远程二维码物联网的动态应用

引 言

随着物联网产业的发展，各种物联网标签慢慢进入人们日常生活和工作的各个方面，方便了人们的生活和工作。2009 年，MIT 研究人员研制出了Bokode 标签，该标签具有光学特性，当一个标准相机定位在四米外时，能够解码并识别此标签。2013年，南京邮电大学一研究生，对Bokode 做了自动反射的改进，设计并制作了集成化微光学标签系统，其发射端采用集成化方式，用手机相机作为接收端，成本较低。二维码技术具有非接触、远程识别等特点，能够很好地应用于物联网的动态识别中。

1 远程二维码

1.1 什么是二维码

二维码最早产生于日本，是在平面一定尺寸的矩形空间内分布具有一定规律的黑白像素点，通过像素点的位置分布来记录信息。二维码的黑白像素点与计算机内部的 0 、 1 二进制相对应，通过不同的空间分布描述信息[1]。

1.2 二维码的优缺点

二维码的最大优点是能表示多种多样的信息，把多种信息编码存在二维码中。此外，二维码还具有容错纠错、误码率低、支持加密算法、成本低等特点。但二维码作为物联网应用领域里的一项重要技术，在现阶段的使用方式还比较单一。并且二维码技术几乎没有在公共生活服务领域的应用，在有些很有发展的前景领域应用空白。二维条码和一维条码都有体积大、信息容量低等缺点。本文提出一种基于二维码的远程识别方式，该方式可以扩展二维码的应用领域，使人们的生活更加便捷。

1.3 物联网的动态应用- 远程二维码的实现

物联网由MIT 的Kevin Ash-ton 教授在1999 年首次提出， 人们利用射频自动识别（RFID）技术通过非接触的方式识别物体。RFID具有识别快速的优点，但其保密性不强，易受电磁干扰。2009年，MIT研究人员研制出了Bokode（基于相机的远距离交互的细微视觉标签）标签。该光学标签兼顾了二维条码和RFID两者的优点，直径更可以缩减到3mm，在角度仿真的鲁棒性 测试中，Bokode明显比AR标签稳定。后来南京邮电大学的硕士设计并制作了集成化微光学标签系统，通过光学分析，采用静态铸塑法制作透镜阵列，采用精度为40m的光绘机制作模块数为2525的微型二维码，然后将透镜阵列和二维码阵列对准粘贴，并用激光切割机切割得到单个的集成化光学标签，具体如图1所示。基于诺基亚N8 手机相机设计的光学标签在821mm范围内能够被正确接受和解码[2]。虽然Bokode原型比RFID标签昂贵，一枚5美元， 但量产价格可降低至0.05美元。

远程二维码相当于把二维码做成一个自动反射的镜子， 可以通过特殊频率的光波完成信息在阅读器之间的相互传递。我们把二维码标签设置于物联网网关表面，可用于记录物联网网关的地址，然后远程控制终端，通过读取二维码标签， 利用LoRa 或 NB-IoT 技术与物联网网关建立无线通信连接， 将设备信息向用户显示，并根据用户操作产生远程控制指令。

1.4 认证

认证分为双向认证和单向认证。双向认证主要应用双向认证协议让彼此互相认证身份并交换信息。即双方既是发送者，又是接收者，在一些交互性强的设备中，远程二维码的应用能发挥其动态的功能特点。在单项认证中，信息能够加密， 并且由终端处理设备来解密，接收者需要确保信息来自发送者 [3] 。

2 远程二维码的应用

2.1 车联网通信

随着社会不断发展，城市机动车辆大量增加，动态识别模型已经成为车联网技术中的研究热点。在多车多节点物联网标签通信中，因多车辆同时运动，故车辆中途遇阻随机性强， 车辆节点动态距离变化大。传统物联网框架下的标签通信中， 需要建立固定的距离模型，计算多节点多车通信中的多普勒频移，根据获取的结果减少多普勒频移干扰 [4]。采用远程二维码后，通过摄像机实时监测距离信息，一些公共服务设施如停车场，还可以读取车辆信息，简化认证流程。并通过无线通讯设备等将停车场位置、泊位数量等信息提供给驾驶人， 同时以基于Android 系统的外部停车场导航系统对驾驶人进行引导，以最有效的方式帮助驾驶人找到合适的停车场。而停车场电子收费功能由用户智能手机、扫描枪和服务器设备共同实现，为用户提供一种电子支付手段。用户采用这种手段付费简单方便，同时也减轻了停车场管理人员的负担。

2.2 数字化医院

基于二维码的物联网移动医疗是目前多数医院采用的智能管理系统 [5]。病人采用二维码腕带作为身份识别载体，药物外贴条码作为识别和核对载体，通过PDA 手持终端实现护士的移动护理，主要涵盖条码核对、医嘱执行、床旁体征采集、护理文书录入等功能。而二维码的远程识别能够大大减轻医务工作者的负担，简化查看病人的流程，从而实现真正的医疗数字化。

2.3 基于远程二维码技术的物联网监控系统

结合物联网技术（IoT）构造网格坐标数码地图，完成监控地理信息中的经纬度坐标向平面直角坐标的转换。然后利用网格索引技术对地图进行网格划分，建立存储地理信息的六元组数学模型 [6]。利用远程二维码技术来存放物体的地理位置信息，监控系统服务器和客户端之间以二维码进行的数据传输，使管理员通过目前存在的核心网络 Internet、移动网络查看监控设备的运行状态，还可以借助二维码设置监控设备，从而真正实现无人值守管理，实现地理信息查找的网络化、数字化，以及城市管理的便捷化、高效化。

2.4 远程二维码在服装行业中的应用

物联网的兴起为服装行业带来了新的机遇，服装二维码将在业内推广应用[7]。服装特卖场的现场管理最容易出现的问题就是衣物摆放位置混乱、衣物容易被盗或丢失，这都是由无法实时追踪衣物的存放位置造成的。远程二维码的引入会使得特卖现场管理更有序，同时还可以减少人力和物品丢失，

节约成本 [8]。另外由于远程二维码标签很小，服装携带二维码不会很显眼，便于其他人随时扫描，避免了需要开口索取联系方式的尴尬和麻烦[9]。

2.5 泛在物联网

泛在身份识别（UbiquitousIdentification，UID），简单地说，是无处不在的网络使物体能够在任何时间、地点连接起来， 进行信息交流的网络。UID技术体系由泛在识别码（Ucode）、泛在通信器（UC）、泛在识别码解析服务器（URS）和信息系统服务器组成。远程二维码也是泛在识别码的一种。当前赋予物品 号码的工作，已经以流通等领域为中心形成了各种体系。例如对摆放在书店里的每一本小说，或者对酒店里的每一瓶红酒，均可以赋予不同的 Ucode。当这些物品到达某个地方后， 标签信息就会被自动读入系统，并融入 UID中心 ，供顾客和企业查询[10]。

3 结 语

随着物联网的发展，再加上与电子商务的结合， 二维码当下很受欢迎。炒得火热的读取将线上用户引流给线下的商家， 腾讯的马化腾称 二维码是线上线下的一个关键入口 ，尤其是它与手机的结合，发展前景更是巨大。目前并不仅仅局限于黑白码，彩色二维码也应运而生，能够实现动态物联的远程二维码则是二维码的下一个峰口。随着国内物联网产业的蓬勃发展，相信更多的二维码技术应用解决方案也会被相继开发并应用到各行各业的日常经营生活中来。届时，二维码成为移动互联网入口将真正成为现实。