條形碼技術(shù)論文(2)
條形碼技術(shù)論文
條形碼技術(shù)論文篇二
從傳統(tǒng)條形碼到RFID技術(shù)縱覽
摘要：該文通過(guò)分析傳統(tǒng)條形碼、二維條形碼、無(wú)線射頻技術(shù)的發(fā)展歷程，比較不同技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與前景，為今后的計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展提出一些思考。
關(guān)鍵詞：條形碼;RFID技術(shù);應(yīng)用比較
中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2013)05-1185-02
1 概述
為了提高計(jì)算機(jī)裝置的識(shí)別效率與能力，加強(qiáng)識(shí)別技術(shù)的準(zhǔn)確度與方式多樣性，解放手工緩慢而且繁雜的統(tǒng)計(jì)與識(shí)別工作，隨著技術(shù)的發(fā)展，一維條形碼、二維條形碼、無(wú)線射頻識(shí)別信息技術(shù)先后被發(fā)明與創(chuàng)新。各種技術(shù)的誕生都是為了及時(shí)、有效獲取產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的處理與應(yīng)用。
傳統(tǒng)的一維條形碼，在技術(shù)方面已非常成熟，在全世界的范圍，在社會(huì)的方方面面均有廣泛應(yīng)用。作為計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)的工具，條形碼具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、讀取信息快速、生產(chǎn)成本低廉的多重優(yōu)點(diǎn)，在商品貿(mào)易、自動(dòng)控制、倉(cāng)儲(chǔ)配送管理等多種業(yè)務(wù)領(lǐng)域，是現(xiàn)今世界應(yīng)用最廣的一種條形碼。但是另一方面，一維條形碼也有相當(dāng)?shù)木窒扌?，信息容量低，而且不能包含漢字，容易磨損無(wú)法識(shí)別。逐漸在很多特殊環(huán)境需要尋找新的識(shí)別碼技術(shù)代替。
2 一維條形碼技術(shù)特點(diǎn)
一維條形碼的形式，是由一組按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則排列的信息條與空格組成，可以表示一定數(shù)量的字節(jié)、數(shù)字與符號(hào)信息。一維條形碼系統(tǒng)的組成部分包括設(shè)計(jì)、制作、讀取器等，是迄今使用極為廣泛的一類自動(dòng)識(shí)別信息技術(shù)。到目前為止，最常用的一維條形碼的碼制有幾十種，其中得到廣泛使用的碼制包括交叉25碼、EAN碼、Code39碼、UPC碼、Code93碼、128碼、以及CODABAR碼等。不同的一維條形碼碼制具有各自的特點(diǎn)，可適用于相對(duì)特定的領(lǐng)域。
多年來(lái)，一維條形碼的應(yīng)用給人類社會(huì)工作與生活帶來(lái)了巨大的變化。但是由于一維條形碼的信息數(shù)據(jù)容量較小，普通商品的條形碼僅有幾位或者幾十位的數(shù)字與英文字母，一維條形碼的識(shí)別范圍極為有限，關(guān)于大量商品的其他信息無(wú)法進(jìn)行存儲(chǔ)。因此，當(dāng)脫離了信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，一維條形碼的使用就顯得非常不方便。
在另一方面，一維條形碼不能有效表達(dá)漢字及圖案數(shù)據(jù)信息，在許多需要表達(dá)圖形與漢字的應(yīng)用，一維條形碼就不能勝任了。即便是應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)相關(guān)產(chǎn)品的圖形數(shù)據(jù)信息，如此大量的數(shù)據(jù)，也需要非常長(zhǎng)的一維碼進(jìn)行描述，并占據(jù)較大的印刷版面。逐漸人們希望在條形碼中納入更多產(chǎn)品的各種信息，而不需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中再次進(jìn)行復(fù)雜信息數(shù)據(jù)的查詢。基于上述的種種客觀原因，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中需要?jiǎng)?chuàng)新出一種新的編碼碼制，而且這種碼制需要具備一維條形碼高效、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，還需具備可容納大信息量、實(shí)現(xiàn)高可靠性、保密性、防偽性等要求。
3 二維條形碼技術(shù)
3.1 從“線”到“面”的飛躍
二維條形碼相對(duì)于一維條形碼，可以從平面上讀取更多信息，所以二維條形碼所具有包含信息的容量就遠(yuǎn)高于一維條形碼，同時(shí)可以附帶糾錯(cuò)能力。二維條形碼與一維條形碼的實(shí)現(xiàn)原理基本類似，將條形碼印刷在空白頁(yè)面上，通過(guò)掃描器與譯碼器，對(duì)條形碼所包含的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行閱讀識(shí)別。通過(guò)讀取器，將光電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⑾到y(tǒng)可以識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。讀取器可以是光電形式，具有光源與光電感應(yīng)元器件，通過(guò)接收光源照射條形碼的反射光線，當(dāng)讀取器的光源照射在條形碼上，根據(jù)條形碼的陰暗與反光部分輸出不同的信息數(shù)據(jù)，將所有光源的反射圖形進(jìn)行整合，從而形成一個(gè)高密度的信息圖案集合，經(jīng)過(guò)放大后送譯碼器進(jìn)行處理加工，譯碼器已經(jīng)固化了條形碼編碼方案和算術(shù)方法。
3.2 二維條形碼主要性能
存儲(chǔ)容量大，二維條形碼可以有效儲(chǔ)存一千多個(gè)字節(jié)，而一維條形碼只能存儲(chǔ)少于15個(gè)字節(jié)，大大增加了存儲(chǔ)能力，并且可以儲(chǔ)存中英文，其存儲(chǔ)信息數(shù)據(jù)的范圍包括中英文、數(shù)字、符號(hào)等，尺寸大小能夠靈活調(diào)節(jié)，一維條形碼則不具備這些功能?？鼓p能力強(qiáng)，二維條形碼可以容忍較大的磨損程度，應(yīng)用故障矯正技術(shù)，對(duì)相當(dāng)部分遭受污染與磨損的情況也能夠有效復(fù)原，仍然可以有效讀取基本數(shù)據(jù)信息，誤讀率極低，達(dá)到千萬(wàn)分之一級(jí)別。安全性較高，二維條形碼的發(fā)明初衷就是為了保密的需要，應(yīng)用加密技術(shù)，安全性能較一維條形碼大幅度提升。二維條形碼具有抗干擾能力，不受磁、靜電等外部環(huán)境因素的影響，特性比較穩(wěn)定。
3.3 二維條形碼制式豐富
二維條形碼印刷后可以粘貼在設(shè)備上或直接印刷在物品上，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)打印及專項(xiàng)打印。所有的條形碼均有相似的技術(shù)原理，有一個(gè)空白的區(qū)間，在條形碼的開始和結(jié)束部分的側(cè)邊。在部分條形碼制式中，需要附帶校驗(yàn)項(xiàng)，應(yīng)用數(shù)學(xué)原理確保翻譯后的信息數(shù)據(jù)被準(zhǔn)確無(wú)誤的還原。二維條形碼與一維條形碼都具有多種編碼方式?？梢詫⒍S條形碼編碼方式區(qū)分為郵政碼、堆疊線性二維碼、矩陣二維碼等三種類型。
在二維條形碼技術(shù)的發(fā)展時(shí)期，有著幾個(gè)方面的趨勢(shì)。一方面是具有了高密集信息的編碼方式，提升了條形碼應(yīng)用技術(shù)信息的寫入功能。第二方面是創(chuàng)造出小型、質(zhì)量更高的軟硬件產(chǎn)品，有效提升了二維條形碼技術(shù)的實(shí)用性，拓展了使用領(lǐng)域。第三方面是改觀了舊有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能，通過(guò)與多種技術(shù)的融合、發(fā)展促進(jìn)，拓展了條形碼系統(tǒng)的功能范圍。
3.4 二維條形碼讀取器
讀取分辨率、速度、尺寸、識(shí)別率、誤碼率是二維條形碼讀取裝置的幾項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，在應(yīng)用時(shí)需根據(jù)具體需求而定。簡(jiǎn)單的條形碼讀取器應(yīng)用CCD、激光感應(yīng)、光電筆等三種技術(shù)，幾種技術(shù)各有特點(diǎn)。
4 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)
從“有形”到“無(wú)形”的技術(shù)革命。射頻識(shí)別技術(shù)改變了讀取數(shù)據(jù)信息的傳統(tǒng)方式，采用高性能芯片存儲(chǔ)巨大容量的電子數(shù)據(jù)。射頻技術(shù)大大提升了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，對(duì)于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)也是一場(chǎng)重大變革，它的技術(shù)創(chuàng)造極大提升了數(shù)據(jù)信息的處理效率與精確性。
在技術(shù)方面，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)比條形碼系統(tǒng)擁有更多優(yōu)勢(shì)，無(wú)需外部光源，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)讀取目標(biāo)信息，同事具備穿透能力，透過(guò)設(shè)備外包裝或材料讀取信息，有效節(jié)約拆裝包裝時(shí)間。無(wú)線射頻可以在復(fù)雜外部環(huán)境下高效工作。擁有超遠(yuǎn)的識(shí)別距離?？梢詫?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀與寫雙向操作，避免重復(fù)更換標(biāo)簽的成本?？赏瑫r(shí)處理多個(gè)信息標(biāo)簽，批量識(shí)別管理。可實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID標(biāo)簽物體進(jìn)行跟蹤定位功能，及時(shí)反饋產(chǎn)品地理位置準(zhǔn)確信息。 鑒于RFID技術(shù)的種種性能優(yōu)點(diǎn)，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)在國(guó)際已經(jīng)有了長(zhǎng)足發(fā)展，已經(jīng)廣泛使用在商業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品、交通管理與控制等許多重要領(lǐng)域，在汽車、火車的交通監(jiān)控系統(tǒng)，公路自動(dòng)繳費(fèi)系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線管理、安全門系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)配送管理、金融交易管理等方面。隨著技術(shù)的進(jìn)步，RFID標(biāo)簽越來(lái)越小型化，性能不斷提高，不僅可以幫助跟蹤地理位置信息，還能夠提供壓力、溫度、濕度等多種信息。射頻識(shí)別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，可以延伸到更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
5 射頻技術(shù)和條形碼比較
5.1 電子標(biāo)簽RFID
讀取能力方面，條形碼掃描器每次只能讀取一個(gè)條碼，RFID讀取器可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽。在外形尺寸方面，條形碼受尺寸形狀的限制，RFID不用具備規(guī)定尺寸及要求的印刷質(zhì)量。抗防污方面，紙質(zhì)條形碼極容易收到污染與褶皺，降低讀取率，RFID芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，抗污染能力較強(qiáng)，有限抵抗水與油的腐蝕作用。重復(fù)利用方面，紙質(zhì)條形碼印刷成型就無(wú)法再次變更，而RFID標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)讀寫內(nèi)存的功能，使用方便快捷。讀取性方面，射頻信號(hào)可以穿透紙質(zhì)、木質(zhì)、塑料等非透明的材料，可進(jìn)行穿透通信。對(duì)于條形碼，讀取器必須在沒(méi)有其他物體障礙的近距離情況下使用。數(shù)據(jù)容量方面，一維條形碼的容量是僅有50個(gè)字符，二維條形碼最大可以儲(chǔ)存3500個(gè)字符，RFID最大則可以達(dá)到幾兆字符的數(shù)據(jù)容量，未來(lái)的應(yīng)用將創(chuàng)造更多的存儲(chǔ)容量。安全性能方面，條形碼無(wú)保密屬性，而RFID采用電子數(shù)據(jù)，其加密內(nèi)容可以有效保護(hù)信息的安全。
5.2 射頻技術(shù)和條形碼的區(qū)別
從功能方面來(lái)說(shuō)，兩種技術(shù)的目的都是快速、準(zhǔn)確的確認(rèn)目標(biāo)設(shè)備。他們的主要區(qū)別是：是否擁有寫入信息的屬性。條形碼一旦印刷就不能再變更。射頻標(biāo)簽則可以做到反復(fù)讀寫與更新信息。另外，射頻標(biāo)簽信息可以由無(wú)線電波傳輸，而條形碼則必須在可視范圍內(nèi)。條形碼成本較低，有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，已在全球被普遍接受，射頻技術(shù)只局限在有限的市場(chǎng)中。多種條形碼控制模板已經(jīng)在使用，在獲取信息渠道方面、射頻也有不同的標(biāo)準(zhǔn)。
5.3 成本差別
RFID標(biāo)簽要比條形碼成本高得多，條形碼只涉及紙張及印刷成本，擁有芯片內(nèi)存的有源射頻標(biāo)簽價(jià)格要高出數(shù)十倍。
6 RFID所面臨的問(wèn)題
RFID技術(shù)在現(xiàn)實(shí)推廣與應(yīng)用中遇到許多障礙，涉及標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品成本、精確性、安全性等方面的問(wèn)題。
6.1 標(biāo)準(zhǔn)化管理問(wèn)題
要能穩(wěn)固占領(lǐng)市場(chǎng)地位，必須推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化的建立。目前的標(biāo)簽制造商，使用自己開發(fā)的通信協(xié)議及頻率，互補(bǔ)兼容。芯片的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)協(xié)議與天線設(shè)計(jì)也都沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
6.2 產(chǎn)品價(jià)格問(wèn)題
現(xiàn)階段的RFID系統(tǒng)，不論是讀取器或是標(biāo)簽價(jià)格都仍相對(duì)昂貴，在沒(méi)有發(fā)明低成本原材料及生產(chǎn)工藝前，RFID系統(tǒng)僅可以用于高價(jià)值的設(shè)備上。
6.3 技術(shù)突破
RFID仍然需要在技術(shù)方面有所突破，當(dāng)應(yīng)用于液體或者金屬掛罐體等特殊材料時(shí)，標(biāo)簽就可能降低工作性能。目前標(biāo)簽的傳輸距離較短，限制了RFID標(biāo)簽與閱讀器之間的傳輸距離，有可能出現(xiàn)多數(shù)標(biāo)簽不能被有效讀取。RFID標(biāo)簽與識(shí)別器的方向選擇，射頻信號(hào)容易被阻隔，也是今后需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
6.4 隱私涉及安全問(wèn)題
也許RFID的社會(huì)使用將牽涉隱私與安全管理等問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于無(wú)源RFID系統(tǒng)沒(méi)有讀寫能力，因此不能用先進(jìn)的密鑰驗(yàn)證方法進(jìn)行設(shè)備身份驗(yàn)證。如果應(yīng)用有源產(chǎn)品，就能夠?qū)崿F(xiàn)密鑰的安全管理，提高安全性的同時(shí)也大幅增加了成本。
7 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)分析比較條形碼與無(wú)線射頻技術(shù)的性能與應(yīng)用特點(diǎn)，可以看出，不能簡(jiǎn)單的判定那一種技術(shù)路線就是最優(yōu)選擇，而是應(yīng)該對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行詳細(xì)研究、調(diào)研，確保技術(shù)應(yīng)用對(duì)業(yè)務(wù)管理有著顯著的提升作用，并能達(dá)到性價(jià)比最高、效益最大化的目的。
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