Использование принципов работы систем для неконтактной идентификации багажа физических лиц при проведении таможенного контроля

Введение. Одной из приоритетных задач Федеральной таможенной службы на современном этапе является организация сбалансированного, простого и эффективного механизма таможенного контроля. Совершенствование данного механизма должно быть направлено на стимулирование внешнеторговой деятельности, ускорение и упрощение товарооборота, при условии ненанесения ущерба интересам государства и общества (в части пополнения доходной части государственного бюджета и защиты внутреннего рынка).

Применение тех или иных форм таможенного контроля базируется на принципах выборочности и достаточности, причем в отношении товаров, перемещаемых физическими лицами, на современном этапе зачастую возникает

Информатика, вычислительная техника и управление

необходимость выявления, маркировки и последующей идентификации багажных мест, возможно содержащих товары, запрещенные, либо ограниченные к перемещению через таможенную границу [1].

В качестве примера можно рассмотреть ситуацию, когда при проведении таможенного осмотра всего массива багажа с применением рентгенотелевизионной установки сканирующего типа выявляются багажные места пассажиров, возможно содержащие товары, являющиеся объектами таможенных правонарушений. Возникает необходимость скрытной маркировки указанных грузовых мест с целью их дальнейшего эффективного вычленения из грузопотока. Указанная маркировка и дальнейшая идентификация должны быть максимально простыми, эффективными и не приводящими к излишним трудозатратам и временным потерям.

Постановка задачи. В описанных выше условиях возникает актуальная задача применения технических средств, которые бы позволяли скрытно маркировать и в дальнейшем однозначно идентифицировать «рисковые» объекты контроля, а также идентифицировать физических лиц, пытающихся переместить запрещенные товары.

Для таких «рисковых» объектов контроля может быть осуществлена особая скрытная маркировка, что в последующем предполагает идентификацию посредством генерации звукового или светового сигнала при прохождении между антеннами физического лица с маркированными багажными местами. Такие технические средства могут быть созданы на основе систем для неконтактной идентификации объектов, используемых в антикражных системах.

В настоящее время применяются три вида систем, основанные на следующих технологиях:

• 1.    Радиочастотная (РЧ) (8,2 МГц).

• 2.    Акустомагнитная (АМ) (58 кГц).

• 3.    Электромагнитная (ЭМ) (от 16 Гц до 12,5 кГц).

Все эти технологии используют принцип неконтактной идентификация объектов, для чего используются метки (в английском варианте — tags). Эти метки (однобитные транспондеры) предназначены для подтверждения факта своего наличия в каких-либо вещах. Эти системы включают в себя оборудование: антенны (EAS) радиочастотной, акустомагнитной и электромагнитной технологии, а также расходные материалы [2]. Термин EAS (Electronic Article Surveillance) дословно переводится как «электронное наблюдение за товарами». Рассмотрим наиболее перспективные для целей таможенного контроля технологии, которые нашли широкое в антикражных системах.

Радиочастотная идентификация. Система радиочастотной идентификации [3] основана на использовании некоторого устройства, относящегося к классу RFID (Radio Frequency Identification). RFID — это метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) и транспондера (он же RFID-метка или RFID-тег). Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая — интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая — антенна для приёма и передачи сигнала.

Системы RFID условно разделяются в зависимости от используемой метки на активные и пассивные. В активных системах используют метки с источником питания, поэтому такая система работает как приемопередатчик. Системы, построенные по такому принципу, имеют преимущество в том, что в них возможно добиться хорошего соотношения «сигнал/шум» и, как следствие, большой дальности взаимодействия между меткой и считывающем устройством. Недостатком является высокая стоимость и ограничение срока службы.

Пассивные системы работают без питающего элемента и взаимодействие между считывателем и меткой основано на принципе взаимной индукции. Когда метка попадает в электромагнитное поле, создаваемое антенной EAS считывателя, в ней посредством взаимной индукции наводится ток, полученная при этом энергия переизлучается, что и улавливается считывателем. Пассивные метки меньше и легче активных, имеют меньшую стоимость, и фактически неограниченный срок службы. Связь между считывателем и меткой осуществляется посредством электромагнитного поля в радиочастотном диапазоне. Считыватель излучает переменное электромагнитное поле с частотой в диапазоне от 1 до 15 мГц (в России используются частота 8,2 мГц). Когда колебательный LC-контур метки оказывается под воз- действием электромагнитного поля передатчика, в катушке индуктивности метки, согласно закону взаимной индукции, возникает ток той же частоты. Если частота колебаний внешнего поля fg равна резонансной частоте колебательного контура, то в LC-контуре метки возникают резонансные колебания, которые улавливаются считывателем.

Преимуществом активных меток по сравнению с пассивными, является значительно большая (в 2–3 раза) дальность считывания информации и высокая допустимая скорость движения активной метки относительно считывателя. Функциональная схема некоторого устройства, относящегося к классу RFID (Radio Frequency Identification), схе- матически проиллюстрирована на рис. 1 [4].

Рис. 1. Функциональная схема системы RFID

Из функциональной схемы видно, что приемо-передающий модуль непрерывно излучает сигнал несущей частоты, воспринимаемый радиометкой (чипом) с собственной антенной системой. В чипе высокочастотный сигнал используется для питания микросхемы, которая высылает ответный сигнал посредством амплитудной модуляции отражённого сигнала. Ответный сигнал фиксируется при опросе метки считывателем. Внешний вид меток радиочастотной идентификации [5] представлен на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид пассивных и активной меток

Существенным недостатком радиочастотных меток является то, что электромагнитное поле экранируется токопроводящими поверхностями [6].

Акустомагнитная идентификация. Системы акустомагнитной технологии имеют самый высокий коэффициент срабатывания (более 95%) и отличаются высокой помехоустойчивостью. Диапазон, в котором работают эти системы, меньше других подвержен шумам и другим помехам, поэтому для систем акустомагнитной технологии характерно отсутствие ложных срабатываний. Благодаря бесконтактной деактивации со звуковым оповещением защитные метки акустомагнитной технологии можно размещать внутри объектов [7].

Принцип работы акустомагнитной метки основан на эффекте камертона — она резонирует и излучает волны на той же частоте после окончания возбуждающего сигнала. Защитная метка содержит специальную металлическую полоску, которая вибрирует при воздействии на нее сигнала определенной частоты (рис. 3) [8].

Информатика, вычислительная техника и управление

Металлические полоски постоянный магнит

Рис. 3. Метка MiniUltra

Образованное меткой электромагнитное поле попадает в приемник, который выдает соответствующий сигнал. Особенность этих систем состоит в том, что этот сигнал появляется только в случае, если приемник фиксирует последовательность четырех импульсов.

Метка состоит из трех основных элементов:

• 1.    Магнитострикционная полоска выполнена из сплава металла, обладающего сильным магнитострикционным действием. В процессе работы полоска не намагничивается. В этикетке она расположена в нижней части и зафиксирована клеем. При попадании в электромагнитное поле рабочей частоты, она создает сильное переменное магнитное поле вокруг себя.

• 2.    Металлические полоски — постоянные магниты, выполненные из сплава, легко поддающегося перемагничиванию. В рабочем состоянии метки данные полоски слегка намагничены и выполняют роль постоянного магнита. Когда магнитострикционная полоска образует вокруг себя переменное магнитное поле, постоянный магнит начинает механически колебаться в такт частоте этого поля. При выключении передатчика системы магнитострикционная полоска уже не создает магнитного поля, однако колебания постоянного магнита еще продолжаются и начинают возбуждать появление переменного магнитного поля в магнитострикционной полоске. Колебания продолжаются совсем недолго и по убывающей траектории. Этот быстро затухающий сигнал улавливает приемник системы. При деактивации специальным устройством — акустомагнитным деактиватором, полоски постоянного магнита размагничиваются и перестают работать.

• 3.    Корпус метки выполнен из прочного тонкого пластика, вверху которого сформирована область размещения постоянного магнита, для обеспечения его свободного перемещения. В нижней части корпуса располагается магнитострикционная полоска, залитая клеем. Тыльная сторона корпуса снабжена клеевым слоем (двухсторонний скотч 3М), который обеспечивает приклеивание метки.

Все части метки специально рассчитаны и подобраны таким образом, чтобы эффект каждой из ее частей был максимальным. Резонансная частота всей метки в целом сопоставима с рабочей частотой системы, что обеспечивает максимально необходимый эффект. Для простоты восприятия, метку можно представить в виде камертона, после воздействия на который он начинает вибрировать. После удара камертон продолжает вибрировать еще некоторое время и постепенно затухает.

Таким образом, при попадании метки в электромагнитное поле системы, метка начинает свою работу, но так как частоты ее работы полностью соответствуют частотам работы передатчика, уловить ее наличие в поле невозможно — сигнал передатчика, в любом случае, будет мощнее. Для того чтобы метку можно было обнаружить, происходит выключение передатчика и включение приемника. За счет того, что это переключение происходит очень быстро, а метка еще некоторое время продолжает свою работу, приемнику системы удается отследить наличие затухающего сигнала от метки.

Преимущества акустомагнитной технологии [9]:

• •    Акустомагнитная (АМ) метка (10х44мм) в 4 раза меньше РЧ (40х40мм), что обеспечивает возможность установки её на мелкие предметы.

• •    АМ датчики не экранируются телом человека.

• •    АМ датчики срабатывают на фольгированных, металлизированных поверхностях (не ферромагнетиках).

Внешний вид акустомагнитной метки представлен на рис. 4.

Этикетка LE

Размер: 10х44мм;

Рабочая частота: 58КГц;

Вид: белые, с ложным штрих-кодом;

• 2 контура.

Рис. 4. Внешний вид акустомагнитной метки

Существенным недостатком этой технологии является соблюдение точной частоты питания (50 гц ± 1%). При уходе частоты за пределы допустимости в 1%, системы отключают передатчики и выдают ошибку о потере синхронизации. При отклонениях постоянного характера системы перестают работать.

Электромагнитная идентификация. Электромагнитная технология состоит в том, что при попадании метки между двумя антеннами в ней индуцируется низкочастотное электромагнитное поле (частота от 70 до 1000 Гц), под действием которого метка постоянно перемагничивается и генерирует излучение, что и фиксируется приемником [10]. Защитные метки детектируются антеннами независимо от того, на какую поверхность они наклеены.

Принцип работы электромагнитной системы похож по действию на радиочастотные технологии, так как магнитные поля низкой и высокой частоты, которые создают антенны, позволяют выявить метку, которая состоит из сплава определённых металлов. При этом изменяется магнитное поле в присутствии метки (транспондера), что фиксируется измерительным прибором [6]. К особенностям систем электромагнитной технологии относятся:

• •    Усовершенствованный блок управления на базе микропроцессора;

• •    Высокий уровень срабатываний;

• •    Совместимость со всеми электромагнитными метками;

• •    Плоские и малогабаритные метки размером 70 и 40 мм;

• •    Экранированные пьедесталы;

• •    Настройка программным способом;

• •    Простота установки;

• •    Возможность настройки через модем с помощью ноутбука.

Электромагнитные системы защиты состоят из антенн, предназначенных для создания переменного магнитного поля, и измерительного прибора, реагирующего на появление защитной метки в области его действия. Комплект таких антенн устанавливается на входе в помещение, они оснащены звуковой и световой сигнализацией. В комплект входят пьедесталы, приемники и передатчики. Количество пьедесталов определяется шириной перекрываемого прохода. При небольшой ширине прохода пьедесталов два — приемник и передатчик. Если проход шире, устанавливается несколько пьедесталов, причем количество приемников в этом случае на один больше, чем передатчиков. В качестве метки (транспондера) могут быть использованы различные электромагнитные этикетки, внешний вид которых приведен на рис. 5.

Электромагнитные этикетки типа «полоска»

Размер: 10х32, 10х50, 10х63, 10х90 мм;

• ■                                      Внешний вид: прозрачные, с ложным штрих-кодом;

Вид: деактивируемые, недеактивируемые.

Электромагнитные этикетки типа «ценники»

Размер: 26х16 мм;

Цвет: белые;

Вид: деактивируемые, недеактивируемые.

Информатика, вычислительная техника и управление

Рис. 5. Внешний вид электромагнитных этикеток

Преимущества систем электромагнитной технологии [9]:

• •    Малые размеры этикеток (10х32мм) и их незаметность на проверяемом багаже (прозрачные).

• •    Устойчивость меток к механическим повреждениям.

• •    Электромагнитные метки можно размещать на фольгированных, металлизированных поверхностях (не ферромагнетиках).

• •    Наличие специальной метки, клейкой с двух сторон, которую достаточно трудно обнаружить на предмете.

• •    Обнаружение запрещенного товара в металлических тележках.

• •    Высокая степень обнаружения метки за счет применения новой цифровой технологии обработки сигнала.

• •    Возможность обнаружения защитных меток различных производителей.

• •    Автоматическая настройка при отключении питания.

Недостатки систем электромагнитной технологии:

• •    Коэффициент срабатывания (до 85%), наличие «мертвых» зон, в которых система не срабатывает.

• •    Относительно низкий уровень детекции этикетки, по сравнению с радиочастотной и акустомагнитной технологиями.

• •    Возможность влияния антенн на расположенные рядом приборы с электронно-лучевой трубкой.

Заключение. Рассмотренные системы дают возможность проводить обследование контролируемых багажных мест с помощью существующего оборудования, что позволяет внести значительное упрощение в проведение таможенных операций и таможенного контроля. Наиболее подходящей для решения поставленной задачи, на взгляд авторов, является система, основанная на базе электромагнитной технологии, которая дает возможность проводить наиболее эффективное выявление контролируемых багажных мест. В этом случае необходимо осуществить модернизацию этой системы с учетом специфики проведения таможенных операций.