引 言

目前信息化高速發(fā)展，流通商品的服務(wù)商通常采用信息化手段使消費(fèi)者可對(duì)商品進(jìn)行防偽驗(yàn)證、溯源等操作。例如， 商品生產(chǎn)商可提供唯一的識(shí)別碼，該識(shí)別碼與商品一一對(duì)應(yīng)， 消費(fèi)者可通過(guò)電話、手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)等渠道查詢識(shí)別碼獲取商品信息。在相關(guān)技術(shù)中，用戶查詢商品信息時(shí)，需要登錄相應(yīng)的商品網(wǎng)站或撥打廠商電話，根據(jù)網(wǎng)站或語(yǔ)音提示， 將商品識(shí)別碼輸入到預(yù)設(shè)查詢位置，從而查詢商品信息。在此過(guò)程中，需要用戶進(jìn)行繁瑣的操作，并且需要記憶商品的識(shí)別碼才能查詢到商品信息，大大降低了用戶查詢商品信息的用戶體驗(yàn)。因此，本文旨在提供一種商品防偽溯源系統(tǒng)， 無(wú)需用戶登錄相應(yīng)商品網(wǎng)站或撥打產(chǎn)品廠商的電話，并且無(wú)需記憶商品的識(shí)別碼，就可查詢到商品信息，從而提高查詢商品信息的用戶體驗(yàn)。

1 國(guó)內(nèi)外主流防偽溯源技術(shù)及存在的不足

國(guó)內(nèi)外主流防偽溯源技術(shù)包括激光全息防偽溯源技術(shù) [1]、油墨防偽溯源技術(shù) [2]、雕刻凹版印刷防偽溯源技術(shù) [3]、電碼防偽溯源技術(shù) [4] 以及 RFID 射頻防偽溯源技術(shù) [5] 等，這些技術(shù)均能在一定程度上實(shí)現(xiàn)商品的防偽溯源，但存在的弊端也限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

激光全息防偽溯源技術(shù)雖然成本不高、容易識(shí)別，能被回收再利用，但其技術(shù)含量較低且不具備唯一性，容易被其他商家仿造。

油墨防偽溯源技術(shù)雖然可以利用多種功能型油墨達(dá)到防偽溯源效果，但隨著油墨廠家增多，該技術(shù)也越來(lái)越容易被仿制，不具備獨(dú)占性 [6-7]。

RFID 射頻防偽溯源技術(shù)的唯一性較高，難以被仿制，但其價(jià)格昂貴，占據(jù)的市場(chǎng)份額較小，不利于消費(fèi)者直接檢驗(yàn)產(chǎn)品的真?zhèn)巍?

雕刻凹版印刷防偽溯源技術(shù)的技術(shù)含量很高，難以被仿制，容易被消費(fèi)者識(shí)別，但目前主要應(yīng)用于貨幣的防偽，受到各國(guó)的監(jiān)督和管理，限制了其推廣應(yīng)用 [8-9]。

電碼防偽溯源技術(shù)的技術(shù)含量并不高，本身存在著易被盜碼、抄碼進(jìn)行批量復(fù)制的嚴(yán)重技術(shù)缺陷 [10]，而且還需要電話查詢，辨別真?zhèn)蔚倪^(guò)程十分繁瑣。

為了改善現(xiàn)有防偽溯源技術(shù)中的漏洞或不足，本文采用一種全新的防偽溯源技術(shù) ：點(diǎn)陣編碼，這是一種二維碼圖， 可印刷到商品包裝的表面，并通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行拍攝識(shí)別判斷真假 [11]。組成點(diǎn)陣編碼的基本元素是點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中， 所有的點(diǎn)都由像素構(gòu)成 [12]。點(diǎn)陣編碼通過(guò)點(diǎn)的有無(wú)、點(diǎn)在不同象限的分布、點(diǎn)的相互位置關(guān)系等表征形式，組成不同值域的單元 [13]。在每個(gè)點(diǎn)包含相同信息的條件下，面積越大的單個(gè)碼區(qū)所能承載的信息量就越大 [14]。由于點(diǎn)陣編碼由直徑為數(shù)十微米的點(diǎn)構(gòu)成，每平方厘米面積上可分布上千個(gè)點(diǎn)， 因此能夠在較小面積上包含大量信息 [15]。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

防偽溯源系統(tǒng)主要由點(diǎn)陣數(shù)碼筆和商品溯源服務(wù)器兩部分構(gòu)成，可通信連接。其中，商品溯源服務(wù)器預(yù)先存儲(chǔ)各商品的商品編碼和對(duì)應(yīng)的商品信息，如圖 1 所示。

                                                                                                                                                                                     圖 1 商品溯源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 點(diǎn)陣數(shù)碼筆

點(diǎn)陣數(shù)碼筆用于獲取商品包裝上的點(diǎn)陣編碼，根據(jù)獲取到的點(diǎn)陣編碼從商品溯源服務(wù)器中獲取對(duì)應(yīng)的商品信息，并展示所獲取的商品信息。點(diǎn)陣數(shù)碼筆主要包括點(diǎn)陣數(shù)碼獲取模塊、處理模塊、無(wú)線通信模塊、顯示模塊、二次電池、存儲(chǔ)模塊等，如圖 2 所示。

                                                                                                                                                                                    圖 2 點(diǎn)陣數(shù)碼筆組成結(jié)構(gòu)圖

2.1.1 點(diǎn)陣編碼獲取模塊

點(diǎn)陣編碼獲取模塊用于獲取商品包裝上的點(diǎn)陣編碼，并將獲取到的點(diǎn)陣編碼發(fā)送到處理模塊。該模塊包括筆芯和紅外攝像頭，其中筆芯為壓力傳感器。

2.1.2 處理模塊

處理模塊是點(diǎn)陣數(shù)碼筆的核心，多采用微處理器、微控制器或單片機(jī)，主要負(fù)責(zé)商品信息的收集與處理，與點(diǎn)陣編碼獲取模塊、顯示模塊、無(wú)線通信模塊相連接，用于對(duì)獲取到的點(diǎn)陣編碼進(jìn)行解碼處理，得到點(diǎn)陣編碼對(duì)應(yīng)的商品編碼。根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識(shí)和得到的商品編碼生成商品信息獲取請(qǐng)求，當(dāng)接收到商品溯源服務(wù)器返回的商品信息時(shí)，將商品溯源服務(wù)器返回的商品信息通過(guò)顯示模塊顯示。

2.1.3 無(wú)線通信模塊

無(wú)線通信模塊由無(wú)線傳輸單元組成，無(wú)線傳輸單元包括移動(dòng)通信基帶處理芯片、移動(dòng)通信射頻芯片和移動(dòng)通信天線， 如圖 3 所示。

移動(dòng)通信基帶處理芯片用于對(duì)商品信息獲取請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)制處理，再將商品信息獲取請(qǐng)求發(fā)送至移動(dòng)通信射頻芯片。移動(dòng)通信射頻芯片則對(duì)商品信息獲取請(qǐng)求，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線發(fā)送到商品溯源服務(wù)器，并接收返回的商品信息。

當(dāng)點(diǎn)陣數(shù)碼筆無(wú)法與商品溯源服務(wù)器通信時(shí)，為了使用戶能及時(shí)獲取商品信息，應(yīng)設(shè)立備用無(wú)線傳輸單元。備用無(wú)線傳輸單元主要包括衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基帶處理芯片、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻芯片和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基帶處理芯片用于對(duì)商品信息獲取請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)制處理，將商品信息獲取請(qǐng)求發(fā)送給衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻芯片。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻芯片獲取請(qǐng)求，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線發(fā)送到商品溯源服務(wù)器， 并接收返回的商品信息。當(dāng)然，為了使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被國(guó)外機(jī)構(gòu)獲取，且保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性，優(yōu)先采用 BDS 基帶處理芯片與 BDS 射頻芯片。

通過(guò)設(shè)置備用無(wú)線傳輸單元，可通過(guò)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)向商品溯源服務(wù)器發(fā)送商品信息獲取請(qǐng)求，使用戶及時(shí)獲取商品信息，保證獲取商品信息的時(shí)效性，進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)。

2.1.4 二次電池

點(diǎn)陣數(shù)碼筆通過(guò)預(yù)設(shè)的電池供電進(jìn)行工作，電池沒(méi)電后， 需要用戶更換電池才能使點(diǎn)陣數(shù)碼筆重新工作。而更換電池的操作較為繁瑣，為了使點(diǎn)陣數(shù)碼筆能反復(fù)使用且無(wú)需更換電池，需要在點(diǎn)陣數(shù)碼筆中加入二次電池。設(shè)置二次電池作為點(diǎn)陣數(shù)碼筆的電源，在點(diǎn)陣數(shù)碼筆電池電量耗盡時(shí)對(duì)二次電池進(jìn)行充電，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需更換電池就能反復(fù)使用的目標(biāo)。

2.1.5 存儲(chǔ)模塊和顯示模塊

存儲(chǔ)模塊用于對(duì)處理模塊解碼點(diǎn)陣編碼后得到的商品編碼進(jìn)行存儲(chǔ)，可使用任何閃存式存儲(chǔ)器等可擦寫可編程的只讀存儲(chǔ)器。顯示模塊用于展示商品信息，可使用現(xiàn)有的任何液晶屏對(duì)商品信息進(jìn)行顯示。

2.2 商品溯源服務(wù)器

商品溯源服務(wù)器用于向點(diǎn)陣數(shù)碼筆返回點(diǎn)陣編碼對(duì)應(yīng)的商品信息，在存儲(chǔ)商品的商品編碼和對(duì)應(yīng)的商品信息時(shí)，首先獲取某種商品在生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流、銷售、流通等全生命周期的信息，然后按照預(yù)先設(shè)定的編碼規(guī)則，生成該商品的商品編碼，再將獲取到的該商品信息和商品編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)， 得到該商品的商品信息，最后將得到的商品信息存儲(chǔ)到商品溯源服務(wù)器中。其中，商品溯源服務(wù)器所獲取的商品信息通過(guò)技術(shù)人員采集。獲取商品信息的過(guò)程如下 ：

(1) 在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集生產(chǎn)該商品的數(shù)據(jù)，包括商品的產(chǎn)地、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)線等信息 ；

(2) 在入庫(kù)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集該商品的入庫(kù)時(shí)間、倉(cāng)庫(kù)號(hào)等信息 ；

(3) 在出庫(kù)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集該商品的目的地、客戶或門店等信息 ；

(4) 在銷售環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集該商品的銷售代理商、銷售地等信息。

為了向點(diǎn)陣數(shù)碼筆返回商品信息，溯源服務(wù)器還包括商品信息數(shù)據(jù)庫(kù)和指令處理模塊。

2.2.1 商品信息數(shù)據(jù)庫(kù)

商品信息數(shù)據(jù)庫(kù)是商品溯源服務(wù)器的信息存儲(chǔ)中心，存儲(chǔ)著各種商品的商品編碼和對(duì)應(yīng)的商品信息。點(diǎn)陣數(shù)碼筆掃描商品編碼后發(fā)出商品信息獲取請(qǐng)求，經(jīng)商品信息數(shù)據(jù)庫(kù)分析信息獲取請(qǐng)求后，通過(guò)顯示模塊展示該商品的信息。

2.2.2 指令處理模塊

指令處理模塊用于獲取點(diǎn)陣數(shù)碼筆發(fā)出的信息獲取請(qǐng)求，并根據(jù)商品信息獲取請(qǐng)求中攜帶的商品編碼從商品信息數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢出商品編碼對(duì)應(yīng)的商品信息，將商品編碼對(duì)應(yīng)的商品信息返回給點(diǎn)陣數(shù)碼筆。

3 系統(tǒng)基本原理

為了對(duì)點(diǎn)陣數(shù)碼筆的身份進(jìn)行驗(yàn)證，商品溯源服務(wù)器預(yù)先存儲(chǔ)點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊(cè)信息，在初次啟動(dòng)點(diǎn)陣數(shù)碼筆后， 根據(jù)廠商預(yù)先分配給點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識(shí)，生成點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊(cè)信息，并通過(guò)無(wú)線通信方式，將生成的注冊(cè)信息發(fā)送到商品溯源服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè)。注冊(cè)流程如下 ：

(1) 商品溯源服務(wù)器接收點(diǎn)陣數(shù)碼筆發(fā)送的注冊(cè)信息 ；

(2) 商品溯源服務(wù)器存儲(chǔ)獲取的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊(cè)信息，對(duì)發(fā)送注冊(cè)信息的點(diǎn)陣數(shù)碼筆進(jìn)行注冊(cè)。

商品溯源服務(wù)器在獲取到點(diǎn)陣數(shù)碼筆的商品信息獲取請(qǐng)求后，通過(guò)商品信息獲取請(qǐng)求中記錄的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識(shí)對(duì)點(diǎn)陣數(shù)碼筆的身份進(jìn)行驗(yàn)證，并只有當(dāng)點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識(shí)在預(yù)先存儲(chǔ)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊(cè)信息中時(shí)，才從商品信息數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢商品信息并返回給發(fā)出請(qǐng)求的點(diǎn)陣數(shù)碼筆，使得只有使用正規(guī)廠商生產(chǎn)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆才能查詢到商品信息。因此人們應(yīng)購(gòu)買正規(guī)廠商生產(chǎn)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆，從而大大限制了山寨廠商所生產(chǎn)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的銷量，保證正規(guī)廠商的利益。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了基于點(diǎn)陣編碼的商品防偽溯源系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由點(diǎn)陣數(shù)碼筆和商品溯源服務(wù)器組成。用戶在獲取某個(gè)商品的信息時(shí)，只需通過(guò)點(diǎn)陣數(shù)碼筆獲取商品包裝上的點(diǎn)陣編碼，點(diǎn)陣數(shù)碼筆根據(jù)獲取到的點(diǎn)陣編碼，從商品服務(wù)器中獲取對(duì)應(yīng)的商品信息并展示給用戶，就可了解到商品的詳細(xì)信息。與現(xiàn)有需要用戶登錄商品網(wǎng)站或撥打商品廠商電話且需要記憶商品的識(shí)別碼才能查詢商品的技術(shù)相比，此系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，優(yōu)化了用戶查詢商品信息的體驗(yàn)。