电子篡改检测装置的制作方法

本公开涉及电子篡改检测装置。此外，本公开涉及相应的篡改检测方法以及包括指令的相应的非暂时性计算机可读存储介质。

背景技术：

电子篡改检测装置可用于检测对封闭或密封的产品(诸如瓶子、包装和其它容器)的篡改。例如，在烈酒行业和制药行业中，这种篡改检测装置可能是有用的。篡改检测装置通常包含所谓的篡改环路。例如，篡改环路可包括导线，当其中隐藏的封闭件或密封件被破坏时，该导线被破坏。经常使用的篡改检测装置是包括或延伸有篡改环路的射频识别(rfid)标签或近场通信(nfc)标签。可能希望改进这些篡改检测装置，使得可以以更高的可靠性检测篡改尝试，而不会使这种装置的常常较弱的电源过载。

技术实现要素：

根据本公开的第一方面，提供了一种电子篡改检测装置，包括射频天线、篡改环路、功率电平确定单元和篡改测量单元，其中：所述功率电平确定单元被配置成确定所述篡改检测装置的功率电平；所述篡改测量单元被配置成生成测量信号并且通过所述篡改环路传送所述测量信号；所述篡改测量单元进一步被配置成根据所述功率电平适配所述测量信号。

在一个或多个实施例中，所述功率电平对应于所述射频天线上存在的射频场的强度，并且所述功率电平确定单元被配置成检测所述强度，或者所述功率电平对应于芯片供应电压并且所述功率电平确定单元被配置成监测所述芯片供应电压。

在一个或多个实施例中，所述篡改测量单元还被配置成从所述篡改环路接收所述测量信号，或者接收从来自所述篡改环路的测量信号导出的信号。

在一个或多个实施例中，所述篡改测量单元被配置成响应于所述功率电平的变化而改变所述测量信号的幅度。

在一个或多个实施例中，所述场强检测单元包括可操作地耦合到所述篡改测量单元的限幅器控制电路，并且所述篡改测量单元被配置成在所述限幅器控制电路的控制下改变所述测量信号的幅度。

在一个或多个实施例中，所述篡改测量单元被配置成响应于所述功率电平的变化而改变所述测量信号的波形。

在一个或多个实施例中，如果所述功率电平超过预定阈值，则所述测量信号的波形是复杂波形，特别是表示比特流的波形。

在一个或多个实施例中，如果所述功率电平不超过所述阈值，则所述测量信号的波形表示恒定电流。

在一个或多个实施例中，所述装置是启用rfid的篡改检测装置。

在一个或多个实施例中，所述装置是启用ble的篡改检测装置。

在一个或多个实施例中，所述篡改测量单元包括电压控制电流源、电流控制电流源、电流控制电压源或者电压控制电压源。

在一个或多个实施例中，所述篡改环路是导线。

在一个或多个实施例中，所述篡改测量单元被配置成生成用于由数字电路进一步处理的篡改测量信号。

根据本公开的第二方面，构思了一种使用电子篡改检测装置的篡改检测方法，其中所述装置包括射频天线、篡改环路、功率电平确定单元和篡改测量单元，所述方法包括：所述功率电平确定单元确定所述篡改检测装置的功率电平；所述篡改测量单元生成测量信号并且通过所述篡改环路传送所述测量信号；所述篡改测量单元根据所述功率电平适配所述测量信号。

根据本公开的第三方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，包括当由处理单元执行时执行或控制上述类型的方法的指令。

附图说明

将参考附图更详细地描述实施例，附图中：

图1示出了篡改检测装置的例子；

图2示出了rfid系统以及与其篡改环路耦合的干扰的例子；

图3a示出了篡改检测装置的说明性实施例；

图3b示出了篡改检测装置的另一说明性实施例；

图3c示出了篡改检测装置的另一说明性实施例；

图4示出了篡改检测装置的另一说明性实施例；

图5示出了限幅器活动和篡改环路测量电流之间的关系；

图6示出了篡改检测装置的另一说明性实施例；

图7示出了篡改检测装置的另一说明性实施例；

图8示出图7所示的实施例中的篡改环路测量电流与时间之间的关系。

具体实施方式

图1示出了电子篡改检测装置100的例子。在该例子中，篡改检测装置100是配备有篡改环路的rfid标签或nfc标签。标签可以是所谓的无源标签，即由外部装置(未示出)产生的电磁场供电的标签。标签包括集成电路102(即，标签电路或“芯片”)，其通过接触焊盘la和lb耦合到天线104，以与所述外部装置建立无线通信。篡改环路由检测线106(即，导线)形成，检测线106通过接触焊盘gnd和dp耦合到集成电路102。检测线106可以例如隐藏在包括拉动连杆108的封闭件中。在操作中，一旦检测线106(篡改环路)已被破坏(例如，在拉动连杆108处)并且标签由所述电磁场供电，则标签可以检测到检测线106已被破坏并相应地采取动作。

因此，在图1所示的篡改检测装置100中，除了为芯片102供电并且用于与外部装置通信的射频(rf)天线之外，还存在篡改环路106，其可以在篡改尝试中被破坏(例如，通过操纵瓶子的封闭件)。该环路的断开/闭合状态可以由rfid芯片102检测并通信到读取器(未示出)。而图1中所示的标签在高频(hf)频带或范围内工作，由低频(lf)或超高频(uhf)场供电的标签也可以配备有所述类型的篡改环路。

us2013/0135104a1、us6,888,509b2和us2012/0218110a1中已经描述了配备有篡改环路的rfid装置的例子。因为无源rfid标签在弱场供电时也应该能够起作用，因此无源rfid标签应该是能量效率非常高的。这还要求篡改测量是具有能量效率的，即测量电流低，并且因此测量结果容易受到来自场的干扰。芯片102必须起作用的最小场强和最大场强之间的差异可能在几十的范围内。在一些例子中，不仅有来自场的能量传递到标签的天线104，而且还有与篡改环路106的不期望的耦合。也就是说，当芯片102暴露于高场强并且完成了对篡改环路106的状态的测量时，该耦合可能导致对测量信号的干扰并因此导致错误的检测(即，尽管环路106是闭合的，但芯片102检测到断开的篡改环路106)或错误漏检(即，尽管环路106是断开的，但芯片102检测到闭合的篡改环路106)。现在将讨论对测量信号的干扰进行具有能量效率和鲁棒性的改进。

图2示出了rfid系统200、212以及耦合到其篡改环路的干扰的例子。特别是，其示出了其中可以发生篡改测量信号的干扰的rfid系统200、212的例子。遗憾的是，当具有篡改环路的无源rfid标签由读取器供电时，不仅芯片天线，而且篡改环路也暴露于rf场，并且因此篡改测量可能被场干扰。在hf操作中，可以区分两种类型的干扰。图2的上部示出了第一种类型的干扰；当rfid系统200使用电感耦合时，可能发生这种类型的干扰。特别是，当读取器208提供在闭合的篡改环路204中感应出电压vloop，closed的磁场hreader时，则vloop，closed与aloop*hreader成比例，并且因此大的篡改环路或强场可能导致形成错误的篡改测量值的高电压(即，错误的检测：尽管篡改环路204是闭合的，但它看上去是断开的)。限制aloop或hreader缓解了这个问题，但最终产品中可能无法实现这种限制。图2的下部示出了第二种类型的干扰；当rfid系统212的断开的篡改环路216暴露于到读取器天线222的电容耦合时，可能发生这种类型的干扰。特别是，在断开的篡改环路216的情况下，读取器天线222的两个区域之间的电位差vreader可以电容耦合到篡改环路216的剩余两条电线，并且导致电压vloop，open。在读取器天线222处的强电容耦合或高电压可能导致错误的篡改测量值(即，错误漏检：尽管篡改环路216是断开的，但它看上去是闭合的)。注意，uhf标签的耦合表现是不同的。例如，uhf标签天线不是环形天线，而偶极天线和断开的篡改环路也可以作为这样的偶极天线从辐射场接收能量。然而，仍然发生更强的场为芯片提供更多的能量，但是也使得篡改环路暴露于更多的干扰。

因此，根据本公开，提供了一种电子篡改检测装置，包括射频天线、篡改环路、功率电平确定单元和篡改测量单元。功率电平确定单元被配置成检测篡改检测装置的功率电平。篡改测量单元被配置成生成测量信号并通过篡改环路传送所述测量信号。此外，篡改测量单元被配置成根据功率电平来适配测量信号。以这种方式，篡改测量的鲁棒性可以取决于能量的可用性。例如，功率电平确定单元可以检测天线上存在的rf场的强度，并且当场弱时，可用能量的量低，但是干扰也很低，因此可以实施简单且具有能量效率的篡改测量。此外，当场强时，干扰很大，但是可用能量的量也很高，因此可以实施更复杂和更低能量效率的篡改测量。应当注意，尽管在rfid系统的上下文中描述了当前公开的装置和方法，但是它们的应用不限于此。目前公开的装置和方法也可以应用于其它类型的通信系统，诸如蓝牙低能耗(ble)系统和其它低功率无线通信系统。在这种情况下，例如，篡改检测装置可以是启用ble的篡改检测装置。

在一个或多个实施例中，功率电平对应于射频天线上存在的射频场的强度，并且功率电平确定单元被配置成检测所述强度。可替换的是，功率电平对应于芯片供应电压，并且功率电平确定单元被配置成监测所述芯片供应电压。更具体地说，功率电平确定单元可以直接检测rf场的强度，或者可以监测取决于rf场的强度的芯片供应电压。

在一个或多个实施例中，篡改测量单元还被配置成从篡改环路接收测量信号或接收从来自篡改环路的测量信号导出的信号。更具体地说，在实用且有效的实现中，篡改测量单元还包含用于测量信号本身(例如，在环路的一侧注入测量电流并且在环路的另一侧接收测量电流)或从测量信号导出的信号(例如，在环路的一侧注入测量电流，并且在环路的同一侧接收所得到的电压)的接收器。

在一个或多个实施例中，篡改测量单元被配置成响应于功率电平的变化而改变测量信号的幅度。以这种方式，可以实现实用且有效的实现方式。例如，在功率电平对应于rf场的强度的情况下，测量电流可以单调地取决于检测到的rf场的强度。

图3a示出了篡改检测装置300的说明性实施例。篡改检测装置300包括可操作地耦合到rf天线306的rfid芯片302。更具体地说，rf天线306耦合到包括在rfid芯片302中的场强检测单元308。此外，篡改检测装置300包括可操作地耦合到rfid芯片302的篡改环路304。更具体地说，篡改环路304耦合到rfid芯片302的篡改测量块310中的发射器312和接收器314。在操作中，场强检测单元308检测天线306上存在的rf场的强度。此外，发射器312根据由场强检测单元308检测的场强来调整测量电流。当更强的场可用时，本实施例实现更强的测量电流(并且因此更鲁棒的测量)。以这种方式，可以减少错误漏检的概率。该实施例的详细实现方式如图4所示。

图3b示出了篡改检测装置316的另一说明性实施例。篡改检测装置316包括可操作地耦合到rf天线306的rfid芯片318。更具体地说，rf天线306耦合到包括在rfid芯片318中的场强检测单元308。此外，篡改检测装置316包括可操作地耦合到rfid芯片318的篡改环路320。更具体地说，篡改环路320耦合在rfid芯片302的篡改测量块322中的发射器324和接收器326之间。在操作中，场强检测单元308检测天线306上存在的rf场的强度。此外，发射器324根据由场强检测单元308检测的场强来调整测量电流。当更强的场可用时，该实施例也能够实现更强的测量电流(并且因此更鲁棒的测量)。以这种方式，可以减少错误检测的概率和错误漏检的概率。该实施例的详细实现方式如图6所示。

图3c示出了篡改检测装置328的另外的说明性实施例。篡改检测装置328包括可操作地耦合到rf天线306的rfid芯片30。更具体地说，rf天线306耦合到包括在rfid芯片330中的场强检测单元308。此外，篡改检测装置328包括可操作地耦合到rfid芯片330的篡改环路332。更具体地说，篡改环路332耦合在rfid芯片330的篡改测量块334中的比特流发射器336和比特流接收器338之间。在操作中，场强检测单元308检测天线306上存在的rf场的强度。此外，如果rf场的强度超过预定阈值，则比特流发射器336可以通过篡改环路332传送与复杂(complex)波形相对应的比特流。此外，比特流接收器338可以接收通过篡改环路332传送的比特流，并且验证比特流是否未改变，例如是否在给定的误差范围内。当该场足够强以允许发送数字模式时，该实施例可以防止错误漏检。该实施例的详细实现方式如图7所示。

图4示出了篡改检测装置400的另一说明性实施例。特别是，图4示出了图3a所示的实施例的详细实现方式。篡改检测装置400包括通过天线引脚可操作地耦合到芯片天线406(即，rf天线)的rfid芯片402。此外，篡改检测装置400包括篡改环路404，其通过篡改环路引脚可操作地耦合到rfid芯片402。特别是，篡改环路404耦合到篡改块410(即，篡改测量块)。此外，芯片天线406耦合到rfid芯片402的前端408。前端408包括整流器和功率调整器418和限幅器控制电路416。篡改块410包括电压控制电流源414、接收缓冲器412和到接地的连接。在操作中，篡改块410可以输出待由rfid芯片402的一个或多个数字组件(未示出)处理的篡改测量信号。此外，整流器和功率调整器418可以用作rfid芯片402的其它组件(未示出)的电源。在该实施例中，前端408既用作产生篡改测量电流的电源，也用作场强检测单元。特别是，整流器和功率调整器418向电压控制电流源414供电，使得后者可以通过篡改环路404传送篡改测量电流。此外，限幅器控制电路416可以检测芯片天线406上存在的rf场的强度并且输出电压以控制由篡改块410的电压控制电流源414产生的电流。因此，限幅器控制电路416有助于根据rf场的强度来控制篡改测量电流。此外，在篡改块410中使用电压控制电流源414导致实用且有效的实现方式。可替换的是，测量信号可以是电压，并且也可以由电流控制。因此，篡改测量单元还可以包括电流控制电流源、电流控制电压源或电压控制电压源。

因此，图4示出了具有鲁棒的篡改功能的rfid标签的可能实现方式。通过由电压控制电流源414注入篡改环路404的篡改测量电流的场强相依增加而获得鲁棒性。在断开的篡改环路的情况下，高测量电流有助于可靠地克服来自读取器天线的电容耦合并且将篡改环路引脚1拉到“高”电平，然后将其通信到rfid芯片402的数字部分，作为指示“环路断开”信息的篡改测量信号。因此，这种实现降低了错误漏检的风险。

此外，rfid标签的典型实现包含限幅器晶体管，其在强读取器场hreader的情况下避免了芯片天线引脚处的过电压。当hreader增加时，限幅器晶体管逐渐接通，并且限幅器活动的电平指示是否有足够的电力可用于增加篡改测量电流。因此，限幅器控制电路416不仅可以用于控制限幅器晶体管，还可以用于控制篡改测量电流的强度。以这种方式，篡改测量电流控制可以以有效且可靠的方式实现。在实用且有效的实现中，篡改环路404是传送篡改测量电流的导线。

图5示出了限幅器活动502和篡改环路测量电流504之间的关系500。在基于图4所示的实施例的该例子中，篡改环路测量电流504(即，篡改测量电流)是限幅器活动502的函数。在该特定例子中，篡改环路测量电流504以与限幅器活动502类似的方式增加。本领域的技术人员将意识到篡改环路测量电流504与限幅器活动502之间的确切关系取决于各个应用。

当较强的场可用时允许更高的篡改测量电流的可能性在于直接观察内部芯片供应电压(即，整流器和功率调整器418的输出)而不是限幅器活动电平。只要芯片供应电压为标称值，就允许高的篡改测量电流。当芯片天线406上的rf场较弱时，高的篡改测量电流将导致芯片电源的下降，这可以通过调整器环路来避免，该调整器环路监测芯片供应电压并且一旦其检测该电压的下降就降低篡改测量电流。

图6示出了篡改检测装置600的又一说明性实施例。特别是，图6示出了图3b所示的实施例的详细实现方式。篡改检测装置600包括rfid芯片602，其通过天线引脚可操作地耦合到芯片天线606(即，rf天线)。此外，篡改检测装置600包括篡改环路604，其通过篡改环路引脚可操作地耦合到rfid芯片602。特别是，篡改环路604耦合到篡改块610(即，篡改测量块)。此外，芯片天线606耦合到rfid芯片602的前端608。前端608包括整流器和功率调整器618以及限幅器控制电路616。篡改块610包括电压控制电流源614、比较器612和连接到接地的测量电流接收器620。在操作中，篡改块610可以输出待由rfid芯片602的一个或多个数字组件(未示出)处理的篡改测量信号。此外，整流器和功率调整器618可以用作rfid芯片602的其它组件(未示出)的电源。在该实施例中，前端608既用作产生篡改测量电流的电源，也用作场强检测单元。特别是，整流器和功率调整器618向电压控制电流源614提供电力，使得后者可以通过篡改环路604传送篡改测量电流。此外，限幅器控制电路616可以检测芯片天线606上存在的rf场的强度并且输出电压以控制由篡改块610的电压控制电流源614产生的电流。比较器612比较接收到的篡改测量电流的期望值(该期望值由电压控制电流源614输出)与由接收器620接收的电流。如果接收到的电流与期望值大致匹配，则比较器612输出表示篡改环路604的闭合状态的篡改测量信号。

因此，图6示出了用于可靠地检测闭合的篡改环路的可能的实现方式。通过检查在篡改环路引脚2处接收到的电流是否与在篡改环路引脚1处传送的电流相同(在公差范围内)来验证篡改环路604的“闭合”状态。篡改环路604处的高干扰可以导致接收到的电流的改变，并且因此导致“错误检测”。通过在强场可用时增加篡改测量电流并且通过因此减少由rf场导致的干扰电流的相对量，可以降低这种风险。

图7示出了篡改检测装置700的另一说明性实施例。特别是，图7示出了图3c所示的实施例的详细实现方式。篡改检测装置700包括rfid芯片702，其通过天线引脚可操作地耦合到芯片天线706(即，rf天线)。此外，篡改检测装置700包括篡改环路704，其通过篡改环路引脚可操作地耦合到rfid芯片702。特别是，篡改环路704耦合到篡改块710(即，篡改测量块)。此外，芯片天线706耦合到rfid芯片702的场强检测单元708。篡改块710包括可操作地耦合到场强度检测单元708的比特流生成单元718。此外，篡改块710包括电流发射器714、电流接收器716和比较器712。注意，也可以使用电压代替电流作为测量信号。在操作中，篡改块710可以输出待由rfid芯片702的一个或多个数字组件(未示出)处理的篡改测量信号。此外，场强度检测单元708可以检测芯片天线706上存在的rf场的强度。如果场强超过预定阈值，则比特流生成单元718生成比特流，并且发射器714通过篡改环路704传送具有表示所述比特流的复杂波形的篡改测量信号。比较器712将比特流生成单元718输出的比特流与由接收器716接收的电流的波形进行比较。如果接收的电流的波形与比特流大致匹配，则比较器712输出表示篡改环路704的闭合状态的篡改测量信号。

图8示出了图7所示的实施例中的篡改环路测量电流和时间之间的关系800。可以看出，如果场强超过预定阈值(即，hreader高)，则比特流生成单元718生成比特流，并且发射器714通过篡改环路704传送具有表示所述比特流的复杂波形的篡改测量信号。如果场强不超过所述阈值(即，hreader低)，则通过篡改环路704发送弱恒定电流。

因此，在一个或多个实施例中，篡改测量单元被配置成响应于功率电平的变化来改变篡改测量信号的波形。以这种方式，可以以更可靠的方式检测断开的篡改环路。特别是，在断开的篡改环路的情况下，来自场的失真不太可能在篡改测量电路的接收器部分处导致与由发射器部分发送的波形相同的波形。在一个或多个实施例中，如果功率电平超过预定阈值，则篡改测量信号的波形是复杂波形。另一方面，如果功率电平不超过所述阈值，则篡改测量信号的波形可以是简单的波形。因此，获得鲁棒的篡改测量的另一个实现方式选择是例如在更强的场可用时，通过篡改环路发送更复杂的波形。当场足够强以允许发送数字模式时，该实现方式可以防止错误漏检。例如，对于弱rf场(即，其强度低于由给定应用限定的阈值的场)，篡改测量电流可以是恒定的，而对于更强的rf场，另外的功能被接通，其允许发送和接收数字模式。在实用且有效的实现方式中，复杂波形表示比特流。简而言之，不仅可以取决于功率电平来确定篡改测量电流的强度或幅度，而且还可以确定其波的形状(即，波形)。

图7示出了这种实施例的可能的实现方式。当场强低时，可以进行简单的篡改环路测量，诸如通过篡改环路704发送弱的恒定电流。当场强足够高时，则附加的功耗电路(即比特流生成单元718和比较器712)可以被接通，其通过环路704发送数字比特流，并检查发送的数据是否被正确接收。然后，正确的接收是闭合的篡改环路704的可靠指示。如果环路704是断开的，则由场导致的干扰不太可能在篡改测量接收器716处导致与由发射器714发送的比特流相同的比特流。因此，这样的实现方式可以避免错误漏检。

上述实施例尤其基于以下观点，即rf场的强度与抗干扰能力的需要之间存在以下关系。如果场弱，则芯片电源不会很强，所以篡改测量应该是节电的。这种篡改测量对于由该场导致的干扰是不具有鲁棒性的。然而，因为由这个场导致的干扰低，因此这无论如何是不需要的。如果场强，则芯片电源将很强，因此可以实施耗费功率的篡改测量。因此，篡改测量对于由强场导致的干扰是具有鲁棒性的。

注意，已经参照不同的主题描述了上面的实施例。特别是，可以参考方法类型权利要求描述一些实施例，而可以参考装置类型的权利要求来描述其它实施例。然而，本领域的技术人员将从上述方面得出，除非另有说明，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题相关的特征的任何组合，特别是方法类型权利要求的特征和装置类型权利要求的特征的组合也被认为是与本文件一起公开的。

另外，注意，附图是示意性的。在不同的附图中，类似或相同的元件设置有相同的附图标记。此外，应注意，为了提供对说明性实施例的简明描述，可能没有描述落入本领域的技术人员的惯例的实现细节。应该理解，在任何这样的实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实现方式特定的决策，以实现开发者的具体目标，例如遵守可能因实现方式而异的与系统有关的和与业务有关的约束。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于普通技术人员来说，这仍然是设计、制作和制造的常规工作。

最后，应当注意，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本领域的技术人员将能够设计许多可替换的实施例。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括(comprise(s))”或“包括(comprising)”不排除除了权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件之前的词“一(a)”或“一个(an)”不排除存在多个这样的元件。权利要求中所述的措施可以借助于包括若干不同元件的硬件和/或借助于适当编程的处理器来实现。在列举了若干器件的装置权利要求中，这些器件中的几个可以由同一个硬件项实现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

附图标记列表

100篡改检测装置

102集成电路

104天线

106检测线

108拉动连杆

110集成电路的详细视图

200rfid系统

202rfid芯片

204篡改环路

206芯片天线

208读取器

210读取器天线

212rfid系统

214rfid芯片

216篡改环路

218芯片天线

220读取器

222读取器天线

300篡改检测装置

302rfid芯片

304篡改环路

306天线

308场强检测

310篡改测量块

312发射器

314接收器

316篡改检测装置

318rfid芯片

320篡改环路

322篡改测量块

324发射器

326接收器

328篡改检测装置

330rfid芯片

332篡改环路

334篡改测量块

336比特流发射器

338比特流接收器

400篡改检测装置

402rfid芯片

404篡改环路

406芯片天线

408前端

410篡改块

412接收缓冲器

414电压控制电流源

416限幅器控制电路

418整流器和功率调整器

500限幅器活动与篡改环路测量电流之间的关系

502限幅器活动

504篡改环路测量电流

600篡改检测装置

602rfid芯片

604篡改环路

606芯片天线

608前端

610篡改块

612比较器

614电压控制电流源(发射器)

616限幅器控制电路

618整流器和功率调整器

620电流测量(接收器)

700篡改检测装置

702rfid芯片

704篡改环路

706芯片天线

708场强检测

710篡改块

712比较器

714发射器

716接收器

718比特流生成

800篡改环路测量电流与时间之间的关系