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【开发故事】“检票机”与“进出入”管理双向出击(三)


作者:浅川 直辉 来源:技术在线 2009-12-01 09:51:27

摘要:1988年11月。为了将非接触IC卡应用于铁路的自动检票机,索尼与日本铁道综合技术研究所签订了合作开发协议。协议内容是在半年后的1989年春季前,向铁道综研交付实验用系统

关键词:非接触[273篇]  检票机[3篇]  IC卡[1091篇]  开发故事[0篇]  

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    【开发故事】非接触IC卡席卷日本,开发源于“快递”需求(二)

    【开发故事】席卷日本的非接触IC卡,开发源于“快递”需求(一)

 索尼的开发组可谓是遇到了最佳合作伙伴。 

  1988年11月。为了将非接触IC卡应用于铁路的自动检票机,索尼与日本铁道综合技术研究所签订了合作开发协议。协议内容是在半年后的1989年春季前,向铁道综研交付实验用系统。虽然只是研究所之间的协议,但其前景却光彩夺目。只要开发成功,拥有数百万乘客的JR集团就能成为索尼的业务合作对象。 

  话虽如此,统领开发组的伊贺章和实际领导技术开发的日下部进二人却无法只顾着高兴。因为他们感到,这项开发会极其困难。铁道综研提出的非接触 IC卡性能参数非常严格。例如“1分钟通过60人”、“内存为数百Byte”、“通信时间为200ms”、“检票错误率为10-5以下”等等。  



铁道综合技术研究所提出的非接触IC卡性能参数 

  其中,难以实现的参数有两个。一是读取和写入都要实现非接触。二是“确保30cm的通信距离”。按照铁道综研开发负责人三木彬生的设想,卡片要能够在口袋和皮包里通过检票。类似于如今的汽车ETC。 

  确保30cm通信距离的最佳方式是使用2.4GHz频带,与索尼为快递开发的标签相同。但2.4GHz频带的电波存在弱点:当距离较长时,多部检票机和卡片发出的电波会相互干扰,造成信号无法正确收发。而且2.4GHz频带的电波无法穿透人体。在高峰时,大量乘客的阻挡有可能使检票机无法工作。 

    首先从开发读取专用起步 

  伊贺虽然是乐天派,但也不会进行毫无胜算的合作开发。他的手中掌握着为开发指明道路的法宝。 

  在与铁道综研进行交涉的同时,伊贺还在开拓IC卡的其他用途:办公室出入管理系统。员工只要佩带IC卡站在门前,门就会自动开关。没有IC卡的外来人员和可疑人员无法进入办公室。 

  伊贺关注这一用途的理由在于写字楼的建筑热潮。1988年正是日本经济回暖之时。在以幕张新都心为代表的新城市中,一座座崭新的写字楼平地而起。而这些地方必然需要人员进出入管理系统。 

  伊贺还想到,进出入管理系统无需非接触写入功能。只需铁道综研系统的简易版即可。如果首先找出电波干扰和人体阻碍的解决办法,同时研究非接触写入技术。那么,铁道综研提出的苛刻日程绝非毫无可能。 

    克服1号机的弱点 

  非接触读取技术的逐步成熟也给了伊贺莫大的勇气。1988年秋天,负责实际开发的日下部等人为解决以往问题而设计的新型芯片已基本成型。 

  当时仍在开发的IC卡系统是由IC卡调制读卡器发射电波的振幅并对其进行反射,向读卡器输送信息。但首款试制品的反射波中混杂有较大噪声,读卡器无法正常读取信号。日下部等人在信号的编码方式中找到了出路。利用频繁在High和Low之间切换信号的Manchester方式取代了以往的NRZ方式。这种方式虽然会使信号变得冗长,但容易屏蔽低频噪声。除改变编码方式外,他们还开发出了用于稳定振荡频率的PLL电路。  


  索尼开发组把传输数据的编码方式从NRZ码改换为了Manchester码。NRZ码是“0”置换为“Low”,“1”置换为 “High”,Manchester码则是“0”由“High-Low”表示,“1”由“Low-High”表示。NRZ在“0”或“1”连续排列时信号无法反转,而Manchester码具有信号每隔1bit必然反转的特点。这不仅使信号同步更加简单,而且便于实用滤波器去除低频噪声。 

  1989年2月。采用新设计的芯片终于完成了。不出所料。读卡器正确地读取了IC卡发出的信号。 

  非接触写入方式的开发同样进展顺利。日下部选择的方法非常简单。进出入管理用IC卡原本配备有写入数据的端子。暴露于卡片表面的端子可以通过接触记录器端子写入数据。日下部想到:“如果把卡片上的端子直接更换为检波二极管,是不是能够实现非接触写入呢?” 

  这一想法同样正确。在把记录器发射电波的功率提高到法定极限300mW后,接收电波的检波二极管两端产生了1V左右的电压。足够用于改写内存。只要对记录器发射的高强度电波的功率进行调制,就可以像接触式那样,向写入端子发送信号。当初看似高不可攀的难题就这样轻而易举地解决了。 



索尼1989年向铁道综合技术研究所交付的非接触IC卡试制品。(摄影:中村宏) 

  1989年春天,索尼向铁道综研交付了能够无线写入数据的IC卡。拿到试制品后,铁道综研展开了非接触IC卡的运用实验。伊贺和日下部心中充满了前所未有的成就感。他们终于按照对方的要求成功开发出IC卡,并进入了实用化实验。如果这项技术得到JR集团自动检票机的采用,无疑会实现爆炸式普及。 

  1990年1月,进出入管理系统率先投入实用。首先引进系统的是位于千叶市幕张的东京瓦斯大厦。当时幕张地区正值写字楼建设热潮。在得知索尼开发出进出入管理系统的消息后,众多大厦管理公司纷纷要求采用。 

  对于伊贺等人而言,进出入管理系统真正进入办公室是极大的一步。这不仅是长年辛苦的成果,而且是2.4GHz频带电波系统能够经受实用考验的最好证明。令人担心的电波干扰和人体屏蔽问题暂且得以回避。达到应用于车站检票的水平也不过是时间的问题。 

    今后10年不会采用 

  “糟啦、糟啦,伊贺!你看看这条报道!” 

  此时正是与铁道综研进行合作开发1年半之后的1990年5月。一位开发组成员发疯似地冲进了房间。 

  “慢点、慢点。出什么事了?” 

  伊贺拿起报纸找到那篇报道。 

  他顿时脸色苍白。 

  “JR东日本采用预付式磁卡‘IO Card’” 

  这相当于向伊贺宣告停止开发。因为铁道综研着手开发非接触IC卡系统的目的正是预付式车票。

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