科普光笔扫描器（带你了解光笔是什么）

RFID基础知识(九)

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"定位符"，定位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先进的数学算法将数据从损坏的条码符号中恢复。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 码由于解码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委员会在美国国家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，其最小行数为 3 行，最大行数为 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，最多可容纳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。

1.1.3 二维条形码的阅读器

在二维条形码的阅读器中有几项重要的参数：分辨率、扫描背景、扫描宽度、扫描速度、一次识别率、误码率，选用的时候要针对不同的应用视情况而定。普通的条码阅读器通常采用以下三种技术：光笔、CCD、激光，它们都有各自的优缺点，没有一种阅读器能够在所有方面都具有优势。

光笔是最先出现的一种手持接触式条码阅读器，使用时，操作者需将光笔接触到条码表面，通过光笔的镜头发出一个很小的光点，当这个光点从左到右划过条码时，在"空"部分， 光线被反射，"条"的部分，光线将被吸收，因此在光笔内部产生一个变化的电压，这个电压通过放大、整形后用于译码。

CCD 为电子耦合器件，比较适合近距离和接触阅读，它使用一个或多个 LED，发出的光线能够覆盖整个条码，它所关注的不是每一个"条"或"空"，而是条码的整体，并将其转换成可以译码的电信号。

激光扫描仪是非接触式的，在阅读距离超过 30cm 时激光阅读器是唯一的选择。它的首读识别成功率高，识别速度相对光笔及 CCD 更快，而且对印刷质量不好或模糊的条码识别效果好。

射频识别技术改变了条形码技术依靠"有形"的一维或二维几何图案来提供信息的方式， 通过芯片来提供存储在其中的数量更大的"无形"信息。它最早出现在 20 世纪 80 年代，最初应用在一些无法使用条码跟踪技术的特殊工业场合，例如在一些行业和公司中，这种技术被用于目标定位、身份确认及跟踪库存产品等。射频识别技术起步较晚，至今没有制订出统一的国际标准，但是射频识别技术的推出绝不仅仅是信息容量的提升，它对于计算机自动识别技术来讲是一场革命，它所具有的强大优势会大大提高信息的处理效率和准确度。

1.2 射频识别：从"有形"到"无形"的革命

与条形码识别系统相比，无线射频识别技术具有很多优势：通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源;具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间;射频产品可以在恶劣环境下工作，对环境要求低；读取距离远，无需与目标接触就可以得到数据;支持写入数据，无需重新制作新的标签;使用防冲突技术，能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合；可以对 RFID 标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。

由于 RFID 产品的优点，无线射频识别技术在国外发展得很快，它已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，例如汽车或火车等的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等。在澳大利亚，RFID 技术被用于机场旅客行李管理，提高了机场的工作效率，达到了理想的效益；而在地球的另一面，欧共体宣布 1997 年开始生产的新型汽车必须具有基于 RFID 技术的防盗系统;瑞士国家铁路局也将在瑞士的全部旅客列车上安装RFID 自动识别系统，调度员可以实时掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小发生事故的可能性；德国汉莎航空公司正在尝试用 RFID 电子标签来代替飞机票，从而改变了传统的机票购销方式。时至今日，射频识别技术的新应用仍然层出不穷。

由于 RFID 芯片的小型化和高性能芯片的实用化，射频识别标签不仅帮助不同领域的管理者追踪物品的位置和搬运情况，还可以实时报告标签上附带的其他信息，比如温度和压力等。射频标签是通过连接到数据网络上的读写器来提供此类信息的，迄今为止射频识别标签主要作为条码的延伸而应用于工厂自动化或者库存管理等领域，但最终说来，尺寸更小的射频识别标签将应用于更先进的领域内。例如射频识别标签可以促进网络家电的应用，家电如果拥有网络功能，使用者即便在户外也能控制它们，例如可以检查冰箱中的食物，帮助使用者决定需要购买什么物品，在无线操作终端上选择食物烹饪的方式等。当前，电气设备和家电产品制造商已经开始开发通用软、硬件，并正在考虑制定射频识别标签在各种不同家电上的应用标准。将射频识别标签应用于医院也能带来好处，病人一进入医院，就在他(她)身上佩戴标签，标签内含有病人的识别信息，医生和护士可以通过标签内的数据来识别病人的身份，避免认错病人，标签和读写器也能帮助医生和护士确认所使用的药物是否合适，从而避免医疗事故的发生。

1.3 RFID 开始进入实用阶段

据统计，目前全世界已经安装了约 5000 个射频识别系统，实际年销售额约为 9.64 亿美元，但主要用于宠物与野生动物跟踪、公路和停车收费等有限的领域，而事实上，RFID 有望大展身手的领域远远不止这些。现在，已经有为数不少的企业试验性地将其运用到一些新的领域。吉列公司是世界上最大的剃须刀制造商，该公司的产品因为体积较小、单价较高而经常受到小偷的"青睐"。为此，吉列公司决定采用射频识别技术来防止产品被盗，成立了由高层 经理组成的项目执行委员会和射频识别项目办公室，分别负责指导协调项目的日常管理工作，并将有关职责列入了员工目标管理的绩效考核。吉列将该项目分成两个阶段，从内部运营与零售商货架管理两个方面着手实施：首先，吉列选择"锋速 3"在少数几个地方进行货架试验，待成功后再推广到所有 8 个产品系列；在第二阶段，吉列计划将其融入整个供应链，实现产品从工厂到零售商配货中心、到货架再到最终消费者手中的全过程无缝跟踪与管理。目前，吉列公司已经完成了与沃尔玛和 Tesco 分别在美国波士顿和英国剑桥地区进行的

第一阶段试验：吉列将射频识别标签植入"锋速 3"的包装，并在零售商的货架上安装阅读器， 如果有顾客一次性拿走多个剃须刀，系统会提醒店员查验是否发生了偷窃行为，甚至自动拍照记录，当货架上存货数量减少到一定水平时，系统就发出补货的信号，试验结果令人非常满意。据说，第二阶段试验也即将正式启动。值得一提的是，吉列已经向射频识别标签生产商之一艾伦科技公司订购了共计 5 亿枚标签，在低成本射频识别标签大规模的实质性商业化进程中，这无疑是一个意义重大的里程碑。

国际著名零售企业——麦德龙集团最近也在其业务运营中采用了飞利浦半导体公司的射频识别解决方案，这项技术可以帮助它提高零售中的供应链效率, 同时改善消费者的购物体验。这种射频识别技术可实时地识别产品、防范窃贼、跟踪库存，还可查看客户积分卡的状态。该系统在 13.56MHz 频率下工作，有效识别范围为 1.5 米，与射频识别多媒体工作室相连接，只需扫描一下 CD 或 DVD，消费者就可以看到他们正想购买的专辑或影片的介绍性预览。化妆品和食物也贴上了标签，并放在智能货架上，这种应用可以提供实时库存和保质期控制，及时更新销售数据并发现放置错误的物品。

最近，沃尔玛公司也表示，今后将不再从那些未使用 RFID 技术的供应商处采购商品， 这对应用软件产业震动极大。现在，Sun 公司正在开发一个对应的中间件产品，管理从射频识别系统获取的商品数据。该产品现在正处于测试阶段，预计在今年推出商用。另外，Sun 公司也在开发符合射频识别行业标准 EPC 的信息服务软件。

一旦用于射频识别的芯片和标签推出后，就需要相应的专门软件来管理这些数据。幸运的是，许多大型软件开发商和系统集成商已经开始进军射频识别领域，SAP、Manhattan Associates、IBM 以及其他一些公司都将推出各自的解决方案。SAP 公司公开表示，该公司与宝洁公司正在进行一系列的技术革新合作，将射频识别数据合并到 SAP/R3 系统。该系统名为 AutoID，可以保护系统只获取有价值的数据，避免错误数据的干扰。另外，IBM 公司也曾经在 Electronic Code Symposium 演示了该公司的射频识别系统，该公司可以提供射频鉴别的完整解决方案，可以不用跨系统，实现从制造商、到分销商，然后到零售商的全套业务流程。不过集成工作仍然颇具挑战性。据开发商表示，价格相当昂贵，要在 2006 年 1 月的最终期限前推出完整的射频识别软件系统还具有相当的挑战性。

除此之外， 标签也将是一个庞大的市场，特别是现在射频标签价格在 20 美分～30 美分的高价位上，由于目前在市场上买方处于主导地位，沃尔玛公司可能会要求将射频识别标签价格降到可以接受的地步，但供应商能否提供相应的技术还未可知。

1.4 射频技术和条码的综合比较和讨论

1.4.1 .电子标签 RFID 对比条形码七大特点

1) 快速扫描

条形码一次只能有一个条形码受到扫描； RFID 辨识器可同时辨识读取数个 RFID 标签。

2) 体积小型化、形状多样化

RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外， RFID 标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。

3) 抗污染能力和耐久性

传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID 对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损； RFID 卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。

4) 可重复使用

现今的条形码印刷上去之后就无法更改， RFID 标签则可以重复地新增、修改、删除

RFID 卷标内储存的数据，方便信息的更新。

5) 穿透性和无屏障阅读

在被覆盖的情况下， RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。

6) 数据的记忆容量大

一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储存 2 至 3000 字符， RFID 最大的容量则有数 MegaBytes。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。

7) 安全性

由于 RFID 承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。

近年来， RFID 因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。

1.4.2 为什么射频技术比条形码具有优越性？

射频技术不一定比条形码“好”，他们是两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间最大的区别是条形码是“可视技术”，扫描仪在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。相比之下，射频识别不要求看见目标。射频标签只要在接受器的作用范围内就可以被读取。条形码本身还具有其他缺点，如果标签被划破，污染或是脱落， 扫描仪就无法辨认目标。条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样，无法辨认哪些产品先过期。

1.4.3 射频技术和条形码有什么区别？

从概念上来说，两者很相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体。主要的区别如下： 有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被复制。标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。目前，多种条形码控制模版已经在使用之中，在获取信息渠道方面，射频也有不同的标准。

1.4.4 目前，在成本方面，只能标签和条形码有什么差别？

由於组成部分不同，智能标签要比条形码贵得多，条形码的成本就是条形码纸张和油墨成本，而有内存芯片的主动射频标签价格在 2 美元以上，被动射频标签的成本也在 1 美元以上。但是没有内置芯片的标签价格只有几美分，它可以用于对数据信息要求不那么高的情况， 同时又具有条形码不具备的防伪功能。

1.4.5 RFID 标签能否取代条码技术

自 20 世纪 70 年代以来，条码技术一直是商品清单管理的主流方法。一个条码的价格不到 0.01 美元，并且还有统一的管理标准，推动了零售业的革命化与商品的物流管理。与条码技术相比，RFID 标签识别技术更有特点，解决了有些条件下条码等其他识别技术无法使用的问题，并开拓了许多新的应用领域。但由于其价格高于条码，且缺乏统一的标准等原因， 尽管不少业内人士认为 RFID 标签将成为"下一代的条码"，但在相当长的时间内，RFID 标签还将与条码技术并存。

那么，RFID 标签能否取代条码技术？

RFID 的标准化问题。条码自动识别技术，在许多行业中都有共同的标准，并且已有多年的实践传统。RFID 技术不像条码，目前还缺乏统一的标准。虽有常用的共同频率范围， 但制造厂商可以自行改变。此外，标签上的芯片性能，存储器存储协议与天线设计约定等， 也都没有统一标准。尽管 RFID 的有关标准正在逐步开发制订、不断完善，但是不同国家又有自己的规则。有的业内人士担心，比制订条码标准更为困难的是，如果一个国家把某个频率权卖给某个商业企业后，在出现对其他系统的干扰时，这个国家就很难对这个频率段的使用情况进行监督管理。

由于制造技术较为复杂，生产费用相应较高，在新的制造工艺没有普及推广之前，高成本的 RFID 标签只能用于一些本身价值较高的产品。美国目前一个 RFID 标签的价格约为0.30～0.60 美元，对比较贵重或高档的产品来说，0.50 美元左右的价格还比较容易被厂商接受，在这些厂商看来，RFID 标签是一个优秀的识别跟踪装置。当然，对一些价位较低的商品，如果采用高档 RFID 标签显然有些不划算了。不过，随着新的 RFID 标签制造技术的推广应用，将会促使 RFID 标签价格大幅度降低，RFID 标签必将得到更广泛的应用。据介绍，有些研究单位正在利用 RFID 技术创制新的通用、开放的网络和相应的标准，当产品在全球供应链流通时，通过标签能对产品进行跟踪。例如，美国 MIT 高等学府的Auto-ID Center(自动化识别中心)正在开发包括标签、读出器与计算机组合的 Electronic Product Code(EPC)网络，能使制造商与零售商实现实时跟踪，进行准确的商品库存管理，其关键技术就是采用了 RFID 标签。这类新型的跟踪管理网络技术的推出使条码技术的前景变得十分暗淡。

然而，这些研发单位的初衷并不是要取代条码。Auto-ID Center 并不主张完全用该技术代替条码，因为基于条码的系统已成为许多行业标准的自动化识别技术，并且已有多年的应用历史。为 RFID 标签生产导电油墨的 Flint Ink 公司认为：与条码相比，RFID 标签的价格显得略高，因此，条码仍然会继续使用若干年。虽然 RFID 技术被认为是"下一代的条码"， 但现在正在大量使用的条码不可能很快被取代。许多观察家预言，RFID 将与条码并存，两种技术各有特点。在许多情况下，需要根据具体情况来确定该采用 RFID 技术还是条码技术， 以满足不同的使用要求。

1.4.6 使用高频标签会对人体有辐射危害吗

使用频率为 13.56MHz,915MHz,2.45GHz 的射频会有辐射危害吗？

射频技术使用电磁波低端频谱，解读器发出的无线电波和汽车中的立体声一样安全无害。每个国家都有控制能量水平的机构，介于 AM 和 FM 之间的 13.56MHz 频率已经被使用多年，即使在很高的能量下也没有出现问题。美国和其他大多数国家的能量极限是 4 瓦。模拟移动电话周围发出的频率是 915MHz，能量在 1 瓦以下的范围没有发现危害健康的现象。最新电子移动电话产生的频率是 2.45GHz。能量在 1 瓦以下的范围没有证明有危害健康的因素。

1.5 RFID 面临的问题

RFID 在推广应用中遇到了不少挑战，主要表现在 成本、标准、精确度与应用模式 等方面。主要表现在下面几个方面：缺乏成熟的应用模式和行业标准，以及相关产品标准不统一。

1.5.1 标准化是个大问题

标准化是推动产品广泛获得市场接受的必要措施，但射频识别读取机与标签的技术仍未见其统一，因此无法一体化使用。而不同制造商所开发的标签通讯协定，使用不同频率，且封包格式不一。而 RFID 技术又不像条码，虽有常用的共同频率范围，但制造厂商可以自行改变，此外，标签上的芯片性能，存储器存储协议与天线设计约定等，也都没有统一标准。尽管 RFID 的有关标准正在逐步开发制定、不断完善，但是不同国家又有自己的规则。有的业内人士担心，比制定条码标准各国更为困难的是，如果一个国家把某个频率权卖给某个商业企业后，在出现对其他系统的干扰时，这个国家就很难对这个频率段的使用情况进行监督管理。

1.5.2 价格问题是制约 RFID 标签推广应用市场发展的巨大瓶颈之一

RFID 系统不论是标签、读取器和天线，其价格都比较昂贵。在新的制造工艺没有普及推广之前，高成本的 RFID 标签只能用于一些本身价值较高的产品。美国目前一个 RFID 标签的价格约为 0.30～0.60 美元，对一些价位较低商品，采用高档 RFID 标签显然不划算。另外，对使用 RFID 系统客户而言，其设备投资也不菲，据有关报告指出，为每个商店安装一台 RFID 和 EPC（电子产品编码）识读装置的成本至少是 10 万美元，对一个组织而言，这方面的投资可能会达到 3000～4000 美元。

1.5.3 技术的突破

RFID 技术上尚未完全成熟，特别是应用于某些特殊的产品，如液体或金属罐等时，大量 RFID 标签无法正常起作用。标签的可靠性也是个大问题。就目前看来，现在普遍使用的134KHz 和 13.56KHz 因传输距离太短，限制了阅读器和 RFID 标签间的传输距离，使若干标签不能有效地被读取，标签失效率很高。此外，RFID 标签与读取机有方向性，射频识别讯号易被物体阻断，也是 RFID 技术发展一大挑战。即使贴上双重标签，仍有 3％的标签无法识别。

1.5.4 涉及人员失业、隐私保护以及安全问题

企业采用射频识别系统后，原来由手工完成的工作将有很多被该系统取代，其衍生而来的问题就是将有许多劳工面临失去工作的危机。同时 RFID 大规模应用还会涉及到隐私保护以及安全问题，当前的无源 RFID 系统没有读写能力，所以无法使用密钥验证方法来进行身份验证，如果标签是有源的，并且会收到不断变化的验证密钥，那将会大大提高其安全性，不过这又会增加其成本。正因为如此，目前的 RFID 技术要想在对信息有保密要求的领域展开应用还存在着障碍。