RFID射頻和條碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的分類與比較
   自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的種類可以按照國(guó)際自動(dòng)識(shí)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(guó)際自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的分類標(biāo)準(zhǔn),自動(dòng)識(shí)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(shí)別物體具有特定的識(shí)別特征載體(如標(biāo)簽等,僅光學(xué)字符識(shí)別例外),而特征提取技術(shù)的基本特征則是根據(jù)被識(shí)別物體的本身的行為特征(主要包括動(dòng)態(tài)的和屬 性的特征)來(lái)完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括以下幾方面。
① 光識(shí)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(shí)別(Optical Character Recognition,OCR).
② 磁識(shí)別技術(shù):磁條、非接觸磁卡、磁光存儲(chǔ)、微波。
③ 電識(shí)別技術(shù):觸摸式存儲(chǔ)、射頻識(shí)別(無(wú)芯片、有芯片)、存儲(chǔ)卡(智能卡、非接觸式智 能卡)、視覺識(shí)別、能量擾動(dòng)識(shí)別。
特征提取技術(shù)包括以下兩種。
①動(dòng)態(tài)特征:聲音(語(yǔ)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(dòng)識(shí)別技術(shù)可以分為條碼識(shí)別技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、磁卡識(shí)別技術(shù)、光學(xué)識(shí)別技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)等。
本節(jié)介紹幾種運(yùn)用最為廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),分別是條碼識(shí)別技術(shù)、磁條(卡)識(shí)別技術(shù)、IC卡識(shí)別技術(shù)、RFID技術(shù),并對(duì)其基本特性進(jìn)行簡(jiǎn)單比較。
1. 條碼識(shí)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(shí)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(hào),即各種符號(hào)體系(也稱碼制),適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)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(hào)(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(guó)際通用符號(hào)體系,它們是一種定長(zhǎng)、無(wú)含義的條碼,主要用于商品標(biāo)識(shí)。EAN-128 條碼是由國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)(EAN International)和美國(guó)統(tǒng)一代委員會(huì)(UCC)聯(lián)合 開發(fā)、共同采用的一種特定的條碼符號(hào)。它是一種連續(xù)型、非定長(zhǎng)有含義的高密度代碼,用以表示生產(chǎn)日期、批號(hào)、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(kù)德巴碼用于血庫(kù)、圖書館、包裹等的跟蹤管理,25碼用于包裝、運(yùn)輸 和國(guó)際航空系統(tǒng),為機(jī)票進(jìn)行順序編號(hào),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(hào),其數(shù)據(jù)以成串的數(shù)據(jù)行顯示。重疊的符號(hào)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(jiǎn)稱為PDF417條碼。417則與多寬度代碼有關(guān),用來(lái)對(duì)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(shí)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(duì)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(cuò)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(hào)的形狀可變。美國(guó)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(guó)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(zhǎng)度的條碼符號(hào),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(hào)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(shí)符,最后一層包含表示符號(hào)層數(shù)的信息。

    Code 16K 碼是一種多層、連續(xù)型、可變長(zhǎng)度的條碼符號(hào),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(hào),可以表示77個(gè)ASCII字符或154個(gè)數(shù)字字符。Code 16K 通過(guò)唯一的起始/終止符標(biāo)識(shí)層號(hào),通過(guò)字符白 校驗(yàn)及兩個(gè)模數(shù)107的校驗(yàn)字符進(jìn)行錯(cuò)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(chǎng)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(duì)一種或者一類商品有效,也就是說(shuō),同樣的商品具有相同的條碼。
2.磁卡識(shí)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(lái)儲(chǔ)值。后來(lái)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(lái)記載字母、字符及數(shù) 字信息,通過(guò)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(chǎng)改寫數(shù)據(jù)的能力;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dòng) 售貨卡、會(huì)員卡、現(xiàn)金卡(如電話磁卡)、地鐵AFC

   磁條技術(shù)是接觸識(shí)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(duì)于物品逐一標(biāo)識(shí),成本比條碼高。接觸性識(shí)讀最大的缺點(diǎn)就是靈活性太差。磁卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)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(chǔ)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(shì),但短期內(nèi)磁卡識(shí)別 技術(shù)仍然會(huì)在許多領(lǐng)域應(yīng)用。

3.IC卡識(shí)別技術(shù)

     IC(Integrated Card)卡是1970年由法國(guó)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(dòng)識(shí)別卡,IC卡分接觸式 IC卡和非接觸式IC卡兩種,通常說(shuō)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(guò)卡里面的集成電路存儲(chǔ)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(guò)卡片表面8個(gè)金屬觸點(diǎn)與讀卡器進(jìn)行物理連接,來(lái)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(chǔ)的媒體不同。磁卡是通過(guò)卡上磁條的磁 場(chǎng)變化來(lái)存儲(chǔ)信息,而IC卡是通過(guò)嵌入其中的電擦除式可編程只讀存儲(chǔ)器集成電路芯片來(lái)存儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)容量大

    磁卡的存儲(chǔ)容量大約為200個(gè)數(shù)字字符;IC 卡的存儲(chǔ)容量根據(jù)型號(hào)不同,小的為幾百個(gè)字符,大的可達(dá)上百萬(wàn)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(wàn)次以上,使用 壽命長(zhǎng)。

(4)綜合成本低

    IC卡的讀寫設(shè)備比磁卡的讀寫設(shè)備簡(jiǎn)單可靠,造價(jià)便宜,容易推廣,維護(hù)方便,對(duì)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(duì)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(guó)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(gòu)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(dòng)識(shí)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(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)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(shí)別工作無(wú)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(shí)別技術(shù)相比有很大的優(yōu)勢(shì),它利用無(wú)線射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的,具有非接觸、讀取速度快、無(wú) 磨損、不受環(huán)境干擾、使用壽命長(zhǎng)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(shí)別和條碼一樣是非接觸式識(shí)別技術(shù),由于無(wú)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(shí)別產(chǎn)品的識(shí)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(dòng)識(shí)別技術(shù)的比較
      條碼、磁卡、IC卡及 RFID 等識(shí)別技術(shù)分別具有不同特征和應(yīng)用場(chǎng)合,表2.1為幾種自動(dòng)識(shí)