RFID射頻和條碼自動識別技術(shù)的分類與比較
   自動識別技術(shù)的種類可以按照國際自動識別技術(shù)的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,也可以按照應(yīng)用領(lǐng)域 和具體特征的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。
    按照國際自動識別技術(shù)的分類標(biāo)準(zhǔn),自動識別技術(shù)可分為數(shù)據(jù)采集技術(shù)和特征提取技術(shù)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)的基本特征是需要被識別物體具有特定的識別特征載體(如標(biāo)簽等,僅光學(xué)字符識別例外),而特征提取技術(shù)的基本特征則是根據(jù)被識別物體的本身的行為特征(主要包括動態(tài)的和屬 性的特征)來完成數(shù)據(jù)的自動采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括以下幾方面。
① 光識別技術(shù):條碼(一維、二維)、矩陣碼、光標(biāo)閱讀器、光學(xué)字符識別(Optical Character Recognition,OCR).
② 磁識別技術(shù):磁條、非接觸磁卡、磁光存儲、微波。
③ 電識別技術(shù):觸摸式存儲、射頻識別(無芯片、有芯片)、存儲卡(智能卡、非接觸式智 能卡)、視覺識別、能量擾動識別。
特征提取技術(shù)包括以下兩種。
①動態(tài)特征:聲音(語音)、鍵盤敲擊、其他感覺特征。
② 屬性特征:化學(xué)感覺特征、物理感覺特征、生物抗體病毒特征、聯(lián)合感覺系統(tǒng)。

     按照應(yīng)用領(lǐng)域和具體特征的分類標(biāo)準(zhǔn),自動識別技術(shù)可以分為條碼識別技術(shù)、生物識別技術(shù)、圖像識別技術(shù)、磁卡識別技術(shù)、光學(xué)識別技術(shù)和射頻識別技術(shù)等。
本節(jié)介紹幾種運(yùn)用最為廣泛的自動識別技術(shù),分別是條碼識別技術(shù)、磁條(卡)識別技術(shù)、IC卡識別技術(shù)、RFID技術(shù),并對其基本特性進(jìn)行簡單比較。
1. 條碼識別技術(shù)
    條碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及相應(yīng)的數(shù)字組成,這種用條、空組成的數(shù)據(jù)編碼可以供條碼閱讀器識讀,而且很容易譯成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。這些條和空可以有各種不同的組合方法,構(gòu)成不同的圖形符號,即各種符號體系(也稱碼制),適用于不同的應(yīng)用場合。

目前使用頻率最高的幾種碼制是歐洲商品編碼(European Article Number,EAN)、通用產(chǎn)品編號(Universal Product Code,UPC)、39碼,交叉25碼和EAN-128碼,其中UPC條碼主要用于北 美地區(qū),EAN條碼是國際通用符號體系,它們是一種定長、無含義的條碼,主要用于商品標(biāo)識。EAN-128 條碼是由國際物品編碼協(xié)會(EAN International)和美國統(tǒng)一代委員會(UCC)聯(lián)合 開發(fā)、共同采用的一種特定的條碼符號。它是一種連續(xù)型、非定長有含義的高密度代碼,用以表示生產(chǎn)日期、批號、數(shù)量、規(guī)格、保質(zhì)期、收貨地等更多的商品信息。另有一些碼制主要是適應(yīng)寺殊需要的應(yīng)用方面,如庫德巴碼用于血庫、圖書館、包裹等的跟蹤管理,25碼用于包裝、運(yùn)輸 和國際航空系統(tǒng),為機(jī)票進(jìn)行順序編號,還有類似39碼的93碼,它密度更高些,可代替39碼。

    上述這些條碼都是一維條碼。為了提高一定面積上的條碼信息密度和信息量,又發(fā)展了一種新的條碼編碼形式-一二維條碼。從結(jié)構(gòu)上講,二維條碼分為兩類,其中一類是由矩陣代碼和點(diǎn)代碼組成,其數(shù)據(jù)以二維空間的形態(tài)編碼,另一類是包含重疊的或多行條碼符號,其數(shù)據(jù)以成串的數(shù)據(jù)行顯示。重疊的符號標(biāo)記法有PDF417和Code49、Code 16K。
     PDF是便攜式數(shù)據(jù)文件(Portable Data File)的縮寫,簡稱為PDF417條碼。417則與多寬度代碼有關(guān),用來對字符編碼。PDF417是由 Symbol Technologies Inc 設(shè)計(jì)和推出的。重疊代碼中包含了行與行尾標(biāo)識符以及掃描軟件,可以從標(biāo)簽的不同部分獲得數(shù)據(jù),只要所有的行都被掃到就可以組合成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)輸入,所以這種碼的數(shù)據(jù)可靠性很好,對PDF417 而言,標(biāo)簽上污損或毀掉的部分高達(dá)50%時(shí),仍可以讀取全部數(shù)據(jù)內(nèi)容,因此具有很強(qiáng)的修正錯誤的能力。PDF417條碼是一種高密度、高信息含量的便攜式數(shù)據(jù)文件,其特點(diǎn)為信息容量大、編碼應(yīng)用范圍廣、保密防偽性能好、譯碼可靠性高、條碼符號的形狀可變。美國的一些州、加拿大部分省份已經(jīng)在車輛年檢、行車證年審及駕駛證年審等方面,將PDF417 選為機(jī)讀標(biāo)準(zhǔn)。巴林、墨西哥、新西蘭等國家將其應(yīng)用于報(bào)關(guān)單、身份證、貨物實(shí)時(shí)跟蹤等方面。 

     Code 49碼是一種多層、連續(xù)型、可變長度的條碼符號,它可以表示全 ASCII字符集的128 個(gè)字符。每個(gè)Code 49條碼符號由2到8層組成,每層有18個(gè)條和17個(gè)空。層與層之間由一個(gè)層分隔條分開。每層包含一個(gè)層標(biāo)識符,最后一層包含表示符號層數(shù)的信息。

    Code 16K 碼是一種多層、連續(xù)型、可變長度的條碼符號,可以表示全ASCII字符集的 128個(gè)字符及擴(kuò)展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一個(gè)16層的 Code 16K符號,可以表示77個(gè)ASCII字符或154個(gè)數(shù)字字符。Code 16K 通過唯一的起始/終止符標(biāo)識層號,通過字符白 校驗(yàn)及兩個(gè)模數(shù)107的校驗(yàn)字符進(jìn)行錯誤校驗(yàn)。
  

      矩陣代碼有 Maxicode、Data Matrix、Code One、Vericode 和DotCodeA等。矩陣代碼標(biāo)簽可以做得很小,甚至可以做成硅晶片的標(biāo)簽,因此適用于小物件。

     條碼成本最低、適用于需求量大且數(shù)據(jù)不必更改的場合。例如在商品包裝上就很適宜,但是 較易磨損、數(shù)據(jù)量很小。而且條碼只對一種或者一類商品有效,也就是說,同樣的商品具有相同的條碼。
2.磁卡識別技術(shù)
    磁卡技術(shù)應(yīng)用了物理學(xué)和磁力學(xué)的基本原理,最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代,當(dāng)時(shí)倫敦交通局 將地鐵票背面全涂上磁介質(zhì),用來儲值。后來由于改進(jìn)了系統(tǒng),縮小了面積,磁介質(zhì)成為了現(xiàn)在 的磁條。磁條從本質(zhì)意義上講和計(jì)算機(jī)的磁帶和磁盤是一樣的,它可以用來記載字母、字符及數(shù) 字信息,通過粘合或熱合與塑料或紙牢固地整合在一起,形成磁卡。磁條技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)可讀寫,即具有現(xiàn)場改寫數(shù)據(jù)的能力;數(shù)據(jù)存儲量能滿足大多數(shù)需求;便于使用;成本低廉;還具有一定的數(shù)據(jù)安全性;它能黏附于許多不同規(guī)格和形式的基材上。這 些優(yōu)點(diǎn),使之在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,如信用卡、銀行 ATM卡、機(jī)票、公共汽車票、自動 售貨卡、會員卡、現(xiàn)金卡(如電話磁卡)、地鐵AFC

   磁條技術(shù)是接觸識讀,它與條碼有三點(diǎn)不同:一是其數(shù)據(jù)可做部分讀寫操作,二是給定面積 編碼容量比條碼大,三是對于物品逐一標(biāo)識,成本比條碼高。接觸性識讀最大的缺點(diǎn)就是靈活性太差。磁卡的數(shù)據(jù)存儲時(shí)間長短受磁性粒子極性的耐久性限制,另外磁卡的安全性比較低,如果磁 卡不小心接觸磁性物質(zhì)就可能造成數(shù)據(jù)的丟失或混亂。要提高存儲數(shù)據(jù)的安全性能,就必須采用 另外的技術(shù)。隨著新技術(shù)的發(fā)展,安全性能較差的磁卡有逐步被取代的趨勢,但短期內(nèi)磁卡識別 技術(shù)仍然會在許多領(lǐng)域應(yīng)用。

3.IC卡識別技術(shù)

     IC(Integrated Card)卡是1970年由法國人 Roland Moreno發(fā)明的,第一次將可編程設(shè)置的 IC 芯片放于卡片中,使卡片具有更多功能。IC卡是一種電子式數(shù)據(jù)自動識別卡,IC卡分接觸式 IC卡和非接觸式IC卡兩種,通常說的IC卡多數(shù)是指接觸式IC卡。 接觸式IC 卡是集成電路卡,通過卡里面的集成電路存儲信息,它將一個(gè)微電子芯片嵌入卡基中,做成卡片形式,通過卡片表面8個(gè)金屬觸點(diǎn)與讀卡器進(jìn)行物理連接,來完成通信與數(shù)據(jù)交換。IC卡包含了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),作為一種成熟的高技術(shù)產(chǎn)品,是繼磁卡之后出現(xiàn)的又一種

新型信息工具。

    IC卡外形與磁卡相似,它與磁卡的區(qū)別在于數(shù)據(jù)存儲的媒體不同。磁卡是通過卡上磁條的磁 場變化來存儲信息,而IC卡是通過嵌入其中的電擦除式可編程只讀存儲器集成電路芯片來存儲數(shù)

據(jù)信息。圖2.5所示為IC卡應(yīng)用示例。

接觸式IC卡和磁卡比較有以下特點(diǎn)。

(1)安全性高

     IC 卡從硬件和軟件等幾個(gè)方面實(shí)施其安全策略,可以控制卡內(nèi)不同區(qū)域的存取特性。加密IC卡本身具有安全密碼,如果試圖非法對之進(jìn)行數(shù)據(jù)存取,則卡片自毀,不可再進(jìn)行讀寫。

(2)存儲容量大

    磁卡的存儲容量大約為200個(gè)數(shù)字字符;IC 卡的存儲容量根據(jù)型號不同,小的為幾百個(gè)字符,大的可達(dá)上百萬個(gè)字符。

(3)可靠性高

    IC卡防磁、防靜電、抗干擾能力強(qiáng),可靠性比磁卡高,一般可重復(fù)讀寫10萬次以上,使用 壽命長。

(4)綜合成本低

    IC卡的讀寫設(shè)備比磁卡的讀寫設(shè)備簡單可靠,造價(jià)便宜,容易推廣,維護(hù)方便,對網(wǎng)絡(luò)要求 不高。IC卡的安全可靠性使其在應(yīng)用環(huán)境中對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、敏感性要求降低,十分符合 當(dāng)前國情,有利于在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不高的環(huán)境中應(yīng)用。

     目前,IC卡被廣泛運(yùn)用于電話IC卡、購電(氣)卡、手機(jī)SIM卡、牡丹交通卡(一種磁卡和IC卡的復(fù)合卡)以及即將大面積推廣的智能水表卡、智能氣表卡等。

4.RFID技術(shù)

     RFID 技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù),常稱為感應(yīng)式電子晶片或近接卡、感應(yīng)卡、非 接觸卡、電子標(biāo)簽、電子條碼等,它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),即可完成 信息的輸入和處理,能快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集和處理信息,識別工作無需人干預(yù),可工作于 各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

      RFID 技術(shù)與傳統(tǒng)的條碼識別技術(shù)相比有很大的優(yōu)勢,它利用無線射頻信號通過空間耦合來實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的,具有非接觸、讀取速度快、無 磨損、不受環(huán)境干擾、使用壽命長和便于使用等諸多優(yōu)點(diǎn),同時(shí),還具有防沖突的功能,能同時(shí)處理 多張卡片。射頻識別和條碼一樣是非接觸式識別技術(shù),由于無線電波能“掃描”數(shù)據(jù),所以 RFID 掛牌可做成隱形的,有些RFID識別產(chǎn)品的識別距離可以達(dá)到數(shù)百米,RFID標(biāo)簽可做成可讀寫的。

5. 自動識別技術(shù)的比較
      條碼、磁卡、IC卡及 RFID 等識別技術(shù)分別具有不同特征和應(yīng)用場合,表2.1為幾種自動識