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基于RFID的安全和访问控制系统
摘要：本文介绍了应用于旁遮普大学府宿舍楼内的基于RFID的安全和门禁系统设计。该系统结合了RFID技术和生物特征来完成所需的任务。当安装在宿舍入口处的RFID阅读器检测到一个数字，系统捕获用户图像并扫描数据库进行比赛。如果卡和捕获的图像都是属于注册用户，授予访问权限;否则系统打开报警并进行紧急呼叫安全车通过GSM调制解调器。这样可疑人可以被抓住。
关键词：安全和访问控制；RFID；人脸识别
1.引言
自动识别和门禁系统有必要克服面临的安全威胁巴基斯坦很多组织这些天。通过安装入口处的系统只允许授权人员进入组织。系统也可以安装在组织内的各个点跟踪人运动和限制他们进入敏感地区组织。以这种方式，可疑人员可以被抓住，这肯定会提高安全水平组织。
射频识别（RFID）是无线的可用于开发访问控制的技术系统。文献揭示了使用这种技术自动化从工业部门的各种过程到家庭控制[1]。 Bo Yan [2]报道了RFID的使用技术自动化瞄准票管理系统。系统硬件由RFID电子票，RFID阅读器，计算机终端，光网络，计算机服务器和站点控制器。电子票包含S-DES加密形式的数据，包括景区区号，景点编号，票型，票证日期，站点号，序列号和校验位。 RFID阅读器在该网站读取电子机票内的数据并将其发送到计算机终端和服务器。数据在终端解密，验证其真实性。然后，站点控制器允许正确的游客进入点。该系统的识别和认证过程是在三个子级别，即销售子系统，决策子系统和管理子系统，所有这些进程通过相互通信传递数据库信息。 G. Ostojic[3]利用塞尔维亚共和国诺维萨德市的技术开发了一种基于RFID的自动车辆停车控制系统。该系统的硬件由RFID标签和读卡器组成以13.56MHz的频率工作进行认证，用于金属检测的感应回路，一个容量传感器计数车，西门子MC 39i GPRS调制解调器入口和出口之间的通信和FECFC440可编程逻辑控制器（PLC）系统的心脏。汽车停在感应回路上时在入口处，读写器读取RFID标签。的数据标签包括唯一标识号（UID），有效性期间和检查位用于检查停车状态。这个数据由PLC控制，并允许访问被停放如果标记的信息包含正确的UID，有效性的话期间和停车状态。车辆进入后停车场，其停车状态将由RFID更改读者/作家，以防止另一辆车进入同一卡当车辆重复相同的过程正在离开停车场。 Nova Ahmed [4]已经描述过基于RFID的室内指导和监控系统已知作为监护人在普遍的环境。的美丽该系统可以实时生成动态查询通过用户界面。系统中的环境是配备RFID标签，分为多个区域。系统的中间件分为两层即指导层和监控层。指引层提供手持RFID阅读器来提供定期向监控层提供地点信息。因此监控层具有整体信息环境。实验结果表明，系统是提供区域信息的准确率将近100％从而允许建立非常强大的指导和监控应用程序。黄国贤[5]已经描述过基于商业模式的利用RFID的方法根据企业自动化过程的技术战略眼光和目标。作者已经建立了一个业务自行车租赁系统模型和使用RFID技术实施系统。传统的获得方式自行车出租，其中包括记录客户数据笔，然后将数据输入到计算机被替换向客户提供RFID卡并固定RFID标签在自行车上该自行车被标记以跟踪其位置从出租店到退货店。信息是通过网络界面在商店之间共享。通过这种方式，建立和部署成功的RFID战略。
本文讨论了安全和访问的设计控制系统采用RFID技术。 系统是包括三个模块，即入口监测，出口监控和混乱监控。 这些模块通过主控制器与计算机系统通信。在这些模块的信息被处理之后计算机，控制命令发给模块授予或拒绝访问用户。
表1 有源和无源RFID标签的比较
属性 活动标签 被动标签
权力来源 内置电池 电磁感应
阅读距离 高（20至100米） 低（最高3米）
所需信号
低 高
强度
标签成本 高（$ 15至$ 100） 低（0.15至5美元）
数据存储 （128kb） （128b）
尺寸 大 小
重量 大 小
标签生活 小（3至8年取决于标签播放率） 大（最多
10年取决于
标签所于标签环境）
标签读者 成本通常较低 成本通常较高
行业/ 实验室 电子收费
应用 远程监控 物品及跟踪
2. RFID技术概述
RFID系统由三部分构成应答器（标签），询问器（读取器）和计算机包含数据库，如图所示。 询问器读取标签数据并将其发送到计算机认证。 信息被处理和处理验证，授予访问权限。 该系统提供多样化频段范围从低频到微波频率[5]：
- 低频：125-134KHz
- 高频率：13.56MHz
- 超高频：902-928 MHz
- 微波频率：2.4 GHz
取决于电能的来源，RFID标签被分类为主动或被动。 活动标签使用a电池为标签上的电路供电并传输标签信息根据读者的要求。 但是，这些标签是非常昂贵，很少使用。 另一方面，被动标签从读取器获取能量来为其电路供电。 这些标签是非常划算的，因此大多数应用程序使用它们。 这些标签的比较突显重要特征如表I [6] - [8]所示。
在目前的工作中，已经使用无源RFID标签。 一个无源RFID标签将信息传输给读卡器来到电磁场附近读者。 这种现象是基于法拉第定律电磁感应。 流过的电流线圈询问器产生一个与之相连的磁场应答器线圈由此产生电流转发器线圈。 然后，应答器线圈改变该电流通过改变其天线上的负载。 实际上这种变化调制信号（方案称为负载调制）其由询问器线圈通过相互接收线圈之间的感应。 询问器线圈解码该信号并传递到计算机进行进一步处理。
图1 基本的RFID系统
3. 相关工作
许多研究人员利用RFID技术开发门禁系统。 Filipe [7]开发了一种基于RFID的监控和门禁系统组成的RFID终端，相机，服务器和警报设备。之后检测转发器，终端捕获照片将包括UID和照片的数据发送到服务器通过TCP / IP连接。服务器搜索数据库用于此特定查询并将结果发回终端允许或拒绝访问。系统也监控非法行为，例如某人试图在门口进入是开放的，没有完成认证过程使用Web服务打开警报设备。通过安装具有天线的RFID套件来测试系统的性能覆盖10cm的范围，并获得令人满意的结果。Xiang-Lei Meng [9]已经描述了一种基于RFID的嵌入式具有新颖面部识别的安全认证系统结构体。该系统包括两个阶段注册和认可。在注册阶段，十收集用户脸部不同情绪的图片利用提取算法获得特征信息。该信息与UID一起写在RFID标签上。在识别阶段，相机跟踪面部和提取算法返回图片中脸部的特征信息。然后将该信息与信息相匹配存储在标签上进行认证。整个处理是完成嵌入式ARM11处理器，S3C6410代替计算机终端/服务器导致更快响应时间约57ms，认证精度高达86.5％。与系统的性能进行比较现有的数据库系统被发现有更好的响应时间具有相同的认证精度。吴东良[10]描述了门禁系统基于RFID与基于人脸识别的结合神经网络。系统识别人的脸持有RFID卡，如果发现人身携带RFID，则拒绝接入未经授权径向基函数神经网络（RBFNN）已被用于学习授权的面孔人。主成分分析（PCA）已被使用用于从图像中提取特征和线性判别分析（LDA）来提炼这些特征。的网络训练有局部泛化误差模型（L-GEM），以增强其泛化能力。实验结果表明，提出的系统可以提高RFID访问控制的安全性。
4.系统组件
4.1.RFID标签
IPC80无源RFID标签的工作频率为向用户发出125KHz。 标签将信息发送到读者以ASK格式[11]。
4.2．RFID阅读器
IP10接近读卡器，工作频率为使用125KHz，读取距离可达4英寸。的读卡器可轻松安装在金属门上，提供标签信息串行RS232格式，适用于室内和室外操作[11]。三个这样的读者被安装为旅馆安全：宿舍门口，宿舍出口大门和入口大门。
4.3．相机
罗技C500网络摄像头用于捕获图像。的相机具有1.3兆像素的传感器，可以捕获视频到1280x1024像素。安装了两台这样的相机旅馆安全：一个在入口处，另一个在出口。没有相机用于进入食堂以减少整体复杂。
4.4．GSM调制解调器
诺基亚12i GSM调制解调器用于紧急呼叫安全车诺基亚12i提供先进的GSM连接并支持自动GSM的EDGE / GPRS和HSCSD连接建立配备提供可靠远程连接并提供应用级别的看门狗，内置自检机制和可靠的虚拟机（VM）为JAVATM。诺基亚12i还支持可靠内置互联网协议：用于可靠数据传输的TCP / IP，UDP / IP用于音视频流和HTTP访问网页页面。模块也可以连接到外部GPS支持国家海洋电子协会的设备（NMEA）标准。内置的NMEA解析器可以解析来自GPS接收的输出的位置数据设备。外部微控制器可以使用AT命令与诺基亚12i和简单的远程I / O通信应用程序可以通过短信轻松控制。
4.5．微控制器
选择AT89C52微控制器是因为它是一个强大的微型计算机，功耗低并提供高度灵活和具有成本效益的解决方案许多嵌入式控制应用。它有8K字节的系统可编程闪存，256字节内部RAM，32个可编程I / O线，三个16位定时器/计数器，八个中断源和可编程串行通道[11]。
4.6．非易失性RAM
使用256K非易失性RAM（NV-Ram）DS1230Y-85用于存储针对注册RFID号码的密码。选择NV-RAM，因为它结合了最好的RAM和ROM：RAM的读写能力和ROM的非易失性。 DS1230非易失性SRAM是262,144位，完全静态，非易失性SRAM组织为32,768字乘8位。 每个NV SRAM都具有独立的功能锂能源和控制电路不断监视VCC超出容差状态。 当这样的时候条件发生，锂能源自动发生开启和写保护是无条件启用的以防止数据损坏。
4.7．门锁
电磁操作门锁用于入口，出口和混乱的宿舍。 继电器用于给螺线管通电打开门。
4.8．报警
安装了两个报警; 一个在入口处，另一个在出口门。 这些警报如果是非法人员打开试图进入宿舍。
5.系统运行
安全和访问控制系统由两部分组成阶段：注册阶段和认可阶段。在里面注册阶段，捕获10个旅馆用户的图像同时发行RFID标签。这些图像用于训练前馈神经网络与反向传播训练算法和收敛权重被存储对应于特定用户。识别阶段当用户想要进入旅馆时。在此刻，获取RFID用户号码后，会捕获用户的图像并传递给神经网络进行识别。如果是匹配的话发现，访问被授予用户。用户的真实性是在三个地方检查：宿舍入口，旅馆出口和混乱入口。入口和出口模块使用RFID和面部识别识别，而模块使用RFID用密码授予权限。这些模块通过主控制器与计算机系统通信。主控制器向模块发送模块信息电脑系统。电脑系统处理完毕后通过main中断向模块发出命令控制器。主控制器之间的数据交换而计算机系统是通过串行端口并行端口数据和控制线用于握手目的。系统框图如图 2所示。
5.1.入口监控控制器
入口监控控制器由RFID组成读卡器，GSM调制解调器，NV RAM，门锁，报警器，滚动键和16x4 LCD;全部接口到AT89C52微控制器如图3所示。检测后通过串行中断程序接收RFID标签数据，微控制器搜索NV-RAM中的这个数字。如果不匹配发现，微控制器发出紧急呼叫通过GSM调制解调器到安全车。同时，它通过主机向计算机系统发送请求控制器捕获用户图像并打开报警信号。另一方面，如果找到匹配的话微控制器检查用户的入口状态扫描NV-RAM。如果用户没有进入宿舍但是，控制器向计算机系统发送请求捕获并处理用户
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