包先雨， 陳枝楠， 仲建忠， 陳 新， 李 軍

（1.深圳市檢驗檢疫科學研究院，廣東 深圳 518045；2.深圳市超寬帶通訊與射頻識別重點實驗室，廣東 深圳 518010）

條碼技術(shù)是將寬度不等的多個黑條和空白按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符，因其簡單、成本低等特點被廣泛應用于商品流通、圖書管理、郵政管理及銀行系統(tǒng)等許多領域中。射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)則是一種通過電磁感應或電磁傳播方式，使用讀寫設備非接觸地對于電子標簽進行寫入或讀取實現(xiàn)非接觸自動識別技術(shù)。RFID技術(shù)與條碼技術(shù)本質(zhì)上都是物品標識的一種手段，但由于RFID技術(shù)具有識別能力強、抗污染能力和耐久性強、使用壽命長、穿透性無屏障閱讀能力強、數(shù)據(jù)記憶容量大以及安全性高等明顯的優(yōu)點，被認為將會最終取代條碼技術(shù)而成為物品標識最有效的方式［1－2］。

盡管RFID技術(shù)優(yōu)勢明顯，但受制于標準不統(tǒng)一、操作復雜、運行成本偏高等難題，RFID技術(shù)仍舊不能完全取代條碼技術(shù)［3］。因此，現(xiàn)階段將兩者有機地融合起來，優(yōu)勢互補以實現(xiàn)物流供應鏈中電子標簽與條碼共同作用于物品標識的目的，可有效降低RFID技術(shù)的應用成本，提升物流供應鏈的運行效率。

文獻［4］提出了一種質(zhì)樸的條碼標簽與電子標簽的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)由條碼讀取器、條碼打印機、電子標簽讀寫器和計算機構(gòu)成，它主要通過計算機來提取一種標簽的商品屬性碼，并將其轉(zhuǎn)換為另一種標簽的商品屬性碼，操作原理簡單，但該方法適用范圍有限。文獻［5］提出了一種基于可擴展標記語言（extensible markup language，XML）的ISO15693電子標簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，它利用XML描述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，并將電子標簽存儲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后保存在XML文件里，可以實現(xiàn)不同類電子標簽之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，但很難轉(zhuǎn)換為條碼標簽數(shù)據(jù)。

基于上述文獻的分析，現(xiàn)有的技術(shù)仍然缺少有效的電子標簽與條碼相互轉(zhuǎn)換方法。對此，本文提出了一種電子標簽與商品條碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，并利用具有代表性的SGTIN－96EPC電子標簽與EAN－13零售商品條碼，給出一種有效的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換方法。結(jié)果證明了該方法的可行性、可操作性和軟件易實現(xiàn)性。

1 轉(zhuǎn)換模型

為實現(xiàn)電子標簽與商品條碼的相互轉(zhuǎn)換，本文構(gòu)建了一種電子標簽和商品條碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，如圖1所示。

圖1 電子標簽與商品條碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型

該轉(zhuǎn)換模型采用模塊化設計思想，由2個載體和6個轉(zhuǎn)換模塊組成。2個載體為電子標簽和商品條碼，6個轉(zhuǎn)換模塊分別為RFID讀寫模塊、電子標簽數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、條碼數(shù)據(jù)解析模塊、條碼閱讀模塊以及條碼生成模塊等。

該轉(zhuǎn)換模型的功能及工作原理如下：

（1）RFID讀寫模塊。該模塊通過天線發(fā)射射頻信號并利用空間耦合（電感或電磁耦合）原理與電子標簽進行無線通信，實現(xiàn)識別電子標簽、讀取電子標簽數(shù)據(jù)以及寫電子標簽數(shù)據(jù)等功能。

（2）電子標簽數(shù)據(jù)解析模塊。該模塊主要負責對電子標簽進行譯碼，并分別提取標簽各段的數(shù)據(jù)及意義。其中數(shù)據(jù)段主要包括標頭、濾值、分區(qū)、廠商識別代碼、貿(mào)易項代碼和序列號。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊。該模塊主要負責完成電子標簽數(shù)據(jù)和條碼數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。

（4）條碼數(shù)據(jù)解析模塊。通過計算和對比條碼字符中條的相似邊緣之間的距離來實現(xiàn)對商品條碼的數(shù)據(jù)解析，并分別提取商品條碼各段的數(shù)據(jù)及意義。

（5）條碼閱讀模塊。讀取商品條碼并識別條碼所包含的信息。該模塊主要工作原理為：利用光電元件將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并經(jīng)過放大電路產(chǎn)生與條碼符號上反射光成正比的模擬信號，通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸?shù)接嬎銠C中處理。

（6）條碼生成模塊。該模塊主要實現(xiàn)生成條碼數(shù)據(jù)的工作，配置條碼打印機即能完成條碼的打印。

2 數(shù)據(jù)載體

EAN－13亦稱通用商品條形碼，由國際物品編碼協(xié)會制定，通用于世界各地，是目前國際上使用最廣泛的一種商品條形碼，也是我國在國內(nèi)推行使用最廣泛的零售商品條形碼，主要應用于商品流通環(huán)節(jié)、超級市場和其他終端零售業(yè)。SGTIN是系列化全球貿(mào)易標識代碼的簡稱，有96位和64位2種結(jié)構(gòu)，其中SGTIN－96是目前國內(nèi)外普遍采用的EPC碼。本文選用了這2種具有代表性的編碼方式作為數(shù)據(jù)載體。

2.1 EAN－13零售商品條碼

EAN－13代碼結(jié)構(gòu)由廠商識別代碼、商品項目代碼、校驗碼3部分組成，分為4種結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)見表1所列。

廠商識別代碼由7～10位數(shù)字組成，由中國物品編碼中心統(tǒng)一向申請廠商負責分配和管理。廠商識別代碼的前3位代碼為前綴碼，國際物品編碼協(xié)會分配給中國物品編碼中心的前綴碼為690～695。目前我國還未啟動結(jié)構(gòu)3、結(jié)構(gòu)4和前綴碼695，前綴碼為690、691的EAN－13代碼采用結(jié)構(gòu)1，前綴碼為692、693、694的 EAN－13代碼采用結(jié)構(gòu)2［6］。

商品項目代碼由5～2位數(shù)字組成，一般由廠商自行編制，也可由中國物品編碼中心負責編制。校驗碼為1位數(shù)字，用于檢驗整個編碼的正誤。

表1 EAN－13代碼結(jié)構(gòu)

2.2 SGTIN－96EPC電子標簽

SGTIN－96［7］編碼結(jié)構(gòu)由標頭、濾值、分區(qū)、廠商識別代碼、貿(mào)易項代碼和序列代碼等6個字段組成。

標頭是定義EPC存儲器內(nèi)總長、識別類型和EPC標簽編碼結(jié)構(gòu)的一組數(shù)字。標頭為8位，SGTIN－96標頭二進制值為00110000，二進制位置為b95b94…b88。

濾值是用來快速過濾和基本物流類型預選的附加數(shù)據(jù)，SGTIN濾值為3，編碼方法為整數(shù)，二進制位置為b87b86b85。具體見表2所列。

表2 SGTIN濾值表

分區(qū)用來指示EPC電子標簽代碼中廠商識別代碼和貿(mào)易項代碼的分開位置，分區(qū)為3位，二進制位置為b84b83b82。SGTIN－96分區(qū)值以及廠商識別代碼和貿(mào)易項代碼字段的相關大小見表3所列。

廠商識別代碼由GS1分配給管理者實體或其代表，該代碼邏輯段為20～40位，編碼段為47位，其位置為b81b80…b（82－M）。廠商識別代碼和GS1GTIN標識的廠商識別代碼相同。

貿(mào)易項代碼由管理實體分配給一個特定對象分類。該代碼為24～4位，位置為b（81－M）b（80－M）…b38。指示碼和項目參考代碼字段以下列方式結(jié)合：把指示碼放在域中最左位置，結(jié)果看作一個單一的數(shù)字字符串作為貿(mào)易項代碼字段。

序列號是唯一標識物理實體的一系列連續(xù)編碼，由管理實體分配給一個單個對象，其位數(shù)為38位，位置為b37b36…b0。SGTIN－96編碼只能表示其值小于238（即0～274，877，906，943）、不含前導0的整數(shù)值序列代碼。

表3 SGTIN分區(qū)值

3 轉(zhuǎn)換方法

3.1 SGTIN－96EPC轉(zhuǎn)換為EAN－13

SGTIN－96EPC電子標簽轉(zhuǎn)換為EAN－13零售商品條碼結(jié)構(gòu)對應關系如圖2所示，EPC電子標簽的廠商識別代碼對應轉(zhuǎn)換為條碼廠商識別代碼，EPC電子標簽的項目參考代碼對應轉(zhuǎn)換為條碼的商品項目代碼，EPC電子標簽序列號不進行轉(zhuǎn)換。

圖2 電子標簽轉(zhuǎn)換為零售商品條碼的結(jié)構(gòu)對應關系

轉(zhuǎn)換方法如下：

（1）RFID讀寫模塊與EPC電子標簽進行通訊，識別電子標簽并讀取電子標簽數(shù)據(jù)。

（2）電子標簽數(shù)據(jù)解析模塊對讀到的數(shù)據(jù)進行解碼分析。讀取電子標簽分區(qū)值P＝b84b83b82，P應滿足：

根據(jù)表3獲取廠商識別代碼的位數(shù)M，分離出廠商識別代碼b81b80…b（82－M）和貿(mào)易項代碼

b（81－M）b（80－M）…b38。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊將廠商識別代碼b81b80…b（82－M）當作無符號整數(shù)，轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)表示的L位數(shù)字p1p2…pL，提取廠商識別代碼。L應滿足：

（4）將貿(mào)易項代碼b（81－M）b（80－M）…b38當作無符號整數(shù)，轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)表示的（13－L）位數(shù)字i1i2…i（13－L），提取指示碼i1和項目參考代碼i2i3…i（13－L）。i1應滿足：

（5）構(gòu)造13位數(shù)字X13X12…X1，構(gòu)造的關系為：

（6）計算校驗碼X1，即

（7）生成零售商品代碼如下：

X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1。

（8）將零售商品代碼輸出到條碼生成模塊，打印出條碼。條碼符號的質(zhì)量要求應符合相關標準的規(guī)定。

3.2 EAN－13轉(zhuǎn)換為SGTIN－96EPC

EAN－13零售商品條碼轉(zhuǎn)換為SGTIN－96 EPC電子標簽結(jié)構(gòu)對應關系如圖3所示，零售商品條碼的廠商識別代碼對應轉(zhuǎn)換為電子標簽廠商識別代碼，零售商品條碼的商品項目代碼對應轉(zhuǎn)換為電子標簽的項目參考代碼，校驗碼不進行轉(zhuǎn)換，同時電子標簽生成序列號。

圖3 零售商品條碼轉(zhuǎn)換為電子標簽結(jié)構(gòu)對應關系

轉(zhuǎn)換方法如下：

（1）條碼閱讀模塊讀取零售商品條碼，并用條碼數(shù)據(jù)解析模塊對識別到的條碼數(shù)據(jù)X13X12…X1進行解碼，獲取廠商識別代碼長度L，并提取廠商識別代碼X13…X（14－L）和商品項目代碼X（13－L）…X2。

（2）根據(jù)表3的SGTIN分區(qū)值確定EPC電子標簽的分區(qū)值P、廠商識別代碼字段的位數(shù)目M和指示碼與項目參考代碼字段的位數(shù)目N。

分區(qū)值應滿足：

（3）將廠商識別代碼X13X12…X（14－L）當作十進制整數(shù)，構(gòu)造EPC廠商識別代碼p1p2…pL，并轉(zhuǎn)化為二進制表示形式b81b80…b（82－M）。

（4）在商品項目代碼X（13－L）…X2前增加0指示符，轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)表示的（13－L）位數(shù)字，構(gòu)造項目參考代碼i1i2…i（13－L），并轉(zhuǎn)化為二進制表示形式b（81－M）b（80－M）…b38。

（5）構(gòu)造整數(shù)序列號S，轉(zhuǎn)化為二進制表示形式為b37b36…b0。S應滿足：

（6）根據(jù)從最高有效位到最低有效位串聯(lián)以下位字段構(gòu)造最終二進制編碼：標頭001 10000（8位）、濾值F（3位）、分區(qū)值P（3位）、廠商識別代碼C（M位）、貿(mào)易項代碼（N位）、序列號S（38位）。 生 成 SGTIN－96EPC 二 進 制 代 碼 為b95b94…b0。

（7）生成EPC電子標簽數(shù)據(jù)，并通過RFID讀寫器，將生成的EPC電子標簽數(shù)據(jù)寫入電子標簽中。

4 應用舉例

假設SGTIN－96EPC電子標簽的二進制代碼為：

00110000 001 101 0110100101010101110010100 00000011000000111001 000…01101010000101，

EAN－13零售商品條碼為6903242123459。

電子標簽向零售商品條碼轉(zhuǎn)化的步驟如下：

（1）RFID讀寫模塊識別電子標簽并進行讀數(shù)據(jù)EPC二進制代碼：

00110000 001 101 01101001010010111001010000 000110 00000111001 000…01101010000101。

（2）電子標簽數(shù)據(jù)解析模塊進行數(shù)據(jù)解碼，根據(jù)分區(qū)值P＝5，得M＝24。

廠商識別代碼為：

b81b80…b（82－M）＝011010010101010111001010。

貿(mào)易項代碼為：

b（81－M）b（80－M）…b38＝00000011000000111001。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊將01101001010101011100 1010轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)，得廠商識別代碼p1p2…pL＝6903242。

（4）將00000011000000111001轉(zhuǎn)化為十進制整數(shù)，得貿(mào)易項代碼i1i2…i（13－L）＝012345。

（5）對應X13X12…X（14－L）為p1p2…pL＝6903242。

對應 X（13－L）X（12－L）…X2為i2…i（13－L）＝12345。

（6）根據(jù)（5）式計算校驗碼得X1＝9。

（7）生成零售商品代碼X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1為6903242123459。

（8）通過條碼生成模塊生成條碼。

零售商品條碼向電子標簽轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的步驟如下：

（1）條碼閱讀模塊讀取條碼數(shù)據(jù)6903242123459。

（2）由條碼數(shù)據(jù)解析模塊進行解碼，L＝7，可得：

廠商識別代碼X13…X（14－L）＝6903242；

商品項目代碼X（13－L）…X2＝12345。

（3）構(gòu)造廠商識別代碼p1p2…pL＝6903242，轉(zhuǎn) 化 為 二 進 制 數(shù) b81b80…b（82－M）＝011010010101010111001010。

（4）構(gòu)造貿(mào)易項代碼i1i2…i（13－L）＝012345，轉(zhuǎn) 化 為 二 進 制 數(shù) b（81－M）b（80－M）… b38＝00000011000000111001。

（5）生成序列號，假設為6789，轉(zhuǎn)化為二進制表示為b37b36…b0＝000…01101010000101。

（6）生成SGTIN－96EPC二進制代碼b95b94…b0為00110000 001 101 0110100101010101110 01010 00000011000000111001 000…0110101000 0101。

（7）生成電子標簽。

結(jié)果表明，該方法可以很容易地實現(xiàn)SGTIN－96EPC電子標簽和EAN－13零售商品條碼之間的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，具有良好的可行性和可操作性，同時執(zhí)行的操作步驟簡單、易于軟件實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

基于目前國內(nèi)外缺乏有效的電子標簽和條碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，本文提出了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，并結(jié)合具有代表性的SGTIN－96EPC電子標簽與EAN－13商品條碼給出了一種有效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。該方法具有良好的可行性、可操作性以及軟件易實現(xiàn)性，其應用和推廣將對現(xiàn)代物流和零售行業(yè)信息化系統(tǒng)的建設和實施具有重要意義。

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