引 言

目前信息化高速發(fā)展，流通商品的服務商通常采用信息化手段使消費者可對商品進行防偽驗證、溯源等操作。例如， 商品生產商可提供唯一的識別碼，該識別碼與商品一一對應， 消費者可通過電話、手機短信、互聯網等渠道查詢識別碼獲取商品信息。在相關技術中，用戶查詢商品信息時，需要登錄相應的商品網站或撥打廠商電話，根據網站或語音提示， 將商品識別碼輸入到預設查詢位置，從而查詢商品信息。在此過程中，需要用戶進行繁瑣的操作，并且需要記憶商品的識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。因此，本文旨在提供一種商品防偽溯源系統(tǒng)， 無需用戶登錄相應商品網站或撥打產品廠商的電話，并且無需記憶商品的識別碼，就可查詢到商品信息，從而提高查詢商品信息的用戶體驗。

1 國內外主流防偽溯源技術及存在的不足

國內外主流防偽溯源技術包括激光全息防偽溯源技術 [1]、油墨防偽溯源技術 [2]、雕刻凹版印刷防偽溯源技術 [3]、電碼防偽溯源技術 [4] 以及 RFID 射頻防偽溯源技術 [5] 等，這些技術均能在一定程度上實現商品的防偽溯源，但存在的弊端也限制了該技術的推廣應用。

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

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

RFID 射頻防偽溯源技術的唯一性較高，難以被仿制，但其價格昂貴，占據的市場份額較小，不利于消費者直接檢驗產品的真?zhèn)巍?

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

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

為了改善現有防偽溯源技術中的漏洞或不足，本文采用一種全新的防偽溯源技術 ：點陣編碼，這是一種二維碼圖， 可印刷到商品包裝的表面，并通過相應的設備進行拍攝識別判斷真假 [11]。組成點陣編碼的基本元素是點，在實際應用中， 所有的點都由像素構成 [12]。點陣編碼通過點的有無、點在不同象限的分布、點的相互位置關系等表征形式，組成不同值域的單元 [13]。在每個點包含相同信息的條件下，面積越大的單個碼區(qū)所能承載的信息量就越大 [14]。由于點陣編碼由直徑為數十微米的點構成，每平方厘米面積上可分布上千個點， 因此能夠在較小面積上包含大量信息 [15]。

2 系統(tǒng)整體設計

防偽溯源系統(tǒng)主要由點陣數碼筆和商品溯源服務器兩部分構成，可通信連接。其中，商品溯源服務器預先存儲各商品的商品編碼和對應的商品信息，如圖 1 所示。

                                                                                                                                                                                     圖 1 商品溯源系統(tǒng)結構圖

2.1 點陣數碼筆

點陣數碼筆用于獲取商品包裝上的點陣編碼，根據獲取到的點陣編碼從商品溯源服務器中獲取對應的商品信息，并展示所獲取的商品信息。點陣數碼筆主要包括點陣數碼獲取模塊、處理模塊、無線通信模塊、顯示模塊、二次電池、存儲模塊等，如圖 2 所示。

                                                                                                                                                                                    圖 2 點陣數碼筆組成結構圖

2.1.1 點陣編碼獲取模塊

點陣編碼獲取模塊用于獲取商品包裝上的點陣編碼，并將獲取到的點陣編碼發(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

處理模塊是點陣數碼筆的核心，多采用微處理器、微控制器或單片機，主要負責商品信息的收集與處理，與點陣編碼獲取模塊、顯示模塊、無線通信模塊相連接，用于對獲取到的點陣編碼進行解碼處理，得到點陣編碼對應的商品編碼。根據預先存儲的點陣數碼筆的標識和得到的商品編碼生成商品信息獲取請求，當接收到商品溯源服務器返回的商品信息時，將商品溯源服務器返回的商品信息通過顯示模塊顯示。

2.1.3 無線通信模塊

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

移動通信基帶處理芯片用于對商品信息獲取請求進行調制處理，再將商品信息獲取請求發(fā)送至移動通信射頻芯片。移動通信射頻芯片則對商品信息獲取請求，通過衛(wèi)星導航系統(tǒng)天線發(fā)送到商品溯源服務器，并接收返回的商品信息。

當點陣數碼筆無法與商品溯源服務器通信時，為了使用戶能及時獲取商品信息，應設立備用無線傳輸單元。備用無線傳輸單元主要包括衛(wèi)星導航系統(tǒng)基帶處理芯片、衛(wèi)星導航系統(tǒng)射頻芯片和衛(wèi)星導航系統(tǒng)天線。衛(wèi)星導航系統(tǒng)基帶處理芯片用于對商品信息獲取請求進行調制處理，將商品信息獲取請求發(fā)送給衛(wèi)星導航系統(tǒng)射頻芯片。衛(wèi)星導航系統(tǒng)射頻芯片獲取請求，通過衛(wèi)星導航系統(tǒng)天線發(fā)送到商品溯源服務器， 并接收返回的商品信息。當然，為了使傳輸的數據不被國外機構獲取，且保證傳輸數據的安全性，優(yōu)先采用 BDS 基帶處理芯片與 BDS 射頻芯片。

通過設置備用無線傳輸單元，可通過衛(wèi)星通信網絡向商品溯源服務器發(fā)送商品信息獲取請求，使用戶及時獲取商品信息，保證獲取商品信息的時效性，進一步提高用戶體驗。

2.1.4 二次電池

點陣數碼筆通過預設的電池供電進行工作，電池沒電后， 需要用戶更換電池才能使點陣數碼筆重新工作。而更換電池的操作較為繁瑣，為了使點陣數碼筆能反復使用且無需更換電池，需要在點陣數碼筆中加入二次電池。設置二次電池作為點陣數碼筆的電源，在點陣數碼筆電池電量耗盡時對二次電池進行充電，從而實現無需更換電池就能反復使用的目標。

2.1.5 存儲模塊和顯示模塊

存儲模塊用于對處理模塊解碼點陣編碼后得到的商品編碼進行存儲，可使用任何閃存式存儲器等可擦寫可編程的只讀存儲器。顯示模塊用于展示商品信息，可使用現有的任何液晶屏對商品信息進行顯示。

2.2 商品溯源服務器

商品溯源服務器用于向點陣數碼筆返回點陣編碼對應的商品信息，在存儲商品的商品編碼和對應的商品信息時，首先獲取某種商品在生產、倉儲、物流、銷售、流通等全生命周期的信息，然后按照預先設定的編碼規(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行關聯， 得到該商品的商品信息，最后將得到的商品信息存儲到商品溯源服務器中。其中，商品溯源服務器所獲取的商品信息通過技術人員采集。獲取商品信息的過程如下 ：

(1) 在生產環(huán)節(jié)，技術人員采集生產該商品的數據，包括商品的產地、生產時間、生產線等信息 ；

(2) 在入庫環(huán)節(jié)，技術人員采集該商品的入庫時間、倉庫號等信息 ；

(3) 在出庫環(huán)節(jié)，技術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)，技術人員采集該商品的銷售代理商、銷售地等信息。

為了向點陣數碼筆返回商品信息，溯源服務器還包括商品信息數據庫和指令處理模塊。

2.2.1 商品信息數據庫

商品信息數據庫是商品溯源服務器的信息存儲中心，存儲著各種商品的商品編碼和對應的商品信息。點陣數碼筆掃描商品編碼后發(fā)出商品信息獲取請求，經商品信息數據庫分析信息獲取請求后，通過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陣數碼筆發(fā)出的信息獲取請求，并根據商品信息獲取請求中攜帶的商品編碼從商品信息數據庫中查詢出商品編碼對應的商品信息，將商品編碼對應的商品信息返回給點陣數碼筆。

3 系統(tǒng)基本原理

為了對點陣數碼筆的身份進行驗證，商品溯源服務器預先存儲點陣數碼筆的注冊信息，在初次啟動點陣數碼筆后， 根據廠商預先分配給點陣數碼筆的標識，生成點陣數碼筆的注冊信息，并通過無線通信方式，將生成的注冊信息發(fā)送到商品溯源服務器進行注冊。注冊流程如下 ：

(1) 商品溯源服務器接收點陣數碼筆發(fā)送的注冊信息 ；

(2) 商品溯源服務器存儲獲取的點陣數碼筆的注冊信息，對發(fā)送注冊信息的點陣數碼筆進行注冊。

商品溯源服務器在獲取到點陣數碼筆的商品信息獲取請求后，通過商品信息獲取請求中記錄的點陣數碼筆的標識對點陣數碼筆的身份進行驗證，并只有當點陣數碼筆的標識在預先存儲的點陣數碼筆的注冊信息中時，才從商品信息數據庫中查詢商品信息并返回給發(fā)出請求的點陣數碼筆，使得只有使用正規(guī)廠商生產的點陣數碼筆才能查詢到商品信息。因此人們應購買正規(guī)廠商生產的點陣數碼筆，從而大大限制了山寨廠商所生產的點陣數碼筆的銷量，保證正規(guī)廠商的利益。

4 結語

本文設計了基于點陣編碼的商品防偽溯源系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由點陣數碼筆和商品溯源服務器組成。用戶在獲取某個商品的信息時，只需通過點陣數碼筆獲取商品包裝上的點陣編碼，點陣數碼筆根據獲取到的點陣編碼，從商品服務器中獲取對應的商品信息并展示給用戶，就可了解到商品的詳細信息。與現有需要用戶登錄商品網站或撥打商品廠商電話且需要記憶商品的識別碼才能查詢商品的技術相比，此系統(tǒng)操作簡單，優(yōu)化了用戶查詢商品信息的體驗。