Chương I : Giới thiệu tổng quan vấn đề đặt ra, cũng như mục tiêu chủ chốt của luận văn này. - Chương II : Đề cập những kiến thức cơ bản, liên quan tới công nghệ RFID và ứng dụng nó trong HCĐT. - Chương III : Tìm hiểu mô hình, cau tạo và tổ chức dữ liệu bên trong HCĐT. - Chương IV : Tìm hiểu về việc xác thực các đặc điểm sinh trắc học, cách thức xây dựng công cụ so khớp.
- Chương V: Thực nghiệm, mô tả, đánh giá, nhận xét kêt quả xây dựng công cụ hỗ trợ quá trình so khớp trong HCĐT Chương 2. CONG NGHE RFID 2. — Giới thiệu Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ sử dụng sóng tần số ngắn để truyền thông tin giữa các đối tượng với nhau trong 1 phạm vi khoảng cách nhất định. RFID là kỹ thuật kết hợp nhiều lĩnh vực, công nghệ khác nhau: hệ thống, phát triển phần mềm, lý thuyết mạch, lý thuyết ăng ten và truyền sóng radio, thiết kế bộ thu, công nghệ mạch tích hợp, công nghệ vật liệu.
Hệ thống RFID thường bao gồm 2 phần : > 1 phan gọi là thẻ hoặc bộ tiếp sóng thường nhỏ gọn và rẻ, được sản xuất với số lượng nhiều và gắn vào các đối tượng cần quản lý, điều hành tự động. > Phần thứ 2 thường được gọi là đầu đọc, phức tạp và nhiều chức năng hơn, được kết nối với máy tính hoặc mạng máy tính. Tần số vô tuyến sử dụng trong khoảng từ 100 kHz đến 10 GHz RF Antenna Scanner or Reader Hình] : Mô hình hệ thống RFID Công nghệ RFID được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống : quản lý đối tượng nhân sự, quản lý bán hàng trong siêu thị, nghiên cứu theo dõi động vật, quản lý hàng hóa trong nhà kho, xí nghiệp, quản lý xe cộ qua trạm thu phí, quản lý sách trong thư viện, ứng dụng trong hộ chiếu điện tử. Sau đây là giới thiệu chỉ tiết về công nghệ RFID và việc ứng dựng nó trong lĩnh vực phát triển hộ chiếu điện tử.
Đặc tả RFID 2. Đầu doc RFID Dau doc RFID 1a 1 thiết bị dùng để thẩm vấn thẻ, có 1 ăng ten phát sóng vô tuyến. Khi thẻ vào vùng phủ sóng của đầu đọc, nó sẽ thu năng lượng từ sóng vô tuyến này và kích hoạt thẻ, sau đó thẻ sẽ phản hồi lại các sóng này kèm theo dữ liệu của nó. Cơ bản, đầu đọc gồm 3 chức năng chính: " Liên lạc 2 chiều với thẻ.
“ Tiền xử lý thông tin nhân được. " Kết nối với máy chủ quản lý thong tin. Các thông số quan trọng của đầu đọc RFID: "Tần số : LF, HF, UHE, » Giao thức : chuẩn ISO, EPC,. " Khả năng hỗ trợ mang : TCP/IP, Wireless LAN, Ethernet LAN, RS485 2.
Ang ten Ang ten 1a 1 b6 phan khéng thé thiéu cia hệ thống RFID, được thiết kế khéo léo và tỉnh tế. Vị trí của ang ten phụ thuộc vào khoảng cách làm việc với các thẻ RFID : với khoảng cách gan( su dung tan sé LF, HF) ang ten được tích hợp trong đầu đọc, với khoảng cách xa thì ăng ten nằm ngoài đầu đọc và được kết nối tới đầu đọc bằng cáp đồng có trở kháng được bảo vệ. Thé RFID Thẻ RFID thường bao gồm I bộ vi xử lý dé lưu trữ và tính toán, 1 bộ nhớ trong và I ăng ten dùng cho truyền thông. Bộ nhớ của thẻ có thé chi đọc, ghi 1 lần hoặc có khẳ năng đọc ghi hoàn toàn.
Antenna or Coupling Element Plastic or Paper card Integrated Circuit (Ic) Hình 2 : Thẻ phi tiêp xúc a. Các thành phần cơ bản của thẻ RFID : = Ang ten "Chip silicon * Chất liệu bao bọc chip " Nguồn nuôi ( Chỉ có với thẻ chủ động và bán thụ động ) b. Thẻ RFID được chia ra làm 3 loại : - Thẻ thụ động : " Không có nguồn nuôi bên trong, thẻ được kích hoạt nhờ năng lương của sóng radio nhận được từ đầu đọc. khi thẻ đã được kích hoạt, nó sẽ truyền tín hiệu phản hồi.
Ưu điểm của loại thẻ này là không cần nguôồn nuôi, giá thành rẻ, kích thước nhỏ, độ bền cao (có thể lên tới 20 năm). " Thẻ thụ động có thể đọc được khoảng cách từ 2mm (ISO 14443) tới vài mét phụ thuộc vào sự lựa chọn song radio, doc doc va thiét ké ang ten. - Thẻ bán thụ động : Thẻ bán chủ động RFID là rất giống với thẻ thụ động trừ thêm 1 phần pin nhỏ. Pin này cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết và tốn kém trong thiết kế anten thu năng lượng từ tín hiệu quay lại.
Các thẻ này không tích cực truyền một tín hiệu đến bộ đọc. Nó không chịu hoạt động (mà nó bảo tồn pin) cho tới khi chúng nhận tín hiệu từ bộ đọc. Thẻ bán chủ động RFID nhanh hơn trong sự phản hồi lại và vì vậy khỏe hơn trong việc đọc số truyền so với thẻ thụ động. 11 - Thẻ chủ động : Thẻ có nguồn nuôi năng lượng, do đó thẻ có thể nhận biết được tín hiệu rất yếu đến từ đầu đọc.
Chính vì thế, thẻ có thể nhận biết được tín hiệu rất yếu từ đầu đọc. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là giới hạn về thời gian sử dụng ( khoảng 5 năm ). Thêm vào đó, các thẻ lại này có giá thành cao, kích thước lớn và phải thay pin định kỳ nếu muốn hệ thống hoạt động liên tục. Ngoài cách phân chia như trên, người ta cũng có thê phân chia thẻ theo khả năng đọc ghi của bộ nhớ thẻ.
Theo cách tiếp cận này thì thẻ được chia thành : chỉ đọc; chỉ đọc- ghi 1 lần; đọc/ghi; đọc/ghi tích hợp bộ cảm biến; đọc/phi thích hợp bộ phát c. Nguyên lý hoạt động: Hệ thống RFID hoạt động dựa trên cơ sở lý thuyết điện từ. Trong hệ thống thông thường, các thẻ RFID được gắn vào đối tượng. Trong các thẻ RFID này thường có 1 bộ nhớ chứa các thông tin về đối tượng mang thẻ.
Thông tin này tùy thuộc vào đối tượng mang thẻ, có thể là định danh đối tượng, thậm chí là ảnh khuôn mặt hoặc vân tay.Khi thẻ này đi qua vùng từ trường của đầu đọc, chúng sẽ trao đổi thông tin với đầu đọc. Từ thông tin này mà đầu đọc nhận ra đối tượng và các thông tin cần thiết khác. Inductive coupling Magnetic field lines Antenna or Coupling Element Contactless IC Free space Antenna or Coupling Element Hinh 3: Nguyén ly hoat déng cua RFID 12 Khi dòng điện 1 chiều chạy trong bộ đọc sé tao ra | dòng điện cảm ứng từ chạy trong cuộn đây ăngten của thẻ, dòng điện này sẽ cung cấp năng lượng cho các phần tử của thẻ hoạt động. Khi đó thông tin của thẻ sẽ được gửi cho đầu đọc bằng cách nạp cuộn dây của thẻ theo dạng thay đổi theo thời gian và làm ảnh hưởng đến dòng tạo ra bởi cuộn dây của đầu đọc, gọi là quy trình điều biến nạp.
Để nhận ra danh tính của thẻ, đầu đọc giải mã sự thay đổi dòng do sự thay đôi điện thế qua một điện trở. Khác với biến thế, cuộn dây của đầu đọc và thẻ tách biệt về mặt không gian và chỉ nối với nhau trong dòng từ trường của đầu đọc phân cắt với cuộn dây của thẻ trong phạm vi ngắn. Khi dữ liệu được truyền qua lại giữa đầu đọc và thẻ, nó sẽ được thể hiện dưới dạng các bit 0 và 1 đồng thời sẽ được mã hóa để đảm bảo tính tin cậy. Quá trình truyền đữ liệu còn được gọi là điều biến tín hiệu truyền thông.
Dưới đây ta sẽ xem xét việc mã hóa đữ liệu truyền đi trong RFID Thông thường có 2 loại mã hóa trong RFID : mã hóa mức và mã hóa chuyển tiếp Mã hóa mức bit thể hiện bằng mức điện áp của chúng: 1 hoặc 0 tương ứng với một mức điện áp nào đó. Các mã hóa chuyền tiếp nhận biết qua việc thay đổi mức điện áp. Các mã hóa mức, như Non-Return-to-Zero (NRZ) và Return-to-Zero (RZ) có xu hướng độc lập với các dữ liệu phía trước, tuy nhiên chúng thường không mạnh. Các mã hóa chuyên tiếp có thể phụ thuộc vào đữ liệu phía trước và chúng rất mạnh.
Hình dưới đây mô tả một số lược đồ mã hóa. 13 1 ũ 1 1 1 ũ ũ 0 1 ũ NRZ rz | L] LÌ I | 1 Manchester | LPL LTTTL.T Miller: —] Li LÔ | lL —) FM0 ¡ | | | | ị ¬.ÔÔỎ sn pam Lt LE LJ LJ 1 U ut PPM | || L TL ƒUI FT TH Loại mã hóa đơn giản nhất là Pulse Pause Modulation (PPM) trong đó độ dài giữa các xung được sử dụng để chuyển các bit. Mã hóa PPM cung cấp tốc độ bit thấp nhưng chỉ chiếm một phần nhỏ băng thông và rất dễ cài đặt. Thêm vào đó, những loại mã hóa này có thể được sửa đổi một cách dễ dàng để đảm bảo nguồn năng lượng liên tục vì tín hiệu không thay đổi trong các khoảng thời gian dài.
Mã hóa Manchester là một loại mã hóa chuyền tiếp băng thông cao thê hiện như là một chuyên tiếp âm ở khoảng chính giữa và 0 như một chuyển tiếp dương ở khoảng chính giữa. Mã hóa Manchester cung cấp truyền thông hiệu quả vì tốc độ bit bằng với băng thông của truyền thông. Trong RFID, kỹ thuật mã hóa phải được lựa chon với những cân nhắc sau: " Mã hóa phải duy trì năng lượng tới thẻ nhiều nhất có thể. " Mã hóa phải không tiêu tốn quá nhiều băng thông.
" Mã hóa phải cho phép phát hiện các xung đột. Tùy thuộc vào băng thông mà các hệ thống sử dụng PPM hay PWM để truyền thông từ đầu đọc tới thẻ, việc truyền thông từ thẻ tới đầu đọc có thể theo mã Manchester hoặc NRZ. 14 Lược đồ mã hóa xác định cách đữ liệu thể hiện theo các bit, trong khi đó cách dữ liệu truyền giữa đầu đọc và thẻ được xác định bởi lược đồ điều biến. Truyền thông tần số sóng radio thường điều biến một tín hiệu mang tần số cao để truyền mã baseband.
Ba lớp điều biến tín hiệu số là Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK) and Phase Shift Keying (PSK). Việc chọn phương pháp điều biến dựa vào việc tiêu dùng năng lượng, các yêu cầu tin cậy và các yêu cầu về băng thông. Cả ba loại điều biến đều có thể sử dụng trong theo cơ chế tín hiệu dội lại, trong đó ASK phô biến nhất trong điều biến tải ở tần số 13.56 MHz, và PSK phổ biến nhất trong điều biến backscatter.