第3章 感知层技术(新版)

• 2005年1月，EAN正式更名为全球第一标准 化组织（GSI，Global standard 1st)。 • 2005年6月，UCC正式更名为GS1 US • 目前，EPCglobal就是GS1和GS1 US两大标 准联合成立 • 1970年Iterface Mechanisms公司开发出“二 维码”，组合成高密度信息图案 • 随着LED、微处理器和激光二极管的不断 发展，迎来了新的标识符号（象征学）和 其应用的大爆炸，被称之为“条码工业”
国际广泛使用的条码种类有：
• EAN、UPC码——商品条码，用于在世界范围内唯 一标识一种商品。我们在超市中最常见的就是EAN 和UPC条码。
3.1.3一维符号结构与代码结构
• 1. 商品编码原则
• 1）唯一性 • 唯一性是指商品项目与其标识代码一一对应，即一个商品 项目只有一个代码，一个代码只标识同一商品项目。商品 项目代码一旦确定，永不改变，即使该商品停止生产、停 止供应了，在一段时间内（有些国家规定为3年）也不得 将该代码分配给其他商品项目。 • 2）无含义 • 无含义代码是指代码数字本身及其位置不表示商品的任何 特定信息。在EAN及UPC系统中，商品编码仅仅是一种识 别商品的手段，而不是商品分类的手段。无含义使商品编 码具有简单、灵活、可靠、充分利用代码容量、生命力强 等优点，这种编码方法尤其适合于较大的商品系统。 • 3）全数字型 • 在EAN及UPC系统中，商品编码全部采用阿拉伯数字。
图3 - 9 店内条码
店内条码并不是超市或企业自己 随意制定的，也必须遵循相应的 国家标准（GB/T18283—2008： 商品条码 店内条码）。譬如超市 店内条码按国家标准必须是以 “20 ~ 24”作为前缀。店内条码 的编码分为两种：不包含价格等 信息的13位代码和包含价格等信 息的13位代码
6. EAN部分已分配的前缀码
公共感知层
无线传感网
物联网应用系统拓扑图
中间件部分 （云计算处理）
• 感知是指对客观事物的信息直接获取并进行认知 和理解的过程。感知层，承担信息的采集，可以 应用的技术包括条码和扫描器、智能卡、RFID电 子标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、传感器 网络等。其中条码和RFID标签显示身份，传感器 捕捉信息状态，摄像头记录图像，GPS进行跟踪定 位，最终实现识别物体、采集信息的目标。人类 对事物的信息需求主要是对事物的识别与辨别、 定位及状态和环境变化的动态信息。感知信息的 获取需要技术的支撑,人们对于信息获取的需求促 使其不断研发新的技术来获取感知信息,目前这些 技术应用社会实践活动中的主要有以下几种
第3章 感知层技术
• 通常我们将物联网大致分为三层：感知层、网络层 和应用层，如图3-1所示。感知层相当于人体的皮肤 和五官，网络层相当于人体的神经中枢和大脑，应 用层相当于人的社会分工。
3.1 条码技术 3.2 电子标签——RFID 3.3 传感器及检测技术 3.4 智能检测系统 3.5 MEMS技术
EAN-13条码构成及符号构成
4. EAN-13商品条码字符集的选用
左侧数据符
右侧数据符
A子集和B子集 C子集 EAN-13商品条码中的前置码不用条码字符表示，不包 括在左侧数据符内。
起始符、终止符为101； 中间分隔符为01010。
表3-2 左侧数据符字符集的选用规则
•选用A子集还是B子集表示左侧数据符取决于前置 码的数值。
3.1.2条码的构成与工作原理
• 条形码是一种信息的图形化表示方法，可以把信息 制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信 息输入到计算机中。条形码分为一维条码和二维条 码，一维码比较常见，如日常商品外包装上的条码 就是一维码。它的信息存储量小，仅能存储一个代 号，使用时通过这个代号调取计算机网中的数据。 二维码是近几年发展起来的，它能在有限的空间内 存储更多的信息，包括文字、图像、指纹、签名等， 并可脱离计算机使用。 • 条码是由一组宽度不同、平行相邻的黑色条纹和空 白，按预设的格式与间距组合组合起来的符号。是 一种供光电扫描器识读、由计算机自动识别的特殊 代码，深色为条，浅色为空，条空代表的13位数字 是直观的代表特定商品相关信息。这是人与计算机 “沟通”的一种特定语言。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 20世纪初，伍德兰教授致力于条码的开发，其研 究成果成为现代通用产品代码（UPC, Uniform Product Code)的码规基础。60年代末，条码的读 取开始与计算机互联 • 1970年， 条码识别用在了有轨电车和北美铁路系 统。第一次在仓库管理系统中得到应用。 • 1973年，美国统一代码委员会（UCC, Uniform Code Committee)建立了UPC条码系统，并全面实 现了该条码编码以及其所标识的商品的标准化。 UPC条码一般包括12个数字，每个字符由两个黑 线条和两个白线条组成。代码由左右两个半截线 条组成，便于实现双扫描识别。
UPC条码有四 大优点： • 利用商店结 账机可快速 加以识别 • 从各种角度 都能识别 • 印刷成本比 较便宜 • 不需多余的 费用
• 1974年，Intermec公司推出39码，很快 被美国国防部所采纳。 • 1975年欧洲共同体在UPC条码基础上， 开发了欧洲物品编码系统（EANS, European Article Numbering System)， 简称EAN码，正式成立欧洲物品编码协 会（EAN, European Article Numbering Association)，直到1981年该组织发展为 国际性组织，称为“国际物品编码协会” （IAN, International Article Numbering Association)。并推出EAN128码和93码 （其密度均比39码高出近30%） • 1981年，建立行业标准和本业内的条码 应用系统
3.1 条码技术：物联网的第一代身份证 一、条码产生的背景
20世纪20年代，为了实现信件自动分拣想出在信 封上做条码标记，条码中的信息是收件人的地址，如 现在的邮政编码。使用一个条表示“1”，两个条表示 “2”，而条码识别设备：一个能够发射光并接收反射 光的扫描期；一个测定反射信号“条”和“空”的方法。 扫描器利用光电采集器来收集发射光。“空”发射回来 的是强信号，“条”反射回来的是弱信号。与当今电子 元器件应用不同的是，利用磁性线圈来测定“条”和 “空”。在接收到“空”信号的时候吸引一个开关，在接 收到“条”信号的时候，释放开关并接通电路。 1948年，条码发明人知道食品连锁店老板询问开 发自动化结账系统。
3. 条码的符号特征
• 条与空是由标准宽度的模块组合而成。一 个标准宽度的条模块表示二进制的“1”， 而一个标准宽度的空模块表示二进制的 “0”。条码符号的放大系数：0.8～2.0 • （1）条和空分别由1～4个同一宽度的深或 浅颜色的模块组成。深色模块用“1”表示， 浅色模块用“0”表示。 • （2）数字条码字符：2条2空，共7个模块 • （3）辅助条码字符：起始、终止符、中间 分隔符
3.1.4二维条码组成与辨识
• 一维条码只是在一个方向上（一般是水平方向） 表达信息，使用时通过这个代号调取计算机网络 中的数据。因此一维条码有一个明显得缺点，即 垂直方向不携带信息，故信息密度偏低。受信息 容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而 不是对物品的描述。它对两个助手——计算机和 数据库相当依赖。没有两个助手的鼎力相助，一 维条码很难派上用场。 • 由于受信息容量的限制，一维条码符号仅仅是对 物品信息代码的标识，而不是对物品的描述。所 谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码， 代码以条码符号的形式印制在物品上，用来标识 该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条 码本身不表示该产品的描述性信息，更详细的信 息要通过访问数据库才可以了解。
2. 一维符号结构
• 表3-1 EAN/UCC-13代码结构分配
商品上的条码
• 条码是由一组宽度不同、平行相邻的黑色条纹和 空白，按预设的格式与间距组合组合起来的符号。 是一种供光电扫描器识读、由计算机自动识别的 特殊代码，深色为条，浅色为空，条空代表的13 位数字是直观的代表特定商品相关信息。这是人 与计算机“沟通”的一种特定语言。 • 标准条码是由厂商识别代码、商品项目代码、校 验码三部分组成的13位数字代码，分为四种结构。 厂商识别代码由7~10位数字组成，中国物品编码 中心负责分配和管理，厂商识别代码是由前缀码 和厂商代码构成的。前3位代码为前缀码，国际物 品编码协会已分配给中国大陆的前缀码为690~695， 分配给中国台湾的前缀码为471，分配给中国香港 特别行政区的前缀码为489。
• 譬如，图3-8中EAN-13商品条码确定13位数字代 码6901234567892的左侧数据符的二进制表示。 • 第一步：根据前表，前置码为6的左侧数据符所选 用的字符集依次排列为ABBBAA。 • 第二步：查表，左侧数据符901234的二进制表示。 如表3-3所示。
5、店内条码
• 在购买散装食品时，会使 用一种独特的条码——店 内条码。这种条码是工作 人员现将商品的名称和保 质期输入计算机备案数据 库，消费者只要将所过食 品放在称重器上，然后输 入商品相关的信息后，就 可以进行打印了。 • 在商品条码的盲区里（主 要是一些散装的商品）店 内条码就成为超市唯一的 选择，所以店内条码会一 定范围内和商品条码长期 共存。
常用的条码和条码扫描器
• 当光电扫描器发出的光束扫过条码时，扫描光线 照在浅色的空上容易发射，而找到深色的条上则 不反射，这样被调取过的条码能够发射回来的强 弱、长短不同的光信号即转换成相应的电信号， 经过处理后变成计算机可接收的数据，从而读出 商品上条码的信息。
常见的大概有二十多种码制
• Code39码（标准39码）、codabar码（库德巴 码）、code25码（标准25码）、ITF25码（交叉 25码）、Matrix25码（矩阵25码）、UPC-A码、 EAN-13码（EAN-13国际商品条码）、EAN-8码 （EAN-8国家商品条码）、中国邮政码（矩阵25 码的一种变体）、code-B码、MIS码、code93 码、ISBN码、ISSN码、Code128码（Code128， 包括EAN128码）、code39EMS(EMS专用的39 码)等一维条码和PDF417等二维条码。
条码是一种信息采集的新技术
• 当光电扫描器发出的光束扫过 条码时，扫描光线照在浅色的 空上容易发射，而找到深色的 条上则不反射，这样被调考能 够发射回来的强弱、长短不同 的光信号即轮换成相应的电信 号，经过处理后变成计算机可 接收的数据，从而是读出商品 上条码的信息。商品信息输入 电子收款机的计算机中后，计 算机自动查阅商品数据库中的 价格数据，在反馈给电子收款 机，随即打印出售款清单和金 额，其速度几乎与扫描条码同 步完成。 • 印刷在商品包装袋 上的条码，像一条 条商品信息的纽带， 将世界各国制造厂 商的和形形色色的 商品有机地联系起 来，有清清楚楚地 加以识别。它使商 品在世界迅速流通， 解除了各国文字语 言的障碍，给计算 机信息采集带来很 多方便，为建立起 全球性的商品交易 网络，发挥着很大 作用。
• 表3-1为商品标识代码之一， EAN/UCC-13代码 结构分配。例如：
13位代码结构
• 图3-5所示，前3位数字代表的是国家或地区的代码。690 代表产地为中国大陆。中间4位数是厂商代码，它是由商 品的厂商自行编码的，代表这这个商品的厂商编号。后5 位是商品项目代码，由各厂自行确定产品号码，代表商品 的类别，如日期、年份等。最后一个数字则是校验码 • 图右所示中，这两件商品都是同一厂家出产的，其条码只 是位数相差了一位数：一个代表香辣味的，一个代表麻辣 味的
1949年10月20日提出了今日条码雏形的专利
• 该条码最大的特点是将竖直 的条码弯曲呈环形，就像是 箭靶或是公牛眼一样。公牛 眼代码的好处在于无论什么 地方都可以扫描出来，缺点 是太浪费空间，如图3-2所 示 • 伍德兰在1992年才获得美国 国家科技与发明奖的肯定 • 1959年提出能够描述数字0 - 9中每个数字可由7段平行 条码组成的条码
• 商品条码的条码字符集： 0 ~ 9。条码字符：2条2 空，共7个模块。每个条或空由1～4个模块组成。 • 条码字符集: A子集、B子集、C子集。
A子集
B子集
C子集
•A子集与C子集互为反相， B子集与C子集互为镜像。 A子集中条码字符包含的条模块的个数为奇数，称奇 排列；B、C子集为偶数，称偶排列。