第三章 物品編碼標識的發展

第一節 國際物品編碼標識的發展

一、技術發展

（一）條碼技術

條碼技術最早產生于20世紀20年代，誕生于美國西屋公司（Westinghouse）的實驗室里。那時候對電子技術應用方面的每一個設想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做條碼標記，條碼中的信息是收信人的地址，就像今天的郵政編碼。為此Kermode發明了最早的條碼，設計方案非常的簡單，即一個“條”表示數字“1”，兩個“條”表示數字“2”，以此類推。然后，他又發明了由基本的元件組成的條碼識讀設備：一個掃描器（能夠發射光并接收反射光）；一個測定反射信號條和空的方法，即邊緣定位線圈；還有使用測定結果的方法，即譯碼器。

條碼是將線條與空白按照一定的編碼規則組合起來的符號，用于代表一定的字母、數字等資料。再進行辨識的時候，是用條碼閱讀機掃描，得到一組反射光信號，此信號經光電轉換后變為一組與線條、空白相對應的電子信號，經解碼后還原為相應的文字或數字，再傳入計算機。條碼辨識技術已經相當的成熟，其讀取的錯誤率約為百萬分之一，首讀率大于98%，是一種可靠性高、輸入快速、準確性高、成本低、應用面廣的資料自動收集技術。

世界上有225種以上的一維條碼，每種一維條碼都有自己的一套編碼規格，該規格規定每個字母（可能是文字或數字）是由幾個線條（bar）及幾個空白（space）組成，以及字母的排列。一般較流行的一維條碼是39碼、EAN碼、UPC碼、128碼，以及專門用于書刊管理的ISBN、ISSN等。

20世紀80年代中期，我國一些高等院校、科研部門及一些出口企業把條碼技術的研究和推廣應用逐步提到議事日程。一些行業，如圖書館、郵電、物資管理和外貿也已開始使用條碼技術。1991年4月9日，中國物品編碼中心正式加入了國際物品編碼協會，國際物品編碼協會分配給中國的前綴碼為“690”至“695”。此后許多企業獲得了條碼標記的使用權，使中國的大量商品打入了國際市場，給企業帶來了可觀的經濟效益。

從生產到銷售的流通轉移過程中，條碼技術起到了準確識別物品信息和快速跟蹤物品等重要作用。它是物品信息管理的基礎，被廣泛應用于商業、郵政、圖書管理、倉儲、工業生產過程控制、交通等領域。它是在計算機應用中產生并發展起來的，具有輸入快、準確度高、成本低、可靠性強等優點。

企業要使用條碼來標識自己的產品，必須按照國家規定向中國物品編碼中心申請，具體的規定有如下幾點。

1．申請條件

凡在我國依法取得法人資格的企業、事業單位，以及具有營業執照的私營企業、個體商戶，均可申請注冊中國商品條碼廠商識別代碼（以下簡稱廠商代碼）。

在商品上使用注冊商標的企業，申請注冊廠商代碼，原則上應擁有商標注冊權；合法使用他人商標的單位，只有在不違背商品編碼唯一性的前提下，才能申請注冊廠商代碼。

2．企業義務

一個廠商代碼只能給一個企業使用，企業不得轉讓或與其他企業共同使用自己的廠商代碼。

為保證商品條碼的唯一性，企業應將其廠商代碼只用于本企業生產、經營的商品上，但為他人加工或使用他人注冊商標的商品，原則上應使用商標注冊者為該種商品編制的商品條碼。

企業使用商品條碼應遵循國家標準，以保證商品流通各環節能夠準確識別商品信息。

企業應該按規定交納有關費用。

企業應該按規定參加復審。

二維條碼（2-dimensional bar code）是在水平和垂直兩個方向的二維空間存儲信息的條碼。它在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，且可通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。

二維條碼主要有如下六個特點。一是成本低、制作簡便。二維條碼是一種圖形數據文件，區別于傳統的電磁信號方式的信息載體。它以完全暴露的圖形嵌印在某種介質上，而且它對介質并沒有嚴格要求，可以是任何印制材料。二是信息存儲量大，可以將文字、照片、指紋、簽字、聲音等進行編碼。三是抗損、抗干擾和糾錯能力強。二維條碼在形成過程中加入了在污損、錯位情況下的替代運算，使得二維條碼具有了錯誤校驗能力和錯誤糾正能力。從理論上說，二維條碼在被損壞50%的情況下仍然可以得到正確的信息還原。四是信息防偽。二維條碼可以以信息的隱含方式作為商品或有價證書的防偽標識。同時，也可以從二維條碼的編碼源程序中進行加密，使得造假者生成同樣信息的二維條碼無法被識讀器識讀，從而保證二維條碼信息的安全性。五是信息自動傳遞且速度快。六是識讀方便，普通帶攝像頭的智能手機無須改造即可成為一部手機二維條碼識讀終端設備。

（二）網絡技術

網絡技術是從20世紀90年代中期發展起來的新技術，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現了資源的全面共享和有機協作，使人們能夠提升使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數據庫、網絡、傳感器等。網絡被認為是互聯網發展的第三階段。網絡可以構造地區性的網絡、企事業內部網絡、局域網網絡，甚至家庭網絡和個人網絡。網絡的根本特征并不一定是它的規模，而是資源共享，消除資源孤島。

迅猛發展的網絡技術造就了網絡經濟時代。網絡經濟的實質是利用網絡技術促進經濟和教育社會的發展。這也是“科學技術是第一生產力”的又一個注解。網絡技術一方面能推動現有制度的變革；另一方面也能實現制度的創新。網絡技術對經濟活動基本功能主要有以下三點。

一是網上交易可以大幅度地降低經濟活動成本。主要體現在三個方面：第一方面它可以降低企業間的交易成本，與傳統的交易方式相比，網上交易的成本至少比原來減少50%；第二方面是可以減少企業的信息成本，網絡上的信息具有互動性、公開、免費的特點，企業利用這些特點可以自由地發布自己的相關信息，并搜集自己所需要的信息，這就可以大幅度地減少企業用于信息發布和搜集、處理等方面的費用；第三方面是可以降低企業內部的經營成本，減少企業內部的決策環節，節約甚至于省去企業用于采購和推銷的費用。

二是網上交易具有價格發現的功能。這不僅僅因為網上交易供需雙方的信息是充分的，還因為網絡技術可把多家供方和需方同時集合在一起，形成集合競價的局面，從而發現一個市場能夠接受的價格。

三是網上交易具有風險規避功能。網絡的虛擬性質使其不僅具有現實交易的功能，還具有預約交易的功能，并能把實物交易和合同交易結合起來，把交易和投資結合起來。網絡經濟的興起已經對現代企業的研發、生產、經營和管理的各個環節產生了重大的影響。

隨著信息技術的飛速發展，網絡還會繼續展示其巨大的變革力量。這也意味著企業運行方式和管理方式有著無限的創新空間。發展網絡經濟已不再單純是一個電子信息技術的運用或是商務模式的選擇問題，而是適應和順應國際潮流，在融入全球經濟發展中不斷增強競爭力的戰略性選擇。

以互聯網為代表的計算機網絡技術是20世紀計算機科學的一項偉大成果，它給我們的生活帶來了深刻的變化，然而到目前，網絡功能再強大，網絡世界再豐富，也終究是虛擬的，它與我們所生活的現實世界還是相隔的，在網絡世界中，很難感知現實世界，很多事情還是不可能的，時代呼喚著新的網絡技術。“物聯網”正是在這種背景下應運而生的，它使現實世界中的所有物品與網絡進行連接，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。物聯網（Internet of things）是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征，如圖3-1所示。

“物聯網技術”的核心和基礎仍然是“互聯網技術”，它是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術；其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間進行信息交換和通信。

物聯網將是下一個推動世界高速發展的“重要生產力”！物聯網擁有業界最完整的專業物聯產品系列，覆蓋從傳感器、控制器到云計算的各種應用。產品服務涉及智能家居、交通物流、環境保護、公共安全、智能消防、工業監測、個人健康等各種領域。

（三）射頻識別技術（RFID）

RFID是射頻識別技術（radio frequency identificaiton）的英文的縮寫。射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術。該技術在世界范圍內正被廣泛地應用，我國相對起步較晚。射頻識別技術是一種基于電磁理論的通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，而無須識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。適用于物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數據采集和交換的場合。射頻識別系統通常由電子標簽（射頻標簽）和閱讀器組成。電子標簽記憶體有一定格式的電子數據，常以此作為待識別物品的標識性資訊。

1．電子標簽

無線電的信號通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標簽在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量，并不需要電池，這種標簽是無源標簽。也有標簽本身擁有電源，并可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。標簽包含了電子存儲的信息，數米之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，它可以被嵌入被追蹤物體之內。可見，射頻標簽的優點是不局限于視線，識別距離比光學系統遠，射頻標簽具有讀寫能力，可攜帶大量數據，難以偽造，且有智能。

電子標簽具有各種各樣的形狀，但不是任意形狀都滿足閱讀距離及工作頻率的要求的，必須根據系統的工作原理，即是根據磁場耦合（變壓器原理）還是電磁場耦合（雷達原理），設計合適的天線外形及尺寸。電子標簽通常由標簽天線（或線圈）及標簽晶片組成。標簽晶片即相當于一個具有無線收發功能再加儲存功能的單片系統，從純技術的角度來說，射頻識別技術的核心在電子標簽，閱讀器是根據電子標簽的設計而設計的。如圖3-2所示。

雖然在射頻識別系統中電子標簽的價格遠比閱讀器低，但通常情況下，在應用中電子標簽的數量還是很大的。電子標簽有可能是海量并且是一次性使用的，而閱讀器的數量則相對要少得多。

2．主要應用

射頻識別技術以其獨特的優勢，逐漸被廣泛地應用于工業自動化、商業自動化和交通運輸控制管理等領域。將標簽附著在一輛正在生產中的汽車上，廠方便可以追蹤此車在生產線上的進度。倉庫可以追蹤產品的所在。射頻標簽也可以附于牲畜與寵物上，以方便對牲畜與寵物的積極識別（積極識別的意思是防止數只牲畜使用同一個身份）。射頻識別的身份識別卡可以使員工進入鎖住的建筑部分，汽車上的射頻應答器也可以用來征收收費路段與停車場的費用。表3-1中列舉了射頻識別技術的部分典型應用。

經常提到的具體應用還包括：

① 鈔票及產品防偽技術；

② 身份證、通行證（包括門票）；

③ 電子收費系統；

④ 家畜或野生動物識別；

⑤ 病人識別及電子病歷；

⑥ 零售業貨物追蹤；

⑦ 資產管理；

⑧ 交通管理；

⑨ 生產管理；

⑩ 物流管理；

? 其他。

（四）生物特征識別技術

所謂生物特征識別技術，就是通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性（如指紋、臉像、虹膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態等）來進行個人身份鑒定的技術。

傳統的身份鑒定方法包括身份標識物品（如鑰匙、證件、ATM卡等）和身份標識知識（如用戶名和密碼），但由于主要借助體外物，一旦證明身份的標識物品和標識知識被盜或被遺忘，其身份就容易被他人冒充或取代。生物識別技術比傳統的身份鑒定方法更具安全性、保密性和方便性。生物特征識別技術具不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、可隨身“攜帶”和隨時隨地可用等優點。

生物識別技術可廣泛用于政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務、安全防務。例如，一位儲戶走進了銀行，他既沒帶銀行卡，也沒有輸入密碼就徑直提款，當他在提款機上提款時，一臺攝像機對該用戶的眼睛進行掃描，然后迅速而準確地完成了用戶身份鑒定，辦理完業務，這是在美國得克薩斯州聯合銀行的一個營業部中發生的一個真實的鏡頭。而該營業部所使用的正是現代生物識別技術中的“虹膜識別系統”。美國“9·11”事件后，反恐怖活動已成為各國政府的共識，加強機場的安全防務十分重要。美國維薩格公司的臉像識別技術在美國的兩家機場大顯神通，它能在擁擠的人群中挑出某一張面孔，并判斷他是不是通緝犯。

目前已經出現了許多生物識別技術，如指紋識別、手掌幾何學識別、虹膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等，但其中一部分技術含量高的生物識別手段還處于實驗階段。我們相信隨著科學技術的飛速進步，將有越來越多的生物識別技術應用到實際生活中。

1．指紋識別

實現指紋識別有多種方法。其中有些是仿效傳統的公安部門使用的方法，比較指紋的局部細節；有些直接通過全部特征進行識別；還有一些使用更獨特的方法，如指紋的波紋邊緣模式和超聲波。有些設備能即時測量手指指紋，有些則不能。在所有生物識別技術中，指紋識別是當前應用最為廣泛的一種。

2．手掌幾何學識別

手掌幾何學識別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進行識別的技術，高級的產品還可以識別三維圖像。作為一種已經確立的方法，手掌幾何學識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場合是用戶人數比較多，或者用戶雖然不經常使用，但使用時很容易接受的場合。手形讀取器使用的范圍很廣，且很容易集成到其他系統中，因此成為許多生物識別項目中的首選技術。

3．聲音識別

聲音識別就是通過分析使用者的聲音的物理特性來進行識別的技術。目前，雖然已經有一些聲音識別產品進入市場，但使用起來還不太方便，這主要是因為傳感器和人的聲音可變性都很大。另外，比起其他的生物識別技術，它使用的步驟也比較復雜，在某些場合顯得不方便。很多研究工作正在進行中，我們相信聲音識別技術將會取得重大進展。

4．虹膜識別

虹膜識別是與眼睛有關的生物識別中對人產生較少干擾的技術。它使用相當普通的照相機元件，而且不需要用戶與機器發生接觸。另外，它有能力實現更高的模板匹配性能。因此，它吸引了各種人的注意。

5．簽名識別

簽名識別在應用中具有其他生物識別所沒有的優勢，人們已經習慣將簽名作為一種在交易中確認身份的方法，它的進一步的發展也不會讓人們覺得有太大不同。實踐證明，簽名識別是相當準確的，因此簽名很容易成為一種可以被接受的識別技術。

6．面部識別

關于面部識別，經常有一些夸張的言論，但實際是很難實現的。從用戶的角度很容易理解面部識別的吸引力，但人們對這種技術的期望應該更現實些。到目前為止，面部識別在實際應用中還很少成功。但一旦克服了技術障礙，它將成為一種重要的生物識別方法。

7．基因識別

隨著人類基因組計劃的開展，人們對基因的結構和功能的認識也不斷深化，并將其應用到了個人身份識別中。基因識別是一種高級的生物識別技術，但由于技術上的原因，還不能做到實時取樣和迅速鑒定，這在某種程度上限制了它的廣泛應用。除了上面提到的生物識別技術以外，還有通過氣味、耳垂和其他特征進行識別的技術。但它們目前還不能走進日常生活。

8．步態識別

步態識別，使用攝像頭采集人體行走過程的圖像序列，進行處理后同存儲的數據進行比較，來達到身份識別的目的。中科院自動化所已經對此進行了一定研究。步態識別作為一種生物識別技術，具有其他生物識別技術所不具有的獨特優勢，即在遠距離或低視頻質量情況下的識別潛力，且步態難以隱藏或偽裝等。但是還存在很多問題制約了它的發展，比如拍攝角度發生改變，被識別人的衣著不同，攜帶有不同的東西，對所拍攝的圖像進行輪廓提取的時候會發生改變從而影響識別效果等。但是該識別技術卻可以實現遠距離的身份識別，且在主動防御上有突出的性能。如果能突破現有的制約因素，在實際應用中必定有用武之地。

（五）全球定位系統

GPS是英文global positioning system（全球定位系統）的縮寫。GPS起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。20世紀70年代，美國陸、海、空三軍聯合研制了新一代衛星定位系統GPS。

1.GPS的組成部分

GPS的空間部分由24顆衛星組成（21顆工作衛星，3顆備用衛星），它位于距地表20200千米的上空，均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），軌道傾角為55°。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能在衛星中預存導航信息，GPS的衛星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。地面控制系統由監測站（monitor station）、主控制站（master monitor station）、地面天線（ground antenna）所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市（Colorado Spring）。地面控制站負責收集由衛星傳回的訊息，并計算衛星星歷、相對距離、大氣校正等數據。

用戶設備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后，就可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的后處理軟件包構成完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在于更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后機內電池為RAM存儲器供電，以防止數據丟失。目前各種類型的接收機體積越來越小，重量越來越輕，越來越便于野外觀測使用。使用者接收器有單頻與雙頻兩種，但由于價格因素，一般使用者所購買的多為單頻接收器。

GPS系統擁有如下多種優點：（1）使用低頻信號，縱使天候不佳也仍能保持相當的信號穿透性；（2）全球覆蓋（高達98%）；（3）三維定速、定時精度高；（4）快速、省時、高效率；（5）應用廣泛、多功能；（6）可移動定位；（7）不同于雙星定位系統，使用過程中接收機不需要發出任何信號，增加了隱蔽性，提高了其軍事應用效能。

2.GPS的功能

GPS的功能主要體現在精確定時、工程施工、勘探測繪、導航、定位和授時六個方面。

（1）精確定時：廣泛應用在天文臺、通信系統基站、電視臺中。

（2）工程施工：道路、橋梁、隧道的施工中大量采用GPS設備進行工程測量。

（3）勘探測繪：野外勘探及城區規劃中都有用到。

（4）導航：

① 武器導航，包括精確制導導彈、巡航導彈；

② 車輛導航，包括車輛調度、監控系統；

③ 船舶導航，包括遠洋導航、港口/內河引水；

④ 飛機導航，包括航線導航、進場著陸控制；

⑤ 星際導航，包括衛星軌道定位；

⑥ 個人導航，包括個人旅游及野外探險。

（5）定位：

① 車輛防盜系統；

② 手機、PDA、PPC等通信移動設備防盜，電子地圖，定位系統；

③ 兒童及特殊人群的防走失系統；

④ 精準農業，包括農機具導航、自動駕駛，土地高精度平整。

（6）授時：用于給電信基站、電視發射站等提供精確同步時鐘源。

（六）地理信息系統

地理信息系統（geographic information system或geo-information system, GIS）是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。GIS的物理外殼是計算機化的技術系統，它又由若干個相互關聯的子系統構成，如數據采集子系統、數據管理子系統、數據處理和分析子系統、圖像處理子系統、數據產品輸出子系統等，這些子系統的優劣、結構直接影響著GIS的硬件平臺、功能、效率、數據處理的方式和產品輸出的類型。

GIS的操作對象是空間數據和屬性數據，即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體。空間數據的最根本特點是每一個數據都按統一的地理坐標進行編碼，以實現對其定位、定性和定量的描述，這是GIS區別于其他類型信息系統的根本標志，也是其技術難點之所在。

GIS的技術優勢在于它的數據綜合、模擬與分析評價能力，它可以得到常規方法或普通信息系統難以得到的重要信息，并實現地理空間過程演化的模擬和預測。如圖3-3所示。

GIS與測繪學和地理學有著密切的關系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術為GIS中的空間實體提供了各種不同比例尺和精度的定位數；電子速測儀、GPS全球定位技術、解析或數字攝影測量工作站、遙感圖像處理系統等現代測繪技術的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標的數字信息產品，為GIS提供豐富和更為實時的信息源，并促使GIS向更高層次發展。地理學是GIS的理論依托。

GIS屬于信息系統的一類，不同之處在于它能運作和處理地理參照數據。地理參照數據描述地球表面（包括大氣層和較淺的地表下空間）空間要素的位置和屬性，即GIS中的兩種地理數據成分：空間數據，與空間要素幾何特性有關；屬性數據，提供空間要素的信息。

地理信息系統實用價值巨大，可以廣泛應用于城市用地規劃、交通規劃、自然資源保護、水氣管道及災害監測和預防等領域，已逐漸成為信息產業的重要組成部分。地理信息系統技術能夠應用于科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。例如，一個GIS系統能使應急計劃者在自然災害的情況下較容易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統來發現那些需要被保護不受污染的濕地。在醫學上，運用地理信息系統制作血管分布圖、器官的內部結構圖，可以非常直觀地反映出人體各部位的位置關系，所以它已經被作為強大的輔助醫療手段。正是因為地理信息系統具有種種優點，所以如今它已被全面應用于國民經濟的各個部門，滲透到百姓生活的方方面面，深刻影響著蕓蕓眾生獲取信息的能力和方式。

二、研究熱點

目前已經明確在未來的物聯網、電子商務及現代物流中為參與其中的物品指定一個或幾個唯一編碼是非常重要的。因為只用這樣做，每一個物品才有可能被作為一個個獨立個體來對待；也因此才能識別每個物品的自身特性，記錄每個物品的行為，跟蹤每個物品發出或接收的信息，明確每個物品在現實世界中的各種流程模式，了解這些物品與其他物品之間的相互關系以及各種交互活動。可見物品編碼標識技術是未來發展的關鍵技術之一。隨著物聯網的建設和發展，越來越多的物品融入物聯網中，“物品”的編碼和身份認證技術必將變得越來越豐富多彩，同時也必將遇到越來越多的難點問題和技術挑戰。

（一）唯一的編碼標識

在建設唯一標識體系的過程中最為重要的是使得一般的公司、組織或者個人可以簡單、方便、便捷地獲取或者創建他們所需要的唯一編碼標識（可以是通過網絡頁面或者是其他各種網絡資源），同時保障這些編碼標識對于任意兩個獨立的實體不存在重復的可能性。

（二）精簡、安全的編碼標識

按道理各種唯一標識應該盡可能地精簡以減少存儲空間的占用，并且應該盡可能地公開以方便識別和引用。但出于安全性和其他各種考慮，還是需要在編碼標識中加入一定的冗余信息。比如，我們有理由要求未來的物聯網支持那些不透明的或者不明確的標識以及假標識，允許標識的內部結構和層次結構不是那么顯而易見。這樣的話，在未來的物聯網信息公開的網絡環境下——這時非授權的組織或個人也都可能讀取物品的類別信息（如產品類型和對象類別）——物聯網才有可能發現那些可能侵犯公眾隱私或者危害供應鏈安全的行為，并及時對它們進行隔離或者對意圖破壞者發動致命的攻擊。這是目前編碼標識技術的又一重要領域。

（三）兼容的物品編碼標識體系

建立一整套比較適合未來發展的標識體系并不意味著原有的標識需要推倒重來。現在許多行業已經開始對各種對象分配適用于該行業的唯一標識，并且通過各行業及其企業的努力，在現有的應用系統中采用唯一標識技術的比重已經逐步提升。這些唯一標識已經在幫助我們收集大量的物品或者物品類別的信息。所以采用這些已存在的唯一標識作為查詢和引用信息的關鍵詞，將對物聯網、電子商務及現代物流的建設和發展進程起到很大的推動作用。所以在單一物品可能存在多個標識的情況下，不論出于何種理由，標識都需要建立起一套可以進行標識數據轉換以及動態地進行標識兼容性和互操作性檢查的機制。

（四）海量信息管理

從復雜性的角度看，未來的網絡的數據交通流量可以被稱為是海量的了。它將幾倍、幾十倍甚至幾百倍于今天互聯網中的DNS查詢所產生的網絡流量。所以如何降低復雜性、如何減少查詢冗余、如何進行高速搜索都將成為未來物品編碼標識技術的關鍵研究課題。

綜上可見，從近一段時間來看，主要的研究重點應該放在以下內容上：全球/全局統一的標識體系的研究，標識的管理技術，標識的化名技術，（可撤銷的）匿名訪問技術，多方認證技術等。本書主要針對全球統一的標識體系開展相關研究和介紹。

三、應用領域

（一）智能物流

物聯網的快速發展，給智能物流帶來了蓬勃生機。國家《物聯網“十二五”發展規劃》中指出：在重點領域開展應用示范工程，探索應用模式，積累應用部署和推廣的經驗和方法，形成一系列成熟的可復制推廣的應用模板，為物聯網應用在全社會、全行業的規模化推廣做準備。智能物流作為物聯網九個重點領域應用示范工程之一，具體指：建設庫存監控、配送管理、安全追溯等現代流通應用系統，建設跨區域、跨行業、跨部門的物流公共服務平臺，實現電子商務與物流配送一體化管理。

智能物流系統（intelligent logistics system, ILS）是以物品標識系統（article labeling and identifying system, ALIS）為基礎，通過智能交通系統（intelligent transportation system, ITS），綜合運用各種信息技術，以電子商務（electronic commerce, EC）方式運作的現代供應鏈物流服務體系。

智能物流系統已經具備了信息化、網絡化、集成化、柔性化、自動化等先進技術特征，采用了最新的編碼、標示、識別、條碼、RFID、傳感器、紅外、激光、無線、移動通信、數據庫、云計算、衛星定位等高新技術，同時利用物聯網及電子商務技術優化物流管理，實現了信息共享，最終達到生產、采購、庫存、銷售以及財務和人力資源管理的全面集成，使物流、信息流、資金流發揮最大效能，是智能物流的承載平臺。

1．智能物流系統的基礎——物品編碼

智能物流系統正常運作的前提是要保證物品或物流單元的唯一性，并可以實現數據的自動采集。物品的編碼標識技術尤為重要，成為智能物流系統的基礎。

物品編碼系統，是指由不同數據結構、不同應用領域、不同承載方式的物品編碼構成的系統，該系統是國家物品識別網絡的基石，為自動識別系統提供數據采集內容。物品編碼又分為通用物品編碼系統和專用物品編碼系統。

通用物品編碼系統是指跨行業、跨部門、開放流通領域應用的物品編碼系統，是開放流通領域物品的唯一身份標識系統，是目前應用最為廣泛的編碼系統，包括商品條碼編碼系統和采用射頻識別技術的產品電子代碼系統等。

專用物品編碼系統是指在特定領域、特定行業或企業使用的物品編碼系統。專用物品編碼一般由各個部門、行業、企業自行編制，在本部門、本行業或本企業采用，是針對特定的應用需求而建立的，例如固定資產分類與代碼、集裝箱編碼、托盤編碼等。由于專用物品編碼受限于其適用范圍，一般采用的都是通用的數據載體，因此，在數據編碼層需要增加特殊的標識（zhi）進行區分。

以GS1編碼體系為例，當產品下線進入流通領域后，我們采用的是GS1—13編碼，也就是日常生活中在超市購物時，商品包裝上的條碼符號所表示的代碼信息。當商品在倉儲運輸過程中獨立使用時，例如冰箱、電視等，其商品包裝與物流包裝是一樣的，可以采用相同的物品標識。

更多的情況是一個紙箱內裝有10瓶飲料、一條煙內有10盒卷煙，此時，包裝箱上條碼符號所表示的代碼信息就要采用GS1—14編碼。

當商品進入倉儲運輸物流環節時，對僅用于物流過程的一些物流單元（例如托盤、周轉箱、集裝箱等，不需要進入零售超市店鋪），在物流單元上采用的一般是SSCC—18編碼。在上述3種情況下，當用條碼符號作為標識（zhi）時，分別采用EAN/UPC—13條碼、ITF—14條碼、EAN—128條碼。

在供應鏈管理中，采用的是全球貿易項目標識代碼GTIN（global trade item number）。GTIN是GS1組織對貿易項目（包括產品與服務），在買賣、運輸、倉儲及零售與貿易運輸結算過程中提供的唯一標識。在物聯網應用中，采用的則是SGTIN（serialized global trade identification number）系列化全球貿易目標標識代碼。SGTIN是一種新的標識類型，它是基于GS1的全球貿易項目代碼（GTIN），是GTIN和唯一序列代碼的結合。將SGTIN轉化成EPC代碼，寫進RFID標簽的芯片中，通過物聯網，從而實現了單一物品或物流單元的跟蹤追溯管理。

2．物品標識在智能物流中的應用

隨著數字成像技術的快速發展，條碼識讀設備的掃描系統也逐漸由激光光源向CCD、CMOS轉換，特別是直接使用數字成像技術，使得許多智能手機可以十分方便地拍照條碼符號，并快捷地實現條碼的自動識別。

隨著物聯網的廣泛應用，物品標識系統將發揮越來越重要的作用。一維條碼將通過復合條碼、應用標識符等技術，不斷擴大條碼的應用領域，實現物品的單品跟蹤追溯管理。

二維條碼的應用將會出現重大的跨越式發展。一維條碼僅僅是對物品信息代碼的標示，而不是對物品的描述。二維條碼和一維條碼應用的側重點不同：一維條碼用于對“物品”進行標示，二維條碼用于對“物品”進行描述。信息容量大、安全性高、讀取率高、錯誤糾正能力強等特性是二維條碼的主要特點。二維條碼的編碼可以沿用一維條碼的原則，也可以附加更多的信息，還可以增加一些新的內容（如互聯網鏈接地址等），從而實現更多的功能。

在基于RFID技術的物品標識體系中，典型的應用是由GS1提出的產品電子代碼（EPC global）標準。通過射頻識別系統的電子標簽識讀器可以實現對EPC標簽內存信息的讀取。識讀器獲取的EPC標簽信息送入互聯網EPC體系中的EPCIS后，即實現了對物品信息的采集和追蹤。進一步利用EPC體系中的網絡中間件等，可實現對所采集的EPC標簽信息的利用。

在物品標識體系中，當編碼采用全球產品電子代碼EPC編碼體系時，可滿足新一代的與GTIN兼容的編碼標準；標示是將EPC代碼轉換成二進制數據電文存儲于RFID標簽的芯片里面；識別是通過RFID讀寫裝置，將數據電文找到、讀取、編譯、傳送至計算機終端、還原成GTIN代碼。從而實現了對物品的跟蹤追溯管理。物品編碼標識系統是物聯網的基礎與核心。

智能物流是利用集成智能化技術，使物流系統能模仿人的智能，具有思維、感知、學習、推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。智能物流涉及諸多的新技術應用：一是數據自動采集與自動識別技術，包括條碼、RFID、傳感器等；二是移動通信技術：包括3G、4G網等移動無線通信技術；三是智能終端技術，包括機載終端和手持終端；四是定位技術，包括GPS、RFID以及智能手機提供的位置服務；五是商業智能技術，包括信息加工、信息處理。

有專家稱，智能物流將由以下智能技術作為支撐。

智能獲取技術：使物流從被動走向主動，實現在物流過程中主動獲取信息，主動監控車輛與貨物，主動分析信息，使商品從源頭開始即被實施跟蹤與管理，實現信息流快于實物流。

智能傳遞技術：應用于企業內部、外部的數據傳遞功能，智能物流的發展趨勢是實現整個供應鏈管理的智能化，因此需要實現數據間的交換與傳遞。

智能處理技術：應用于企業內部決策，通過對大量數據的分析，對客戶的需求、商品庫存、智能仿真等做出決策。

智能利用技術：應用于物流管理的優化、預測、決策支持、建模和仿真、全球化管理等方面，使企業的決策更具準確性和科學性。

綜上所述，物品編碼標識技術在智能物流中是不可或缺的基礎技術之一，是實現智能化物流管理的核心技術。

（二）智能車輛管理系統

當前車輛的管理通常采用人工管理和IC卡近距離管理兩種模式，但是數量的龐大以及出入的頻繁度都導致審批、登記的手續煩瑣和效率極低，且數據的精確性也非常有限。隨著物品編碼標識技術的不斷提高，這個問題正在逐步地得到解決。為了對車輛進行快速識別，就需要有相關的物品編碼標識系提供支撐，可見物品標識體系是智能交通實現的基礎，是智能交通系統的神經末梢。基于RFID的智能車輛管理系統正是在這種需求的驅動下進入了應用領域。

基于RFID技術的智能車輛安全管理系統可以為車輛的通行提供獨立的、不間斷的系統設備，實現對車輛的方便管理，具有可靠性高、識別率高、安裝維護簡便等特點，且不需人工干預，可以自動完成一系列現場數據的采集、比較和開關控制等工作，從而可以節省人力，提高工作效率，減少人為錯誤及違規放行。系統主要由RFID硬件系統和安全管理軟件系統組成。

RFID硬件系統的電子標簽根據特定的編碼體系記載所標識車輛在管理部門登記在冊的合法編號及車輛照片，然后通過系統軟件對每個標簽進行授權，以鑒別該車輛是否有權通過此門。每張RFID標簽都有全球唯一的編碼，而且是不可修改的，因此RFID技術具有無可比擬的防偽性能。RFID標簽中，除了唯一的編碼外，還有一部分data區是可以寫入一些數據信息的。可以把車輛號牌和車證信息加密寫入到這個區域，從這一點上也可以說明其具有很高的防偽特點。

如果某車證不慎遺失，我們不僅僅可以通過上述手段從車證號碼和車證的統一性上判別某車輛是否有權使用該車證。還可以通過失主掛失的方法使該車證失效，一旦某車輛使用掛失車證試圖進入某區域，便可以被當場識別出來。

智能RFID讀寫器在大門出入口、車輛經過需要監控的交通路口安裝，負責驅動天線發射信號或接收天線返回的信號，分析處理放置在車輛上的電子標簽數據，同時將這些數據傳送到系統的PC服務器中，通過系統軟件對進出的車輛作出迅速的識別和記錄。通過讀寫器對車輛道閘系統的控制，擁有假證或未獲批準出入的車輛是根本無法進出特定區域的。

RFID車輛管理系統還涉及發卡、基本數據錄入、進出監控和記錄查詢等環節。

（1）發卡：將電子標簽制成車證，然后將車證內的數據信息，通過發卡裝置讀取并上傳至PC機，通過軟件系統對該電子車證進行授權；完成信息錄入后，將電子車證固定在車身或粘貼于車窗玻璃上。

（2）數據錄入：對用車人員、車輛、駕駛員、審批人員等相關信息進行錄入。

（3）進出監控：當車輛進出大門或監管區域時，數據采集系統自動采集電子車證內數據，進行登記、判斷等。系統處于自動監控、采集狀態。合法車輛出入時，系統通過判斷，顯示放行，使車輛可以自由通過，同時系統會記錄車輛出入時間；非法車輛出入時，系統會自動報警，自動道閘不會打開；只有當標簽出現損壞時，系統會自動提示，工作人員予以換卡即可，或人工操作放行。同時系統會自動控制監控攝像機對經過的車輛進行拍照或錄像，其影像資料由計算機自動儲存以備查詢。

（4）記錄查詢：根據時間、車輛信息等多方位的組合條件，系統可以實時查詢、管理車輛通行的數據，滿足管理上的需求。

物品標識系統能夠幫助車輛管理系統實現智能化管理。智能的車輛管理系統同樣會涉及數據自動采集與自動識別技術（包括條碼、RFID、傳感器等）、移動通信技術（包括3G、4G網等移動無線通信技術）、智能終端技術（機載終端、手持終端）、定位技術（GPS、RFID以及智能手機提供的位置服務等）及商業智能技術等諸多的新技術應用。

（三）智能城市

智能城市是把基于感應器的物聯網和現有互聯網整合起來，通過快速計算分析、處理，對網內人員、設備和基礎設施實施，特別是交通、能源、商業、安全、醫療等公共行業進行的實時管理和控制的城市發展類型。智能城市研究始于智能建筑，20世紀80年代，智能建筑開始出現，并成為現在很多智能城市理論研究的重要部分。智能建筑逐漸由單體向區域化發展，從而發展成大范圍建筑群和建筑區的綜合智能社區。通過智能建筑、智能小區間廣域通信網路、通信管理中心的連接，使整個城市發展成為智能城市。

城市各個領域有各自的網絡，但是從整個城市來說，把各應用領域優化整合起來通過智能來提供更好的服務就需要標識。城市要變得智能就需要各種各樣的信息，也就是說智能的第一步應該是感知。標識是實現感知的重要技術手段，因此在城市結構中，標識技術就是上層的業務應用和下層的物理基礎設施之間的橋梁。標識系統能夠支撐智能城市的各領域的和海量機構的標識的互聯互通。例如，一個攝像頭，最開始它通過標識系統先完成注冊功能，完成注冊后，用戶去訪問這個攝像頭的時候，就可以借助于后臺的網絡，直接定位攝像頭所在的位置。

在互聯網中，是利用互聯網的地址管理和域名服務管理來有效地連接下層物理基礎設施的標識IP以及上層各種應用的運營的。物聯網中也有類似的架構，但這里的標識遠比互聯網多。互聯網只有IP和域名兩種形式，但是在物聯網中，不但有一維條碼、二維條碼、各種傳感器的標識，以及各個端網的標識，而且還有通信標識、IP地址。智能城市的實現離不開物聯網，因此智能城市的實現同樣需要各種標識。物品標識系統將有助于實現智能城市各個環節之間的互聯互通，從而構建成真正意義上的智能城市。

智能城市可以在政府行使經濟調節、市場監管、社會管理和公共服務等職能的過程中，為其提供決策依據，使其更好地面對挑戰，創造一個和諧的城市生活環境，促進城市的健康發展。