远距离光激励蓝牙.docx

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远距离光激励蓝牙

MBT6000A远距离光激励蓝牙电子标签

读写模块技术资料

（执行标准：

Q/MBT01-2005）

（仅供集成商）

深圳市现代蓝牙科技有限公司

二ΟΟ五年元月

MBT6000A的特色

1、不受国家无线电管制的微功率远距离系统。

2、读写速度快，读卡距离远，读卡距离可控制，有良好的方向性。

3、不受车辆防护限制，适用于所有车辆。

4、读写器之间无互相干扰。

5、良好的接口性能。

6、全天候，工业级，卓越的稳定性。

一、远距离光激励蓝牙电子标签的内部结构

远距离光激励蓝牙电子标签由以下8个模块组成（图一）：

（图一）远距离光激励蓝牙电子标签的结构

1、射频收发模块

接收来自读写器天线的经调制的射频信号，送往加密数据调制解调模块，同时将加密数据调制解调模块送来的数据发射给读写器天线。

射频频率可选315MHZ，433MHZ，2400MHZ，5800MHZ，该模块是由基于蓝牙协议的2400MHZ射频收发技术经过频率和带宽扩展的新型蓝牙收发模块。

2、红外定位模块

接收由读写器天线发射的红外线信号，当红外线信号满足开机条件时，向电源管理模块发送开机指令，同时打开射频收发通道，开启数据存储访问控制模块。

3、加密数据调制解调模块

对射频收发模块接收的信号解调，根据传输协议解调出数字信号，通过密钥参数计算出系统密码和证件密码，提交存储访问控制模块。

同时对存储访问控制模块送来的数据进行加密处理成,调制信号传输给射频收发模块。

4、存储模块

存储模块包含三个独立的存储器分别是固定信息存储器、可变信息存储器和密码存储器，存储模块受存储访问控制模块的控制。

5、存储访问控制模块

存储访问控制模块控制三个存储器的读写操作控制，访问存储器时，数据流携带的密码必须与密码存储器中预存的密码一致，否则拒绝访问。

同时存储访问控制模块控制对固定存储器进行只读控制或固化信息。

6、防拆和外部密码控制模块

当需要防拆时，模块提供一次激活功能，当远距离光激励蓝牙电子标签安装时，需要激活才能工作，如拆卸，必须重新激活才能工作。

此外，需要密码开机功能时，提供外部输入密码与密码存储器预设密码比对功能。

7、外部密码键盘

提供外部人工输入密码控制功能。

8、电源管理模块

对电池进行有效管理，当远距离光激励蓝牙电子标签在读写器天线系统有效范围外时，远距离光激励蓝牙电子标签处于休眠状态，当远距离光激励蓝牙电子标签进入读写器天线15米范围时，远距离光激励蓝牙电子标签自动开启电源。

三、远距离光激励蓝牙电子标签读写器的结构

远距离光激励蓝牙电子标签读写器由以下4个部分组成（图二）

图二远距离光激励蓝牙电子标签读写器结构

1、嵌入式计算机系统

采用工业级嵌入式计算机PC104系列，具有以下配置

CPU：

80486以上

主频：

不小于133MHZ

内存：

不小于4MB

外存：

不小于8MB

接口：

二个串行口，一个标准并行口，一个双向并行口

程序：

运行MBT6000A系统

操作系统：

MSDOS6.0以上

电源：

+5V500MA

2、数据通讯接口

提供数据传输和控制接口，可配选RS232C接口，LAN接口和键盘接口和韦根接口。

负责向上位机或系统传输数据。

3、天线控制接口

天线接口采用总线方式，支持多天线系统并联，接口有效传输距离为25米，接口由五根线组成：

1）电源

2）接地

3）数据接收

4）数据发送

5）控制

4、天线系统

天线系统由功放系统，射频收发和红外发射组成。

当远距离光激励蓝牙电子标签在读写器天线系统有效范围外时，远距离光激励蓝牙电子标签处于休眠状态，当远距离光激励蓝牙电子标签进入读写器天线15米范围时，远距离光激励蓝牙电子标签接收到读写器通过红外线发送的数据流，远距离光激励蓝牙电子标签立即被激活并与读写器之间建立双工射频通道，当读写器传输的密钥参数与远距离光激励蓝牙电子标签的密码存储器中的密钥参数匹配时，远距离光激励蓝牙电子标签通过密钥算法开启双工通讯通道，完成各种信息和数据交换。

四、远距离光激励蓝牙电子标签的技术特点

1、实现射频与红外线相接合的独特通讯方式

目前，国际上现有的用于车辆信息远距离识别系统的工作方式大致有二种，分别为红外线通讯和微波通讯。

下面以在电子不停车收费系统中的应用分别简述。

1）红外线通讯

红外线（远距离非接触IC卡）的收费方式是在不停车电子收费系统中优点较多的一种。

这种收费方式特别适合在公路上来往的过路车使用，它具有系统技术成熟、结构简单、抗环境干扰能力强、节省频道资源、系统成本造价低、安装周期短等优点。

由于卡的成本低，保管和充值方便，该种系统的收费方式是司机最容易接受的一种，也是最容易成为交通、停车、购物一卡多用的系统。

台湾全部采用了这种不停车的收费方法，综合效果十分明显，是目前世界范围内较成功的案例。

但缺点是通信速度低，功耗大，需要利用车辆电瓶电源。

2）微波通讯为基础的电子标签

微波通讯（电子标签）的收费方式在世界各地的应用越来越广泛。

该系统由车载标识卡（或储值卡加车载读写器）、无线收发器、计算机系统和警示装置等部分构成。

其收费工作原理是利用车载标识卡与装在路桥收费口的无线收发器之间通过无线波实现数据交换来识别通过的车辆，再利用计算机系统在车辆客户预先交纳的过路桥费中按照事先定义好的车型收费标准通过银行扣除本次费用，从而完成不停车状态下的快速一次性自动收费。

同时，微波系统能自动识别车辆通行的合法性，也可用安装的高速摄影系统把车辆有关的信息数据快速记录下来。

该系统的最大优势在于与今后智能运输系统的发展一致，为智能运输系统发展打好基础，同时对区域的交通调控也将变得十分容易。

但是，微波通讯系统存在设备昂贵的问题，需要大功率微波系统来支持，需建立庞大的跨区域网络和数据交换、结算中心，而令系统整体运作费用较高，发卡设点困难、司机的负担增大而不愿使用等问题。

要在大区域范围内实施该系统，除了技术上的难点外，在组织协调方面亦有相当大的难度，因此，在大区域范围内使用电子标签收费一卡通的成功经验全世界目前还没有。

采用电子标签收费方式的许多国家都在边改进边应用。

3）远距离光激励蓝牙电子标签

远距离光激励蓝牙电子标签采用红外线定位与射频通讯相结合的方法，同时具有红外通讯和微波通讯二种方式的优点，又克服了二者的缺点。

远距离光激励蓝牙电子标签采用红外线定位，而不是采用红外线通讯，使远距离光激励蓝牙电子标签具有较好的方向性和优良的自定位性能，解决了红外通讯速度慢，功耗大的问题。

远距离光激励蓝牙电子标签采用射频通讯，使远距离光激励蓝牙电子标签的通讯象微波通讯一样速度快，同时又不象微波通讯一样稳定性和抗干扰能力差，由于采用红外线定位和码分多址技术，无需考虑多个远距离光激励蓝牙电子标签互相干扰的问题，射频功率3-5个毫瓦就可以实现稳定可靠的通讯，如此小的射频功率完全在无线电管制容许范围内，无须获得无线电频率许可。

无需大功率射频发射机，系统成本低廉。

2、在短程通讯中使用总线时隙与码分多址技术

目前远距离非接触IC卡及电子标签通讯采用二个射频传输通道，而且每个通道都需要多频点支持（即当多卡同时工作时，以跳频方式解决），一方面需要更多的频率资源，另一方面成本增加，因为基于跳频技术的多频点自适应设备比单频点设备要复杂得多。

光激励蓝牙电子标签采用单总线时隙技术，射频收发都在同一个频点上进行，通过不同的时间间隙实现双向数据传输。

多卡同时工作时采用码分多址而不是时分识别不同卡的地址和数据。

其优点是成本低，稳定性和可靠性提高。

此外，由于采用单总线时隙与码分多址等软件无线电技术，使远距离光激励蓝牙电子标签的数据交换安全性能提高，原因是单总线时隙与码分多址是通过复杂的通信协议实现的，总线上的信息通过协议调制与解调，即使通过无线接收获取无线通道上的信息流也难以获取实际传输的数据流。

而电子标签和远距离非接触IC卡等其他短距离产品是可以通过接受其无线通讯信号而破译的。

3、独特的数据加密方式

远距离非接触IC卡及电子标签仅对存储访问控制加密；而光激励蓝牙电子标签则采用三以下层加密方式：

1）使用过程中加密

光激励蓝牙电子标签提供外部密码功能，光激励蓝牙电子标签的使用者可通过外部密码控制远距离光激励蓝牙电子标签开启和锁定，这一点在许多场合显得非常重要。

例如应用在停车场管理系统中，如使用电子标签的车辆进入停车场，由于电子标签是固定在车上的，任何人都可以驾驶装有已授权电子标签的车辆自由进出停车场，反而为盗窃分子提供了方便，这一点也是停车场抵制使用电子标签进行车辆收费管理的主要原因之一，毕竟对于车主和停车场管理者而言，车辆的安全远比方便重要。

正是因为这一点，光激励蓝牙电子标签提供了外部密码。

2）数据传输过程加密

数据传输采用单总线时隙与码分多址等软件无线电技术进行的，等于使用了一个加密信道，使光激励蓝牙电子标签的数据交换安全性能提高，原理是单总线时隙与码分多址是通过复杂的通信协议实现的，总线上的信息通过协议调制与解调，即使通过无线接收获取无线信道上的信息流也难以获取实际传输的数据流。

而电子标签和远距离非接触IC卡等其他短距离产品是可以通过接受其无线通讯信号破译的

3）存储访问控制加密（读写数据加密）

光激励蓝牙电子标签提供读写加密功能，只有读写器传输的密钥参数与光激励蓝牙电子标签的密码存储器中的密钥参数匹配时，远距离光激励蓝牙电子标签才能通过密钥算法开启双工通讯通道，完成各种信息和数据交换。

五、主要技术性能指标

1、存储结构

远距离光激励蓝牙电子标签数据存储采用独有的双存储结构，相当于二个电子标签。

二个16k位的可远程访问的数据区，其中一个区可由用户一次性固化，数据永久保存不丢失，也不可改写（记录卡号、车型特征、车主信息、发行商及出厂信息等）；另一区可任意随机读写、定义和分区，其容量可达96kb（记录进站时间、站号、车道号、收费站点信息等）。

2、电子钱包

光激励蓝牙电子标签内设电子钱包，可进行多达十种付费操作。

具高度安全性，可直接储值、在线实时消费或作为实时操作参考，防止透支。

3、读写距离

光激励蓝牙电子标签定位距离为15米，读写最大距离为200米，不受车速限制。

4、数据加密

光激励蓝牙电子标签采用加密信道、总线时隙、逻辑加密及专用协议技术，及专用密码存储器，具有最高安全等级,远距离光激励蓝牙电子标签自带防拆装置，首次安装后如被拆卸，远距离光激励蓝牙电子标签自动锁定，需要在主机系统上方可解除锁定。

5、识别号

光激励蓝牙电子标签具有1k位唯一编码为识别码，不可改写，不可复制。

6、读写速度

光激励蓝牙电子标签读写速度达100kbit/秒，不受车速限制。

7、使用寿命

光激励蓝牙电子标签内置3.6v高能锂亚电池，可连续使用5年，更换电池后，远距离光激励蓝牙电子标签可继续使用。

六、与同类产品比较

1、通信速度与通信距离

不管是900MHz，2.45GHz，还是5.8GHz的电子标签产品，传输速度都认为达到200K-500Kbps。

但实际上这一指标是在理想情况下达到的，随着现场环境的变化及车辆运动时与天线距离的变化，高误码率使得实际通信速度大大降低，在有些情况下，50Kbps的通信速度都难以保证，而且当前后车距离较近，多张电子标签都在10米有效工作区时，通信速度还会更低。

光激励蓝牙电子标签采用红外线触发，无线通信相结合的方法，有效地解决了通信速度不稳定的问题，使光激励蓝牙电子标签通信速度稳定在400Kbps。

电子标签能达到500Kbps通信速度是在离天线距离6米左右。

光激励蓝牙电子标签是在离天线距离200米左右，也就是说，电子标签在离天线距离超过6米时误码率超过正常水平，而远距离光激励蓝牙电子标签只有在天线距离超过200米时误码率超过正常水平。

对于不停车收费系统来说，可靠通信距离至少要达到10米以上。

2、抗干扰性及数据可靠性

不管是915MHz，2.45GHz，还是5.8GHz的电子标签产品都是采用扩频通信方式实现的，扩频通信即使在无其他同频设备干扰的情况下，也受到空中无线电噪声影响，使之出现误码。

为了抵抗外来干扰，采用较大功率的发射系统，功率甚至超过100瓦，需要申请专门频道支持，所以我国决定用5.8GHz支持电子标签的短程通信。

光激励蓝牙电子标签采用CDMA方式及专用的时隙超外差接收技术，确保收发射高可靠性，因为接收信号的强度比噪声水平还要低（有关技术与CDMA手机相似），有效信号是从空闲时隙传输的，因此，要求发射机的发射功率很低，不超过10毫瓦，远低于国家无线电管制限定的功率水平，可以自由使用任何频道而不受限制。

可以在大于远距离光激励蓝牙电子标签的信号强度同频干扰源下稳定工作而不受影响。

3、数据容量和可扩展性

电子标签可存储数据容量不超过1Kbyte,增加容量很困难，因此，在电子标签基础上扩充车辆管理或其他功能至少是不现实的。

光激励蓝牙电子标签最少配备3Kbyte的数据容量，功能强大，可根据需要扩展到1Mbyte。

易于实现车辆通信和车辆管理等功能。

4、数据安全性

远距离光激励蓝牙电子标签采用完全密钥算法，总线时隙和码分多址技术，专用通讯协议确保防伪和防止恶意攻击。

数据安全等级不低于电子标签，而且，远距离光激励蓝牙电子标签的数据传输过程是通过时隙进行的，无法从数据传输通道解密数据，安全性更佳。

5、成本比较

远距离光激励蓝牙电子标签成本不高于电子标签成本的1/5。

远距离光激励蓝牙电子标签读写系统的成本不高于电子标签读写系统的1/20，更易于普及与推广到停车场及车辆管理等领域，真正实现“一卡通”。

6、安装与维护

光激励蓝牙电子标签不需要改变现有收费系统的软件和硬件结构，即装即用，就象使用IC卡读写器一样方便，遇到故障可用备用系统代换，系统免维护。

7、使用寿命

光激励蓝牙电子标签电池使用寿命为五年，低于电子标签的电池使用寿命6年，但光激励蓝牙电子标签的电池容易更换，更换电池后，远距离光激励蓝牙电子标签可继续工作5年再更换电池，直至读写1000万次。

8、多车道同时使用

电子标签不支持相邻的多车道系统，光激励蓝牙电子标签系统支持多车道系统，同一个收费站点最多可设32个不停车收费通道，相邻车道绝无相互干扰，也不影响通信速度。

9、标准和通用性

专用短程通讯国家标准正在颁布之中，光激励蓝牙电子标签符合专用短程通讯国家标准。

路桥收费系统主流还是以射频卡为主的半自动收费，无论如何，只有能与现有射频卡半自动收费系统兼容的不停车收费系统才能真正解决现有各种路桥收费系统互联互通的问题，但电子标签系统无法与现有射频卡系统兼容，要求用户建立新的软件和硬件系统。

光激励蓝牙电子标签系统设有智能接口，使用户可以象操作射频卡一样读写远距离光激励蓝牙电子标签，无须改造现有收费系统的结构，光激励蓝牙电子标签满足射频卡读写器接口规范和标准。

10、对人体的危害

电子标签读写器的微波功率从几瓦至数百瓦，如此强的辐射对人体（过路司机及收费站工作人员的的损害是慢性的和严重的（可见有关研究报告）。

光激励蓝牙电子标签电磁辐射强度低于空中辐射强度，对人体没有新的危害存在和产生。

七、光激励蓝牙电子标签的种类

1、自动式远距离光激励蓝牙电子标签（200米唤醒式）（适用于高速公路）

主要性能指标：

传输距离：

0—15米

密码：

6位

固定信息存储器：

1Kbit

随机信息存储器：

1Kbit

密码存储器：

1Kbit

电池：

23A12V柱型电池

电池使用寿命：

5万次或5年

工作方式：

可实时读写（带双位校验）

读写速度：

不小于100Kbit/s

2、按键式（带密码）

主要性能指标：

传输距离：

0—15米

密码：

6位

固定信息存储器：

1Kbit

随机信息存储器：

1Kbit

密码存储器：

1Kbit

电池：

23A12V柱型电池

电池使用寿命：

5万次或5年

工作方式：

可实时读写（带双位校验）

读写速度：

不小于100KBIT/S

接收角度：

60度

此卡带密码锁定和密码认证（入口不需要密码），有十种颜色可选用。

3、光唤醒式远距离光激励蓝牙电子标签

MBT远距离光唤醒带密码光激励蓝牙电子标签技术参数：

写距离0-20米

读卡时间0.1秒

外形尺寸：

25*68*25

固定信息存储器1Kbit

随机信息存储器1Kbit

密码存储器：

1Kbit

卡读写角度：

60度

使用温度：

-40度--+85度

密码：

6位

电池寿命：

6年（6年后可换电池）

此卡又分密码卡和非密码卡两种:

圆卡（带密码）

小方卡（不带密码）

4、无源光激励蓝牙电子标签

正在测试中，近期推出。

八、MBT6000A停车场远距离蓝牙读写系统组成

1、主机（长×宽×高=300×210×55毫米）

电源（直流10-30V2A）

韦根26接口1

天线接口

韦根26接口2

天线正常指示（兰色）

电源指示灯

（红色）

接口通讯正常指示（绿色）

主机箱为全铝合金结构,全封闭,主机内置嵌入式工业计算机PC104和主机板,支持热插拔,工作温度:

-40℃至85℃，主机放置于收费亭内（见下图）

1）电源

外接12V直流电源,可采用直流电源模块12V3A

系统支持宽电压输入范围为:

7.5V-30V

可直接由蓄电池供电

系统最大功率<15W

支持热插拔,不设电源开关

系统设置键盘

12V模块电源（3A）

共享键盘接口接至IC卡人工收费系统主机电脑

原IC卡人工收费系统电脑主机

天线接口（通过五芯航空插座与收费亭顶上天线相连

上图实拍于水官高速公路

2）接口

系统支持四种接口，包括RS232C串行通讯接口（推荐）；共享键盘接口；韦根接口；LAN接口。

分述如下：

①RS232C串行通讯接口（推荐）

串口传输数据格式由用户设定，数据传输以TEXT模式:

入口:

Q123K900168T200401012248M1

其中Q123:

Q表示入口,123表示入口通道号,三位数

K900168:

K表示卡标志（用于识别不同车场的卡）,900168为卡号

T200401012248:

T表示时间,200401012248为2004年1月1日22点48分

M1:

M表示密码,1为用户输入了密码,0为用户没有输入密码

出口:

W123K900168T200401012248

其中W123:

W表示出口,123表示入口通道号,三位数

K900168:

K表示卡标志（用于识别不同车场的卡）,900168为卡号

T200401012248:

T表示时间,200401012248为2004年1月1日22点48分

M1:

M表示密码,1为用户输入了密码,0为用户没有输入密码

②共享键盘接口

直接通过上位机的键盘口输入,字符模式,与232接口相同。

③韦根接口

满足标准26韦根接口规范（无需外部电源）

三线输出：

分别为地、DATA+、DATA-

脉冲宽度：

100US

脉冲间隙：

1MS

26位韦根定义

BIT1：

BIT2-BIT13的奇偶效验位

BIT2-BIT9：

设备号

BIT10-BIT25：

ID号

BIT26：

BIT14-BIT25的奇偶效验位

④LAN接口

由用户定制

2、天线（长×宽×高=1000×200×40毫米）

1）顶置式：

此天线适合高速公路和有收费亭的停车场，支持自动式读卡

高速公路收费亭顶部

安装于收费亭顶部的天线（2条串接，可串4条）

2）水平式：

此天线适合于停车场，天线尺寸:

240*300*100

安装于方便位置,可串接多天线,最多可串8条

上图实拍于深圳中旅国际公馆

3、MBT6000A远距离读写器使用说明

天线接口1

接天线5芯插头

韦根输出口1

1.DATA+

2.DATA-

3.地

天线接口2

接天线5芯插头

韦根输出口2

1.DATA+

2.DATA-

3.地

电源插座

接电源模块12v

读卡信号正常

电源工作正常

韦根信号正常

主机俯视图

1）打开主机包装,确认有以下配件

①主机1台

②天线1条（标配）

③电源模块1个

④韦根输出线1条

2）测试

①将天线与主机的天线接口（任意一个,也可二个接口都连上天线,距离更远）连接

②用韦根线连接主机与用户的韦根读头

③模块电源接通电源,12V输出插头插入主机电源插座

④观察三个指示灯,等待一分钟左右,三个灯全亮,表示一切正常

3）读卡测试

①将唤醒卡开关推至ON位置

②对准天线的玻璃面

③读卡信号灯闪亮,可听到继电器开关声,表示正常

④韦根读头应能得到卡号

4）天线的读写范围与调整

天线的射出角度为60度，通过调整天线的安装角度实现需要的读卡距离。

九、光激励蓝牙电子标签在停车场系统中应用的特点

1、是国内用于停车场管理中唯一符合国家无线电管制的远距离卡

2、读卡速度快，读卡距离远，读卡距离可控制，有良好的方向性

3、不受车辆防护限制，适用于所有车辆

4、读写器之间无互相干扰。

5、良好的接口性能

6、全天候，工业级，卓越的稳定性

十、典型应用实例

工程名称：

星河湾小区停车场

工程地址：

位于广州市的大型社区

详细介绍：

星河湾小区为联合国环境规划署认可，获得国际公园协会主办，中国地博会组委会、中国主流媒体房地产宣传联盟承办的"中国国际花园社区"大奖。

为广州市十大明星楼盘。

其停车场系统为远距离光激励蓝牙电子标签（圆卡）停车场管理系统。

此系统实现了车辆出入不停车，密码效验，无人值守。

工程名称：

南山国税局停车场

工程地址：

位于深圳市

详细介绍：

深圳市南山区国税局停车场系统为政府机关公共停车场，车流量大，只有固定车地面，停车场与地下停车场兼容型，计两进两出；所有车辆均使用蓝牙自唤醒卡片（圆卡），进出车场实现不停车，是深圳市第一套投入使用的蓝牙远距离智能停车场管理系统，也是最难实现的远距离智能停车场管理系统。

工程名称：

中山雅居乐停车场

工程地址：

中山市

详细介绍：

雅居乐傲云峰半山别墅以中山长江生态区为依托，坐落于保持原生态山林湖泊的环抱之中，以独特而优越的自然环境，成为名副其实的国际生态别墅，是雅居乐集团旗下的倾力之作。

整个的主体建筑依水而建，傍山而立，无敌高尔夫景观。

在勾勒出城池轮廓的同时又和周围的自然生态景观融为一体。

广东中山雅居乐凯茵豪园傲云峰半山别墅停车场系统为远距离光激励蓝牙电子标签（方卡）停车场管理系统。

实现了80公里不停车通过。

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工程名称：

桃源居停车场

工程地址：

深圳市

详细介绍：

桃源居位于深圳市宝安区，占地116万平方米，总建筑面积180万平方米，依山面海，空气清新，景色优美，自然环境得天独厚。

十年成一盘，是深圳目前最大的楼盘社区，人口计达5万人。

安全防范管理严谨，周密。

其停车场系统为富士智能条码纸票、超远距离光激励蓝牙电子标签（按键卡）停车场系统。