自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與RFID比較

-.z.自動(dòng)識(shí)別技術(shù)概述近年來(lái)，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Auto-ID)在很多效勞領(lǐng)域、商務(wù)和分銷(xiāo)、物流、工業(yè)和制造以及材料流等領(lǐng)域變得越老越流行。在這些領(lǐng)域中，自動(dòng)識(shí)別過(guò)程提供關(guān)于人員、動(dòng)物、貨物、材料和產(chǎn)品等在傳輸過(guò)程中的信息。

普遍使用的條形碼標(biāo)簽在很久前出發(fā)了一場(chǎng)識(shí)別系統(tǒng)的革命，但是現(xiàn)在隨著急劇增長(zhǎng)的編號(hào)數(shù)量已經(jīng)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越不適用了。條形碼可以十分廉價(jià)，但是其致命缺陷是其低存儲(chǔ)容量和不能重新編程的特點(diǎn)。

技術(shù)上講更好的方案是在硅芯片之上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。我們?nèi)粘Ｉ钪性谟玫淖畛Ｒ?jiàn)的電子數(shù)據(jù)設(shè)備是接觸式IC卡(卡，銀行卡等)。然是機(jī)械接觸的IC卡卻限制了其適用性。在數(shù)據(jù)承載設(shè)備和閱讀器之間的非接觸式數(shù)據(jù)傳輸可以帶來(lái)更大的靈活性。在理想情況下，用于操作數(shù)據(jù)承載設(shè)備所需的電力也可以通過(guò)非接觸方式從閱讀器進(jìn)展傳輸。因?yàn)橛糜趥鬏敂?shù)據(jù)和電力的方式，非接觸ID系統(tǒng)也稱(chēng)為是RFID系統(tǒng)(射頻識(shí)別)。

活潑在RFID系統(tǒng)領(lǐng)域中進(jìn)展開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售的公司的數(shù)量說(shuō)明了這是一個(gè)應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待的市場(chǎng)。在2000年，RFID系統(tǒng)在美國(guó)的銷(xiāo)售額大約是9億美元，并可望在2005年到達(dá)26.5億美元。RFID市場(chǎng)因此成為射頻技術(shù)領(lǐng)域〔還包括移動(dòng)和無(wú)繩〕增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。

圖1RFID的應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)

并且，近年來(lái)，非接觸識(shí)別已經(jīng)開(kāi)展成一本獨(dú)立的穿插學(xué)科，它整合了多種完全不同的領(lǐng)域：高頻技術(shù)和EMC，半導(dǎo)體技術(shù)，數(shù)據(jù)保護(hù)和加密，通信，制造科學(xué)和其他相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AutomaticIdentificationSystems〕圖2主要的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)條形碼系統(tǒng)條形碼系統(tǒng)〔BarCodeSystem〕在過(guò)去20年歷牢牢的統(tǒng)治著識(shí)別系統(tǒng)領(lǐng)域。據(jù)專(zhuān)家估計(jì)，在上世界90年代早期，條形碼系統(tǒng)在西歐的總?cè)萘吭竭_(dá)30億德國(guó)馬克。

條形碼是由平行排列的線(xiàn)條和間隔所組成的二進(jìn)制編碼。它們根據(jù)預(yù)定的模式進(jìn)展排列并且表達(dá)相應(yīng)記號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。寬窄不同的線(xiàn)條和間隔的排列次序可以解釋成數(shù)字或者字母。它可以進(jìn)展光學(xué)掃描閱讀，即根據(jù)黑色線(xiàn)條和白色間隔對(duì)激光的不同反射來(lái)識(shí)別。但是盡管其物理原理相似，目前在用的大約有10數(shù)種不同的編碼和布局方案。

最流行的條形碼方案是EAN編碼(歐洲物體編碼)，它在1976年設(shè)計(jì)，本來(lái)針對(duì)雜貨店。EAN編碼是美國(guó)UPC(通用產(chǎn)品編碼)的開(kāi)展。今天，UPC表達(dá)為EAN編碼的子集，并且可以兼容之。

EAN編碼由13位數(shù)字組成：國(guó)家標(biāo)識(shí)符，公司標(biāo)識(shí)符，制造商的物品標(biāo)識(shí)符和校驗(yàn)位。如圖3：

圖表3

EAN編碼的條形碼實(shí)例

除了EAN之外，以下條形碼在各種領(lǐng)域也很流行：

以及高平安需求的領(lǐng)域CodeCodabar:醫(yī)學(xué)和臨床應(yīng)用，

裝船容器和重工業(yè)。

貨盤(pán)，

貨物存儲(chǔ)，Code2/5interleaved:自動(dòng)化工業(yè)，

大學(xué)和圖書(shū)館。

物流，Code39:流程工業(yè)，圖4

ISBN統(tǒng)一書(shū)號(hào)代碼

由于一維條碼的信息容量很小，如商品上的條碼僅能容納幾位或者幾十位阿拉伯?dāng)?shù)字或字母，商品的詳細(xì)描述只能依賴(lài)數(shù)據(jù)庫(kù)提供，離開(kāi)了預(yù)先建立的數(shù)據(jù)庫(kù)，一維條碼的使用就受到了局限?；谶@個(gè)原因，人們迫切希望創(chuàng)造一種新的碼制，除具備一維條碼的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還有信息容量大、可靠性高、**防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為了滿(mǎn)足人們的這種需求，美國(guó)Symbol公司經(jīng)過(guò)幾年的努力，于1991年正式推知名為PDF417的二維條碼，簡(jiǎn)稱(chēng)為PDF417條碼〔見(jiàn)以下圖〕，即"便攜式數(shù)據(jù)文件〞。

圖表5二維條碼PDF417

PDF417條碼是一種高密度、高信息含量的便攜式數(shù)據(jù)文件，是實(shí)現(xiàn)證件及卡片等大容量、高可靠性信息自動(dòng)存儲(chǔ)、攜帶并可用機(jī)器自動(dòng)識(shí)讀的理想手段。PDF417條碼具有如下特點(diǎn)：信息容量大根據(jù)不同的條空比例每平方英寸可以容納250到1100個(gè)字符。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的證卡有效面積上(相當(dāng)于信用卡面積的2/3，約為76mm＊25mm),PDF417條碼可以容納1848個(gè)字母字符或2729個(gè)數(shù)字字符，約500個(gè)漢字信息。這種二維條碼比普通條碼信息容量高幾十倍。編碼范圍廣PDF417條碼可以將照片、指紋、掌紋、簽字、聲音、文字等凡可數(shù)字化的信息進(jìn)展編碼。**、防偽性能較好PDF417條碼具有多重防偽特性，它可以采用密碼防偽、軟件加密及利用所包含的信息如指紋、照片等進(jìn)展防偽，因此具有極強(qiáng)的**防偽性能。譯碼可靠性高普通條碼的譯碼錯(cuò)誤率約為百萬(wàn)分之二左右，而PDF417條碼的誤碼率不超過(guò)千萬(wàn)分之一，譯碼可靠性極高。修正錯(cuò)誤能力強(qiáng)PDF417條碼采用了世界上最先進(jìn)的數(shù)學(xué)糾錯(cuò)理論，如果破損面積不超過(guò)50％，條碼由于沾污、破損等所喪失的信息，可以照常破譯出喪失的信息。容易制作且本錢(qián)低利用現(xiàn)有的點(diǎn)陣、激光、噴墨、熱敏/熱轉(zhuǎn)印、制卡機(jī)等打印技術(shù)，即可在紙*、卡片、PVC、甚至金屬外表上印出PDF417二維條碼。由此所增加的費(fèi)用僅是油墨的本錢(qián)，因此人們又稱(chēng)PDF417是"零本錢(qián)〞技術(shù)。條碼符號(hào)的形狀可變同樣的信息量，PDF417條碼的形狀可以根據(jù)載體面積及美工設(shè)計(jì)等進(jìn)展自我調(diào)整。

在我國(guó)，中國(guó)物品編碼中心介紹了二維條碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)"四一七條碼"，即GB／T17172－1997。光學(xué)字符識(shí)別光學(xué)字符識(shí)別〔Opticalcharacterrecognition(OCR)〕最早在上世紀(jì)60年代開(kāi)場(chǎng)應(yīng)用。人們開(kāi)發(fā)了一些特殊的字體，以便能夠使人和機(jī)器都能夠閱讀。OCR系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是信息的高密度性以及在緊急情況下人可以介入進(jìn)展可視閱讀。

今天，OCR已經(jīng)被用在生產(chǎn)，效勞和管理領(lǐng)域，并且在銀行用作支票的注冊(cè)。

但是，OCR系統(tǒng)沒(méi)有成為通用手段的原因是其高昂的價(jià)格和與其他識(shí)別方式相比更加復(fù)雜的閱讀器。生物特征識(shí)別生物特征識(shí)別〔Biometrics〕是基于人類(lèi)人體自身所帶的*種身體或者行為特征進(jìn)展模版化后對(duì)個(gè)體進(jìn)展識(shí)別。因此，該方式具有其他方式所不具備的特征，即識(shí)別特征是天然的不可重復(fù)的〔理論上〕。對(duì)于方式來(lái)說(shuō)，主要有指紋、掌紋、聲音、語(yǔ)音、虹膜、視網(wǎng)膜、步態(tài)、面容等等。其中指紋方式是最流行和普遍的。

關(guān)于生物特征識(shí)別的詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)參見(jiàn)我編寫(xiě)的"生物特征識(shí)別系統(tǒng)"和"生物特征識(shí)別和信息平安"兩篇白皮書(shū)。智能卡智能卡〔smartcard〕是一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，也可以提供附加的計(jì)算能力，并且對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供內(nèi)置的防篡改支持。第一個(gè)智能卡是1984年發(fā)行的預(yù)付費(fèi)卡。智能卡被放入閱讀器中，這樣，就與只能卡的觸角之間形成了電流通路。閱讀器向智能卡提供電源和和時(shí)鐘脈沖。兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸使用雙向串行接口的(I/Oport)的方式?；趦?nèi)部功能的不同，智能卡的根本類(lèi)型分為兩種：內(nèi)存卡和處理器卡。

智能卡的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是存儲(chǔ)在其上的數(shù)據(jù)可以防止非授權(quán)的訪問(wèn)和修改。因此，智能卡克易失得與這些信息相關(guān)的效勞完成簡(jiǎn)單、廉價(jià)和平安的效勞事務(wù)。因此在平安訪問(wèn)，認(rèn)證、金融和電信領(lǐng)域使之成為微電子領(lǐng)域增站最快的一塊。RFID系統(tǒng)RFID和上述的智能卡系統(tǒng)非常嚴(yán)密相關(guān)。和智能卡類(lèi)似，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)電子數(shù)據(jù)承載設(shè)備——收發(fā)器〔transponder〕之上。但是，和智能卡不同，數(shù)據(jù)承載設(shè)備和閱讀器之間的電源供給和數(shù)據(jù)傳輸不是基于接觸的電流方式，而是基于磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)的方式。其根本的依賴(lài)技術(shù)包括射頻和雷達(dá)工程技術(shù)。RFID的縮寫(xiě)代表radiofrequencyidentification,即是說(shuō)，信息是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波承載的。因?yàn)镽FID系統(tǒng)和其他識(shí)別系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，RFID系統(tǒng)開(kāi)場(chǎng)大規(guī)模的占領(lǐng)市場(chǎng)。一個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域就是非接觸式智能卡在短程公共交通中的應(yīng)用。不同識(shí)別系統(tǒng)的比擬上述各種不同的識(shí)別系統(tǒng)之間的比擬如下表所示。并且在接觸式智能卡和RFID系統(tǒng)之間有著嚴(yán)密地聯(lián)系。從*一方面說(shuō)，后者彌補(bǔ)了前者的幾乎所有缺點(diǎn)。系統(tǒng)參數(shù)條形碼OCR生物識(shí)別智能卡RFID典型的數(shù)據(jù)量(bytes)1–1001–100—16–64k16–64k數(shù)據(jù)密度低低高很高很高機(jī)器可讀性好好昂貴好好人可讀有限簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單不可不可污漬和潮濕的影響很高很高-〔根據(jù)具體技術(shù)〕可能(接觸式)不影響遮蓋的影響完全失效完全失效—根據(jù)具體技術(shù)〕—不影響方向和位置的影響低低—雙向不影響退化