从传统条形码到RFID技术纵览

摘要：该文通过分析传统条形码、二维条形码、无线射频技术的发展历程，比较不同技术的应用优势与前景，为今后的计算机识别技术的发展提出一些思考。

关键词：条形码；RFID技术；应用比较

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1185-02

1 概述

为了提高计算机装置的识别效率与能力，加强识别技术的准确度与方式多样性，解放手工缓慢而且繁杂的统计与识别工作，随着技术的发展，一维条形码、二维条形码、无线射频识别信息技术先后被发明与创新。各种技术的诞生都是为了及时、有效获取产品的数据信息，并进行高效、准确的处理与应用。

传统的一维条形码，在技术方面已非常成熟，在全世界的范围，在社会的方方面面均有广泛应用。作为计算机采集数据的工具，条形码具有数据准确、读取信息快速、生产成本低廉的多重优点，在商品贸易、自动控制、仓储配送管理等多种业务领域，是现今世界应用最广的一种条形码。但是另一方面，一维条形码也有相当的局限性，信息容量低，而且不能包含汉字，容易磨损无法识别。逐渐在很多特殊环境需要寻找新的识别码技术代替。

2 一维条形码技术特点

一维条形码的形式，是由一组按照标准规则排列的信息条与空格组成，可以表示一定数量的字节、数字与符号信息。一维条形码系统的组成部分包括设计、制作、读取器等，是迄今使用极为广泛的一类自动识别信息技术。到目前为止，最常用的一维条形码的码制有几十种，其中得到广泛使用的码制包括交叉25码、EAN码、Code39码、UPC码、Code93码、128码、以及CODABAR码等。不同的一维条形码码制具有各自的特点，可适用于相对特定的领域。

多年来，一维条形码的应用给人类社会工作与生活带来了巨大的变化。但是由于一维条形码的信息数据容量较小，普通商品的条形码仅有几位或者几十位的数字与英文字母，一维条形码的识别范围极为有限，关于大量商品的其他信息无法进行存储。因此，当脱离了信息系统与互联网络，一维条形码的使用就显得非常不方便。

在另一方面，一维条形码不能有效表达汉字及图案数据信息，在许多需要表达图形与汉字的应用，一维条形码就不能胜任了。即便是应用数据库存储相关产品的图形数据信息，如此大量的数据，也需要非常长的一维码进行描述，并占据较大的印刷版面。逐渐人们希望在条形码中纳入更多产品的各种信息，而不需要从数据库中再次进行复杂信息数据的查询。基于上述的种种客观原因，在现实的应用中需要创新出一种新的编码码制，而且这种码制需要具备一维条形码高效、廉价的优点，还需具备可容纳大信息量、实现高可靠性、保密性、防伪性等要求。

3 二维条形码技术

3.1 从“线”到“面”的飞跃

二维条形码相对于一维条形码，可以从平面上读取更多信息，所以二维条形码所具有包含信息的容量就远高于一维条形码，同时可以附带纠错能力。二维条形码与一维条形码的实现原理基本类似，将条形码印刷在空白页面上，通过扫描器与译码器，对条形码所包含的数据信息进行阅读识别。通过读取器，将光电信号转变为信息系统可以识别的二进制数据。读取器可以是光电形式，具有光源与光电感应元器件，通过接收光源照射条形码的反射光线，当读取器的光源照射在条形码上，根据条形码的阴暗与反光部分输出不同的信息数据，将所有光源的反射图形进行整合，从而形成一个高密度的信息图案集合，经过放大后送译码器进行处理加工，译码器已经固化了条形码编码方案和算术方法。

3.2 二维条形码主要性能

存储容量大，二维条形码可以有效储存一千多个字节，而一维条形码只能存储少于15个字节，大大增加了存储能力，并且可以储存中英文，其存储信息数据的范围包括中英文、数字、符号等，尺寸大小能够灵活调节，一维条形码则不具备这些功能。抗磨损能力强，二维条形码可以容忍较大的磨损程度，应用故障矫正技术，对相当部分遭受污染与磨损的情况也能够有效复原，仍然可以有效读取基本数据信息，误读率极低，达到千万分之一级别。安全性较高，二维条形码的发明初衷就是为了保密的需要，应用加密技术，安全性能较一维条形码大幅度提升。二维条形码具有抗干扰能力，不受磁、静电等外部环境因素的影响，特性比较稳定。

3.3 二维条形码制式丰富

二维条形码印刷后可以粘贴在设备上或直接印刷在物品上，可以实现现场打印及专项打印。所有的条形码均有相似的技术原理，有一个空白的区间，在条形码的开始和结束部分的侧边。在部分条形码制式中，需要附带校验项，应用数学原理确保翻译后的信息数据被准确无误的还原。二维条形码与一维条形码都具有多种编码方式。可以将二维条形码编码方式区分为邮政码、堆叠线性二维码、矩阵二维码等三种类型。

在二维条形码技术的发展时期，有着几个方面的趋势。一方面是具有了高密集信息的编码方式，提升了条形码应用技术信息的写入功能。第二方面是创造出小型、质量更高的软硬件产品，有效提升了二维条形码技术的实用性，拓展了使用领域。第三方面是改观了旧有产品的结构性能，通过与多种技术的融合、发展促进，拓展了条形码系统的功能范围。

3.4 二维条形码读取器

读取分辨率、速度、尺寸、识别率、误码率是二维条形码读取装置的几项关键参数，在应用时需根据具体需求而定。简单的条形码读取器应用CCD、激光感应、光电笔等三种技术，几种技术各有特点。

4 无线射频识别技术

从“有形”到“无形”的技术革命。射频识别技术改变了读取数据信息的传统方式，采用高性能芯片存储巨大容量的电子数据。射频技术大大提升了数据存储容量，对于自动识别技术也是一场重大变革，它的技术创造极大提升了数据信息的处理效率与精确性。

在技术方面，无线射频识别技术比条形码系统拥有更多优势，无需外部光源，通过射频信号自动读取目标信息，同事具备穿透能力，透过设备外包装或材料读取信息，有效节约拆装包装时间。无线射频可以在复杂外部环境下高效工作。拥有超远的识别距离。可以对数据进行读与写双向操作，避免重复更换标签的成本。可同时处理多个信息标签，批量识别管理。可实现对RFID标签物体进行跟踪定位功能，及时反馈产品地理位置准确信息。

鉴于RFID技术的种种性能优点，无线射频识别技术在国际已经有了长足发展，已经广泛使用在商业、工业产品、交通管理与控制等许多重要领域，在汽车、火车的交通监控系统，公路自动缴费系统、生产流水线管理、安全门系统、仓储配送管理、金融交易管理等方面。随着技术的进步，RFID标签越来越小型化，性能不断提高，不仅可以帮助跟踪地理位置信息，还能够提供压力、温度、湿度等多种信息。射频识别技术与互联网技术融合，可以延伸到更为广泛的应用领域。

5 射频技术和条形码比较

5.1 电子标签RFID

读取能力方面，条形码扫描器每次只能读取一个条码，RFID读取器可以实现同时读取多个标签。在外形尺寸方面，条形码受尺寸形状的限制，RFID不用具备规定尺寸及要求的印刷质量。抗防污方面，纸质条形码极容易收到污染与褶皱，降低读取率，RFID芯片存储数据，抗污染能力较强，有限抵抗水与油的腐蚀作用。重复利用方面，纸质条形码印刷成型就无法再次变更，而RFID标签可以实现重复读写内存的功能，使用方便快捷。读取性方面，射频信号可以穿透纸质、木质、塑料等非透明的材料，可进行穿透通信。对于条形码，读取器必须在没有其他物体障碍的近距离情况下使用。数据容量方面，一维条形码的容量是仅有50个字符，二维条形码最大可以储存3500个字符，RFID最大则可以达到几兆字符的数据容量，未来的应用将创造更多的存储容量。安全性能方面，条形码无保密属性，而RFID采用电子数据，其加密内容可以有效保护信息的安全。

5.2 射频技术和条形码的区别

从功能方面来说，两种技术的目的都是快速、准确的确认目标设备。他们的主要区别是：是否拥有写入信息的属性。条形码一旦印刷就不能再变更。射频标签则可以做到反复读写与更新信息。另外，射频标签信息可以由无线电波传输，而条形码则必须在可视范围内。条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球被普遍接受，射频技术只局限在有限的市场中。多种条形码控制模板已经在使用，在获取信息渠道方面、射频也有不同的标准。

5.3 成本差别

RFID标签要比条形码成本高得多，条形码只涉及纸张及印刷成本，拥有芯片内存的有源射频标签价格要高出数十倍。

6 RFID所面临的问题

RFID技术在现实推广与应用中遇到许多障碍，涉及标准化、产品成本、精确性、安全性等方面的问题。

6.1 标准化管理问题

要能稳固占领市场地位，必须推动标准化的建立。目前的标签制造商，使用自己开发的通信协议及频率，互补兼容。芯片的存储器存储协议与天线设计也都没有统一标准。

6.2 产品价格问题

现阶段的RFID系统，不论是读取器或是标签价格都仍相对昂贵，在没有发明低成本原材料及生产工艺前，RFID系统仅可以用于高价值的设备上。

6.3 技术突破

RFID仍然需要在技术方面有所突破，当应用于液体或者金属挂罐体等特殊材料时，标签就可能降低工作性能。目前标签的传输距离较短，限制了RFID标签与阅读器之间的传输距离，有可能出现多数标签不能被有效读取。RFID标签与识别器的方向选择，射频信号容易被阻隔，也是今后需要解决的技术问题。

6.4 隐私涉及安全问题

也许RFID的社会使用将牵涉隐私与安全管理等问题，因为对于无源RFID系统没有读写能力，因此不能用先进的密钥验证方法进行设备身份验证。如果应用有源产品，就能够实现密钥的安全管理，提高安全性的同时也大幅增加了成本。

7 结束语

通过分析比较条形码与无线射频技术的性能与应用特点，可以看出，不能简单的判定那一种技术路线就是最优选择，而是应该对实际应用需求进行详细研究、调研，确保技术应用对业务管理有着显著的提升作用，并能达到性价比最高、效益最大化的目的。