RFID讀寫技術在戶外廣告互動中的應用

邱靜波

0 引言

應用涉及RFID技術、3G網絡傳輸及分享類社區網站等多項技術，利用以上技術將廣告帶向互動化傳播及精準化投放。

1 應用背景

1.1 傳統廣告的互動化進程

傳統廣告過去由于技術的局限性，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、RFID與3G技術的出現使展示類廣告，如樓宇廣告屏、戶外數字媒體等，也有了與網絡廣告一樣互動的可能性，且更具地域性以及針對性，配合相對應的網絡社區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 數字新媒體與SoLoMo模式結合的應用----互動廣告屏

本應用特針對國內某樓宇廣告媒體集團的樓宇廣告產品而設計，但其功能模式皆可引入到國內其他數字媒體公司，如公交車站廣告聯播網及地鐵廣告聯播網等。

通過在樓宇廣告屏上安裝RFID閱讀器并以3G網絡連接至中央服務器，用戶持互動卡（即裝有RFID芯片的卡片）刷屏幕讀卡區域，閱讀器將讀出芯片代碼信息并連帶廣告代碼信息通過3G網絡發送至服務器，并由服務器將對應的廣告信息發送至芯片所綁定的手機號碼中，進行網上預訂或支付，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。媒體公司在網絡建設消費社區，用戶通過這里了解他人的消費評價及查看更多的優惠信息，并與他人分享自己的消費心得，這樣一個有機的SoLoMo形態就產生了。

2 技術背景

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。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讀寫器發射的無線電波，讀取電子標簽內的存儲信息。無源RFID標簽，是將讀寫器發送的射頻能量轉化為直流電源為芯片電路供電的。

2.1 RFID的特點和優勢

（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，并能夠進行穿透性通信。

（2）數據的記憶容量大。RFID最大的容量則有數兆字節。

（3）安全性。由于 RFID承載的是電子式信息，其數據內容可經由密碼保護，使其內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。

（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卷標內儲存的數據，方便信息的更新。

2.2 國內外RFID技術應用現狀

目前，RFID在世界各個地區和國家日益觸入社會的多個領域，如德國漢莎航空公司開始試用RFID芯片卡作為飛機票，改變了傳統的機票購銷方式，簡化了機場入關的手續。日本利用RFID技術，在東京的快速路上實現了不停車收費，對解決交通阻塞起了很好的作用，同時國內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（ETC系統）。2010年 5月份開始的上海世博會的門票系統也全部采用RFID技術，每張門票內都含有一顆具有自主知識產權的“世博芯”，通過采用特定的密碼算法技術，確保數據在傳輸過程中的安全性，外界無法對數據進行任何篡改或竊取。

3 業務模式

互動廣告屏是一種創新性的廣告傳播形式，是利用RFID技術、3G技術及web 2.0技術等多項新技術相互融合的新產物。由互動廣告屏端（前端），數據平臺和網絡社區端組成。其中互動廣告屏端利用RFID技術，使廣告受眾與廣告互動屏之間發生互動，數據平臺根據受眾的數據信息，將廣告內容發送至受眾的手持終端內，而受眾可根據收到的內容，去商戶進行消費或者直接通過快遞獲取實物，消費后再進入網絡社區分享消費經驗，形成有機的廣告營銷生態圈。

3.1 操作步驟和思路

廣告互動屏端的部署是整個系統的關鍵，創新性的利用RFID技術來實現人機互動，步驟和思路如下：

（1） 在現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據后臺。

（2） 將裝有優惠卡(IC卡)發放給用戶，每塊芯片有一專屬的電子編碼（UID），而數據后臺則記錄著所有的芯片電子編碼。

（3） 用戶收到優惠卡后，可以按照優惠卡上專屬的編碼，以短信方式發送該編碼至數據后臺，后臺便可以將該手機號碼與該芯片的電子編碼綁定，建立相應的用戶數據，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信息。

（4） 廣告屏在播發廣告時，將廣告片的代碼儲存與信息處理裝置中，當用戶在讀卡區域刷優惠卡時，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模塊上傳至數據后臺，并在屏幕上顯示發送的情況（成功或失敗）。

（5） 數據后臺辨認廣告代碼后，抓取數據庫中的回復短信；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絡，發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） 數據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，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惠卡內信息，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

系統的工作流程，如圖3所示：

圖3 系統工作流程圖

（1）初始化

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

（2）發送請求

發送請求命令過程，為ISO/IEC14443 TYPE A 通信協議中的 REQA命令。幫助讀卡器的TRANSCEIVE命令將REQA命令發送至優惠卡，并接受返回的數據。發送請求命令的作用就是搜尋有無優惠卡（IC卡）靠近，根據返回的數據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指令將連續地讀卡，知道讀卡成功才進入非連續性的讀卡模式。Request std指令的使用和Request all指令剛巧相反。Request std指令是連續性的讀卡指令。當某一張卡片在天線的有效工作范圍內，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，Request std指令，將始終連續地再次進行讀卡操作。對于Mifare One卡，該函數返回值為0004H。發送請求程序流程，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回請求應答，則將產生沖突；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制信號。此時，讀卡器識別出第一個發生沖突的位置，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和有效位數據發送出去。只有當其 UID部分與讀卡器發送的有效數據相同時，才發出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 協議中的ANTICOLLION命令。處理器將ANTICOLLION命令發送給IC卡后，將自動完成防沖突過程。此段程序執行完畢后，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卡向讀卡器發送一個隨機數據RB。

② 讀卡器受到RB后，向IC卡發送一個令牌數據TOKEN AB，其中包含了讀卡器發出的一個隨機數據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卡發出的隨機數據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中校驗結果正確，則IC卡向讀卡器發送令牌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中讀卡器發出的隨機數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進行下一步的操作。反之，如果認證過程中的任何一個環節出錯，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；采用Authent1命令，結束時檢測錯誤標志以獲得該命令執行的狀態，若所接收數據的最后一位為000B，標識由IC卡讀入的該字節是正確的；啟動Authent2命令，結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數據，只要不改變分區，則不必經過三重認證環節即可再讀。

（7）寫卡

一次寫入IC卡一個塊的16B數據，只要不改變分區，則不必再經過三重認證環節即可再寫。

5 總結

戶外廣告的互動喊了多年，也有一些應用做過類似的嘗試，但如何與手機及網絡聯動一直是個難題。RFID及 3G等技術的普及完成了技術上的可能，而LBS、SoLoMo等理論也給廣告互動屏的實現提供了理論基礎。受眾生活的多元化和碎片化將是未來生活的發展趨勢，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，擴大內需。

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