从传统条码到RFID

传统二维条形码与无线射频识别技术纵览  
 
    为了提高计算机识别的效率，增强其灵活性和准确性，使人们摆脱繁杂的统计识别工作，传统条形码、二维条形码、无线射频识别技术先后问世。虽然它们各有千秋，但无论是哪一项技术都是为了及时获取物品的各种信息并且进行快速、准确的处理。

    传统条形码（亦称一维条形码）技术相对成熟，在社会生活中处处可见，在全世界得到了极为广泛的应用。它作为计算机数据采集手段，以快速、准确、成本低廉等诸多优点迅速进入商品流通、自动控制、以及档案管理等各种领域，也是目前我国使用***多的一种条形码。但是由于传统条形码是一维的，它在垂直方向上不带任何信息，信息密度低，而且不能够显示汉字，容易因为磨损或皱折而被拒读，这在很大程度上限制了传统条码的应用范围。 
 
    1． 狭小的一维空间  
 
    传统条形码由一组按一定编码规则排列的条、空符号组成，表示一定的字符、数字及符号信息。条形码系统是由条形码符号设计、条形码制作以及扫描阅读组成的自动识别系统，是迄今为止使用***为广泛的一种自动识别技术。

    到目前为止，常见的条形码的码制大概有二十多种，其中广泛使用的码制包括EAN码、Code39码、交叉25码、UPC码、128码、Code93码，以及CODABAR码等。不同的码制具有不同的特点，适用于特定的应用领域，下面介绍一些典型的码制：

    1. UPC码（统一商品条码）

    UPC码在1973年由美国超市工会推行，是世界上***套商用的条形码系统，主要应用在美国和加拿大。UPC码包括UPC-A和UPC-E两种系统，UPC只提供数字编码，限制位数（12位和7位），需要检查码，允许双向扫描，主要应用在超市与百货业。

    2. EAN 码（欧洲商品条码）

    1977年，欧洲12个工业***在比利时签署草约，成立了国际商品条码协会，参考UPC码制定了与之兼容的EAN码。EAN码仅有数字号码，通常为13位，允许双向扫描，缩短码为8位码，也主要应用在超市和百货业。

    3. ITF25码（交叉25码）

　　ITF25码的条码长度没有限定，但是其数字资料必须为偶数位，允许双向扫描。ITF25码在物流管理中应用较多，主要用于包装、运输、国际航空系统的***顺序编号、汽车业及零售业。

    4. Code39码

    在Code39码的9个码素中，一定有3个码素是粗线，所以Code39码又被称为"三九码"。除数字0-9以外，Code39码还提供英文字母A-Z以及特殊的符号，它允许双向扫描，支持44组条码，主要应用在工业产品、***、图书馆等场所。

    5. CODABAR码（库德巴码）

    这种码制可以支持数字、特殊符号及4个英文字母，由于条码自身有检测的功能，因此无需检查码。主要应用在工厂库存管理、血库管理、图书馆借阅书籍及照片冲洗业。

    6. ISBN码（国际标准***）

    ISBN是因图书出版、管理的需要以及便于国际间出版物的交流与统计，而出现的一套国际统一的编码制度。每一个ISBN码由一组有"ISBN"代号的十位数字所组成，用以识别出版物所属国别地区、出版机构、书名、版本以及装订方式。这组号码也可以说是图书的代表号码，大部分应用于出版社图书管理系统。

    7. Code128码

    Code128码是目前中国企业内部自定义的码制，可以根据需要来确定条码的长度和信息。这种编码包含的信息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线领域、图书管理等。

    8. Code93码

    这种码制类似于Code39码，但是其密度更高，能够替代Code39码。

    条形码技术给人们的工作、生活带来的巨大变化是有目共睹的。然而，由于一维条形码的信息容量比较小，例如商品上的条码仅能容纳几位或者几十位阿拉伯数字或字母，因此一维条形码仅仅只能标识一类商品，而不包含对于相关商品的描述。只有在数据库的辅助下，人们才能通过条形码得到相关商品的描述。换言之，如果离开了预先建立的数据库，一维条形码所包含的信息将会大打折扣。由于这个原因，一维条形码在没有数据库支持或者联网不方便的地方，其使用就受到了相当的限制。

    在另一方面，一维条形码无法表示汉字或者图像信息。因此，在一些需要应用汉字和图像的场合，一维条形码就显得很不方便。而且，即使我们建立了相应的数据库来存储相关产品的汉字和图像信息，这些大量的信息也需要一个很长的条形码来进行标识。而这种长的条形码会占用很大的印刷面积，从而对印刷和包装带来难以解决的困难。因此，人们希望条形码中直接包含产品相关的各种信息，而不需要根据条形码从数据库中再次进行这些信息的查询。

    基于上述的种种原因，现实的应用需要一种新的码制，这种码制除了具备一维条形码的优点外，还应该具备信息容量大、可靠性高、保密防伪性强等优点。

    20世纪70年代，在计算机自动识别领域出现了二维条形码技术，这是在传统条形码基础上发展起来的一种编码技术，它将条形码的信息空间从线性的一维扩展到平面的二维，具有信息容量大、成本低、准确性高、编码方式灵活、保密性强等诸多优点。因此自1990年起，二维条形码技术在世界上开始得到广泛的应用，经过几年的努力，现已应用在国防、公共安全、交通运输、******、工业、商业、***、海关及***管理等领域。 
    
    2． 从"线"到"面"的飞跃  
    
    二维条形码VS传统条形码

　　与一维条形码只能从一个方向读取数据不同，二维条形码可以从水平、垂直两个方向来获取信息，因此，其包含的信息量远远大于一维条形码，并且还具备自纠错功能。但二维条形码的工作原理与一维条形码却是类似的，在进行识别的时候，将二维条形码打印在纸带上，阅读条形码符号所包含的信息，需要一个扫描装置和译码装置，统称为阅读器。阅读器的功能是把条形码条符宽度、间隔等空间信号转换成不同的输出信号，并将该信号转化为计算机可识别的二进制编码输入计算机。扫描器又称光电读入器，它装有照亮被读条码的光源和光电检测器件，并且能够接收条码的反射光，当扫描器所发出的光照在纸带上，每个光电池根据纸带上条码的有无来输出不同的图案，来自各个光电池的图案组合起来，从而产生一个高密度信息图案，经放大、量化后送译码器处理。译码器存储有需译读的条码编码方案数据库和译码算法。在早期的识别设备中，扫描器和译码器是分开的，目前的设备大多已合成一体。

    二维条形码具有以下几个特点：

    存储量大。二维条形码可以存储1100个字，比起一维条形码的15个字，存储量大为增加，而且能够存储中文，其资料不仅可应用在英文、数字、汉字、记号等，甚至空白也可以处理，而且尺寸可以自由选择，这也是一维条形码做不到的。

    抗损性强。二维条形码采用故障纠正的技术，遭受污染以及破损后也能复原，即使条码受损程度高达50%，仍然能够解读出原数据，误读率为6100万分之一。

    安全性高。在二维条形码中采用了加密技术，所以使安全性大幅度提高。

    可传真和影印。二维条形码经传真和影印后仍然可以使用，而一维条形码在经过传真和影印后机器就无法进行识读。

    印刷多样性。对于二维条形码来讲，它不仅可以在白纸上印刷黑字，还可以进行彩色印刷，而且印刷机器和印刷对象都不受限制，印刷起来非常方便。

    抗干扰能力强。与磁卡、IC卡相比，二维条形码由于其自身的特性，具有强抗磁力、抗静电能力。

    码制更加丰富

    二维条码可以直接印刷在被扫描的物品上或者打印在标签上，标签可以由供应商专门打印或者现场打印。所有条码都有一些相似的组成部分，它们都有一个空白区，称为静区，位于条码的起始和终止部分边缘的外侧。校验符号在一些码制中也是必须的，它可以用数学的方法对条码进行校验以保证译码后的信息正确无误。与一维条形码一样，二维条形码也有许多不同的编码方法。根据这些编码原理，可以将二维条形码分为以下三种类型：

    一是线性堆叠式二维码。就是在一维条形码的基础上，降低条码行的高度，安排一个纵横比大的窄长条码行，并将各行在顶上互相堆积，每行间都用一模块宽的厚黑条相分隔。典型的线性堆叠式二维码有Code 16K、Code 49、PDF417等。

    其次是矩阵式二维码。它是采用统一的黑白方块的组合，而不是不同宽度的条与空的组合，它能够提供更高的信息密度，存储更多的信息，与此同时，矩阵式的条码比堆叠式的具有更高的自动纠错能力，更适用于在条码容易受到损坏的场合。矩阵式符号没有标识起始和终止的模块，但它们有一些特殊的"***符"，***符中包含了符号的大小和方位等信息。矩阵式二维条码和新的堆叠式二维条码能够用***的数学算法将数据从损坏的条码符号中***。典型的矩阵二维码有Aztec、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。

    第三种是邮政码。通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如Postnet、BPO 4-State等。

    在上述介绍的二维条形码中，PDF417码由于***规则比较开放和商品化，因而使用比较广泛，它是Portable Data File的缩写，意思是可以将条形码视为一个档案，里面能够存储比较多的资料，而且能够随身携带。它在1992年正式推出，1995年美国电子工业联谊会条码***会在美国***标准协会赞助下完成二维条形码标准的草案，以作为电子产品产销流程使用二维条形码的标准。PDF417码是一个多行结构，每行数据符号数相同，行与行左右对齐直接衔接，其***小行数为3行，***大行数为90行。而Data Matrix码则主要用于电子行业小零件的标识，如Intel奔腾处理器的背面就印制了这种码。Maxi Code 是由美国联合包裹服务公司研制的，用于包裹的分拣和跟踪。Aztec 是由美国韦林公司推出的，***多可容纳3832个数字、3067个字母或1914个字节的数据。

    另外，还有一些新出现的二维条形码系统。包括由UPS公司的Figrare lla等人研制的适用于分布环境下运动特性的UPS Code，这种二维条形码更加适合自动分类应用场合。而美国Veritec公司提出一种新的二维条形码——Veritec Symbol，是一种用于微小型产品上的二进制数据编码系统，其矩阵符号格式和图像处理系统已获得美国专利，这种二维码具有更高的准确性和可重复性。此外，飞利浦研究实验室的WILJ WAN GILS等人也提出了一种新型的二维码方案，即用标准几何形体圆点构成自动生产线上产品识别标记的圆点矩阵二维码表示法。这一方案由两大部分组成，一是源编码系统，用于把识别标志的编码转换成通信信息字；另一部分是信道编码系统，用于对随机误码进行错误检测和校正。还有一种二维条形码叫点阵码，它除了具备信息密度高等特点外，也便于用雕刻腐蚀制板工艺把点码印制在机械零部件上，用摄像设备识读和图像处理系统识别，这也是一种具有较大应用潜力的二维编码方案。

    二维条形码技术的发展主要表现为三方面的趋势：一是出现了信息密集度更高的编码方案，增强了条码技术信息输入的功能；二是发展了小型、微型、高质量的硬件和软件，使条码技术实用性更强，扩大了应用领域;三是与其他技术相互渗透、相互促进，这将改变传统产品的结构和性能，扩展条码系统的功能。