无向插入式光电卡关键技术研究

无向插入式光电卡关键技术研究 无向插入式光电卡关键技术研究 68计算机与数字工程第34卷 无向插入式光电卡关键技术研究 阎树田张勋沙成梅 (兰州理工大学机电工程学院兰州730050) 摘要在对目前几种常见卡的特点的基础上,介绍了光电卡识别传感器和传统光电卡,提出了开发基于识别传 感器的无向插入式光电卡的思想,重点研究了无向插卡技术的原理和算法,并将此算法应用于所开发的光电卡,从而实现 了无向插卡功能,为无向插入式光电卡的开发奠定了理论基础. 关键词.光电卡传感器吸收膜无向算法 中图分类号TN2 StudyonKeyTechnologyofLight—electricCardInsertionwi?lNoDirection YahShutlan/~aangXtmShaChengmei (CollegeofMechano—ElectronicEngineering,Lfl/IzhouUniv.ofTech,I.anzhou730050) AbstractInviewofthetraitofpresentcard,thispaperproposestheideaofdeveloping~ight—electriccardwithnodirecon,it studiesonthetheoryandarithmeticofUght—electriccardwhichisnodirectionemphatically,thenappliesthearithmetictothe~ight—dec? triecardWehavedesigned,SOwellgetsthefunctionofcardinsertionwithnodirection. Keywords~ight—electriccard~nsor,a~orbingfilm,nodirection,arithmetic ClassnumberTN2 目前,各种各样的数字化卡已经走人了我们的 生活.可以作为人们身份识别的卡通常有接触式 IC卡,非接触式IC卡,磁电卡,磁卡,光电卡等…. 接触式IC卡由于其芯片外露,容易受到外界有害 气体或液体的污染,同时外力可致使芯片损坏.非 接触式IC卡是一种基于射频技术制造的高科技卡 片,使用很方便,只要在卡片识别器前一定范围内 晃动一下,该卡的卡号即可立即被卡片识别器读 取,但是这种卡的制造成本和开发费用都很高,一 般厂家和客户难于接受_2J.磁电卡由三层构成,外 面两层是保护层,中间层上开有孔,孔中安放大小 一 致的磁棒,磁棒的数量及位置代表了该卡卡号, 这种卡制造成本高,不耐使用,容易损坏.磁卡的 保密性不容乐观,所以很少采用.光电卡是一种按 照国家的几何尺寸制作的卡片,由保护层 和红外吸收膜构成,根据具体需要可在保护层或红 外吸收膜上穿孔或打印标记,这些标记组合在一起 就成为该卡的卡号,在使用时,通过光电卡识别传 感器读出代表卡号的孔位或标记信息即可_3J.光 收到本文时间:2005年9月21日 电卡与以上各种类型的卡片相比,具有不可比拟的 优越性,保密性强,制造成本低,技术开发难度低, 可得的卡片序列号数目庞大,例如,4排6列孔位 可以组合26万个卡号. 虽然光电卡的优越性是显而易见的,但是还存 在一些不尽人意之处.比如,卡插入识别器的方向 不像非接触式Ic卡那样具有任意性,这样,在光线 比较阴暗的环境下我们很难按正确方向将卡插人 识别器.因此有必要无向插人式光电卡. 1识别传感器和传统光电卡简介 用于识别光电卡上信息的设备就是光电卡识 别传感器. 自然界的某些物质可以很好地吸收照射到其 表面上的红外光,而另一些物质几乎不会吸收,将 照射到其表面的红外光完全反射回去,还有一些物 质可以使红外光线穿过其表面_4].光电卡识别传 感器正是利用红外光的这一特性制作的.光电卡 识别传感器结构如图1所示,1,3,5,7为红外光发 第34卷(2006)第8期计算机与数字工程69 光源,2,4,6,8为经过反射的红外光接收器,9为红 外光发射控制电路和接收信号处理电路.发射光 经过反射界面反射后由接收器接收并以接收到的 反射光量的不同形成O,1信号输出[5l. 图1光电卡识别传感器图2传统光电卡 传统光电卡如图2所示,由反射层1和红外光 吸收膜2构成,反射层上开有代表卡号信息的孔, 这些孔分布在卡平面的左下部,左上部有插卡方向 箭头l. 2无向插入式光电卡的典型结构 笔者设计的光电卡,典型结构如图3所示.层 3,5为透射层兼保护膜,层4为反射层,1,2为判向 孔位. 图3典型结构 卡中第4层上设有 代表卡号的孔位,其具体 结构如图4所示.我们 采用的是4排6列的卡, Cl—C6代表第1,6列, r1r4代表第1,4排, 我们在已有的6列左右 两侧各增加一列,这两列作为判向孔位,分别记为 dl,d2,判向孔位不计人卡号信息,因此决定卡号的 仍是这4排6列的信息.在图中ml=m2,n1=n2, 这样对称的结构保证了在任何方式插入时识别传 感器的探头都能读出这4排孔位的信息. d1C1C3C4C506d2 图4第4层的具体结构 3无向插卡的算法设计 3.1无向插卡算法的原理 我们知道卡有.四种插入方式,即正面正向,正 面反向,反面正向和反面反向.我们以正面正向插 卡时识别器所读的孔位信息作为该卡卡号.为了 在任意一种插入方式下都能唯一标识一张卡,我们 必须通过一定的算法将正面反向,反面正向和反面 反向插卡时所得信息作以转化,转化结果要与这张 卡在正面正向插入时的信息完全一致. 3.2无向插卡算法 首先我们约定,设某张卡的第n列(n?[1, 6])在正面正向插入时传感器读的数据为aniEiE, aniE反,annie,口反反分别代表此列在正面反向,反 面正向,反面反向插入时传感器所读的数据, aniE反左和口正反右分别代表an正反向左和向右循环移 动一位所得的数据,口,l反正左和an~iEYii分别代表 口反正向左和向右循环移动一位所得的数据(比如 若aniE~为1101,那么口正反右则为1110,口正反左则 为1011),C代表正面正向时的第n列在其余3种 插人方式下的数据经算法转化的最终结果,这个结 果应等于此列在正面正向插入时所读得的数据. 正面反向的转换算法: c=(口正反右&1O1O)I(an~=&OlO1),n?[1, 6](1) 反面正向的转换算法: c=(口反正右&1O1O)I(an~&OlO1),n?[1,6] (2) 反面反向的转换算法: C=口反反,n?[1,6](3) 3.3方向的判定 两列判向孔位d1,d2可任意设定,但必须在卡 插入卡码识别器时能有效地判别插卡方向,如图4 所示方向插入时识别器读判向孔d.,d2的数据为 lO00OO11(1代表有孔,0代表无孔),此方向设为正 面正向.其余3种方式插人时会各对应一组判向 孔的数据.若读判向孔数据为1lO0O001,则对应 正面反向插入,此时调用公式1;若读判向孔数据 为O0011lO0,则对应反面正向插入,此时调用公式 2;若读得判向孔数据为0011lO00,则对应反面反 向插入,此时调用公式(3),这样可有效地实现插卡 方向的判定. 4算法的验证 正面正向插入时由aIiEiE,口6正正组合成为卡 号;在其余3种插入方式下经过上述算法转换所得 的C1,C6组合作为卡号.图4所示恰是正面正向 插入状态,可以看出al正正=0110,口2正正=OO11, 口3正正1101,a4iEiE=O111,口5正正11lO,口6正正= 1001,因此卡号为:01lO一0011一(下转第73页) 第34卷(2006)第8期计算机与数字工程73 体系,虽然目前J2EE安全机制的使用尚不充分,相 对现有的安全解决来讲,J2EE的安全机制也 不算成熟.可是Java是一种方兴未艾的语言,基 于J2EE平台的各种应用也越来越多,有许多组织 和机构正进行着相关开源项目的研究.因此我相 信,J2EE安全方案有着广阔的前景,必将对整个n' 业产生深远的影响. 参考文献 [1]万军,金静梅.Js的分析和应用[J].计算机时代, 2004,(9):60,62 [2]陈李胜,汪文勇.Java7.环境J研究与实现[J].福建 电脑,2005,(5):54,56 [3]刘淼,张为.Java2平台安全机制分析及扩展[J].现代计 算机,2004,(9):18,20 [4]张海燕.Js:灵活的Java安全机制.农业网络信息 [J].2005,(6):7,9 [5]高月,梁本亮.基于Js的JAVA安全应用研究[J].计 算机系统应用,2005,(1)68,70 [6]ScottOaks着.Java安全(第二版)[M].中国电力出版社, 2OO2 [7]LiGong等着.深入Java2平台安全一体系架构,API设计 和实现[M].中国电力出版社,2004 (上接第69页) 1101—01l1—1110—1001. 4.1正面反向插入时 aliE/2,a6,T~分别为: O110,1100,1011,1110,0111,1001; al正反右,a6正反右分另0为: 0011,0110,l101,0111,1011,1100; a~,vaE,a6正反左分别为: 1100,1001,Oll1,1101,1110,0011; 将数据代入公式1,得c.,c6(即卡号)为: O11O—O011—1101—0111—1110—1001 可见与正面正向插入时卡号一致. 4.2反面正向插入时 al~iE,a6~,T分别为: OllO,1100,1011,ll1O,Oll1,1001; al反正右,a6反正右分别为: 0011,0110,1101,01ll,1011,1100; al反正左,a6反正左分别为: 1100,1001,0111,1101,1110,0011; 将数据代入公式(2),得c.,c6(即卡号)为: O110一O011—1101—0111—1110—1001 可见与正面正向插入时卡号一致. 4.3反面正向插入时 al~/2,a6反反分别为: O110,0011,1101,0111,1110,1001; 将数据代入公式(3),得c.,c6(即卡号)为: O11O一0011—1101—0111—1110—1001 可见也与正面正向插入时卡号一致. 通过以上论述可以看到无论在何种插入方式 下所得到的卡号都是唯一的,从而验证了无向插卡 算法的正确性. 5结论 无向插卡技术原理简单,算法易于理解且具有 普遍性意义.以无向插卡算法为理论基础的无向 插入式光电卡不易损坏,保密性强,技术开发难度 低,从经济角度考虑它的制造成本低,并且使用方 便,因此它具有很好的开发前景8.这一算法及无 向插入式光电卡的应用必将有助于数字化卡技术 的进一步发展. 参考文献 [1]杨永才.光电信息技术[M].上海:东华大学出版社, 2OO2:43,45 [2]宋风华.现代空间光电信息处理技术及应用[M].北京: 国防工业出版社,2004:86,89 [3]张欣卉,方延平.红外技术的物理基础及其军事应用 [J].工程物理,2000,(2):13,16 [4]叶嘉雄等,光电系统与信号处理[M].北京:科学出版 社,1997:15,18 [5]崔成良.防伪光电卡让管理更轻松[J].质量指南,2002 (13):26,28 [6]候斌,晏明光.智能卡市场新宠一智能加密卡[J].金卡 工程,2OO2(8):21,23 [7]王永仲等.智能光电系统[M].北京:科学出版社,1999: 37,41 [8]任潮,郑天祯,张锐.新型红外线光电计数器的研制[J]. 武汉汽车工业大学,1996,(6):21,24