引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各種物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽慢慢進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯母鱾€(gè)方面，方便了人們的生活和工作。2009 年，MIT 研究人員研制出了Bokode 標(biāo)簽，該標(biāo)簽具有光學(xué)特性，當(dāng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)定位在四米外時(shí)，能夠解碼并識(shí)別此標(biāo)簽。2013年，南京郵電大學(xué)一研究生，對(duì)Bokode 做了自動(dòng)反射的改進(jìn)，設(shè)計(jì)并制作了集成化微光學(xué)標(biāo)簽系統(tǒng)，其發(fā)射端采用集成化方式，用手機(jī)相機(jī)作為接收端，成本較低。二維碼技術(shù)具有非接觸、遠(yuǎn)程識(shí)別等特點(diǎn)，能夠很好地應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)識(shí)別中。

1 遠(yuǎn)程二維碼

1.1 什么是二維碼

二維碼最早產(chǎn)生于日本，是在平面一定尺寸的矩形空間內(nèi)分布具有一定規(guī)律的黑白像素點(diǎn)，通過像素點(diǎn)的位置分布來記錄信息。二維碼的黑白像素點(diǎn)與計(jì)算機(jī)內(nèi)部的 0 、 1 二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)，通過不同的空間分布描述信息[1]。

1.2 二維碼的優(yōu)缺點(diǎn)

二維碼的最大優(yōu)點(diǎn)是能表示多種多樣的信息，把多種信息編碼存在二維碼中。此外，二維碼還具有容錯(cuò)糾錯(cuò)、誤碼率低、支持加密算法、成本低等特點(diǎn)。但二維碼作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域里的一項(xiàng)重要技術(shù)，在現(xiàn)階段的使用方式還比較單一。并且二維碼技術(shù)幾乎沒有在公共生活服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用，在有些很有發(fā)展的前景領(lǐng)域應(yīng)用空白。二維條碼和一維條碼都有體積大、信息容量低等缺點(diǎn)。本文提出一種基于二維碼的遠(yuǎn)程識(shí)別方式，該方式可以擴(kuò)展二維碼的應(yīng)用領(lǐng)域，使人們的生活更加便捷。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用- 遠(yuǎn)程二維碼的實(shí)現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)由MIT 的Kevin Ash-ton 教授在1999 年首次提出， 人們利用射頻自動(dòng)識(shí)別（RFID）技術(shù)通過非接觸的方式識(shí)別物體。RFID具有識(shí)別快速的優(yōu)點(diǎn)，但其保密性不強(qiáng)，易受電磁干擾。2009年，MIT研究人員研制出了Bokode（基于相機(jī)的遠(yuǎn)距離交互的細(xì)微視覺標(biāo)簽）標(biāo)簽。該光學(xué)標(biāo)簽兼顧了二維條碼和RFID兩者的優(yōu)點(diǎn)，直徑更可以縮減到3mm，在角度仿真的魯棒性 測(cè)試中，Bokode明顯比AR標(biāo)簽穩(wěn)定。后來南京郵電大學(xué)的碩士設(shè)計(jì)并制作了集成化微光學(xué)標(biāo)簽系統(tǒng)，通過光學(xué)分析，采用靜態(tài)鑄塑法制作透鏡陣列，采用精度為40m的光繪機(jī)制作模塊數(shù)為2525的微型二維碼，然后將透鏡陣列和二維碼陣列對(duì)準(zhǔn)粘貼，并用激光切割機(jī)切割得到單個(gè)的集成化光學(xué)標(biāo)簽，具體如圖1所示。基于諾基亞N8 手機(jī)相機(jī)設(shè)計(jì)的光學(xué)標(biāo)簽在821mm范圍內(nèi)能夠被正確接受和解碼[2]。雖然Bokode原型比RFID標(biāo)簽昂貴，一枚5美元， 但量產(chǎn)價(jià)格可降低至0.05美元。

遠(yuǎn)程二維碼相當(dāng)于把二維碼做成一個(gè)自動(dòng)反射的鏡子， 可以通過特殊頻率的光波完成信息在閱讀器之間的相互傳遞。我們把二維碼標(biāo)簽設(shè)置于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)表面，可用于記錄物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的地址，然后遠(yuǎn)程控制終端，通過讀取二維碼標(biāo)簽， 利用LoRa 或 NB-IoT 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)建立無線通信連接， 將設(shè)備信息向用戶顯示，并根據(jù)用戶操作產(chǎn)生遠(yuǎn)程控制指令。

1.4 認(rèn)證

認(rèn)證分為雙向認(rèn)證和單向認(rèn)證。雙向認(rèn)證主要應(yīng)用雙向認(rèn)證協(xié)議讓彼此互相認(rèn)證身份并交換信息。即雙方既是發(fā)送者，又是接收者，在一些交互性強(qiáng)的設(shè)備中，遠(yuǎn)程二維碼的應(yīng)用能發(fā)揮其動(dòng)態(tài)的功能特點(diǎn)。在單項(xiàng)認(rèn)證中，信息能夠加密， 并且由終端處理設(shè)備來解密，接收者需要確保信息來自發(fā)送者 [3] 。

2 遠(yuǎn)程二維碼的應(yīng)用

2.1 車聯(lián)網(wǎng)通信

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，城市機(jī)動(dòng)車輛大量增加，動(dòng)態(tài)識(shí)別模型已經(jīng)成為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的研究熱點(diǎn)。在多車多節(jié)點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽通信中，因多車輛同時(shí)運(yùn)動(dòng)，故車輛中途遇阻隨機(jī)性強(qiáng)， 車輛節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)距離變化大。傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)框架下的標(biāo)簽通信中， 需要建立固定的距離模型，計(jì)算多節(jié)點(diǎn)多車通信中的多普勒頻移，根據(jù)獲取的結(jié)果減少多普勒頻移干擾 [4]。采用遠(yuǎn)程二維碼后，通過攝像機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)距離信息，一些公共服務(wù)設(shè)施如停車場(chǎng)，還可以讀取車輛信息，簡(jiǎn)化認(rèn)證流程。并通過無線通訊設(shè)備等將停車場(chǎng)位置、泊位數(shù)量等信息提供給駕駛?cè)耍?同時(shí)以基于Android 系統(tǒng)的外部停車場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行引導(dǎo)，以最有效的方式幫助駕駛?cè)苏业胶线m的停車場(chǎng)。而停車場(chǎng)電子收費(fèi)功能由用戶智能手機(jī)、掃描槍和服務(wù)器設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)，為用戶提供一種電子支付手段。用戶采用這種手段付費(fèi)簡(jiǎn)單方便，同時(shí)也減輕了停車場(chǎng)管理人員的負(fù)擔(dān)。

2.2 數(shù)字化醫(yī)院

基于二維碼的物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)醫(yī)療是目前多數(shù)醫(yī)院采用的智能管理系統(tǒng) [5]。病人采用二維碼腕帶作為身份識(shí)別載體，藥物外貼條碼作為識(shí)別和核對(duì)載體，通過PDA 手持終端實(shí)現(xiàn)護(hù)士的移動(dòng)護(hù)理，主要涵蓋條碼核對(duì)、醫(yī)囑執(zhí)行、床旁體征采集、護(hù)理文書錄入等功能。而二維碼的遠(yuǎn)程識(shí)別能夠大大減輕醫(yī)務(wù)工作者的負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化查看病人的流程，從而實(shí)現(xiàn)真正的醫(yī)療數(shù)字化。

2.3 基于遠(yuǎn)程二維碼技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IoT）構(gòu)造網(wǎng)格坐標(biāo)數(shù)碼地圖，完成監(jiān)控地理信息中的經(jīng)緯度坐標(biāo)向平面直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。然后利用網(wǎng)格索引技術(shù)對(duì)地圖進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立存儲(chǔ)地理信息的六元組數(shù)學(xué)模型 [6]。利用遠(yuǎn)程二維碼技術(shù)來存放物體的地理位置信息，監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器和客戶端之間以二維碼進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸，使管理員通過目前存在的核心網(wǎng)絡(luò) Internet、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)查看監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，還可以借助二維碼設(shè)置監(jiān)控設(shè)備，從而真正實(shí)現(xiàn)無人值守管理，實(shí)現(xiàn)地理信息查找的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，以及城市管理的便捷化、高效化。

2.4 遠(yuǎn)程二維碼在服裝行業(yè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的興起為服裝行業(yè)帶來了新的機(jī)遇，服裝二維碼將在業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用[7]。服裝特賣場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)管理最容易出現(xiàn)的問題就是衣物擺放位置混亂、衣物容易被盜或丟失，這都是由無法實(shí)時(shí)追蹤衣物的存放位置造成的。遠(yuǎn)程二維碼的引入會(huì)使得特賣現(xiàn)場(chǎng)管理更有序，同時(shí)還可以減少人力和物品丟失，

節(jié)約成本 [8]。另外由于遠(yuǎn)程二維碼標(biāo)簽很小，服裝攜帶二維碼不會(huì)很顯眼，便于其他人隨時(shí)掃描，避免了需要開口索取聯(lián)系方式的尷尬和麻煩[9]。

2.5 泛在物聯(lián)網(wǎng)

泛在身份識(shí)別（UbiquitousIdentification，UID），簡(jiǎn)單地說，是無處不在的網(wǎng)絡(luò)使物體能夠在任何時(shí)間、地點(diǎn)連接起來， 進(jìn)行信息交流的網(wǎng)絡(luò)。UID技術(shù)體系由泛在識(shí)別碼（Ucode）、泛在通信器（UC）、泛在識(shí)別碼解析服務(wù)器（URS）和信息系統(tǒng)服務(wù)器組成。遠(yuǎn)程二維碼也是泛在識(shí)別碼的一種。當(dāng)前賦予物品 號(hào)碼的工作，已經(jīng)以流通等領(lǐng)域?yàn)橹行男纬闪烁鞣N體系。例如對(duì)擺放在書店里的每一本小說，或者對(duì)酒店里的每一瓶紅酒，均可以賦予不同的 Ucode。當(dāng)這些物品到達(dá)某個(gè)地方后， 標(biāo)簽信息就會(huì)被自動(dòng)讀入系統(tǒng)，并融入 UID中心 ，供顧客和企業(yè)查詢[10]。

3 結(jié) 語

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，再加上與電子商務(wù)的結(jié)合， 二維碼當(dāng)下很受歡迎。炒得火熱的讀取將線上用戶引流給線下的商家， 騰訊的馬化騰稱 二維碼是線上線下的一個(gè)關(guān)鍵入口 ，尤其是它與手機(jī)的結(jié)合，發(fā)展前景更是巨大。目前并不僅僅局限于黑白碼，彩色二維碼也應(yīng)運(yùn)而生，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)物聯(lián)的遠(yuǎn)程二維碼則是二維碼的下一個(gè)峰口。隨著國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，相信更多的二維碼技術(shù)應(yīng)用解決方案也會(huì)被相繼開發(fā)并應(yīng)用到各行各業(yè)的日常經(jīng)營(yíng)生活中來。屆時(shí)，二維碼成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)入口將真正成為現(xiàn)實(shí)。