第三章 物品编码标识的发展

第一节 国际物品编码标识的发展

一、技术发展

（一）条码技术

条码技术最早产生于20世纪20年代，诞生于美国西屋公司（Westinghouse）的实验室里。那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址，就像今天的邮政编码。为此Kermode发明了最早的条码，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，两个“条”表示数字“2”，以此类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的条码识读设备：一个扫描器（能够发射光并接收反射光）；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；还有使用测定结果的方法，即译码器。

条码是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号，用于代表一定的字母、数字等资料。再进行辨识的时候，是用条码阅读机扫描，得到一组反射光信号，此信号经光电转换后变为一组与线条、空白相对应的电子信号，经解码后还原为相应的文字或数字，再传入计算机。条码辨识技术已经相当的成熟，其读取的错误率约为百万分之一，首读率大于98%，是一种可靠性高、输入快速、准确性高、成本低、应用面广的资料自动收集技术。

世界上有225种以上的一维条码，每种一维条码都有自己的一套编码规格，该规格规定每个字母（可能是文字或数字）是由几个线条（bar）及几个空白（space）组成，以及字母的排列。一般较流行的一维条码是39码、EAN码、UPC码、128码，以及专门用于书刊管理的ISBN、ISSN等。

20世纪80年代中期，我国一些高等院校、科研部门及一些出口企业把条码技术的研究和推广应用逐步提到议事日程。一些行业，如图书馆、邮电、物资管理和外贸也已开始使用条码技术。1991年4月9日，中国物品编码中心正式加入了国际物品编码协会，国际物品编码协会分配给中国的前缀码为“690”至“695”。此后许多企业获得了条码标记的使用权，使中国的大量商品打入了国际市场，给企业带来了可观的经济效益。

从生产到销售的流通转移过程中，条码技术起到了准确识别物品信息和快速跟踪物品等重要作用。它是物品信息管理的基础，被广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域。它是在计算机应用中产生并发展起来的，具有输入快、准确度高、成本低、可靠性强等优点。

企业要使用条码来标识自己的产品，必须按照国家规定向中国物品编码中心申请，具体的规定有如下几点。

1．申请条件

凡在我国依法取得法人资格的企业、事业单位，以及具有营业执照的私营企业、个体商户，均可申请注册中国商品条码厂商识别代码（以下简称厂商代码）。

在商品上使用注册商标的企业，申请注册厂商代码，原则上应拥有商标注册权；合法使用他人商标的单位，只有在不违背商品编码唯一性的前提下，才能申请注册厂商代码。

2．企业义务

一个厂商代码只能给一个企业使用，企业不得转让或与其他企业共同使用自己的厂商代码。

为保证商品条码的唯一性，企业应将其厂商代码只用于本企业生产、经营的商品上，但为他人加工或使用他人注册商标的商品，原则上应使用商标注册者为该种商品编制的商品条码。

企业使用商品条码应遵循国家标准，以保证商品流通各环节能够准确识别商品信息。

企业应该按规定交纳有关费用。

企业应该按规定参加复审。

二维条码（2-dimensional bar code）是在水平和垂直两个方向的二维空间存储信息的条码。它在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，且可通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

二维条码主要有如下六个特点。一是成本低、制作简便。二维条码是一种图形数据文件，区别于传统的电磁信号方式的信息载体。它以完全暴露的图形嵌印在某种介质上，而且它对介质并没有严格要求，可以是任何印制材料。二是信息存储量大，可以将文字、照片、指纹、签字、声音等进行编码。三是抗损、抗干扰和纠错能力强。二维条码在形成过程中加入了在污损、错位情况下的替代运算，使得二维条码具有了错误校验能力和错误纠正能力。从理论上说，二维条码在被损坏50%的情况下仍然可以得到正确的信息还原。四是信息防伪。二维条码可以以信息的隐含方式作为商品或有价证书的防伪标识。同时，也可以从二维条码的编码源程序中进行加密，使得造假者生成同样信息的二维条码无法被识读器识读，从而保证二维条码信息的安全性。五是信息自动传递且速度快。六是识读方便，普通带摄像头的智能手机无须改造即可成为一部手机二维条码识读终端设备。

（二）网络技术

网络技术是从20世纪90年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现了资源的全面共享和有机协作，使人们能够提升使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。网络被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。

迅猛发展的网络技术造就了网络经济时代。网络经济的实质是利用网络技术促进经济和教育社会的发展。这也是“科学技术是第一生产力”的又一个注解。网络技术一方面能推动现有制度的变革；另一方面也能实现制度的创新。网络技术对经济活动基本功能主要有以下三点。

一是网上交易可以大幅度地降低经济活动成本。主要体现在三个方面：第一方面它可以降低企业间的交易成本，与传统的交易方式相比，网上交易的成本至少比原来减少50%；第二方面是可以减少企业的信息成本，网络上的信息具有互动性、公开、免费的特点，企业利用这些特点可以自由地发布自己的相关信息，并搜集自己所需要的信息，这就可以大幅度地减少企业用于信息发布和搜集、处理等方面的费用；第三方面是可以降低企业内部的经营成本，减少企业内部的决策环节，节约甚至于省去企业用于采购和推销的费用。

二是网上交易具有价格发现的功能。这不仅仅因为网上交易供需双方的信息是充分的，还因为网络技术可把多家供方和需方同时集合在一起，形成集合竞价的局面，从而发现一个市场能够接受的价格。

三是网上交易具有风险规避功能。网络的虚拟性质使其不仅具有现实交易的功能，还具有预约交易的功能，并能把实物交易和合同交易结合起来，把交易和投资结合起来。网络经济的兴起已经对现代企业的研发、生产、经营和管理的各个环节产生了重大的影响。

随着信息技术的飞速发展，网络还会继续展示其巨大的变革力量。这也意味着企业运行方式和管理方式有着无限的创新空间。发展网络经济已不再单纯是一个电子信息技术的运用或是商务模式的选择问题，而是适应和顺应国际潮流，在融入全球经济发展中不断增强竞争力的战略性选择。

以互联网为代表的计算机网络技术是20世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而到目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。“物联网”正是在这种背景下应运而生的，它使现实世界中的所有物品与网络进行连接，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。物联网（Internet of things）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征，如图3-1所示。

“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，它是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间进行信息交换和通信。

物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”！物联网拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务涉及智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。

（三）射频识别技术（RFID）

RFID是射频识别技术（radio frequency identificaiton）的英文的缩写。射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。该技术在世界范围内正被广泛地应用，我国相对起步较晚。射频识别技术是一种基于电磁理论的通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。适用于物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场合。射频识别系统通常由电子标签（射频标签）和阅读器组成。电子标签记忆体有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性资讯。

1．电子标签

无线电的信号通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池，这种标签是无源标签。也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，它可以被嵌入被追踪物体之内。可见，射频标签的优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远，射频标签具有读写能力，可携带大量数据，难以伪造，且有智能。

电子标签具有各种各样的形状，但不是任意形状都满足阅读距离及工作频率的要求的，必须根据系统的工作原理，即是根据磁场耦合（变压器原理）还是电磁场耦合（雷达原理），设计合适的天线外形及尺寸。电子标签通常由标签天线（或线圈）及标签晶片组成。标签晶片即相当于一个具有无线收发功能再加储存功能的单片系统，从纯技术的角度来说，射频识别技术的核心在电子标签，阅读器是根据电子标签的设计而设计的。如图3-2所示。

虽然在射频识别系统中电子标签的价格远比阅读器低，但通常情况下，在应用中电子标签的数量还是很大的。电子标签有可能是海量并且是一次性使用的，而阅读器的数量则相对要少得多。

2．主要应用

射频识别技术以其独特的优势，逐渐被广泛地应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理等领域。将标签附着在一辆正在生产中的汽车上，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪产品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，以方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别的意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。表3-1中列举了射频识别技术的部分典型应用。

经常提到的具体应用还包括：

① 钞票及产品防伪技术；

② 身份证、通行证（包括门票）；

③ 电子收费系统；

④ 家畜或野生动物识别；

⑤ 病人识别及电子病历；

⑥ 零售业货物追踪；

⑦ 资产管理；

⑧ 交通管理；

⑨ 生产管理；

⑩ 物流管理；

⑪ 其他。

（四）生物特征识别技术

所谓生物特征识别技术，就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性（如指纹、脸像、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份鉴定的技术。

传统的身份鉴定方法包括身份标识物品（如钥匙、证件、ATM卡等）和身份标识知识（如用户名和密码），但由于主要借助体外物，一旦证明身份的标识物品和标识知识被盗或被遗忘，其身份就容易被他人冒充或取代。生物识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全性、保密性和方便性。生物特征识别技术具不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、可随身“携带”和随时随地可用等优点。

生物识别技术可广泛用于政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务。例如，一位储户走进了银行，他既没带银行卡，也没有输入密码就径直提款，当他在提款机上提款时，一台摄像机对该用户的眼睛进行扫描，然后迅速而准确地完成了用户身份鉴定，办理完业务，这是在美国得克萨斯州联合银行的一个营业部中发生的一个真实的镜头。而该营业部所使用的正是现代生物识别技术中的“虹膜识别系统”。美国“9·11”事件后，反恐怖活动已成为各国政府的共识，加强机场的安全防务十分重要。美国维萨格公司的脸像识别技术在美国的两家机场大显神通，它能在拥挤的人群中挑出某一张面孔，并判断他是不是通缉犯。

目前已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、面部识别、签名识别、声音识别等，但其中一部分技术含量高的生物识别手段还处于实验阶段。我们相信随着科学技术的飞速进步，将有越来越多的生物识别技术应用到实际生活中。

1．指纹识别

实现指纹识别有多种方法。其中有些是仿效传统的公安部门使用的方法，比较指纹的局部细节；有些直接通过全部特征进行识别；还有一些使用更独特的方法，如指纹的波纹边缘模式和超声波。有些设备能即时测量手指指纹，有些则不能。在所有生物识别技术中，指纹识别是当前应用最为广泛的一种。

2．手掌几何学识别

手掌几何学识别就是通过测量使用者的手掌和手指的物理特征来进行识别的技术，高级的产品还可以识别三维图像。作为一种已经确立的方法，手掌几何学识别不仅性能好，而且使用比较方便。它适用的场合是用户人数比较多，或者用户虽然不经常使用，但使用时很容易接受的场合。手形读取器使用的范围很广，且很容易集成到其他系统中，因此成为许多生物识别项目中的首选技术。

3．声音识别

声音识别就是通过分析使用者的声音的物理特性来进行识别的技术。目前，虽然已经有一些声音识别产品进入市场，但使用起来还不太方便，这主要是因为传感器和人的声音可变性都很大。另外，比起其他的生物识别技术，它使用的步骤也比较复杂，在某些场合显得不方便。很多研究工作正在进行中，我们相信声音识别技术将会取得重大进展。

4．虹膜识别

虹膜识别是与眼睛有关的生物识别中对人产生较少干扰的技术。它使用相当普通的照相机元件，而且不需要用户与机器发生接触。另外，它有能力实现更高的模板匹配性能。因此，它吸引了各种人的注意。

5．签名识别

签名识别在应用中具有其他生物识别所没有的优势，人们已经习惯将签名作为一种在交易中确认身份的方法，它的进一步的发展也不会让人们觉得有太大不同。实践证明，签名识别是相当准确的，因此签名很容易成为一种可以被接受的识别技术。

6．面部识别

关于面部识别，经常有一些夸张的言论，但实际是很难实现的。从用户的角度很容易理解面部识别的吸引力，但人们对这种技术的期望应该更现实些。到目前为止，面部识别在实际应用中还很少成功。但一旦克服了技术障碍，它将成为一种重要的生物识别方法。

7．基因识别

随着人类基因组计划的开展，人们对基因的结构和功能的认识也不断深化，并将其应用到了个人身份识别中。基因识别是一种高级的生物识别技术，但由于技术上的原因，还不能做到实时取样和迅速鉴定，这在某种程度上限制了它的广泛应用。除了上面提到的生物识别技术以外，还有通过气味、耳垂和其他特征进行识别的技术。但它们目前还不能走进日常生活。

8．步态识别

步态识别，使用摄像头采集人体行走过程的图像序列，进行处理后同存储的数据进行比较，来达到身份识别的目的。中科院自动化所已经对此进行了一定研究。步态识别作为一种生物识别技术，具有其他生物识别技术所不具有的独特优势，即在远距离或低视频质量情况下的识别潜力，且步态难以隐藏或伪装等。但是还存在很多问题制约了它的发展，比如拍摄角度发生改变，被识别人的衣着不同，携带有不同的东西，对所拍摄的图像进行轮廓提取的时候会发生改变从而影响识别效果等。但是该识别技术却可以实现远距离的身份识别，且在主动防御上有突出的性能。如果能突破现有的制约因素，在实际应用中必定有用武之地。

（五）全球定位系统

GPS是英文global positioning system（全球定位系统）的缩写。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆、海、空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。

1.GPS的组成部分

GPS的空间部分由24颗卫星组成（21颗工作卫星，3颗备用卫星），它位于距地表20200千米的上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。地面控制系统由监测站（monitor station）、主控制站（master monitor station）、地面天线（ground antenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado Spring）。地面控制站负责收集由卫星传回的讯息，并计算卫星星历、相对距离、大气校正等数据。

用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，越来越便于野外观测使用。使用者接收器有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。

GPS系统拥有如下多种优点：（1）使用低频信号，纵使天候不佳也仍能保持相当的信号穿透性；（2）全球覆盖（高达98%）；（3）三维定速、定时精度高；（4）快速、省时、高效率；（5）应用广泛、多功能；（6）可移动定位；（7）不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号，增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

2.GPS的功能

GPS的功能主要体现在精确定时、工程施工、勘探测绘、导航、定位和授时六个方面。

（1）精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中。

（2）工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量。

（3）勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到。

（4）导航：

① 武器导航，包括精确制导导弹、巡航导弹；

② 车辆导航，包括车辆调度、监控系统；

③ 船舶导航，包括远洋导航、港口/内河引水；

④ 飞机导航，包括航线导航、进场着陆控制；

⑤ 星际导航，包括卫星轨道定位；

⑥ 个人导航，包括个人旅游及野外探险。

（5）定位：

① 车辆防盗系统；

② 手机、PDA、PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统；

③ 儿童及特殊人群的防走失系统；

④ 精准农业，包括农机具导航、自动驾驶，土地高精度平整。

（6）授时：用于给电信基站、电视发射站等提供精确同步时钟源。

（六）地理信息系统

地理信息系统（geographic information system或geo-information system, GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。

GIS的操作对象是空间数据和属性数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，以实现对其定位、定性和定量的描述，这是GIS区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。

GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，它可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，并实现地理空间过程演化的模拟和预测。如图3-3所示。

GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供了各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。

GIS属于信息系统的一类，不同之处在于它能运作和处理地理参照数据。地理参照数据描述地球表面（包括大气层和较浅的地表下空间）空间要素的位置和属性，即GIS中的两种地理数据成分：空间数据，与空间要素几何特性有关；属性数据，提供空间要素的信息。

地理信息系统实用价值巨大，可以广泛应用于城市用地规划、交通规划、自然资源保护、水气管道及灾害监测和预防等领域，已逐渐成为信息产业的重要组成部分。地理信息系统技术能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。例如，一个GIS系统能使应急计划者在自然灾害的情况下较容易地计算出应急反应时间，或利用GIS系统来发现那些需要被保护不受污染的湿地。在医学上，运用地理信息系统制作血管分布图、器官的内部结构图，可以非常直观地反映出人体各部位的位置关系，所以它已经被作为强大的辅助医疗手段。正是因为地理信息系统具有种种优点，所以如今它已被全面应用于国民经济的各个部门，渗透到百姓生活的方方面面，深刻影响着芸芸众生获取信息的能力和方式。

二、研究热点

目前已经明确在未来的物联网、电子商务及现代物流中为参与其中的物品指定一个或几个唯一编码是非常重要的。因为只用这样做，每一个物品才有可能被作为一个个独立个体来对待；也因此才能识别每个物品的自身特性，记录每个物品的行为，跟踪每个物品发出或接收的信息，明确每个物品在现实世界中的各种流程模式，了解这些物品与其他物品之间的相互关系以及各种交互活动。可见物品编码标识技术是未来发展的关键技术之一。随着物联网的建设和发展，越来越多的物品融入物联网中，“物品”的编码和身份认证技术必将变得越来越丰富多彩，同时也必将遇到越来越多的难点问题和技术挑战。

（一）唯一的编码标识

在建设唯一标识体系的过程中最为重要的是使得一般的公司、组织或者个人可以简单、方便、便捷地获取或者创建他们所需要的唯一编码标识（可以是通过网络页面或者是其他各种网络资源），同时保障这些编码标识对于任意两个独立的实体不存在重复的可能性。

（二）精简、安全的编码标识

按道理各种唯一标识应该尽可能地精简以减少存储空间的占用，并且应该尽可能地公开以方便识别和引用。但出于安全性和其他各种考虑，还是需要在编码标识中加入一定的冗余信息。比如，我们有理由要求未来的物联网支持那些不透明的或者不明确的标识以及假标识，允许标识的内部结构和层次结构不是那么显而易见。这样的话，在未来的物联网信息公开的网络环境下——这时非授权的组织或个人也都可能读取物品的类别信息（如产品类型和对象类别）——物联网才有可能发现那些可能侵犯公众隐私或者危害供应链安全的行为，并及时对它们进行隔离或者对意图破坏者发动致命的攻击。这是目前编码标识技术的又一重要领域。

（三）兼容的物品编码标识体系

建立一整套比较适合未来发展的标识体系并不意味着原有的标识需要推倒重来。现在许多行业已经开始对各种对象分配适用于该行业的唯一标识，并且通过各行业及其企业的努力，在现有的应用系统中采用唯一标识技术的比重已经逐步提升。这些唯一标识已经在帮助我们收集大量的物品或者物品类别的信息。所以采用这些已存在的唯一标识作为查询和引用信息的关键词，将对物联网、电子商务及现代物流的建设和发展进程起到很大的推动作用。所以在单一物品可能存在多个标识的情况下，不论出于何种理由，标识都需要建立起一套可以进行标识数据转换以及动态地进行标识兼容性和互操作性检查的机制。

（四）海量信息管理

从复杂性的角度看，未来的网络的数据交通流量可以被称为是海量的了。它将几倍、几十倍甚至几百倍于今天互联网中的DNS查询所产生的网络流量。所以如何降低复杂性、如何减少查询冗余、如何进行高速搜索都将成为未来物品编码标识技术的关键研究课题。

综上可见，从近一段时间来看，主要的研究重点应该放在以下内容上：全球/全局统一的标识体系的研究，标识的管理技术，标识的化名技术，（可撤销的）匿名访问技术，多方认证技术等。本书主要针对全球统一的标识体系开展相关研究和介绍。

三、应用领域

（一）智能物流

物联网的快速发展，给智能物流带来了蓬勃生机。国家《物联网“十二五”发展规划》中指出：在重点领域开展应用示范工程，探索应用模式，积累应用部署和推广的经验和方法，形成一系列成熟的可复制推广的应用模板，为物联网应用在全社会、全行业的规模化推广做准备。智能物流作为物联网九个重点领域应用示范工程之一，具体指：建设库存监控、配送管理、安全追溯等现代流通应用系统，建设跨区域、跨行业、跨部门的物流公共服务平台，实现电子商务与物流配送一体化管理。

智能物流系统（intelligent logistics system, ILS）是以物品标识系统（article labeling and identifying system, ALIS）为基础，通过智能交通系统（intelligent transportation system, ITS），综合运用各种信息技术，以电子商务（electronic commerce, EC）方式运作的现代供应链物流服务体系。

智能物流系统已经具备了信息化、网络化、集成化、柔性化、自动化等先进技术特征，采用了最新的编码、标示、识别、条码、RFID、传感器、红外、激光、无线、移动通信、数据库、云计算、卫星定位等高新技术，同时利用物联网及电子商务技术优化物流管理，实现了信息共享，最终达到生产、采购、库存、销售以及财务和人力资源管理的全面集成，使物流、信息流、资金流发挥最大效能，是智能物流的承载平台。

1．智能物流系统的基础——物品编码

智能物流系统正常运作的前提是要保证物品或物流单元的唯一性，并可以实现数据的自动采集。物品的编码标识技术尤为重要，成为智能物流系统的基础。

物品编码系统，是指由不同数据结构、不同应用领域、不同承载方式的物品编码构成的系统，该系统是国家物品识别网络的基石，为自动识别系统提供数据采集内容。物品编码又分为通用物品编码系统和专用物品编码系统。

通用物品编码系统是指跨行业、跨部门、开放流通领域应用的物品编码系统，是开放流通领域物品的唯一身份标识系统，是目前应用最为广泛的编码系统，包括商品条码编码系统和采用射频识别技术的产品电子代码系统等。

专用物品编码系统是指在特定领域、特定行业或企业使用的物品编码系统。专用物品编码一般由各个部门、行业、企业自行编制，在本部门、本行业或本企业采用，是针对特定的应用需求而建立的，例如固定资产分类与代码、集装箱编码、托盘编码等。由于专用物品编码受限于其适用范围，一般采用的都是通用的数据载体，因此，在数据编码层需要增加特殊的标识（zhi）进行区分。

以GS1编码体系为例，当产品下线进入流通领域后，我们采用的是GS1—13编码，也就是日常生活中在超市购物时，商品包装上的条码符号所表示的代码信息。当商品在仓储运输过程中独立使用时，例如冰箱、电视等，其商品包装与物流包装是一样的，可以采用相同的物品标识。

更多的情况是一个纸箱内装有10瓶饮料、一条烟内有10盒卷烟，此时，包装箱上条码符号所表示的代码信息就要采用GS1—14编码。

当商品进入仓储运输物流环节时，对仅用于物流过程的一些物流单元（例如托盘、周转箱、集装箱等，不需要进入零售超市店铺），在物流单元上采用的一般是SSCC—18编码。在上述3种情况下，当用条码符号作为标识（zhi）时，分别采用EAN/UPC—13条码、ITF—14条码、EAN—128条码。

在供应链管理中，采用的是全球贸易项目标识代码GTIN（global trade item number）。GTIN是GS1组织对贸易项目（包括产品与服务），在买卖、运输、仓储及零售与贸易运输结算过程中提供的唯一标识。在物联网应用中，采用的则是SGTIN（serialized global trade identification number）系列化全球贸易目标标识代码。SGTIN是一种新的标识类型，它是基于GS1的全球贸易项目代码（GTIN），是GTIN和唯一序列代码的结合。将SGTIN转化成EPC代码，写进RFID标签的芯片中，通过物联网，从而实现了单一物品或物流单元的跟踪追溯管理。

2．物品标识在智能物流中的应用

随着数字成像技术的快速发展，条码识读设备的扫描系统也逐渐由激光光源向CCD、CMOS转换，特别是直接使用数字成像技术，使得许多智能手机可以十分方便地拍照条码符号，并快捷地实现条码的自动识别。

随着物联网的广泛应用，物品标识系统将发挥越来越重要的作用。一维条码将通过复合条码、应用标识符等技术，不断扩大条码的应用领域，实现物品的单品跟踪追溯管理。

二维条码的应用将会出现重大的跨越式发展。一维条码仅仅是对物品信息代码的标示，而不是对物品的描述。二维条码和一维条码应用的侧重点不同：一维条码用于对“物品”进行标示，二维条码用于对“物品”进行描述。信息容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特性是二维条码的主要特点。二维条码的编码可以沿用一维条码的原则，也可以附加更多的信息，还可以增加一些新的内容（如互联网链接地址等），从而实现更多的功能。

在基于RFID技术的物品标识体系中，典型的应用是由GS1提出的产品电子代码（EPC global）标准。通过射频识别系统的电子标签识读器可以实现对EPC标签内存信息的读取。识读器获取的EPC标签信息送入互联网EPC体系中的EPCIS后，即实现了对物品信息的采集和追踪。进一步利用EPC体系中的网络中间件等，可实现对所采集的EPC标签信息的利用。

在物品标识体系中，当编码采用全球产品电子代码EPC编码体系时，可满足新一代的与GTIN兼容的编码标准；标示是将EPC代码转换成二进制数据电文存储于RFID标签的芯片里面；识别是通过RFID读写装置，将数据电文找到、读取、编译、传送至计算机终端、还原成GTIN代码。从而实现了对物品的跟踪追溯管理。物品编码标识系统是物联网的基础与核心。

智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。智能物流涉及诸多的新技术应用：一是数据自动采集与自动识别技术，包括条码、RFID、传感器等；二是移动通信技术：包括3G、4G网等移动无线通信技术；三是智能终端技术，包括机载终端和手持终端；四是定位技术，包括GPS、RFID以及智能手机提供的位置服务；五是商业智能技术，包括信息加工、信息处理。

有专家称，智能物流将由以下智能技术作为支撑。

智能获取技术：使物流从被动走向主动，实现在物流过程中主动获取信息，主动监控车辆与货物，主动分析信息，使商品从源头开始即被实施跟踪与管理，实现信息流快于实物流。

智能传递技术：应用于企业内部、外部的数据传递功能，智能物流的发展趋势是实现整个供应链管理的智能化，因此需要实现数据间的交换与传递。

智能处理技术：应用于企业内部决策，通过对大量数据的分析，对客户的需求、商品库存、智能仿真等做出决策。

智能利用技术：应用于物流管理的优化、预测、决策支持、建模和仿真、全球化管理等方面，使企业的决策更具准确性和科学性。

综上所述，物品编码标识技术在智能物流中是不可或缺的基础技术之一，是实现智能化物流管理的核心技术。

（二）智能车辆管理系统

当前车辆的管理通常采用人工管理和IC卡近距离管理两种模式，但是数量的庞大以及出入的频繁度都导致审批、登记的手续烦琐和效率极低，且数据的精确性也非常有限。随着物品编码标识技术的不断提高，这个问题正在逐步地得到解决。为了对车辆进行快速识别，就需要有相关的物品编码标识系提供支撑，可见物品标识体系是智能交通实现的基础，是智能交通系统的神经末梢。基于RFID的智能车辆管理系统正是在这种需求的驱动下进入了应用领域。

基于RFID技术的智能车辆安全管理系统可以为车辆的通行提供独立的、不间断的系统设备，实现对车辆的方便管理，具有可靠性高、识别率高、安装维护简便等特点，且不需人工干预，可以自动完成一系列现场数据的采集、比较和开关控制等工作，从而可以节省人力，提高工作效率，减少人为错误及违规放行。系统主要由RFID硬件系统和安全管理软件系统组成。

RFID硬件系统的电子标签根据特定的编码体系记载所标识车辆在管理部门登记在册的合法编号及车辆照片，然后通过系统软件对每个标签进行授权，以鉴别该车辆是否有权通过此门。每张RFID标签都有全球唯一的编码，而且是不可修改的，因此RFID技术具有无可比拟的防伪性能。RFID标签中，除了唯一的编码外，还有一部分data区是可以写入一些数据信息的。可以把车辆号牌和车证信息加密写入到这个区域，从这一点上也可以说明其具有很高的防伪特点。

如果某车证不慎遗失，我们不仅仅可以通过上述手段从车证号码和车证的统一性上判别某车辆是否有权使用该车证。还可以通过失主挂失的方法使该车证失效，一旦某车辆使用挂失车证试图进入某区域，便可以被当场识别出来。

智能RFID读写器在大门出入口、车辆经过需要监控的交通路口安装，负责驱动天线发射信号或接收天线返回的信号，分析处理放置在车辆上的电子标签数据，同时将这些数据传送到系统的PC服务器中，通过系统软件对进出的车辆作出迅速的识别和记录。通过读写器对车辆道闸系统的控制，拥有假证或未获批准出入的车辆是根本无法进出特定区域的。

RFID车辆管理系统还涉及发卡、基本数据录入、进出监控和记录查询等环节。

（1）发卡：将电子标签制成车证，然后将车证内的数据信息，通过发卡装置读取并上传至PC机，通过软件系统对该电子车证进行授权；完成信息录入后，将电子车证固定在车身或粘贴于车窗玻璃上。

（2）数据录入：对用车人员、车辆、驾驶员、审批人员等相关信息进行录入。

（3）进出监控：当车辆进出大门或监管区域时，数据采集系统自动采集电子车证内数据，进行登记、判断等。系统处于自动监控、采集状态。合法车辆出入时，系统通过判断，显示放行，使车辆可以自由通过，同时系统会记录车辆出入时间；非法车辆出入时，系统会自动报警，自动道闸不会打开；只有当标签出现损坏时，系统会自动提示，工作人员予以换卡即可，或人工操作放行。同时系统会自动控制监控摄像机对经过的车辆进行拍照或录像，其影像资料由计算机自动储存以备查询。

（4）记录查询：根据时间、车辆信息等多方位的组合条件，系统可以实时查询、管理车辆通行的数据，满足管理上的需求。

物品标识系统能够帮助车辆管理系统实现智能化管理。智能的车辆管理系统同样会涉及数据自动采集与自动识别技术（包括条码、RFID、传感器等）、移动通信技术（包括3G、4G网等移动无线通信技术）、智能终端技术（机载终端、手持终端）、定位技术（GPS、RFID以及智能手机提供的位置服务等）及商业智能技术等诸多的新技术应用。

（三）智能城市

智能城市是把基于感应器的物联网和现有互联网整合起来，通过快速计算分析、处理，对网内人员、设备和基础设施实施，特别是交通、能源、商业、安全、医疗等公共行业进行的实时管理和控制的城市发展类型。智能城市研究始于智能建筑，20世纪80年代，智能建筑开始出现，并成为现在很多智能城市理论研究的重要部分。智能建筑逐渐由单体向区域化发展，从而发展成大范围建筑群和建筑区的综合智能社区。通过智能建筑、智能小区间广域通信网路、通信管理中心的连接，使整个城市发展成为智能城市。

城市各个领域有各自的网络，但是从整个城市来说，把各应用领域优化整合起来通过智能来提供更好的服务就需要标识。城市要变得智能就需要各种各样的信息，也就是说智能的第一步应该是感知。标识是实现感知的重要技术手段，因此在城市结构中，标识技术就是上层的业务应用和下层的物理基础设施之间的桥梁。标识系统能够支撑智能城市的各领域的和海量机构的标识的互联互通。例如，一个摄像头，最开始它通过标识系统先完成注册功能，完成注册后，用户去访问这个摄像头的时候，就可以借助于后台的网络，直接定位摄像头所在的位置。

在互联网中，是利用互联网的地址管理和域名服务管理来有效地连接下层物理基础设施的标识IP以及上层各种应用的运营的。物联网中也有类似的架构，但这里的标识远比互联网多。互联网只有IP和域名两种形式，但是在物联网中，不但有一维条码、二维条码、各种传感器的标识，以及各个端网的标识，而且还有通信标识、IP地址。智能城市的实现离不开物联网，因此智能城市的实现同样需要各种标识。物品标识系统将有助于实现智能城市各个环节之间的互联互通，从而构建成真正意义上的智能城市。

智能城市可以在政府行使经济调节、市场监管、社会管理和公共服务等职能的过程中，为其提供决策依据，使其更好地面对挑战，创造一个和谐的城市生活环境，促进城市的健康发展。