电子标签与商品条码的数据转换模型研究

包先雨， 陈枝楠， 仲建忠， 陈 新， 李 军

（1.深圳市检验检疫科学研究院，广东 深圳 518045；2.深圳市超宽带通讯与射频识别重点实验室，广东 深圳 518010）

条码技术是将宽度不等的多个黑条和空白按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，因其简单、成本低等特点被广泛应用于商品流通、图书管理、邮政管理及银行系统等许多领域中。射频识别（radio frequency identification，RFID）技术则是一种通过电磁感应或电磁传播方式，使用读写设备非接触地对于电子标签进行写入或读取实现非接触自动识别技术。RFID技术与条码技术本质上都是物品标识的一种手段，但由于RFID技术具有识别能力强、抗污染能力和耐久性强、使用寿命长、穿透性无屏障阅读能力强、数据记忆容量大以及安全性高等明显的优点，被认为将会最终取代条码技术而成为物品标识最有效的方式［1－2］。

尽管RFID技术优势明显，但受制于标准不统一、操作复杂、运行成本偏高等难题，RFID技术仍旧不能完全取代条码技术［3］。因此，现阶段将两者有机地融合起来，优势互补以实现物流供应链中电子标签与条码共同作用于物品标识的目的，可有效降低RFID技术的应用成本，提升物流供应链的运行效率。

文献［4］提出了一种质朴的条码标签与电子标签的信息转换系统，该系统由条码读取器、条码打印机、电子标签读写器和计算机构成，它主要通过计算机来提取一种标签的商品属性码，并将其转换为另一种标签的商品属性码，操作原理简单，但该方法适用范围有限。文献［5］提出了一种基于可扩展标记语言（extensible markup language，XML）的ISO15693电子标签数据转换方法，它利用XML描述数据转换结构，并将电子标签存储的数据转换后保存在XML文件里，可以实现不同类电子标签之间的数据转换，但很难转换为条码标签数据。

基于上述文献的分析，现有的技术仍然缺少有效的电子标签与条码相互转换方法。对此，本文提出了一种电子标签与商品条码的数据转换模型，并利用具有代表性的SGTIN－96EPC电子标签与EAN－13零售商品条码，给出一种有效的数据相互转换方法。结果证明了该方法的可行性、可操作性和软件易实现性。

1 转换模型

为实现电子标签与商品条码的相互转换，本文构建了一种电子标签和商品条码的数据转换模型，如图1所示。

图1 电子标签与商品条码的数据转换模型

该转换模型采用模块化设计思想，由2个载体和6个转换模块组成。2个载体为电子标签和商品条码，6个转换模块分别为RFID读写模块、电子标签数据解析模块、数据处理模块、条码数据解析模块、条码阅读模块以及条码生成模块等。

该转换模型的功能及工作原理如下：

（1）RFID读写模块。该模块通过天线发射射频信号并利用空间耦合（电感或电磁耦合）原理与电子标签进行无线通信，实现识别电子标签、读取电子标签数据以及写电子标签数据等功能。

（2）电子标签数据解析模块。该模块主要负责对电子标签进行译码，并分别提取标签各段的数据及意义。其中数据段主要包括标头、滤值、分区、厂商识别代码、贸易项代码和序列号。

（3）数据处理模块。该模块主要负责完成电子标签数据和条码数据的相互转换。

（4）条码数据解析模块。通过计算和对比条码字符中条的相似边缘之间的距离来实现对商品条码的数据解析，并分别提取商品条码各段的数据及意义。

（5）条码阅读模块。读取商品条码并识别条码所包含的信息。该模块主要工作原理为：利用光电元件将检测到的光信号转换成电信号，并经过放大电路产生与条码符号上反射光成正比的模拟信号，通过模拟数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。

（6）条码生成模块。该模块主要实现生成条码数据的工作，配置条码打印机即能完成条码的打印。

2 数据载体

EAN－13亦称通用商品条形码，由国际物品编码协会制定，通用于世界各地，是目前国际上使用最广泛的一种商品条形码，也是我国在国内推行使用最广泛的零售商品条形码，主要应用于商品流通环节、超级市场和其他终端零售业。SGTIN是系列化全球贸易标识代码的简称，有96位和64位2种结构，其中SGTIN－96是目前国内外普遍采用的EPC码。本文选用了这2种具有代表性的编码方式作为数据载体。

2.1 EAN－13零售商品条码

EAN－13代码结构由厂商识别代码、商品项目代码、校验码3部分组成，分为4种结构，其结构见表1所列。

厂商识别代码由7～10位数字组成，由中国物品编码中心统一向申请厂商负责分配和管理。厂商识别代码的前3位代码为前缀码，国际物品编码协会分配给中国物品编码中心的前缀码为690～695。目前我国还未启动结构3、结构4和前缀码695，前缀码为690、691的EAN－13代码采用结构1，前缀码为692、693、694的 EAN－13代码采用结构2［6］。

商品项目代码由5～2位数字组成，一般由厂商自行编制，也可由中国物品编码中心负责编制。校验码为1位数字，用于检验整个编码的正误。

表1 EAN－13代码结构

2.2 SGTIN－96EPC电子标签

SGTIN－96［7］编码结构由标头、滤值、分区、厂商识别代码、贸易项代码和序列代码等6个字段组成。

标头是定义EPC存储器内总长、识别类型和EPC标签编码结构的一组数字。标头为8位，SGTIN－96标头二进制值为00110000，二进制位置为b95b94…b88。

滤值是用来快速过滤和基本物流类型预选的附加数据，SGTIN滤值为3，编码方法为整数，二进制位置为b87b86b85。具体见表2所列。

表2 SGTIN滤值表

分区用来指示EPC电子标签代码中厂商识别代码和贸易项代码的分开位置，分区为3位，二进制位置为b84b83b82。SGTIN－96分区值以及厂商识别代码和贸易项代码字段的相关大小见表3所列。

厂商识别代码由GS1分配给管理者实体或其代表，该代码逻辑段为20～40位，编码段为47位，其位置为b81b80…b（82－M）。厂商识别代码和GS1GTIN标识的厂商识别代码相同。

贸易项代码由管理实体分配给一个特定对象分类。该代码为24～4位，位置为b（81－M）b（80－M）…b38。指示码和项目参考代码字段以下列方式结合：把指示码放在域中最左位置，结果看作一个单一的数字字符串作为贸易项代码字段。

序列号是唯一标识物理实体的一系列连续编码，由管理实体分配给一个单个对象，其位数为38位，位置为b37b36…b0。SGTIN－96编码只能表示其值小于238（即0～274，877，906，943）、不含前导0的整数值序列代码。

表3 SGTIN分区值

3 转换方法

3.1 SGTIN－96EPC转换为EAN－13

SGTIN－96EPC电子标签转换为EAN－13零售商品条码结构对应关系如图2所示，EPC电子标签的厂商识别代码对应转换为条码厂商识别代码，EPC电子标签的项目参考代码对应转换为条码的商品项目代码，EPC电子标签序列号不进行转换。

图2 电子标签转换为零售商品条码的结构对应关系

转换方法如下：

（1）RFID读写模块与EPC电子标签进行通讯，识别电子标签并读取电子标签数据。

（2）电子标签数据解析模块对读到的数据进行解码分析。读取电子标签分区值P＝b84b83b82，P应满足：

根据表3获取厂商识别代码的位数M，分离出厂商识别代码b81b80…b（82－M）和贸易项代码

b（81－M）b（80－M）…b38。

（3）数据处理模块将厂商识别代码b81b80…b（82－M）当作无符号整数，转化为十进制数表示的L位数字p1p2…pL，提取厂商识别代码。L应满足：

（4）将贸易项代码b（81－M）b（80－M）…b38当作无符号整数，转化为十进制数表示的（13－L）位数字i1i2…i（13－L），提取指示码i1和项目参考代码i2i3…i（13－L）。i1应满足：

（5）构造13位数字X13X12…X1，构造的关系为：

（6）计算校验码X1，即

（7）生成零售商品代码如下：

X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1。

（8）将零售商品代码输出到条码生成模块，打印出条码。条码符号的质量要求应符合相关标准的规定。

3.2 EAN－13转换为SGTIN－96EPC

EAN－13零售商品条码转换为SGTIN－96 EPC电子标签结构对应关系如图3所示，零售商品条码的厂商识别代码对应转换为电子标签厂商识别代码，零售商品条码的商品项目代码对应转换为电子标签的项目参考代码，校验码不进行转换，同时电子标签生成序列号。

图3 零售商品条码转换为电子标签结构对应关系

转换方法如下：

（1）条码阅读模块读取零售商品条码，并用条码数据解析模块对识别到的条码数据X13X12…X1进行解码，获取厂商识别代码长度L，并提取厂商识别代码X13…X（14－L）和商品项目代码X（13－L）…X2。

（2）根据表3的SGTIN分区值确定EPC电子标签的分区值P、厂商识别代码字段的位数目M和指示码与项目参考代码字段的位数目N。

分区值应满足：

（3）将厂商识别代码X13X12…X（14－L）当作十进制整数，构造EPC厂商识别代码p1p2…pL，并转化为二进制表示形式b81b80…b（82－M）。

（4）在商品项目代码X（13－L）…X2前增加0指示符，转化为十进制数表示的（13－L）位数字，构造项目参考代码i1i2…i（13－L），并转化为二进制表示形式b（81－M）b（80－M）…b38。

（5）构造整数序列号S，转化为二进制表示形式为b37b36…b0。S应满足：

（6）根据从最高有效位到最低有效位串联以下位字段构造最终二进制编码：标头001 10000（8位）、滤值F（3位）、分区值P（3位）、厂商识别代码C（M位）、贸易项代码（N位）、序列号S（38位）。 生 成 SGTIN－96EPC 二 进 制 代 码 为b95b94…b0。

（7）生成EPC电子标签数据，并通过RFID读写器，将生成的EPC电子标签数据写入电子标签中。

4 应用举例

假设SGTIN－96EPC电子标签的二进制代码为：

00110000 001 101 0110100101010101110010100 00000011000000111001 000…01101010000101，

EAN－13零售商品条码为6903242123459。

电子标签向零售商品条码转化的步骤如下：

（1）RFID读写模块识别电子标签并进行读数据EPC二进制代码：

00110000 001 101 01101001010010111001010000 000110 00000111001 000…01101010000101。

（2）电子标签数据解析模块进行数据解码，根据分区值P＝5，得M＝24。

厂商识别代码为：

b81b80…b（82－M）＝011010010101010111001010。

贸易项代码为：

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

（3）数据处理模块将01101001010101011100 1010转化为十进制数，得厂商识别代码p1p2…pL＝6903242。

（4）将00000011000000111001转化为十进制整数，得贸易项代码i1i2…i（13－L）＝012345。

（5）对应X13X12…X（14－L）为p1p2…pL＝6903242。

对应 X（13－L）X（12－L）…X2为i2…i（13－L）＝12345。

（6）根据（5）式计算校验码得X1＝9。

（7）生成零售商品代码X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1为6903242123459。

（8）通过条码生成模块生成条码。

零售商品条码向电子标签转化实现的步骤如下：

（1）条码阅读模块读取条码数据6903242123459。

（2）由条码数据解析模块进行解码，L＝7，可得：

厂商识别代码X13…X（14－L）＝6903242；

商品项目代码X（13－L）…X2＝12345。

（3）构造厂商识别代码p1p2…pL＝6903242，转 化 为 二 进 制 数 b81b80…b（82－M）＝011010010101010111001010。

（4）构造贸易项代码i1i2…i（13－L）＝012345，转 化 为 二 进 制 数 b（81－M）b（80－M）… b38＝00000011000000111001。

（5）生成序列号，假设为6789，转化为二进制表示为b37b36…b0＝000…01101010000101。

（6）生成SGTIN－96EPC二进制代码b95b94…b0为00110000 001 101 0110100101010101110 01010 00000011000000111001 000…0110101000 0101。

（7）生成电子标签。

结果表明，该方法可以很容易地实现SGTIN－96EPC电子标签和EAN－13零售商品条码之间的数据相互转换，具有良好的可行性和可操作性，同时执行的操作步骤简单、易于软件实现。

5 结束语

基于目前国内外缺乏有效的电子标签和条码的数据转换方法，本文提出了一种数据转换模型，并结合具有代表性的SGTIN－96EPC电子标签与EAN－13商品条码给出了一种有效的数据转换方法。该方法具有良好的可行性、可操作性以及软件易实现性，其应用和推广将对现代物流和零售行业信息化系统的建设和实施具有重要意义。

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