基於電子標籤技術的非接觸式紙基電子客票的製作方法

2023-05-02 21:20:46

專利名稱：基於電子標籤技術的非接觸式紙基電子客票的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子標籤RFID技術，更具體地說，涉及基於電子 標籤技術的非接觸式紙基電子客票及其自動售檢票AFC系統。
背景技術：
20世紀90年代中期開發的中國鐵路客票預訂和發售系統在實現計算 機聯網預、售票方面取得了革命性成功。當時在票面上採用了一種自動 識別技術一一維條碼，試圖實現自動檢票。但是，由於我國鐵路客票使 用的是熱轉印製票機列印一維條形碼，票麵條碼在使用中已暴露出一些 難以解決的問題，如隨著熱轉印票機老化、條碼的列印質量很難控制， 使檢票設備的識讀率下降；光讀碼設備昂貴且易損壞；光讀設備為了容 錯，採用大量機械動作不利於檢票速度和首讀率的提高，造成現場實際 運用中難以使用條形碼檢票方式，目前，該系統的整個售一檢票作業流 程處於開環狀態，已裝備的條碼檢票設備基本停用，檢票作業只能手工 完成；同時條碼票的防偽性能低，每年都有大量假票，嚴重幹擾了鐵路 客運的發展。解決以上問題的方案有多種，其中磁條卡和電子標籤(RFID)為國 際主流的兩種解決方案。磁條卡技術用於客票防偽及自動檢票成熟應用 自20世紀70年代，取得了相當大的成功。但是，針對目前的中國鐵路 客運國情，磁性客票仍存在幾個主要問題紙基磁性車票技術仍無法完 全克服紙制車票易被汙損的缺陷，在現行中國旅客使用條件下，極易導 致首讀率降低，而且，磁性車票的接觸式檢票方式(客票要經過閘機內的機械運動)決定其檢票效率較低，最終極可能重蹈條形碼檢票方式停 用的覆轍，使售一檢票作業仍處於開環狀態；磁性車票依然不能有效防 偽；磁性車票售票設備和檢票設備結構複雜，維護成本高昂。
採用射頻識別技術(RFID)技術用於鐵路系統的自動售檢票，國內外的解決方案基本都是採用非接觸式IC卡，如香港八達通，以及很多AFC 廠家的Smartcard，這種卡多次使用，不列印票面信息，這種方式，因為 沒有票面信息，旅客不能直觀知道車次、時間以及座位等信息；又有象 廣深客運專線，採用回收式IC卡(硬卡)，卡面可以塗某種特殊的膜實 現多次列印票面信息。這種方式使得技術和管理成本都比較高。以上兩 種方式與現有中國鐵路客票系統都不兼容，而且都需要靠另外的列印發 票方式為旅客提供報銷憑證。實用新型內容本實用新型的目的是提供一種與現有客票系統高度兼容的新型客 票，即非接觸式紙基電子客票。它是一種基於電子標籤技術，採用專用 晶片設計、印刷天線、以及先進的自動流水線封裝工藝的一種紙介質的、 一次性客票。本實用新型提供一種與鐵路紙票兼容的電子客票，其特徵在於所 述電子客票包括兩層紙介質，在上述紙介質中預先埋置了天線和晶片， 其中第一層紙介質上包含有印刷的票面信息； 第二層紙介質中包含有埋置在其中的天線和晶片。本實用新型提供的非接觸式電子客票，有其他識別載體無法比擬的 優點1. 非接觸式快速讀寫，並可並行讀取。電子客票識別距離可達10釐 米，與條形碼相比，無須直線對準掃描；與磁性票相比，無須接 觸；讀寫速度快，可在運動中識別，訪問速度快，需要時可同時 讀寫多張電子客票，利於提高檢票效率，符合我國鐵路客流量大 的國情；2. 髙度的防偽性。電子標籤數據加密認證，不可偽造；3. 高度的耐折損性，防水防潮，在曲巻、摺疊時仍可有效讀出票中 數據(首讀識別好)4. 檢票設備經濟可靠，不需清洗，利於維護。讀寫頭無裸露部分，幾乎對設備沒有磨損，節省大量設備維修成本。尤其適合風沙大、 潮溼等惡劣環境。對於中國大跨度的國土、大跨度的氣候條件而 言是非常合適的。5. 與現有客票售票機制高度兼容，為與現用的客票售票機制匹配， 電子客票也將以成巻方式供貨，不必考慮盒裝票數票等問題；和 以往整個制票售票過程相比只需增加兩個環節 一是成巻客票印刷前封裝入電子標籤，二是客票銷售列印後向電子標籤寫入數據 (印表機和寫入設備可以是一體，也可分開，寫數據時間小於1 秒)。這樣不改變現有客票售票軟體和機制。另外也不改動目前 的客票管理系統。 有益效果基於電子標籤技術的非接觸式電子客票，與其他識別載體相比具有明顯優點例如非接觸式讀寫、高速讀寫，可並行讀取等，這些特點都 利於提高檢票效率，符合我國鐵路客流量大的國情；具有耐折迭、耐磨損、防水、防潮的特性，在曲巻、摺疊時仍可有效讀出票中數據(首讀識別率好)，可以真正實現售一檢票閉環作業；高度的防偽性；檢票設 備經濟可靠，不需清洗，利於維護，對於中國大跨度的國土、大跨度的 氣候條件而言是非常合適的。隨著半導體技術的發展，目前電子標籤的 價格已經下降到了鐵路客票能夠接受的區間，而且隨著集成電路技術的 發展以及客票用量的增加，這一成本還會下降。考慮到客票檢驗機具的 以及系統維護成本，整個系統的運行的成本還會下降。另外，基於電子 標籤技術的電子客票除了以上高度防偽，真正實現售一檢票閉環作業的 優越性外，更重要的是還可以支持未來鐵路系統信息化上升一個新臺階。 本實用新型不僅是把射頻識別技術用於中國鐵路現有客票的升級改 造，還在具體方案中強調與現有客票系統，客票管理系統的高度兼容， 不僅成本低，代價小，無須培訓，而且利於老系統向新系統的平穩過渡。
把採用目前世界上最先進的自動識別技術一RFID識別技術的電子客票一步到位、直接應用到鐵路售檢票系統中，而不是先採用過渡性的技 術一磁性客票，再過渡到電子客票，將使鐵路售檢票信息化直接達到世 界最先進的技術水平，符合鐵道部"跨越式發展"的思想，而且還可以 避免今後磁性客票升級到電子客票所造成的二次軟硬體系統的改造、替換費用。附圖描述通過參考
以下結合附圖所採用的優選實施例的詳細描述，本實用新型的上述目的、優點和特徵將變得顯而易見，其中圖l是成巻電子客票示意圖；(晶片和天線被預先封裝紙票中，客票成巻供貨與原來方式一致)圖2是單張電子客票示意圖(晶片和天線被預先埋置在紙票中) 圖3是由已有技術的客票制票機改造的電子客票制票機，加入射頻 讀寫模塊圖4是電子客票封裝流程；圖5是電子標籤的工作原理；圖6是電子客票制票售票流程。
具體實施方式
下面將參照附圖詳細描述本實用新型的具體實施例。 圖l是成巻電子客票示意圖。如

圖1所示，根據本實用新型的成巻 電子客票ll，它在以已有技術的成巻客票的基礎上，對其進行了改進， 在其中預先封裝了晶片和天線。在鐵道部的制票廠，採用電子標籤封裝 線，在原來生產的成巻紙票中封裝入晶片以及天線，其中印刷和封裝可以在封裝線上同時完成，可參見考圖4，使得封裝後的成巻電子客票的 外觀與普通的成巻電子客票相同。圖2是單張電子客票示意圖。參見圖2，其中顯示的單張電子客票 是在圖l所示的成巻電子客票中裁減下來的單張電子客票。在紙票中預 先埋置了晶片和天線。如圖2所示，21是印刷天線，可以採用導電油墨;22為根據本實用新型的晶片，它可以根據管理者的要求，專門設計，保 密性強，成本低，該晶片中預先寫入了動態加密信息，並且這些信息帶 有與序列號相關的驗證碼，以用於防偽，並且在所述晶片中存儲的數據中設有檢票位，以防止多次檢票；23為傳統的票面信息。根據本實用新 型的電子客票的票面信息可以與傳統的票面信息保持不變，也可以根據 具體要求來改變，例如增加英文，到站時間，去掉條碼等。圖3是由已有技術的客票制票機改造後的根據本實用新型的電子客 票制票機。參見圖3，根據本實用新型的電子客票制票機包括，熱轉印 頭31，它與傳統的電子客票制票機中的熱轉印頭一樣；列印色帶32; 33 是如圖1所示的成巻電子客票；34是射頻讀寫器及天線。如圖3所示 的根據本實用新型的電子客票制票機在傳統的電子客票制票機中加入了 射頻讀寫模塊，而且射頻讀寫模塊成本比起磁票等其它制票設備模塊要 低得多。圖4是電子客票封裝流程。根據本實用新型的電子客票採用高速自 動化生產線，高速自動化生產工藝，大批量流水生產線每條生產線每 秒生產10張，年產量一億張。天線與晶片的連接採用電腦控制機械化粘 接方式、無焊點。在疊壓成卡前印刷圖形。具體封裝構成如圖4所示， 參見圖4，根據本實用新型的電子客票由兩層紙介質構成，首先在將其 中的一層上進行客票被面信息的印刷；與此同時，在另一層上進行客票 正面信息的印刷，還是在這一層，將由導電油墨形成的天線印刷在其上， 並且在完成天線印刷後，再將存儲晶片粘接在這一層。在進行了上述兩 層的分別印刷後，將列印完正反面票面信息並且封裝了天線和晶片的兩 層紙介質層壓在一起。之後對經上述封裝完成的客票進行測試並寫入相 應的信息。最後打包成成巻客票。圖5是電子標籤的工作原理圖。下面將參考圖5對電子標籤的工作 原理進行描述。首先對電子標籤進行簡單描述。電子標籤也叫智能標籤、tag或者Smart Labds。其核心是採用RFID射頻識別技術、具有一定存儲容量的晶片。 電子標籤的特性參無源遠距離讀寫
參 防衝撞技術與條形碼相比，無須直線對準掃描，讀寫速 度快，可多目標識別、運動中識別，每秒最多識別30個。* 國際通用的頻率13.56Mhz士7KHz 靈活的內部存儲空間廠家可以根據各自的需要定義各型號產品的存儲容量和每個扇區的字節數，而且讀寫設備可 以讀取內存配置信息，便於在一個綜合應用中操作不同的 標籤產品。參 國際統一且不重複的8位元組(64bit)唯一識別內碼(Unique identifier,簡稱UID)，其中第l-48bit共6位元組，為生產 廠商的產品編碼，第49-56bit的1個字節為廠商代碼 (IS0/IEC7816國6/AM1)，最高字節固定為"EO"。 參 可反覆讀寫且扇區可以獨立一次鎖定，現有的產品一般採用4位元組扇區，內存從512bit- 2048bit不等。 參使用壽命長無機械磨損、無機械故障，可在惡劣環境下 使用。(工作溫度-25度~+70度)。 參見圖5，典型的RFID系統由電子標籤(Tag)、讀寫器(Read/Write Device)以及數據交換、管理系統等組成。電子標籤也稱射頻卡，它具有 智能讀寫及加密通信的能力。讀寫器由無線收發模塊、天線、控制模塊 及接口電路等組成。電子標籤內不含電池，電子標籤工作的能量是由讀 寫器發出的射頻脈衝提供的。電子標籤接收射頻脈衝中解調出數據並送 到控制邏輯。控制邏輯接受指令完成存儲、發送數據或其它操作。EEPROM 用來存儲電子標籤的ID號及其它用戶數據。在圖5中，首先識讀器通 過天線發出一定頻率的射頻信號。當標籤進入磁場時產生感應電流從而 獲得能量，向識讀器發送出自身編碼等信息；識讀器採集信息並解碼， 識讀器還將解碼後的信息/數據送至計算機主機進行處理。根據本實用新型的基於電子標籤技術的新型非接觸式紙基電子客票 特點*專用的晶片設計電子客票將採用專用的晶片設計。節省了用於儲存密鑰和交易記錄的 內存空間，以降低票卡成本、加快交易速度。 根據本實用新型的電子客票針對應用設計了快速卡片讀寫指令。 一次 正常的卡片交易只需不到100毫秒。根據本實用新型的電子客票釆用全球唯一的32位序列號，其中存有晶片製造商代碼、生產者代碼和應用代碼，上述信息在卡片個人化後不 可更改，防止偽造。正確寫入的數據都會帶有與序列號相關的驗證碼，讀卡時可用SAM或系統來檢驗驗證碼的對錯。生成校驗碼和檢驗校驗 碼的密鑰和算法可分布在系統的不同部分。校驗算法採用標準的3DES 算法。也可由鐵道部自行設計校驗算法，保障專有系統的安全。 *印刷天線根據本實用新型的電子客票，在紙的介質上採用導電油墨印刷天線 環保、經濟、可靠。天線印刷方式使大規模高速連續生產成為可能，同時天線本身有更 好的延展性、導電性、抗氧化性，抗折、捏等。 *紙質票卡根據本實用新型的電子客票，其價格低廉，可以方便地與紙類各種 文件結合；耐高溫、不怕折、環保；易撕裂，可通過覆蓋塑料膜、做成 塑料卡等方式延長使用壽命，防止撕裂、摩擦、潮溼變形等；可拋棄-單 次/幾次使用，可重複讀寫使用，可以用標準印表機列印，儘可能為印製 廣告提供大的卡片面積，根據不同需要可定製為任意尺寸、相應材料。 其製成材料是PVC/PET—紙；腐蝕或植入銅天線—印刷天線。其生產 工藝採用傳統單張或整版一連續生產。其中的晶片結構特別定製，外 型尺寸儘可能小，內存容量儘可能小 *高速自動化生產線高速自動化生產工藝，大批量流水生產線每條生產線每秒生產IO張，年產量一億張。天線與晶片的連接採用電腦控制機械化粘接方式、無焊點。在疊壓 成卡前印刷圖形。圖6是根據本實用新型的電子客票制票售票流程圖。下面參見圖6， 對根據本實用新型的電子客票制票流程進行描述。在步驟S1，製作生產 成巻紙票的紙介質；在步驟S2，在紙介質中封裝入晶片以及天線，形成 外觀與傳統的電子客票相同的成巻電子客票；這兩步也可以在封裝廠同時完成。在步驟S3，對該種成巻電子客票的晶片進行預處理，寫入動態 的密鑰。在步驟然S4，按照傳統的客票管理流程，把巻票分發到各個售 票點。在步驟S5，當旅客購買車票時，售票員根據旅客要求，操作售票 軟體終端，選定旅客需要的車次，時間，起始站，終點站，座位(臥鋪) 號等乘車信息。在步驟S6，得到旅客確認後，回車確認出票。在步驟S7， 售票軟體終端把客票信息發向制票機。在步驟S8，客票信息首先傳送到 預置(Pl)在制票機內射頻讀寫器上。在步驟S9，射頻讀寫器把信息寫 入埋藏在客票中的晶片內。若寫晶片成功，在步驟SIO，制票機再列印 票面信息。若因為晶片損壞等原因寫晶片失敗，則在步驟S10'，列印 廢票信息，剪裁出廢票走紙並對下一張空白票重新進行步驟S9的寫晶片 操作，直至成功。在步驟Sll，最後由電動刀具剪裁， 一張電子客票完 成出票。整個過程，對售票員和旅客來說，和以前完全一樣，也就是說， 售票員不需要任何培訓，售票系統以及客票管理系統都無須改變。這就 是根據本實用新型的鐵路客票兼容技術及方法的精髓所在。根據本實用新型的電子客票與現有客票系統高度兼容的技術和方法 的要點是1) 在現有的客票成巻印刷環節(鐵道部的印刷廠或封裝廠)，在巻 票中的每張客票中預先封裝RFID晶片以及天線(天線可以是導 電油墨印製成的)；2) 各個售票點拿到的成巻客票從外觀上和以往沒有差別；3) 在現有客票印表機(制票機)上加裝射頻讀寫卡，該卡體積不到 10cm*10cm，成本在百元量級，該改造實現起來很方便，基本無 維護成本；售票員仍然感覺不到此變化；4) 客票在銷售過程中，終端軟體在調用列印命令列印票面信息的同 時，也把同樣的信息通過射頻讀寫卡寫入預埋在巻票裡的晶片中， 整個寫入過程遠小於1秒，不需售票員人工幹預；5) 這樣即不改變現有客票售票軟體和機制，也不改動目前的客票管 理系統； 6) 該實用新型的電子客票也將以成巻方式供貨，不必考慮象卡式盒 裝票數票，交接班等問題；7) 印表機和寫入設備可以是一體，也可分開；8) 新出廠的印表機預先安裝射頻讀寫卡。根據本實用新型的電子客票除了與其它採用硬卡式RFID技術或回收 式電子客票同樣帶來的自動售檢票，高度防偽以及支持信息化的功能外， 本實用新型與現有客票系統高度兼容性還體現在以下幾個方面*仍然是一次性紙票，外觀到票面信息可以一點不變；*仍然成巻供應，利於售票人員交接； 利用現有的售票設備，其他方案都要更換目前的售票機，全國目前售票機保有量為近二萬臺； *現在售票軟體無須更改，只是在調用列印的同時，多調用一個讀寫器驅動； 不改變現有客票管理系統；*操作人員無須任何培訓，其操作和過去完全一樣； 旅客仍然用車票作為報銷憑證。根據本實用新型的紙質電子客票是鐵路客票售票和管理系統的有益 補充，它可以在不改變系統售票軟體和客票管理系統不影響現有客票售 票和客票管理系統的前提下，很好的與現行系統融合在一起，實現鐵路 客票售檢票的閉環管理。而在鐵路客票中採用RFID技術，我們可以分兩步走 第一步，在不影響現有客票售票和客票管理系統的前提下，實現鐵路 客票售一檢票的閉環作業和有效防偽；為與現用的客票售票機制匹配， 電子客票也將以成巻方式供貨，不必考慮盒裝票數票等問題；和以往整 個制票售票過程相比只需增加兩個環節 一是成巻客票印刷前封裝入電 子標籤，二是客票銷售列印後向電子標籤寫入數據(印表機和寫入設備 可以是一體，也可分開，寫數據時間小於l秒)。這樣不改變現有客票 售票軟體和機制。另外也不改動目前的客票管理系統。第二步，藉助RFID技術的強大功能，逐步實現鐵路客運的多樣化 經營，在信息化程度上更上一層樓。可以向旅客提供個性化的，內容豐
富的服務單程電子客票，往返電子客票，記次電子客票，城際快速列 車的旅客電子月票，乘坐鐵路客車積分獎勵制度，客票電子錢包功能等。 未來的電子客票還可以實現小額消費，旅客可以用客票內存儲金額在車 站內商店購物消費。這些不僅可以帶動鐵路系統的其他業務，還可以增 加旅客對鐵路運輸便捷性，人性化的認可，從而培養了旅客對鐵路運輸 的忠誠度。儘管以上已經結合本實用新型的優選實施例示出了本實用新型，但 是本領域的技術人員將會理解，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情 況下，可以對本實用新型進行各種修改、替換和改變。因此，本實用新 型不應由上述實施例來限定，而應由所附權利要求及其等價物來限定。
權利要求1.一種與鐵路紙票兼容的電子客票，其特徵在於所述電子客票包括兩層紙介質，在上述紙介質中預先埋置了天線和晶片，其中第一層紙介質上包含有印刷的票面信息；第二層紙介質中包含有埋置在其中的天線和晶片。
2. 根據權利要求l所述的電子客票，其特徵在於-在所述晶片中存儲的數據中設有檢票位。
3. 根據權利要求1或2所述的電子客票，其特徵在於 所述天線是釆用導電油墨印刷在所述紙介質上而製成。
專利摘要本實用新型提供一種與現行鐵路紙票兼容的電子客票，包括兩層紙介質，在上述紙介質中預先埋置了天線和晶片，其特徵在於所述晶片中預先寫入了動態加密信息，並且這些信息帶有與序列號相關的驗證碼，以用於防偽；在售票終端，所述晶片中將被再次寫入客票信息，並且所述晶片的上述客票內容可以多次重寫；所述天線，用於接收RF信號，並將其傳送到晶片。
文檔編號G06K19/07GK201035601SQ20052014306
公開日2008年3月12日 申請日期2005年12月19日 優先權日2005年12月19日
發明者康克軍, 石 王, 胡海峰, 苗齊田, 陳志強 申請人:清華大學;同方威視技術股份有限公司