdrp-p-h1-8-2SVDC/400mA[RFIDleader)-LkdiLutnbitweryCR2032(RFIDTypeofsoitware-MicrasattVisualBasic200J!-SQL-MajemmediaDreamweaverHTypicalapplicatipnAeteisiiafttril, leveltraeking,smancard.Networkin旦LAN圖2.有源RFID元件設(shè)計(jì)和開發(fā)SMOSA的軟件和硬件都列在了下表中并隨后介紹:

2.1RFID標(biāo)簽RFID標(biāo)簽是一個(gè)可以連接到或者可以并入到產(chǎn)品中的一個(gè)小的物體【6】。它包含天線來從收發(fā)器接收和發(fā)送射頻。RFID標(biāo)簽有2種基本類型：無源型和有源型。無源標(biāo)簽不需要內(nèi)部能源，常常被用于與安全性有關(guān)的問題上。相反的，有源標(biāo)簽需要電源，并且更貴。另外，有一種被稱為Semi-passiveRFID的標(biāo)簽類型，于無源標(biāo)簽類似，除了多了一個(gè)非常小的電池允許它能有一個(gè)恒定的功率。表2列出了無源和有源RFID技術(shù)的差異。表2.無源和有源RFID技術(shù)的差異Aetivtr*夠蚯#lPoiheeSnirnrJjita-naliolagEiktevtraitsferredfromthereaderviaradiofrequency.'lagHaltEryNoAvailsftiiliiljof1.導(dǎo)國(guó) crCcnlinuousOnl,wiihmfieldofreaderRequiredSqjml!Str-Eii￡ftifromRediderLowHigh(iriu^tpowcithelag]A^ailablrSigitadMr-enftbFeelaflo-KradrrHighLowC'^niniunkatLQnLengrange(](Mm□<moreiSberter作ry血仕rang：e-(3:morI&se)Mu111-JJRCAltectiDni-CollectsIIUOOwoftags可7acreregionjrani.afiin.dereader工。|]M世加也畔movingaitmorethan1110nnph.-Ccllecl/shundred.^ofta暨within.3meteradTiMn.asinglereader-CcHecLs2.0tJig-smovingal3mphwslo-vtier.Senior匚Etpwb訕ritvAbJjJtytocnntimjoiisJynn.onjLOTandrrcoidseniorinpui;(dmtMisuMtampBdcsmsnrevenJsAbilitj-lore-ailandiransterstnsorvalueronlyw~hentan匹powrrrdbyrradcr;dodalcAimx睥ej?L】mStorajifLarg.eresdA^TiledaiaTtoraEt(l2JKB)w|hwplHsticatcddata5?rchsHjdaccKEca^hiliusavailable3m圍IIrMdAMiledalssLoragefe.E-128byKs)Aira(t.g.waEf-hnuKf.itrm]iislyard.YesNdHi思h-SpfKiLMnlH-132F-airliDgLimilcdSAVI技術(shù)【6】討論了RFID技術(shù)工作的過程。首先，它由一個(gè)帶有天線的芯片組成的標(biāo)簽和一個(gè)帶有天線的閱讀器組成。有源RFID使用了一個(gè)內(nèi)部電源（電池）持續(xù)給標(biāo)簽和它的射頻（RF）通信電路供能。有源RFID允許非常低頻的信號(hào)被標(biāo)簽接受（因?yàn)殚喿x器不需要給標(biāo)簽供能），標(biāo)簽可以由內(nèi)部電源供能，產(chǎn)生高頻信號(hào)返回非閱讀器。

2.2RFID閱讀器RFID閱讀器是一種用來查詢RFID標(biāo)簽【8】的設(shè)備。閱讀器用一根天線來發(fā)射無線電波，標(biāo)簽通過返回?cái)?shù)據(jù)來響應(yīng)。許多因素可以影響到標(biāo)簽的讀取距離（和讀取范圍）。用于識(shí)別的頻率，無限增益，閱讀器和應(yīng)答器的天線的方向和頻率，以及標(biāo)簽在被識(shí)別物體上的放置的位置都會(huì)對(duì)RFID系統(tǒng)的讀取范圍產(chǎn)生影響。3SMOSA的設(shè)計(jì)巳經(jīng)進(jìn)行了一個(gè)SMOSA的功能和性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)；使用頻譜分析儀來撲捉RFID標(biāo)簽的輸出。RFID閱讀器使用12V電池和2.4GHz的頻率。圖3顯示了從硬件獲取的詳細(xì)說明。為了測(cè)試SMOSA在人和電子設(shè)備的干擾（如移動(dòng)電話，電視，廣播）最小情況的功能和性能進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。圖3.圖3.RFID閱讀器在半徑3.5米范圍內(nèi)的輸出信號(hào)可以看到，運(yùn)行的最大功率為46dBm，功率為2.35GHz，以受最小環(huán)境影響的情況產(chǎn)生電磁（EM）噪聲，空氣中水分含量正常。由于環(huán)境干擾，功率隨距離的增加而減小。在接口部分，SMOSA被分成2個(gè)部分：（1）獨(dú)立系統(tǒng)，（2）在線系統(tǒng)。獨(dú)立系統(tǒng)由4個(gè)模塊組成：考勤，登入，注冊(cè)和檢索。數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL開發(fā)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器被用來協(xié)助管理系統(tǒng)在首選地點(diǎn)監(jiān)控學(xué)生運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能是通過局域網(wǎng)（LAN）或無線網(wǎng)來登記學(xué)生信息和監(jiān)控學(xué)生出勤情況。3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)庫(kù)有3個(gè)表：考勤表，注冊(cè)表和用戶表。每個(gè)表的詳細(xì)信息在表3中顯示。表3.表的屬性labhSavestudentattendance5alabhSavestudentattendance5a作sludsriitImf&rinaticnSmU'flrlPandPasswurdFl?ld 土DataT”，No(Primarv心AutoMuMiberMatrlc_N&TestNaim*TETiimeDale/Tim^eWwDSw/TiiiVeStilusT5Matrlc_Ni>TtwtT福IPT??(W己rm也TtatEeMIir??tMianthlo.Tgidsr#nt3.2 界面設(shè)計(jì)圖4顯示了SMOSA的流程圖。首先，RFID標(biāo)簽應(yīng)該被分配給用戶（學(xué)生）。然后，打開RFID標(biāo)簽并且標(biāo)簽必須被放置在閱讀器范圍內(nèi)。天線將產(chǎn)生無線電頻場(chǎng)傳輸給標(biāo)簽。然后，在閱讀器從標(biāo)簽和用戶接收到信號(hào)，RFID將檢測(cè)考勤記錄并將其保存到數(shù)據(jù)庫(kù)或在數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索學(xué)生的詳細(xì)的信息。第二，如果問題仍然存在，一些維護(hù)工作將需要識(shí)別標(biāo)簽和閱讀器的狀態(tài)。如果一個(gè)攜帶標(biāo)簽的學(xué)生進(jìn)入閱讀器天線的接收區(qū)域，該過程將重復(fù)進(jìn)行。圖4.SMOSA系統(tǒng)的流程圖圖5描述了SMOSA的3個(gè)快照。圖5（a）顯示了SMOSA的主頁，它要求用戶輸入ID和密碼。這是為了確保只有授權(quán)的人可以進(jìn)入系統(tǒng)。圖5（b）顯示了一個(gè)表格來登記一個(gè)新的標(biāo)簽。每個(gè)學(xué)生都被分配到一個(gè)特定的RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽將永久保留他/她的信息，包括標(biāo)簽ID，學(xué)生姓名，學(xué)號(hào)，電子郵箱，電話號(hào)碼和住址。這些信息可以隨時(shí)更新。管理人員也可以在任何時(shí)間找出一個(gè)特定學(xué)生在哪里，如圖5（c）所示。他們可以使用無論學(xué)號(hào)或者科目代碼。

圖5.SMOSA快照（a）主頁（b）考勤模塊（c）跟蹤模塊4總結(jié)RFID技術(shù)巳經(jīng)成為工業(yè)和人類生活中的一項(xiàng)重要技術(shù)°RFID系統(tǒng)提供自動(dòng)應(yīng)答信號(hào)來識(shí)別物理對(duì)象而不需要視線通信。在接下來的研究中，我們將考慮系統(tǒng)的安全性問題，是系統(tǒng)能夠免受任何攻擊，同時(shí)將RFID技術(shù)與生物識(shí)別技術(shù)相結(jié)合。相關(guān)：Qaiser,A.;Khan,S.A.,AutomationofTimeandAttendanceusingRFIDSystems,InternationalConferenceonEmergingTechnologies,ICET'06,2006,pp.60-63.Chung-ChihLin;Ping-YehLin;Po-KuanLu;Guan-YuHsieh;Wei-LunLee;Ren-GueyLee,AHealthcareIntegrationSystemforDiseaseAssessmentandSafetyMonitoringofDementiaPatients,正EETransactionsonInformationTechnologyinBiomedicine,Vol.12,No.5,2008,pp.579-586.Ting,J.S.L.;Kwok,S.K.;Lee,W.B.;Tsang,A.H.C.;Cheung,B.C.F.,ADynamicRFIDBasedMobileMonitoringSysteminAnimalCareManagementOveraWirelessNetwork,InternationalConferenceonWirelessCommunications,NetworkingandMobileComputing,2007,pp.2085-2088⑷SangyoonChin,M.ASCE,SuwonYoon,CheolhoChoi,andChangyonCho,RFID+4DCADforProgressManagementofStructuralSteelWorksinHigh-RiseBuildings,JournalCompinCivilEngineering,Vol22,No2,2008,pp.74-89Bizedge,RFID2006-2010ForecastandAnalysisby/cms/content.jsp?id=com.tms.cms.artic