條形碼技術論文(2)
條形碼技術論文
條形碼技術論文篇二
從傳統(tǒng)條形碼到RFID技術縱覽
摘要：該文通過分析傳統(tǒng)條形碼、二維條形碼、無線射頻技術的發(fā)展歷程，比較不同技術的應用優(yōu)勢與前景，為今后的計算機識別技術的發(fā)展提出一些思考。
關鍵詞：條形碼;RFID技術;應用比較
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2013)05-1185-02
1 概述
為了提高計算機裝置的識別效率與能力，加強識別技術的準確度與方式多樣性，解放手工緩慢而且繁雜的統(tǒng)計與識別工作，隨著技術的發(fā)展，一維條形碼、二維條形碼、無線射頻識別信息技術先后被發(fā)明與創(chuàng)新。各種技術的誕生都是為了及時、有效獲取產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息，并進行高效、準確的處理與應用。
傳統(tǒng)的一維條形碼，在技術方面已非常成熟，在全世界的范圍，在社會的方方面面均有廣泛應用。作為計算機采集數(shù)據(jù)的工具，條形碼具有數(shù)據(jù)準確、讀取信息快速、生產(chǎn)成本低廉的多重優(yōu)點，在商品貿(mào)易、自動控制、倉儲配送管理等多種業(yè)務領域，是現(xiàn)今世界應用最廣的一種條形碼。但是另一方面，一維條形碼也有相當?shù)木窒扌?，信息容量低，而且不能包含漢字，容易磨損無法識別。逐漸在很多特殊環(huán)境需要尋找新的識別碼技術代替。
2 一維條形碼技術特點
一維條形碼的形式，是由一組按照標準規(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)字與符號信息。一維條形碼系統(tǒng)的組成部分包括設計、制作、讀取器等，是迄今使用極為廣泛的一類自動識別信息技術。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，可適用于相對特定的領域。
多年來，一維條形碼的應用給人類社會工作與生活帶來了巨大的變化。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，一維條形碼的識別范圍極為有限，關于大量商品的其他信息無法進行存儲。因此，當脫離了信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)絡，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漢字及圖案數(shù)據(jù)信息，在許多需要表達圖形與漢字的應用，一維條形碼就不能勝任了。即便是應用數(shù)據(jù)庫存儲相關產(chǎn)品的圖形數(shù)據(jù)信息，如此大量的數(shù)據(jù)，也需要非常長的一維碼進行描述，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)庫中再次進行復雜信息數(shù)據(jù)的查詢?；谏鲜龅姆N種客觀原因，在現(xiàn)實的應用中需要創(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、廉價的優(yōu)點，還需具備可容納大信息量、實現(xiàn)高可靠性、保密性、防偽性等要求。
3 二維條形碼技術
3.1 從“線”到“面”的飛躍
二維條形碼相對于一維條形碼，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高于一維條形碼，同時可以附帶糾錯能力。二維條形碼與一維條形碼的實現(xiàn)原理基本類似，將條形碼印刷在空白頁面上，通過掃描器與譯碼器，對條形碼所包含的數(shù)據(jù)信息進行閱讀識別。通過讀取器，將光電信號轉變?yōu)樾畔⑾到y(tǒng)可以識別的二進制數(shù)據(jù)。讀取器可以是光電形式，具有光源與光電感應元器件，通過接收光源照射條形碼的反射光線，當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行整合，從而形成一個高密度的信息圖案集合，經(jīng)過放大后送譯碼器進行處理加工，譯碼器已經(jīng)固化了條形碼編碼方案和算術方法。
3.2 二維條形碼主要性能
存儲容量大，二維條形碼可以有效儲存一千多個字節(jié)，而一維條形碼只能存儲少于15個字節(jié)，大大增加了存儲能力，并且可以儲存中英文，其存儲信息數(shù)據(jù)的范圍包括中英文、數(shù)字、符號等，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，二維條形碼可以容忍較大的磨損程度，應用故障矯正技術，對相當部分遭受污染與磨損的情況也能夠有效復原，仍然可以有效讀取基本數(shù)據(jù)信息，誤讀率極低，達到千萬分之一級別。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，應用加密技術，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備上或直接印刷在物品上，可以實現(xiàn)現(xiàn)場打印及專項打印。所有的條形碼均有相似的技術原理，有一個空白的區(qū)間，在條形碼的開始和結束部分的側邊。在部分條形碼制式中，需要附帶校驗項，應用數(shù)學原理確保翻譯后的信息數(shù)據(jù)被準確無誤的還原。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。
在二維條形碼技術的發(fā)展時期，有著幾個方面的趨勢。一方面是具有了高密集信息的編碼方式，提升了條形碼應用技術信息的寫入功能。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的實用性，拓展了使用領域。第三方面是改觀了舊有產(chǎn)品的結構性能，通過與多種技術的融合、發(fā)展促進，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、識別率、誤碼率是二維條形碼讀取裝置的幾項關鍵參數(shù)，在應用時需根據(jù)具體需求而定。簡單的條形碼讀取器應用CCD、激光感應、光電筆等三種技術，幾種技術各有特點。
4 無線射頻識別技術
從“有形”到“無形”的技術革命。射頻識別技術改變了讀取數(shù)據(jù)信息的傳統(tǒng)方式，采用高性能芯片存儲巨大容量的電子數(shù)據(jù)。射頻技術大大提升了數(shù)據(jù)存儲容量，對于自動識別技術也是一場重大變革，它的技術創(chuàng)造極大提升了數(shù)據(jù)信息的處理效率與精確性。
在技術方面，無線射頻識別技術比條形碼系統(tǒng)擁有更多優(yōu)勢，無需外部光源，通過射頻信號自動讀取目標信息，同事具備穿透能力，透過設備外包裝或材料讀取信息，有效節(jié)約拆裝包裝時間。無線射頻可以在復雜外部環(huán)境下高效工作。擁有超遠的識別距離?？梢詫?shù)據(jù)進行讀與寫雙向操作，避免重復更換標簽的成本?？赏瑫r處理多個信息標簽，批量識別管理?？蓪崿F(xiàn)對RFID標簽物體進行跟蹤定位功能，及時反饋產(chǎn)品地理位置準確信息。 鑒于RFID技術的種種性能優(yōu)點，無線射頻識別技術在國際已經(jīng)有了長足發(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域，在汽車、火車的交通監(jiān)控系統(tǒng)，公路自動繳費系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線管理、安全門系統(tǒng)、倉儲配送管理、金融交易管理等方面。隨著技術的進步，RFID標簽越來越小型化，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。射頻識別技術與互聯(lián)網(wǎng)技術融合，可以延伸到更為廣泛的應用領域。
5 射頻技術和條形碼比較
5.1 電子標簽RFID
讀取能力方面，條形碼掃描器每次只能讀取一個條碼，RFID讀取器可以實現(xiàn)同時讀取多個標簽。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?？狗牢鄯矫?，紙質(zhì)條形碼極容易收到污染與褶皺，降低讀取率，RFID芯片存儲數(shù)據(jù)，抗污染能力較強，有限抵抗水與油的腐蝕作用。重復利用方面，紙質(zhì)條形碼印刷成型就無法再次變更，而RFID標簽可以實現(xiàn)重復讀寫內(nèi)存的功能，使用方便快捷。讀取性方面，射頻信號可以穿透紙質(zhì)、木質(zhì)、塑料等非透明的材料，可進行穿透通信。對于條形碼，讀取器必須在沒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個字符，二維條形碼最大可以儲存3500個字符，RFID最大則可以達到幾兆字符的數(shù)據(jù)容量，未來的應用將創(chuàng)造更多的存儲容量。安全性能方面，條形碼無保密屬性，而RFID采用電子數(shù)據(jù)，其加密內(nèi)容可以有效保護信息的安全。
5.2 射頻技術和條形碼的區(qū)別
從功能方面來說，兩種技術的目的都是快速、準確的確認目標設備。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。射頻標簽則可以做到反復讀寫與更新信息。另外，射頻標簽信息可以由無線電波傳輸，而條形碼則必須在可視范圍內(nèi)。條形碼成本較低，有完善的標準體系，已在全球被普遍接受，射頻技術只局限在有限的市場中。多種條形碼控制模板已經(jīng)在使用，在獲取信息渠道方面、射頻也有不同的標準。
5.3 成本差別
RFID標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)存的有源射頻標簽價格要高出數(shù)十倍。
6 RFID所面臨的問題
RFID技術在現(xiàn)實推廣與應用中遇到許多障礙，涉及標準化、產(chǎn)品成本、精確性、安全性等方面的問題。
6.1 標準化管理問題
要能穩(wěn)固占領市場地位，必須推動標準化的建立。目前的標簽制造商，使用自己開發(fā)的通信協(xié)議及頻率，互補兼容。芯片的存儲器存儲協(xié)議與天線設計也都沒有統(tǒng)一標準。
6.2 產(chǎn)品價格問題
現(xiàn)階段的RFID系統(tǒng)，不論是讀取器或是標簽價格都仍相對昂貴，在沒有發(fā)明低成本原材料及生產(chǎn)工藝前，RFID系統(tǒng)僅可以用于高價值的設備上。
6.3 技術突破
RFID仍然需要在技術方面有所突破，當應用于液體或者金屬掛罐體等特殊材料時，標簽就可能降低工作性能。目前標簽的傳輸距離較短，限制了RFID標簽與閱讀器之間的傳輸距離，有可能出現(xiàn)多數(shù)標簽不能被有效讀取。RFID標簽與識別器的方向選擇，射頻信號容易被阻隔，也是今后需要解決的技術問題。
6.4 隱私涉及安全問題
也許RFID的社會使用將牽涉隱私與安全管理等問題，因為對于無源RFID系統(tǒng)沒有讀寫能力，因此不能用先進的密鑰驗證方法進行設備身份驗證。如果應用有源產(chǎn)品，就能夠實現(xiàn)密鑰的安全管理，提高安全性的同時也大幅增加了成本。
7 結束語
通過分析比較條形碼與無線射頻技術的性能與應用特點，可以看出，不能簡單的判定那一種技術路線就是最優(yōu)選擇，而是應該對實際應用需求進行詳細研究、調(diào)研，確保技術應用對業(yè)務管理有著顯著的提升作用，并能達到性價比最高、效益最大化的目的。
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