专利名称：一种利用rfid电磁信号差异性的防伪方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种RFID射频标签的防伪方法和系统，尤其涉及的是一种利用RFID 射频标签电磁信号差异性实现的防伪方法和系统。
背景技术：
RFID (无线射频识别技术，S卩 Radio Frequency Identif ication，简称 RFID)射频 标签是指由IC芯片和无线通信天线模块组成的微型标签(射频标签，即Radio Frequency Tag，简称RF TAG)。RFID射频标签的能量供应分为有源、半有源和无源三种模式，本发明说 明书中所称的RFID射频标签都包括有源、半有源和无源的RFID射频标签。RFID射频标签是由IC芯片和无线通信天线模块组成的，无线通信天线模块主要 是完成电磁能量的转换，将电磁能量转换为电能(接收数据)以及将电能转换为电磁能(发 送数据)，而IC芯片主要完成对信号的调制解调以及对数据进行处理。现有技术中，由于RFID的使用范围越来越广泛，在一些重要的使用场合，例如涉 及金融和经济领域，RFID可能存储有用户的重要身份识别数据和财产数据，RFID的防伪就 需要做到更高的要求。现有的防伪技术无法解决RFID被克隆仿制的问题，例如厂商A对其RFID射频标 签上所采用的防伪技术，其它厂商(包括厂商A)可以对任何一枚RFID射频标签进行这种防 伪技术的复制，从而难以做到真正的防伪。现有技术的这些防伪技术基本上是基于材料的 特殊或工艺的特殊，通过对该种技术的控制来达到防伪目的。但随着科学技术的发展，任何 一种材料或技术其他人是可以再现和模仿的，因此，其防伪的效果很难达到要求。例如现有技术中，RFID标签防伪主要是使用各种加密芯片，加密芯片使得RFID的 成本增加很多，并且加密算法从根本上说并不能实现防伪，只能有限的保证数据安全，在加 密芯片生产商密钥泄漏或者加密算法被攻破、或者仿冒者完全克隆存储区等方法时都会导 致RFID芯片被克隆。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用RFID电磁信号差异性的防伪方法和系统，基于 RFID天线本身的电磁信号特性识别RFID，以使他人无法克隆复制，利用物质特征防伪能够 在提升安全性的同时降低RFID的成本。本发明的技术方案如下
一种利用RFID电磁信号差异性的防伪方法，其包括以下步骤
A、向待识别的RFID射频标签发送指令，并接收该RFID射频标签反馈的信号；
B、对接收的信号进行电磁信号物理特征识别，得到识别特征；
C、对识别特征进行模式识别，判断该RFID的真伪。所述的防伪方法，其中，所述步骤B还包括B11、对接收的信号进行时域信号提取；
B12、对提取后的时域信号进行傅里叶变换，以获取频谱特征。所述的防伪方法，其中，所述步骤B还包括 B21、对接收的信号进行时域信号提取；
B22、对时域信号进行循环谱方式处理，得到该RFID射频标签的循环谱零切片特征。所述的防伪方法，其中，所述步骤B还包括 B31、对接收的信号进行时域信号提取；
B32、对该时域信号进行模糊函数核函数方式处理，得到该RFID射频标签的模糊函数 核函数零切片特征。所述的防伪方法，其中，所述时域信号包括辐射源载频和通信信号的瞬时包络、 瞬时频率、瞬时相位中的一项或多项。所述的防伪方法，其中，所述步骤C还包括所述模式识别的过程还包括利用模式 识别算法进行，所述模式识别算法包括采用SVM分类器、神经网络、聚类或隐马尔科夫模型 等算法实现。一种利用RFID电磁信号差异性实现防伪的系统，其中，包括 一预先设置的特征数据库，用于存储识别特征；
一 RFID读卡器单元，用于对待识别的RFID射频标签进行指令发送，并接收该RFID射 频标签反馈的信号；
一电磁信号物理特征识别模块，用于对反馈的信号进行处理，获取识别特征； 一模式识别模块，用于将所获取的识别特征通过模式识别后与所述特征数据库的存储 数据进行比对，并判断该RFID的真伪。本发明所提供的一种利用RFID电磁信号差异性的防伪方法和系统，与现有技术 相比，本发明方案不需要基于特殊的材料或工艺进行控制来达到防伪目的，而是利用RFID 射频标签中物质本身的特性，即不同RFID天线模块以及IC芯片的物理特性不同，即便是两 个性能完全相同的RFID射频标签(即便同一批次同一型号)，在其反馈信号中，从微观上看 它们之间也存在着电磁信号之物理特性上的差异，通过测量这个差异并区分不同RFID射 频标签，保证了 RFID射频标签的不可复制性。
图1为本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法流程示意图。图2为本发明利用RFID电磁信号差异性实现防伪的系统构成框图。图3为本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法较佳实施例的频谱特征示意 图。图4为本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法另一较佳实施例的循环谱零 切片特征示意图。图5为本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法再一实施例的模糊函数核函 数零切片特征示意图。
具体实施例方式以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法和系统，利用了 RFID射频标签个体 物理的差异导致的电磁信号差异性，通过分析其电磁信号差异并提取其信号的个体特征， 唯一识别个体RFID射频标签。由于RFID射频标签中具有IC芯片和无线通信天线模块，用 来实现RFID的应用数据运算和处理，在该RFID射频标签与RFID读卡器之间进行数据处理 时，RFID读卡器需要按照标准的信号要求发送指令，由RFID射频标签进行反馈信号，反馈 的信号由RFID读卡器识别读取。但是，由于不同的RFID射频标签由不同的IC芯片和无线通信天线模块构成，其物 理特性决定了即使反馈相同的数字信号，仍然会具有不同的电磁性信号(模拟信号)特性， 例如同样是1和0的高低电平，在时域特点上，例如维持高电平和低电平的时长，在微观角 度上仍然是具有自己独特特点的，且这种特点唯一，也不能被复制。本发明正是利用RFID 射频标签正常反馈信号中具有的中独特的指纹性特点进行防伪。本发明防伪系统可以设置在现有的RFID读卡器系统上，也可以独立设置为RFID 防伪和识别系统。在理论上，由于不同的RFID射频标签其物理器件存在一定的差异，即使 同一厂家生产的同一批次的RFID射频标签，也会因为IC芯片和天线的物理特性存在一定 差异，这将导致不同的RFID射频标签在完全正常的无线电反馈信号中也存在一定差别。本 发明方法和系统就是利用RFID射频标签的这一特性，向待测量的RFID射频标签发送正常 的指令，测量RFID射频标签的无线电反馈信号，并对该无线电信号中包含的细微且唯一的 电磁信号特征进行辨识，以达到唯一识别RFID射频标签的目的。RFID射频标签无线电信号的唯一特征可以称为RFID射频标签信号的“指纹”。从 本质上说，RFID射频标签信号的“指纹”是一个在无限区域上的一维图形(波形)上重复出 现的变化规律信息，这种信息是通过通信信号进行承载和表达的。通过通信信号处理技术， 可以发现通信信号上所承载的通信辐射源稳定的硬件特征信息。深入挖掘该通信反馈信号 内部的精细结构，对信号承载的隐含信息进行分析，就可以提取通信信号中反映RFID射频 标签硬件特征的参数，并用来唯一标识特定RFID射频标签。RFID射频标签通信反馈信号中的常规特征主要包括辐射源载频和通信信号的瞬 时包络、瞬时频率、瞬时相位等时域特征。从某种意义上，RFID射频标签通信信号常规特征 的准确估计结果可以考虑作为通信辐射源个体的辨识依据。除上述通信信号的常规特征 外，辐射源的细微特征更多地表现为不规则的非平稳、非线性和非高斯性，因而高阶统计量 方法，特别是高阶谱方法在通信信号的细微特征分析中有独特的优势。本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法，如图1所示，其包括以下步骤首 先，由RFID读卡器向待识别的RFID射频标签发送指令，并接收该RFID射频标签反馈的通 信信号；其次，对接收的信号进行电磁信号物理特征识别，得到识别特征；该电磁信号物理 特征的识别是指对通信信号中的频谱特征进行识别，除了信号本身对指令的承载之外，通 过对指定的指令进行反馈时，在对该特定指令的正常反馈信号中所具有的电磁性物理特征 进行识别，从而识别该RFID射频标签是否是之前所预先识别并存储在防伪数据库中的同 一射频标签数据。最后，再对识别特征信号进行模式识别，即可判断该RFID射频标签的真 伪，如果识别特征相一致，则可确定该RFID射频标签为真，否则为假。该判断结果可以通过
5显示或声光报警方式提示。本发明利用RFID电磁信号差异性实现防伪的系统，如图2所示的，其包括一预 先设置的特征数据库110，将同样采用本发明上述处理方法获取的识别特征数据进行存储； 同时设置一硬件的RFID读卡器单元，用于对待识别的RFID射频标签进行指令发送，该指令 可以预先确定符合通信规则要求的某个指令，以便所述RFID射频标签能够接受并正常反 应，例如读取数据的指令，然后由该RFID读卡器接收该RFID射频标签反馈的信号；一电磁 信号物理特征识别模块，用于对反馈的信号进行处理，获取识别特征，该处理过程是将接收 到的电磁信号进行各种变换，例如去噪，放大，解析，等等，将跟其物理特性有关的信号特征 进行放大提取，形成典型区别特征；以及一模式识别模块，对上述获取的识别特征进行模式 识别后，与预先在特征数据库中存储的特征数据进行比对，此比对并非简单的比对具体数 据是否完全一致，而是通过模式识别后判断关键的特征是否一致，在达到一定的拟合程度 后判断是否一致，由此判断该RFID的真伪。因此，所述特征数据库中存储的特征数据实际上 也是通过本发明上述处理方法所获取并预先保存的，以便用来在后续识别和防伪时使用。在通信信号处理中，频谱特征是基本特征，对时域信号进行傅里叶变换后，可以得 到不同标签的频谱特征如图3所示。对所有的RFID射频标签的频谱特征进行处理，使用各 种模式识别算法，比如SVM分类器(Support Vector Machine)、神经网络、聚类或隐马尔科 夫模型等都可以进行特征识别。同样的时域信号也可以使用循环谱的方式来处理，得到RFID射频标签的循环谱 零切片特征，如图4所示，对所有的RFID射频标签的循环谱零切片特征(CS零切片)进行处 理，使用各种模式识别算法(比如SVM分类器、神经网络、聚类或隐马尔科夫模型等都)可以 进行特征识别。同样的时域信号也可以使用模糊函数核函数的方式来处理，得到RFID射频标签 的模糊函数核函数零切片(AF零切片)特征，如图5所示，当然切片量可以变化选择，也可以 多次切片；对所有的RFID射频标签的模糊函数核函数零切片特征(AF零切片)或多切片进 行处理，使用各种模式识别算法(比如SVM分类器、神经网络、聚类或隐马尔科夫模型等都) 可以进行特征识别。通过一些初步数据，本发明得到一些简单的未经优化的识别数据，如下表为识别 的概率
权利要求
1.一种利用RFID电磁信号差异性的防伪方法，其包括以下步骤A、向待识别的RFID射频标签发送指令，并接收该RFID射频标签反馈的信号；B、对接收的信号进行电磁信号物理特征识别，得到识别特征；C、对识别特征进行模式识别，判断该RFID的真伪。
2.根据权利要求1所述的防伪方法，其特征在于，所述步骤B还包括B11、对接收的信号进行时域信号提取；B12、对提取后的时域信号进行傅里叶变换，以获取频谱特征。
3.根据权利要求1所述的防伪方法，其特征在于，所述步骤B还包括B21、对接收的信号进行时域信号提取；B22、对时域信号进行循环谱方式处理，得到该RFID射频标签的循环谱零切片特征。
4.根据权利要求1所述的防伪方法，其特征在于，所述步骤B还包括B31、对接收的信号进行时域信号提取；B32、对该时域信号进行模糊函数核函数方式处理，得到该RFID射频标签的模糊函数 核函数零切片特征。
5.根据权利要求2至4任一所述的防伪方法，其特征在于，所述时域信号包括辐射源 载频和通信信号的瞬时包络、瞬时频率、瞬时相位中的一项或多项。
6.根据权利要求2至4任一所述的防伪方法，其特征在于，所述步骤C还包括所述模 式识别的过程还包括利用模式识别算法进行，所述模式识别算法包括采用SVM分类器、神 经网络、聚类或隐马尔科夫模型方法实现。
7.一种利用RFID电磁信号差异性实现防伪的系统，其特征在于，包括一预先设置的特征数据库，用于存储识别特征；一 RFID读卡器单元，用于对待识别的RFID射频标签进行指令发送，并接收该RFID射 频标签反馈的信号；一电磁信号物理特征识别模块，用于对反馈的信号进行处理，获取识别特征；一模式识别模块，用于将所获取的识别特征通过模式识别后与所述特征数据库的存储 数据进行比对，并判断该RFID的真伪。
全文摘要
本发明公开了一种利用RFID电磁信号差异性的防伪方法及系统，其方法包括以下步骤向待识别的RFID射频标签发送指令，并接收该RFID射频标签反馈的信号；对接收的信号进行电磁信号物理特征识别，得到识别特征；将比对参数与数据库中的记录进行模式识别，判断该RFID的真伪。本发明利用RFID电磁信号差异性的防伪方法和系统，利用RFID射频标签中物质本身的特性，即不同RFID天线模块以及IC芯片的物理特性不同，即便是两个性能完全相同的RFID射频标签也存在着电磁信号之物理特性上的差异，通过测量这个差异并区分不同RFID射频标签，保证了RFID射频标签的不可复制性。
文档编号G06K9/62GK102073838SQ20101060482
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者乔椿, 袁兰平, 魏恺言, 黄鹏 申请人:兆日科技(深圳)有限公司