RFID讀寫技術(shù)在戶外廣告互動中的應用

邱靜波

0 引言

應用涉及RFID技術(shù)、3G網(wǎng)絡(luò)傳輸及分享類社區(qū)網(wǎng)站等多項技術(shù)，利用以上技術(shù)將廣告帶向互動化傳播及精準化投放。

1 應用背景

1.1 傳統(tǒng)廣告的互動化進程

傳統(tǒng)廣告過去由于技術(shù)的局限性，只能停留在簡單的視頻及圖片廣告的展示下，無法與受眾進行有效互動，故廣告的傳播力始終無法提高，而廣告效果的偵測更是無從說起。而計算機技術(shù)、RFID與3G技術(shù)的出現(xiàn)使展示類廣告，如樓宇廣告屏、戶外數(shù)字媒體等，也有了與網(wǎng)絡(luò)廣告一樣互動的可能性，且更具地域性以及針對性，配合相對應的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)就形成了時下最新的So.Lo.Mo（Social、Local、Mobile）營銷概念，如圖1所示：

圖1 SOLOMO概念圖

1.3 數(shù)字新媒體與SoLoMo模式結(jié)合的應用----互動廣告屏

本應用特針對國內(nèi)某樓宇廣告媒體集團的樓宇廣告產(chǎn)品而設(shè)計，但其功能模式皆可引入到國內(nèi)其他數(shù)字媒體公司，如公交車站廣告聯(lián)播網(wǎng)及地鐵廣告聯(lián)播網(wǎng)等。

通過在樓宇廣告屏上安裝RFID閱讀器并以3G網(wǎng)絡(luò)連接至中央服務(wù)器，用戶持互動卡（即裝有RFID芯片的卡片）刷屏幕讀卡區(qū)域，閱讀器將讀出芯片代碼信息并連帶廣告代碼信息通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器，并由服務(wù)器將對應的廣告信息發(fā)送至芯片所綁定的手機號碼中，進行網(wǎng)上預訂或支付，再到線下實體店鋪進行消費或者快遞物品直接送到用戶手中，完成整個O2O消費過程。媒體公司在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)消費社區(qū)，用戶通過這里了解他人的消費評價及查看更多的優(yōu)惠信息，并與他人分享自己的消費心得，這樣一個有機的SoLoMo形態(tài)就產(chǎn)生了。

2 技術(shù)背景

RFID是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。其核心部件是一個電子標簽，分為有源和無源兩種，通過相距幾厘米到幾米，甚至十幾米的距離內(nèi)讀寫器發(fā)射的無線電波，讀取電子標簽內(nèi)的存儲信息。無源RFID標簽，是將讀寫器發(fā)送的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為芯片電路供電的。

2.1 RFID的特點和優(yōu)勢

（1）穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進行穿透性通信。

（2）數(shù)據(jù)的記憶容量大。RFID最大的容量則有數(shù)兆字節(jié)。

（3）安全性。由于 RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及編造。

（4）快速掃描。RFID辨識器可同時辨識度去數(shù)個RFID標簽。

（5）體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。

（6）抗污染能力和耐久性。

（7）可重復使用。RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。

2.2 國內(nèi)外RFID技術(shù)應用現(xiàn)狀

目前，RFID在世界各個地區(qū)和國家日益觸入社會的多個領(lǐng)域，如德國漢莎航空公司開始試用RFID芯片卡作為飛機票，改變了傳統(tǒng)的機票購銷方式，簡化了機場入關(guān)的手續(xù)。日本利用RFID技術(shù)，在東京的快速路上實現(xiàn)了不停車收費，對解決交通阻塞起了很好的作用，同時國內(nèi)的某些高速公路路段也在試用類似的不停車收取過路費的技術(shù)（ETC系統(tǒng)）。2010年 5月份開始的上海世博會的門票系統(tǒng)也全部采用RFID技術(shù)，每張門票內(nèi)都含有一顆具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“世博芯”，通過采用特定的密碼算法技術(shù)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，外界無法對數(shù)據(jù)進行任何篡改或竊取。

3 業(yè)務(wù)模式

互動廣告屏是一種創(chuàng)新性的廣告?zhèn)鞑バ问?，是利用RFID技術(shù)、3G技術(shù)及web 2.0技術(shù)等多項新技術(shù)相互融合的新產(chǎn)物。由互動廣告屏端（前端），數(shù)據(jù)平臺和網(wǎng)絡(luò)社區(qū)端組成。其中互動廣告屏端利用RFID技術(shù)，使廣告受眾與廣告互動屏之間發(fā)生互動，數(shù)據(jù)平臺根據(jù)受眾的數(shù)據(jù)信息，將廣告內(nèi)容發(fā)送至受眾的手持終端內(nèi)，而受眾可根據(jù)收到的內(nèi)容，去商戶進行消費或者直接通過快遞獲取實物，消費后再進入網(wǎng)絡(luò)社區(qū)分享消費經(jīng)驗，形成有機的廣告營銷生態(tài)圈。

3.1 操作步驟和思路

廣告互動屏端的部署是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，創(chuàng)新性的利用RFID技術(shù)來實現(xiàn)人機互動，步驟和思路如下：

（1） 在現(xiàn)有的樓宇廣告刷屏機上，安裝一個RFID閱讀器，并與屏幕中的信息處理裝置進行連接，每塊屏幕需安裝一個3G通信模塊用于傳輸信息至數(shù)據(jù)后臺。

（2） 將裝有優(yōu)惠卡(IC卡)發(fā)放給用戶，每塊芯片有一專屬的電子編碼（UID），而數(shù)據(jù)后臺則記錄著所有的芯片電子編碼。

（3） 用戶收到優(yōu)惠卡后，可以按照優(yōu)惠卡上專屬的編碼，以短信方式發(fā)送該編碼至數(shù)據(jù)后臺，后臺便可以將該手機號碼與該芯片的電子編碼綁定，建立相應的用戶數(shù)據(jù)，如手機號碼、地址、消費記錄等，在用戶使用該卡時，可以用來記錄該用戶的相關(guān)信息。

（4） 廣告屏在播發(fā)廣告時，將廣告片的代碼儲存與信息處理裝置中，當用戶在讀卡區(qū)域刷優(yōu)惠卡時，讀卡器將讀到的IC卡中的UID傳送至信息處理裝置中，連同廣告代碼及本機的識別碼一起通過3G模塊上傳至數(shù)據(jù)后臺，并在屏幕上顯示發(fā)送的情況（成功或失?。?。

（5） 數(shù)據(jù)后臺辨認廣告代碼后，抓取數(shù)據(jù)庫中的回復短信；同時辨認芯片代碼，抓取與該芯片綁定的手機號碼，將回復短信通過移動網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送至該手機號碼完成互動過程。

（6） 廣告進行刷新時，將儲存在信息處理裝置中的廣告代碼進行擦除，存入最新的廣告代碼。以備下一次刷取短信。

（7） 數(shù)據(jù)后臺在記錄用戶的刷卡行為后，以刷卡時間、廣告類型、用戶地點、用戶年齡性別等信息作為分析依據(jù)，可以得出某用戶的消費習慣及特點，為今后的精準營銷做了鋪墊，如圖2所示：

圖2 廣告互動屏前端實施示意圖

4 讀卡器軟件部分設(shè)計

本應用采用一款13.56MHz的射頻讀卡器，使其能非接觸地讀取優(yōu)惠卡內(nèi)信息，使信息準確無誤地傳輸至信息處理器中，并保證一定的讀卡距離。

編程平臺：Keil uVision2；程序燒錄軟件：Atmel Microcontroller ISP Software

4.1 刷卡操作的流程

系統(tǒng)的工作流程，如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)工作流程圖

（1）初始化

初始化就是對優(yōu)惠卡芯片的32個寄存器進行設(shè)置。在復位引腳RSTPD腳由高變低的時候復位，延時的長度由系統(tǒng)晶振頻率決定，本系統(tǒng)的晶振頻率是13.56MHz。

（2）發(fā)送請求

發(fā)送請求命令過程，為ISO/IEC14443 TYPE A 通信協(xié)議中的 REQA命令。幫助讀卡器的TRANSCEIVE命令將REQA命令發(fā)送至優(yōu)惠卡，并接受返回的數(shù)據(jù)。發(fā)送請求命令的作用就是搜尋有無優(yōu)惠卡（IC卡）靠近，根據(jù)返回的數(shù)據(jù)判斷有無需要與之通信的IC卡。

請求模式有Request all和Request std兩種。Request all指令是非連續(xù)性的讀卡指令，只讀一次。但有個例外，當某一次Request all指令讀卡失敗時，例如，卡片沒能通過認證或其他原因而出錯時，Request all指令將連續(xù)地讀卡，知道讀卡成功才進入非連續(xù)性的讀卡模式。Request std指令的使用和Request all指令剛巧相反。Request std指令是連續(xù)性的讀卡指令。當某一張卡片在天線的有效工作范圍內(nèi)，Request std指令在成功地讀取這一張卡片后，進入對卡片的其他操作。如果其他操作完成之后，程序員又將程序進入Request std指令操作，則Request std指令將連續(xù)地再次進行讀卡操作，而不管這些卡片是否被拿卡。只要有一張卡片進入天線的有效的工作范圍內(nèi)，Request std指令，將始終連續(xù)地再次進行讀卡操作。對于Mifare One卡，該函數(shù)返回值為0004H。發(fā)送請求程序流程，如圖4所示：

圖4 請求程序流程圖

（3）防沖突

防沖突原理：讀卡器發(fā)送SELECT命令至IC卡，所有IC卡返回其完整的UID標識。如果有多于一張卡發(fā)回請求應答，則將產(chǎn)生沖突；此時讀卡器受到的應答信息至少有一位既是0又是1，即該位的前半部分和后半部分都有調(diào)制信號。此時，讀卡器識別出第一個發(fā)生沖突的位置，并保留沖突位之前的 UID，然后再由讀卡器決定在沖突位添加 1個bit（0或1），一般添加1，并將SEL和有效位數(shù)據(jù)發(fā)送出去。只有當其 UID部分與讀卡器發(fā)送的有效數(shù)據(jù)相同時，才發(fā)出UID的其余位，這樣就排除了沖突位為0的IC卡。

其過程為 ISO/IEC14443 TYPE A 協(xié)議中的ANTICOLLION命令。處理器將ANTICOLLION命令發(fā)送給IC卡后，將自動完成防沖突過程。此段程序執(zhí)行完畢后，讀卡器即可正確的接收到1張IC卡的UID。

（4）選擇卡

選擇卡的過程即為 ISO/IEC14443 TYPE A協(xié)議中的SELECT命令。作用是選擇一張卡。

（5）三重認證

三重認證原理：三重認證就是讀卡器對IC卡的密碼認證。認證過程原理示意圖，如圖5所示：

圖5 三重認證原理示意圖

認證步驟：

① 由IC卡向讀卡器發(fā)送一個隨機數(shù)據(jù)RB。

② 讀卡器受到RB后，向IC卡發(fā)送一個令牌數(shù)據(jù)TOKEN AB，其中包含了讀卡器發(fā)出的一個隨機數(shù)據(jù)RA。

③ IC卡受到TOKEN AB后，對TOKEN AB的加密部分進行解密，并校驗第一次由步驟①中IC卡發(fā)出的隨機數(shù)據(jù)RB是否與步驟②中接收到的TOKEN AB中的RB相一致。

④ 如果步驟③中校驗結(jié)果正確，則IC卡向讀卡器發(fā)送令牌TOKEN BA給讀卡器。

⑤ 讀卡器收到令牌TOKEN BA后，將對令牌TOKEN BA中的RB進行解密；并校驗由步驟②中讀卡器發(fā)出的隨機數(shù)RA是否與步驟④中收到的TOKEN BA中的RA相一致。

如果上述的每一個步驟都能正確通過驗證，則整個認證過程將成功，讀寫器將能對通過認證的這一分區(qū)進行下一步的操作。反之，如果認證過程中的任何一個環(huán)節(jié)出錯，則整個認證過程將終止，認證過程必須重新開始。

處理器認證程序步驟是固定的，即采用 LoadKeyE2或LoadKey命令將密鑰裝入密鑰緩沖區(qū)；采用Authent1命令，結(jié)束時檢測錯誤標志以獲得該命令執(zhí)行的狀態(tài)，若所接收數(shù)據(jù)的最后一位為000B，標識由IC卡讀入的該字節(jié)是正確的；啟動Authent2命令，結(jié)束時檢測錯誤標志和CryptolOn標志位，若CryptolOn標志位為1，說明認證成功；若為0則失敗，如圖6所示：

圖6 三重認證程序流程圖

（6）讀卡

在前面的工作完成之后，即可對IC卡進行操作。一次讀回一個塊的 16B數(shù)據(jù)，只要不改變分區(qū)，則不必經(jīng)過三重認證環(huán)節(jié)即可再讀。

（7）寫卡

一次寫入IC卡一個塊的16B數(shù)據(jù)，只要不改變分區(qū)，則不必再經(jīng)過三重認證環(huán)節(jié)即可再寫。

5 總結(jié)

戶外廣告的互動喊了多年，也有一些應用做過類似的嘗試，但如何與手機及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動一直是個難題。RFID及 3G等技術(shù)的普及完成了技術(shù)上的可能，而LBS、SoLoMo等理論也給廣告互動屏的實現(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)。受眾生活的多元化和碎片化將是未來生活的發(fā)展趨勢，越來越多的碎片化時間被用在了手機端，特別是智能手機在 iPhone的帶動下迅速發(fā)展，媒體的力量正在分散，碎片化時間的爭奪可以理解成眼球的爭奪，也是利益的爭奪，廣告互動屏廣告可以將廣告引向手機端，實現(xiàn)對更多碎片化時間的獲取，從而使戶外廣告運營媒體獲得更多的廣告預算，并刺激消費，擴大內(nèi)需。

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