Способ и устройство маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей информационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе асимметричных ключей
Изобретение относится к средствам автоматизированного учета грузовых перевозок. В способе маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы дистанционное определение идентификационного номера и параметра состояния: вскрыта или нет производят путем обмена электронного номера-пломбы со считывающим устройством запросным и ответным сигналами на основе открытого протокола, а подлинность электронного номера-пломбы определяют путем излучения считывающим устройством случайной незакодированной последовательности, кодирования этой последовательности в электронном номере-пломбе с помощью закрытого асимметричного ключа, передаче этой последовательности в считывающее устройство, где она декодируется с помощью открытого ключа и сравнивается с исходной. Указанный способ реализуется при помощи соответствующего устройства. Технический результат заключается в повышении качества и надежности контроля перевозок грузов, а также повышении информативности и достоверности при дистанционном автоматизированном контроле грузов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к средствам автоматизированного учета грузовых перевозок железнодорожным, автомобильным и другими видами транспорта. Техническим результатом является повышение качества и надежности перевозок грузов, а также повышение информативности и достоверности при дистанционном автоматизированном контроле грузов.
Известен по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 C1] способ и устройство дистанционной идентификации на основе маркера - субгармонического рассеивателя, у которого при облучении непрерывным зондирующим сигналом возбуждался ответный рассеянный сигнал на частоте субгармоники зондирующего сигнала. При этом происходит возбуждение автоколебаний, что приводит к тому, что рассеянный сигнал промодулирован синусоидальным сигналом на частоте автоколебаний. Недостатком способа и устройства является, то что используется аналоговый принцип идентификации, при котором число идентификационных единиц ограничено, кроме того, повторение маркера - субгармонического рассеивателя не вызывает трудностей, а значит слабо обеспечивается достоверность маркировки.
Известны по [Ольга Гуреева «Система радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах» журнал Компоненты и технологии, 2005, №6], [патент RU 2176092 С1 Маркерное устройство для системы радиочастотной идентификации] способ и устройство дистанционной идентификации на основе электронного номера, в виде маркера с линией задержки на поверхностных акустических волнах, который может быть использован в качестве электронной пломбы. Недостатком данных способа и устройства является то, что, во-первых, коэффициент преобразования энергии в линии задержки на поверхностных акустических волнах достаточно мал, что ведет к маленькой дальности считывания, а во-вторых, достоверность электронного номера-пломбы обеспечивается только технической трудностью ее воспроизводства. На сегодняшнем уровне технологии повторение линии задержки на поверхностных акустических волнах с определенными параметрами, чтобы она соответствовала определенному электронному номеру, не вызывает больших технических трудностей.
Известны по [патент RU 2170684 С1 Система дистанционного считывания информации для подвижных составов] способ и устройство дистанционной идентификации на основе электронного номера, в виде электронных меток, размещенные непосредственно на каждой единице подвижного состава, и/или электронных меток, размещенные на каждом запорно-пломбировочном устройстве. Система включает сеть стационарных считывающих устройств, размещенных вдоль пути следования подвижного состава для считывания информации электронных меток по радиоканалу. В качестве электронного номера выступает излучаемая меткой бинарная последовательность. Недостатком данного метода и устройства является недостаточное обеспечение достоверности, поскольку достигнутый на сегодня уровень техники позволяет легко скопировать данное устройство. В результате убедиться в подлинности пломбы на расстоянии считывания электронного номера не представляется возможным.
Частично указанный недостаток преодолен в способе и устройстве, известным по [патент RU 2127911 C1 Способ дистанционного обнаружения сохранности электронной пломбы-запора, электронная пломба-запор и устройство дистанционного определения ее сохранности], где описаны аналогичные способ и устройство на основе электронных меток, дополненных колебательным контуром, размещенным в ее слое изоляционного материала, являющегося ее корпусом. Однако такой путь повышения достоверности не обеспечивает существенного повышения гарантии того, что электронную метку не подменили, поскольку изготовление колебательного контура с определенной собственной частотой не вызывает трудности на современном уровне техники.
Прототипом предлагаемых способа и устройства выбраны «Способ и устройство маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей формационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе симметричных ключей», реализованный в электронных пломбах серий «Ëж - Р» и «Ëж - М», разработанных ЗАО «Группа ЭПОС» [1019, Москва, Малый Знаменский переулок, д.8, стр.1]. При этом за счет того, что для информационного обмена между электронным номером-пломбой и считывающим устройством используются симметричные секретные ключи, удается обеспечить высокий уровень подтверждения подлинности электронного номера-пломбы.
Прототипом предлагаемого способа является способ маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей формационный обмен со считывающим устройством на основе симметричных ключей, который заключается в том, что в электронный номер-пломбу при помощи программирующего устройства заносят бинарные последовательности, являющиеся идентификационным номером, симметричным ключом, определяющим закон секретного кодирования, параметром состояния, принимающим значение, соответствующее состоянию «работоспособно», через единую информационную сеть по закрытому секретному каналу идентификационный номер и тот же симметричный ключ, определяющий закон секретного декодирования направляются в считывающее устройство, объект маркируется электронным номером-пломбой, при этом параметр состояния автоматически переводится в положение «исправно», после чего при несанкционированном вскрытии электронного номера-пломбы параметр состояния автоматически и необратимо переходит в положение «вскрытие», объект направляется по маршруту, на котором находятся считывающие устройства, выполняющие информационный обмен с электронным номером-пломбой, который производится на основе открытых либо известных связных протоколов или видов модуляции, заложенных в конструкцию электронного номера-пломбы и считывающего устройства, а для защиты передаваемой информации используется секретное кодирование и декодирование на основе симметричных ключей, при этом во время информационного обмена считывающее устройство излучает радиосигнал-запрос идентификационного номера и параметра состояния, а от электронного номера-пломбы поступает радиосигнал-ответ, содержащий информацию об идентификационном номере, параметре состояния и подлинности электронного номера-пломбы, который принимается, детектируется, декодируется с помощью секретного симметричного ключа и обрабатывается считывающим устройством, в результате, если данные успешно раскодированы, принимается решение о подлинности электронного номера-пломбы, определяются идентификационный номер и параметр состояния.
Прототипом предлагаемого устройства выбрано устройство маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей формационный обмен со считывающим устройством на основе симметричных ключей, включающее в свой состав программирующее устройство, считывающее устройство, состоящее из контроллера считывающего устройства и приемо-передающего блока, а также электронный номер-пломбу, состоящую из пломбировочного устройства и электронного датчика, который включает в себя приемную антенну, соединенную с детектором, который соединен с ЧИП-идентификатором, представляющим собой микросхему, имеющую в своем составе внутреннюю электронную память и формирователь последовательностей, выход которого соединен с СВЧ узлом, нагруженным на передающую антенну, кроме того, электронный датчик содержит источник электропитания, ЭДС которого обеспечивается химическим гальваническим элементом, и/или от солнечного освещения, и/или от внешнего электромагнитного поля при помощи вспомогательной антенны, которая может быть совмещена с приемной антенной.
Недостатком прототипов является то, что обеспечение возможности дистанционного определения подлинности электронного номера-пломбы приводит к тому, что ограничивается круг абонентов информационного обмена, а его расширение автоматически ведет к снижению уровня достижения этой подлинности, поэтому реализовать потенциально высокую криптоустойчивость симметричного ключа невозможно. Достаточно на одном считывающем устройстве произойти утечке информации, как изготовление фальшивой электронной пломбы перестает быть технической трудностью. Кроме того, недостаточна чувствительность информационного обмена, так как не используется когерентный прием излученных колебаний в считывающем устройстве. Сам информационный обмен требует предварительной организации закрытого секретного канала связи между программирующим устройством и расположенными на трассе считывающими устройствами для передачи симметричного секретного ключа. Кроме того, вся необходимая информация об электронном номере-пломбе имеет одинаковый уровень конфиденциальности, в то время как часть ее должна быть практически полностью открыта, в частности идентификационный номер, а другая часть должна быть секретной - механизм обеспечения подлинности.
Оба предлагаемых изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом, заключающимся в создании электронной системы пломбирования и дистанционного контроля наличия и состояния запорно-пломбировочных устройств на подвижном составе, и при эксплуатации позволяют обеспечить сокращение простоев составов поездов под коммерческими операциями, обеспечение возможности дистанционного достоверного определения подлинности электронного номера-пломбы, без ограничения возможности информационного обмена для определения идентификационного номера и состояния пломбы (была вскрыта или нет) и обеспечение гарантированно-высокого и уровня конфиденциальности и достоверности, при определении подлинности электронного номера-пломбы, что в конечном счете обеспечит более высокую степень сохранности перевозимых грузов, сокращение времени на проведение и повышение качества осмотра состояния запорно-пломбировочных устройств на грузовых вагонах в пунктах коммерческого осмотра, перехода вагонов с дороги на дорогу и передачи вагонов с подъездных путей промышленных предприятий на станции примыкания. При этом обеспечивается повышение чувствительности информационного обмена путем использования когерентного приема в считывающем устройстве.
Сущность предлагаемых изобретений выражается в виде следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения обеспечения технического результата:
- П1. Способ маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей информационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе асимметричных ключей, заключающийся в том, что в электронный номер - пломбу при помощи программирующего устройства заносят бинарные последовательности, являющиеся идентификационным номером, ключом, определяющим закон секретного кодирования, параметром состояния, принимающим значение, соответствующее состоянию «работоспособно», через единую информационную сеть идентификационный номер и ключ, определяющий закон секретного декодирования направляются в считывающее устройство, объект маркируется электронным номером-пломбой, при этом параметр состояния автоматически переводится в положение «исправно», после чего при несанкционированном вскрытии электронного номера-пломбы параметр состояния автоматически и необратимо переходит в положение «вскрытие», объект направляется по маршруту, на котором находятся считывающие устройства, выполняющие информационный обмен с электронным номером-пломбой, который производится на основе открытых либо известных связных протоколов или видов модуляции, заложенных в конструкцию электронного номера-пломбы и считывающего устройства, а для защиты передаваемой информации используется секретное кодирование и декодирование, при этом во время информационного обмена считывающее устройство излучает радиосигнал-запрос идентификационного номера и параметра состояния, а от электронного номера-пломбы поступает радиосигнал-ответ, содержащий информацию об идентификационном номере, параметре состояния и подлинности электронного номера-пломбы, который принимается, детектируется, декодируется и обрабатывается считывающим устройством, в результате определяются идентификационный номер, параметр состояния и принимается решение о подлинности электронного номера-пломбы, при этом ключом, определяющим закон секретного кодирования, является закрытый асимметричный ключ, к соответствующему ему открытому асимметричному ключу, определяющему закон секретного декодирования, вместе с идентификационным номером обеспечивается открытый доступ через единую информационную сеть, либо непосредственно от программирующего устройства, при этом этот открытый асимметричный ключ может одновременно выступать идентификационным номером, дополнительно радиосигнал-запрос содержит тестовый сигнал, являющийся последовательностью радиоимпульсов, промодулированной случайной бинарной последовательностью фиксированной длины, при дистанционном информационном обмене электронного датчика со считывающим устройством радиосигнал-запрос, включающий запросный сигнал идентификационного номера, запросный сигнал параметра состояния и тестовый сигнал, а также радиосигнал-ответ, содержащий информацию об идентификационном номере и параметре состояния, формируются и излучаются без использования секретного кодирования и декодирования, а секретное кодирование и декодирование, осуществляемое на основе использования асимметричных ключей, используется только для подтверждения подлинности электронного номера-пломбы, для чего радиосигнал-ответ содержит ответный сигнал подлинности электронного датчика в виде бинарной последовательности, являющейся результатом преобразования последовательности радиоимпульсов тестового сигнала во вторичную последовательность путем секретного кодирования при помощи закрытого асимметричного ключа, после приема считывающим устройством радиосигнала-ответа, детектирования и определения идентификационного номера и параметра состояния, принятый ответный сигнал подлинности электронного датчика декодируется с помощью открытого асимметричного ключа, а бинарная последовательность, являющаяся результатом декодирования, сравнивается с исходной бинарной случайной последовательностью тестового сигнала, в случае их идентичности принимается решение о подлинности электронного номера-пломбы.
- Устройство маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей информационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе асимметричных ключей, включающее в свой состав программирующее устройство, считывающее устройство, состоящее из контроллера считывающего устройства, и приемо-передающий блок, а также электронный номер-пломбу, состоящую из пломбировочного устройства и электронного датчика, который включает в себя приемную антенну, соединенную с детектором, который соединен с ЧИП-идентификатором, представляющим собой микросхему, имеющую в своем составе внутреннюю электронную память и формирователь последовательностей, выход которого соединен с СВЧ узлом, кроме того, электронный датчик содержит источник электропитания, ЭДС которого обеспечивается химическим гальваническим элементом, и/или от солнечного освещения, и/или от внешнего электромагнитного поля при помощи вспомогательной антенны, которая может быть совмещена с приемной антенной, при этом в качестве СВЧ узла используется пассивный нелинейный ответчик, в виде четырехполюсника или двухполюсника, являющийся искажающим нелинейным элементом или параметрическим генератором, содержащим один или несколько контуров, а полюса пассивного нелинейного ответчика соединены с антенной зондирующего сигнала и антенной рассеянного сигнала, которые в случае, если пассивный нелинейный ответчик является двухполюсником, совмещены, в составе нелинейного элемента или параметрического генератора присутствует управляемый элемент, наличие напряжения на котором приводит к резкому уменьшению коэффициента нелинейного преобразования у искажающего нелинейного элемента или срыву параметрической генерации у параметрического генератора, а сигнал на управляющий элемент подается с формирователя последовательностей.
Суть изобретения заключается в том, что: использование асимметричных ключей позволяет свободно распространять открытый ключ, при этом закрытый ключ вообще не распространяется и является принадлежностью только электронного номера-пломбы, криптоустойчивость метода практически не зависит от числа считывающих устройств.
Сам информационный обмен не требует наличия закрытого секретного канала связи между программирующим устройством и расположенными на трассе считывающими устройствами, а предполагает только наличие проверки подлинности сообщений при передаче по информационному каналу связи между программирующим и считывающим устройством. То есть при передаче данных (электронного номера и открытого асимметричного ключа) от программирующего устройства к считывающему устройству должно быть исключено их искажение (модификация), а не более строгое требование полного ограничения доступа к данным.
Повышение чувствительности информационного обмена электронного номера-пломбы со считывающим устройством обеспечивается за счет того, что его предлагается выполнять на основе использования нелинейных или параметрических рассеивателей, у которых рассеиваемый сигнал находится в синхронизме с зондирующим сигналом, что позволяет использовать когерентный прием в приемном блоке считывающего устройства. Использование нелинейных ответчиков позволяет потенциально увеличить дальность считывания до сотен метров и более, поскольку из того, что частоты излучаемого и принимаемого сигналов различны - излучаемый сигнал перестает быть помехой принимаемому сигналу, а значит можно существенно увеличивать мощность сигнала-запроса, а при приеме может быть использовано когерентное помехоустойчивое кодирование, в частности каждый символ информационной последовательности может в информационном обмене быть заменен на серию импульсов, которые в приемном устройстве будут синхронно складываться, например, на основе кода Баркера.
Заявленное техническое решение - способ и устройство маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей информационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе асимметричных ключей, может быть реализовано с помощью системы идентификации объектов транспорта, структурная схема которой представлена на чертеже, где: 1 - программирующее устройство, 2 - ключ, механически связанный с пломбировочным устройством, 3 - внутренняя электронная память, 4 - формирователь последовательностей ответного сигнала, элементы 3, 4 составляют ЧИП-идентификатор, 5 - управляемый элемент, 6 - параметрический генератор, 7 - приемо-передающая антенна нелинейного ответчика, элементы 5, 6, 7 составляют нелинейный ответчик - параметрический рассеиватель, выступающим в качестве СВЧ узла, 8 - вспомогательная антенна, 9 - детектор, 10 - источник электропитания, 11 - информационная сеть, 12 - контроллер считывающего устройства, 13 - формирователь запросного сигнала, 14 - СВЧ передатчик запросного сигнала, 15 - антенна запросного сигнала, 16 - приемная антенна ответного сигнала, 17 - приемник ответного сигнала, 18 - детектирующий блок ответного сигнала, 19 - запоминающее устройство, 20 - индикатор, элементы 2-10 составляют электронный датчик 21 электронного номера-пломбы, элементы 12-20 составляют считывающее устройство 22.
Программирующее устройство 1 своим выходом 1 соединяется при помощи односторонней информационной шины с входом 1 внутренней электронной памяти 3 на время ее загрузки.
Ключ 2, механически связанный с пломбировочным устройством, соединен с входом 2 внутренней электронной памяти 3.
Внутренняя электронная память 3 через свой выход соединена с входом 1 формирователя последовательностей ответного сигнала 4. Управляющий выход формирователя последовательностей ответного сигнала 4 соединен с управляемым элементом 5, который является составной частью параметрического генератора 6, нагрузкой которого является приемо-передающая антенна нелинейного ответчика 7.
Вспомогательная антенна 8 соединена с детектором 9, 1-й выход которого соединен с 3-м входом внутренней электронной памятью 3, а 2-й выход соединен с источником электропитания 10.
1-й вход контроллера считывающего устройства 12 соединен через информационную сеть 11 с программирующим устройством 1.
2-й выход контроллера считывающего устройства 12 соединен с формирователем запросного сигнала 13, выход которого соединен со входом СВЧ передатчика запросного сигнала 14, нагруженного на антенну запросного сигнала 15.
Приемная антенна ответного сигнала 16 соединена со входом приемника ответного сигнала 17, выход которого соединен со входом детектирующего блока ответного сигнала 18, выход которого соединен с 3-м входом контроллера считывающего устройства 12, 4-й выход которого соединен двухсторонней связью с запоминающим устройством 19, а 5-й выход соединен с входом индикатора 20.
Система идентификации объектов транспорта функционирует следующим образом.
Электронный номер-пломба подготавливается для установки на маркируемый объект, для этого при разомкнутом пломбировочном устройстве к выходу 1 программирующего устройства 1 при помощи информационной шины подсоединяется вход 1 внутренней электронной памяти 3 ЧИП-идентификатора электронного датчика 21 электронного номера-пломбы.
Во внутреннюю электронную память 3 заносят бинарные последовательности, являющиеся идентификационным номером, закрытым асимметричным ключом, определяющим закон секретного кодирования, параметром состояния, имеющим значение, соответствующее состоянию «работоспособно».
Электронный номер-пломба отсоединяется от программирующего устройства 1, объект маркируется электронным номером-пломбой, при этом ее пломбировочное устройство фиксируется на штатной контролируемой части объекта, при этом изменяет свое состояние ключ 2, механически связанный с пломбировочным устройством, в результате чего во внутренней электронной памяти 3 параметр состояния переводится в положение «исправно».
Через информационную сеть 11 и контроллер считывающего устройства 12 в запоминающее устройство 19 передается идентификационный номер и открытый асимметричный ключ, определяющий закон секретного декодирования и соответствующий закрытому асимметричному ключу, занесенному во внутреннюю электронную память 3.
Объект, маркированный электронным номером-пломбой, направляется по маршруту, при этом при несанкционированном вскрытии пломбировочного устройства за счет механической связи изменяет свое состояние ключ 2, механически связанный с пломбировочным устройством, в результате чего во внутренней электронной памяти 3 параметр состояния необратимо переводится в положение «вскрытие».
Объект направляется по маршруту, на котором находятся считывающие устройства 22.
В случае, если объект попадает в область обслуживания считывающего устройства 22, производится дистанционный информационный обмен электронного датчика 21 со считывающим устройством 2 с использованием законов секретного кодирования и декодирования на основе асимметричных (закрытого и открытого) ключей.
Радиоимпульсы запросного сигнала идентификационного номера и следующего за ним запросного сигнала параметра состояния принимаются вспомогательной антенной 8 и детектируются детектором. 9. С выхода 2 детектора 9 постоянная составляющая продетектированного запросного сигнала идентификационного номера и следующего за ним запросного сигнала параметра состояния поступает на вход источника электропитания 10, формируя его ЭДС.
До того момента, когда ЭДС источника электропитания 10 недостаточна для обеспечения электропитанием формирователя последовательностей ответного сигнала 4, на управляемый элемент 5 не поступают от него управляемые сигналы.
Приемо-передающая антенна нелинейного ответчика 7 принимает все радиоимпульсы запросного сигнала идентификационного номера и следующего за ним запросного сигнала параметра состояния, которые поступают на параметрический генератор 6.
В этом случае на параметрическом генераторе 6 каждый радиоимпульс радиосигнала-запроса генерирует импульс радиосигнала - ответа на частоте субгармоники радиоимпульса радиосигнала-запроса. Эти радиоимпульсы радиосигнала-ответа переизлучаются приемо-передающей антенной нелинейного ответчика 7. При этом, так как в запросном сигнале идентификационного номера, запросном сигнале параметра состояния присутствовали все радиоимпульсы, а управляющие сигналы на управляемом элементе 5 отсутствуют, то в ответном сигнале идентификационного номера и ответном сигнале параметра состояния тоже присутствуют все сигналы.
Ответный сигнал идентификационного номера и ответный сигнал параметра состояния облучают считывающее устройство 22 и принимаются при помощи приемной антенны ответного сигнала 16 и приемника ответного сигнала 17, после чего поступают на вход декодера ответного сигнала 18, а с выхода декодера на вход 3 контроллера считывающего устройства 12.
В этом случае в контроллере считывающего устройства 12 принимается решение о том, что идентификационной номер и параметр состояния не определены, но в зоне облучения находится электронный номер - пломба с недостаточным питанием.
Повторно по команде контроллера считывающего устройства 12 формирователь запросного сигнала 13 формирует видеосигнал огибающих запросного сигнала идентификационного номера и запросного сигнала параметра состояния, в виде парных пачек последовательностей видеоимпульсов, которые поступают на управляющий вход СВЧ передатчика запросного сигнала 14 и излучаются антенной запросного сигнала 15 в виде парных идентичных пачек радиоимпульсов запросного сигнала идентификационного номера и запросного сигнала параметра состояния, в которых всегда присутствуют все радиоимпульсы, длительность пачек определяется числом символов в бинарных последовательностях, являющихся идентификационным номером и параметром состояния.
Радиоимпульсы запросного сигнала идентификационного номера и следующего за ним запросного сигнала параметра состояния принимаются вспомогательной антенной 8 и детектируются детектором 9. С выхода 2 детектора 9 постоянная составляющая продетектированного запросного сигнала идентификационного номера и следующего за ним запросного сигнала параметра состояния поступает на вход источника электропитания 10, формируя его ЭДС.
Если ЭДС источника электропитания 10 уже достаточна для обеспечения электропитанием формирователя последовательностей ответного сигнала 4, на управляемый элемент 5 от него поступают управляемые сигналы, которые формируются при помощи поступающих из внутренней электронной памяти 3 бинарных последовательностей, являющиеся идентификационным номером и параметром состояния.
Приемо-передающая антенна нелинейного ответчика 7 принимает все радиоимпульсы запросного сигнала идентификационного номера и следующего за ним запросного сигнала параметра состояния, которые поступают на параметрический генератор 6.
На параметрическом генераторе 6 при наличии радиоимпульса запросного сигнала генерируется импульс ответного сигнала на частоте субгармоники радиоимпульса запросного сигнала только в случае, когда на управляемом элементе 5 присутствует управляемый сигнал, соответствующий символу «0» бинарных последовательностей идентификационного номера и параметра состояния, если на управляемом элементе 5 присутствует управляемый сигнал, соответствующий символу «1», то импульс ответного сигнала на параметрическом генераторе 6 не возникает.
В результате приемо-передающей антенной нелинейного ответчика 7 переизлучаются ответный сигнал идентификационного номера и ответный сигнал параметра состояния.
Указанные радиоимпульсы ответного сигнала идентификационного номера и ответного сигнала параметра состояния облучают считывающее устройство 22 и принимаются при помощи приемной антенны ответного сигнала 16 и приемника ответного сигнала 17, после чего поступают на вход детектирующего блока ответного сигнала 18, а с выхода декодера на вход 3 контроллера считывающего устройства 12, где определяются идентификационный номер и параметр состояния и сравниваются с имеющимися в запоминающем устройстве 19 и индицируются на индикаторе 20, а также принимается решение о переходе к режиму определения подлинности электронного номера-пломбы.
В случае, если ответный сигнал идентификационного номера и ответный сигнал параметра состояния не удалось принять, декодировать или обработать, то контроллером считывающего устройства 12 принимается решение и выдается сообщение о том, что электронный номер-пломба не исправна или не подлинна, которые индицируются на индикаторе 20.
По команде контроллера считывающего устройства 12 формирователь запросного сигнала 13 формирует видеосигнал в виде парных пачек последовательностей видеоимпульсов тестового сигнала, которые поступают на управляющий вход СВЧ передатчика запросного сигнала 14 и излучаются антенной запросного сигнала 15 в виде радиоимпульсов тестового сигнала, состоящего из парных пачек последовательностей узкополосных когерентных радиоимпульсов одинаковой длины, причем радиоимпульсы первой пачки промодулированы случайной бинарной последовательностью, а во второй пачке присутствуют все радиоимпульсы.
Первая пачка радиоимпульсов тестового сигнала принимается вспомогательной антенной 8 электронного датчика 21 и после детектирования в детекторе 9 поступает в ЧИП идентификатор во внутреннюю электронную память 3, где сохраняется принятая случайная бинарная последовательность тестового сигнала.
В ЧИП-идентификаторе при взаимодействии внутренней электронной памяти 3 и формирователя последовательностей ответного сигнала 4 сохраненная во внутренней электронной памяти 3 случайная бинарная последовательность тестового сигнала преобразуется в последовательность видеоимпульсов огибающей ответного сигнала подлинности электронного датчика путем секретного кодирования при помощи сохраненного во внутренней электронной памяти 3 закрытого асимметричного ключа, которая сохраняется во внутренней электронной памяти 3.
Далее вспомогательной антенной 8 принимаются вторая пачка радиоимпульсов тестового сигнала, которая через детектор 9 и поступают на ЧИП идентификатор в формирователь последовательностей ответного сигнала 4, обеспечивая синхронизацию формирования импульсов ответного сигнала.
Одновременно вторая пачка радиоимпульсов тестового сигнала принимается приемо-передающей антенной 7 нелинейного ответчика и поступает на сигнальный вход параметрического генератора 6, а из формирователя последовательностей ответного сигнала на вход управляемого элемента 5 поступает последовательность видеоимпульсов ответного сигнала подлинности электронного датчика, сохраненная во внутренней электронной памяти 3 и синхронизированная сигналом, принимаемым вспомогательной антенной 8.
В результате приемо-передающая антенна 7 излучает вторую пачку радиоимпульсов ответного сигнала подлинности электронного датчика, являющуюся его информационной частью.
Вторая пачка радиоимпульсов ответного сигнала подлинности электронного датчика принимается приемной антенной ответного сигнала 16 и приемником ответного сигнала 17, в результате на выходе детектирующего блока ответного сигнала 18 формируется последовательность видеоимпульсов ответного сигнала подлинности электронного датчика, которая поступает на вход 3 контроллера считывающего устройства 12.
В контроллере считывающего устройства 12 последовательность видеоимпульсов ответного сигнала подлинности электронного датчика декодируется с помощью открытого асимметричного ключа, а бинарная последовательность, являющаяся результатом декодирования, сравнивается с исходной бинарной последовательностью тестового сигнала, в случае их идентичности принимается решение о подлинности электронного номера-пломбы, а результат сравнения поступает в запоминающее устройство 19 и отображается на индикаторе 20.
В случае, если принято решение о подлинности электронного номера, а значение параметра состояния имеет значение «исправно», то принимается решение и выдается сообщение о том, что зафиксировано нормальное прибытие объекта с определенным идентификационным номером электронного номера-пломбы.
В случае, если параметр состояния имеет значение «вскрытие», то принимается решение и выдается сообщение о факте несанкционированного вскрытия пломбировочного устройства электронного номера-пломбы с определенным идентификационным номером.
Программирующим устройством 1 может выступать программирующее устройство, известное по прототипу, либо изготовленное на основе персонального компьютера типа Pentium 4.
Ключом 2, механически связанным с пломбировочным устройством, может выступать ключ, известный по прототипу.
В качестве внутренней электронной памяти 3 может быть использована электронная память, не требующая питания, используемая, например, во флэш памяти фирмы KINGSTONE.
Формирователь последовательностей ответного сигнала 4 может быть изготовлен на основе программируемой микросхемы - ЧИПа.
Управляемый элемент 5 может быть изготовлен, например, на основе транзистора, который включается в параметрический генератор и при открытии изменяет либо параметры параметрического контура, либо вносит в него диссипацию, нарушая либо баланс фаз, либо баланс амплитуд, делая невозможным возбуждение параметрического генератора.
Параметрическим генератором 6 может быть параметрический генератор по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1], [Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель, патент RU 2336538 С2].
Приемо-передающая антенна нелинейного ответчика 7 и вспомогательная антенна 8 может быть изготовлена в виде рефлекторной, полосковой или щелевой антенны, при этом полоса ее рабочих частот должна включать как частоту зондирующего сигнала, так и частоту принимаемого сигнала - субгармонику зондирующего сигнала или одну из частот, на которые настроены электрические контура параметрического генератора. Они могут быть изготовлены, например, по [Лось В.Ф. Микрополостковые и диэлектрические резонаторные антенны. САПР модели: методы математического моделирования. // М.: Радиотехника, 2002].
Антенна запросного сигнала 15, приемная антенна ответного сигнала 16 могут быть изготовлены по [Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь, 1972] либо могут быть использованы измерительные антенны П6-33.
Детектор 9 может быть изготовлен по стандартной схеме мостового диодного детектора в виде диодного моста из высокочастотных диодов типа Д311 и емкости.
Источником электропитания 10 может выступать стандартный электролитический конденсатор.
В качестве информационной сети 11 может быть использована сеть INTERNET.
Приемником ответного сигнала 17 вместе с детектирующим блоком ответного сигнала 18 может быть использован измерительный приемник типа SMV-8.5, либо он может быть изготовлен в виде оптимального приемника радиоимпульсов определенной длительности на основе аналого-цифрового преобразователя АЦП ZET 230 и сигнального процессора TMS 320 С 2000.
Контроллер считывающего устройства 12, формирователь запросного сигнала 13, запоминающее устройство 19 и индикатор 20 могут быть реализованы на основе персонального компьютера типа Pentium 4.
В качестве СВЧ передатчика запросного сигнала 14 могут быть использованы генератор сигналов Г4-164 с усилители от стандартного генератора Г4-128.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет одновременно реализовать более полную доступность считывания идентификационного номера с электронного номера-пломбы и обеспечить высокую достоверность ее подлинности путем секретного кодирования на основе асимметричных ключей.
Использование нелинейных или параметрических рассеивателей позволяет использовать когерентный прием в приемном устройстве, что в конечном итоге позволит увеличить дальность считывания данных с электронного номера-пломбы.
1. Способ маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей информационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе асимметричных ключей, заключающийся в том, что в электронный номер-пломбу при помощи программирующего устройства заносят бинарные последовательности, являющиеся идентификационным номером, ключом, определяющим закон секретного кодирования, параметром состояния, принимающим значение, соответствующее состоянию «работоспособно», через единую информационную сеть идентификационный номер и ключ, определяющий закон секретного декодирования направляются в считывающее устройство, объект маркируется электронным номером-пломбой, при этом параметр состояния автоматически переводится в положение «исправно», после чего при несанкционированном вскрытии электронного номера-пломбы параметр состояния автоматически и необратимо переходит в положение «вскрытие», объект направляется по маршруту, на котором находятся считывающие устройства, выполняющие информационный обмен с электронным номером-пломбой, который производится на основе открытых либо известных связных протоколов или видов модуляции, заложенных в конструкцию электронного номера-пломбы и считывающего устройства, а для защиты передаваемой информации используется секретное кодирование и декодирование, при этом во время информационного обмена считывающее устройство излучает радиосигнал-запрос идентификационного номера и параметра состояния, а от электронного номера-пломбы поступает радиосигнал-ответ, содержащий информацию об идентификационном номере, параметре состояния и подлинности электронного номера-пломбы, который принимается, детектируется, декодируется и обрабатывается считывающим устройством, в результате определяются идентификационный номер, параметр состояния и принимается решение о подлинности электронного номера-пломбы, отличающийся тем, что ключом, определяющим закон секретного кодирования, является закрытый ассиметричный ключ, к соответствующему ему открытому ассиметричному ключу, определяющему закон секретного декодирования, вместе с идентификационным номером обеспечивается открытый доступ через единую информационную сеть, либо непосредственно от программирующего устройства, при этом этот открытый ассиметричный ключ может одновременно выступать идентификационным номером, дополнительно радиосигнал-запрос содержит тестовый сигнал, являющийся последовательностью радиоимпульсов, промодулированной случайной бинарной последовательностью фиксированной длины, при дистанционном информационном обмене электронного датчика со считывающим устройством радиосигнал-запрос, включающий запросный сигнал идентификационного номера, запросный сигнал параметра состояния и тестовый сигнал, а также радиосигнал-ответ, содержащий информацию об идентификационном номере и параметре состояния, формируются и излучаются без использования секретного кодирования и декодирования, а секретное кодирование и декодирование, осуществляемое на основе использования асимметричных ключей, используется только для подтверждения подлинности электронного номера-пломбы, для чего радиосигнал-ответ содержит ответный сигнал подлинности электронного датчика в виде бинарной последовательности, являющейся результатом преобразования последовательности радиоимпульсов тестового сигнала во вторичную последовательность путем секретного кодирования при помощи закрытого ассиметричного ключа, после приема считывающим устройством радиосигнала-ответа, детектирования и определения идентификационного номера и параметра состояния, принятый ответный сигнал подлинности электронного датчика декодируется с помощью открытого ассиметричного ключа, а бинарная последовательность, являющаяся результатом декодирования, сравнивается с исходной бинарной случайной последовательностью тестового сигнала, в случае их идентичности принимается решение о подлинности электронного номера-пломбы.
2. Устройство маркировки объектов при помощи электронного номера-пломбы, осуществляющей информационный обмен со считывающим устройством с использованием секретного кодирования на основе асимметричных ключей, включающее в свой состав программирующее устройство, считывающее устройство, состоящее из контроллера считывающего устройства и приемопередающего блока, а также электронный номер-пломбу, состоящую из пломбировочного устройства и электронного датчика, который включает в себя приемную антенну, соединенную с детектором, который соединен с ЧИП-идентификатором, представляющим собой микросхему, имеющую в своем составе внутреннюю электронную память и формирователь последовательностей, выход которого соединен с СВЧ узлом, кроме того, электронный датчик содержит источник электропитания, ЭДС которого обеспечивается химическим гальваническим элементом, и/или от солнечного освещения, и/или от внешнего электромагнитного поля при помощи вспомогательной антенны, которая может быть совмещена с приемной антенной, отличающееся тем, что в качестве СВЧ узла используется пассивный нелинейный ответчик в виде четырехполюсника или двухполюсника, являющийся искажающим нелинейным элементом или параметрическим генератором, содержащим один или несколько контуров, а полюса пассивного нелинейного ответчика соединены с антенной зондирующего сигнала и антенной рассеянного сигнала, которые в случае, если пассивный нелинейный ответчик является двухполюсником совмещены, в составе нелинейного элемента или параметрического генератора присутствует управляемый элемент, наличие напряжения на котором приводит к резкому уменьшению коэффициента нелинейного преобразования у искажающего нелинейного элемента или срыву параметрической генерации у параметрического генератора, а сигнал на управляющий элемент подается с формирователя последовательностей.
