现代物流学-第24部分

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25码）、Matrix码（矩阵　
25码）、UPC…A码、UPC…E码、EAN…13码（EAN…13国际商品条码）、EAN…8
码（EAN…8国际商品条码）等。

对于一维条码，通过数据库建立条码与物品信息的对应关系，条码信息识别是由计算机的应用程序
对数据库进行操作和处理，提取相应的信息的过程。

由于一维条码信息密度小、需占用较大面积等缺点，二维码得到广泛使用，二维码可以携带大量的
信息量，使用二维条码时，可以脱离后台数据库，因为二维码包含了存储于后台数据库中的信息，可以
直接通过阅读条码得到相应的信息，俗称之为　
“便携式数据文件　
”，这样，可以在远离数据库和不便联网
的地方，提供物资信息。并且二维码还有错误修正和防伪功能，增加了数据的安全性。目前二维条码主
要有　
PDF417码、Code49码、Code　16K码、QR条码等；　主要分为堆积式和棋盘或矩阵式两大类。　


2。条码识别
9…11　



条形识别是指如何将条形码表示的数据转变为计算机可以自动采集的数据。通过条码识读装置实现
其功能。识读装置由扫描器和译码器组成，扫描器只是把条码符号转换成数字脉冲信号，而译码器是把
数字脉冲信号转换成条码符号所表示的信息。

条形码扫描器的原理，是把条形码条符宽度、间隔等信号转换成不同时间长短的输出信号，并将该
信号转化为计算机可识别的二进制编码，然后输入计算机。扫描器又称光电读入器，它装有照亮被读条
形码的光束检测器件，接收条形码的反射光，产生模拟信号，经放大、量化后送译码器处理　；如图　9…3所
示。

光学系统探测器信号放大波形整形
译码器
扫描系统
滤波
译码
至计算机
图　9…3　条码识读原理

目前在条码技术中，条码识读装置是其主要的硬件设备，都是光电扫描器。条码数据的自动采集和
光电信号都是由光电扫描器完成，光电扫描器的种类繁多，主要有光笔扫描器、台式扫描器、手持式扫
描器、固定光电及激光快速扫描器等，其中台式扫描器和手持式扫描器常用于商场、连锁点的　POS系统
中，用于商品的品名、价格的识读，固定光电及激光快速扫描器则通常安装于物流中心或大型仓库的物
品输送通道边，实现对物品的逐个扫描识别，完成物品的自动分拣。　

9。2。2　射频技术　
射频识别技术　RFID（Radio　Frequency　Identification）是从八十年代起走向成熟的一项自动识别技术。
它利用无线电技术进行非接触双向通信，以达到识别和数据交换的目的。由于　RFID系统的射频卡和读
写器之间不用接触就可完成识别，因此具有识别距离比光学系统远、不受视线限制的优点，同时射频识
别卡还具有读写能力、可携带大量数据、难以伪造、具有智能功能等特点　

1。射频识别系统原理
射频识别系统的组成一般至少包括两个部分：　（1）射频卡或称电子标签　（TAG）、读写器　（Reader）；如图　
9…4所示。读写器射频卡

收发模块
处理
模块
接口模块
天
线
天
线
收发模块
控制
模块
存储器
计算机网络

9…12　



图　9…4　RFID　系统组成　

在　RFID系统中；射频卡主要由存储器、控制模块、收发模块和天线组成。存储器用来保存约定格式
的电子数据，容量为几个比特到几十千比特不等，控制模块、收发模块通常集成到一块芯片中，完成与
读写器通信，天线（和电池）用于接受和发射信号。射频卡封装可以有不同形式，常见的有信用卡的形
式及小圆片的形式。　

读写器由处理模块、收发模块、接口模块和天线组成。读写器在一个区域内发射无线电信号形成电
磁场，区域大小取决于无线电工作频率和天线尺寸。射频卡经过这个区域时检测到读写器的信号就开始
发送储存的　ID信息及数据。读写器发送的信号通常提供时钟信号及射频卡所需的足够能量（转化为直
流电为无源射频卡提供电源），其中的时钟信号使数据同步，从而简化了系统的设计。读写器接收到卡
的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后通过RS323，RS422，RS485或无线方式将数
据传送到计算机网络。简单的　RFID产品就是一种非接触的　IC卡，而复杂的　RFID产品和外部传感器接
口来测量、记录不同的参数或甚至与GPS系统连接来跟踪物体。　

RFID系统根据工作频率的不同可分为高频、中频及低频系统。低频系统一般工作在100K－500KHZ；
中频系统工作在　10MHZ到　15MHZ左右；而高频系统则可达850－950MHZ甚至　2。4…5GHZ的微波段。高频
系统应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，象火车监控，高速公路收费等系统。但天线波
束较窄实用中需视距传播识别且价格较高；中频系统在　13。56MHZ的范围。这个频率用于门禁控制和需
传送大量数据的应用；低频系统用于短距离、低成本的应用中。如多数的门禁控制、动物监管、货物跟
踪。　

射频卡可分成三种：可读写（RW）、一次写入多次读出（WORM）和只读卡（RO）。RW卡一般比　WORM
卡和　RO卡贵得多。如电话卡、信用卡等。WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变。
WORM卡比　RW卡要便宜。RO卡存有一个唯一的号码，不能更改，这样提供了安全性。RO卡最便宜。

射频卡分有源及无源两种。有源射频卡使用卡内的电池能量，识别距离较长，可达几米，但是它的
寿命有限并且价格较高；无源射频卡不含有电池，利用耦合读写器发射的电磁场能量作为自己的能量，
它的重量轻，体积小，寿命可以非常长，很便宜，但它的发射距离受限制，一般是几十厘米到一米，且
需要读写器的发射功率大。　

根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据
给读写器。被动式的射频卡，使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，
在门禁或交通的应用中适宜，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，
用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍
物一次，因此主动方式工作的射频卡则主要用于有障碍物的应用中，距离更远（可达　30米）。　

2。射频技术的应用　
RFID适合于物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集的场合应用，对于需要频繁改
变数据内容的场合也很适用。因此，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输

9…13　



控制管理等众多领域；汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；
流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物管理；车辆防盗等等。　

RFID系统用于智能仓库货物管理，有效地解决了仓库里与货物流动有关的信息的管理。它不但增
加了一天内处理货物的件数，还监看着这些货物的一切信息。射频卡是贴在货物所通过的仓库大门边上，
读写器和天线都放在叉车上，每个货物都贴有条码，所有条码信息都被存储在仓库的中心计算机里，该
货物的有关信息都能在计算机里查到。当货物被装走运往别地时，由另一读写器识别并告知计算机中心
它被放在哪个拖车上。这样管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品。并可自
动识别货物，确定货物的位置。　

作为射频技术的发展和应用，便携式数据终端　PDT（Portable　Digital　Terminal）近年来得到广泛
使用。PDT通常由一个扫描器、一个掌上电脑（带存储器、显示器、键盘或手写设备等）组成，掌上电
脑的只读存储器中常驻有操作系统，用于控制数据的采集和传送。通过　PDT的扫描器扫描位置标签，货
架号码、产品数量就采集到　PDT中，再通过射频技术由　PDT把这些数据传送到计算机管理系统，可以得
到客户产品清单、发票、发运标签、该地所存产品代码和数量等，并可据此决定货物的补充和采购计划
等。可见，射频技术的引用将信息采集和处理集成起来，实现了物流信息的实时管理，大大提高了物流
管理水平。　

9。2。3　GPS技术　
GPS（Global　Positioning　System）全球卫星定位系统是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导
航定位系统。GPS最初是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定
位的要求而建立的，该系统从　20世纪　70年代初开始设计、研制，历经了约　20年的历史，渐趋成熟。
GPS作为新一代卫星导航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而
且具有良好的抗干扰性和保密性。　

1。GPS的组成与原理　
GPS由空间部分、地面监控系统以及用户接收机　3部分组成。
空间部分使用　21＋3颗高度约　2。02万千米的卫星组成卫星星座，其中　21颗为工作卫星，3颗为备用
卫星，这些卫星的轨道均为近圆形轨道，运行周期约为　11小时　58分，分布在六个轨道面上（每轨道面
四颗）　。　

地面监控系统包括五个监控站、三个上行注入站和一个主控站。监控站设有　GPS用户接收机、原子
钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据
并将这些数据传送至主控站。主控站设在美国范登堡空军基地，它是整个　GPS系统的核心，它的功能是
为全系统提供时间基准，收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗　GPS卫星的
轨道和卫星钟改正值，编制各卫星星历，当卫星失效时及时调用备用卫星等。上行注入站也设在美国范
登堡空军基地，它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
这种注入对每颗　GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。　

GPS　信号接收接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并
跟踪这些卫星的运行，对所接收到的　GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出　GPS信号从卫星到

9…14　



接收机天线的传播时间，解译出　GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三
维速度和时间。　GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的
车辆等）。载体上的　GPS接收机天线在跟踪　GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用　GPS信
号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。接收机硬件和机内软件以及　GPS数
据的后处理软件包，构成完整的　GPS用户设备。目前，各种类型的　GPS接收机体积越来越小，重量越
来越轻，便于野外观测；而精度越来越高。　

如果说空间部分和地面监控系统均由美国控制，那么用户接收机则由各国的用户自行设计和实施。
GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用
户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量　GPS信号的接收设备，即　GPS信号接收机，就可在任何
时候实现　GPS的各种用途。　

GPS的基本定位原理是：在两万公里高空的　GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球
运行二周，即绕地球一周的时间为　12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前　4分钟见到同
一颗　GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到　4颗，最多可见
到　11颗。在用　GPS信号导航定位时，为了计算测点的三维坐标，必须观测　4颗　GPS卫星，称为定位星
座。定位星座不间断地发送自身的星历参数（描述卫星运动及其轨道的参数）和时间信息。用户接收到
这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息；如图　9…5所示。　

卫星　1　
（x1；y1；z1）
卫星　2卫星　3
卫星　4

（x2；y2；z2）
（x3；y3；z3）
（x4；y4；z4）

Z　
Y　若t0为各卫星时间
（0；0；0）　
t为接收机时间　
X　

2　222　2

（x　
。　
x）　
＋（y　
。　
y）　
＋（z　
。　
z）＋　
c　
。（t　
。　
t　
）=　
d

111　011　
2　222　2

（x　
。　
x）　
＋（y　
。　
y）　
＋（z　
。　
z）＋　
c　
。（t　
。　
t　
）=　
d

222　022　
2　222　2

（x　
。　
x）　
＋（y　
。　
y）　
＋（z　
。　
z）＋　
c　
。（t　
。　
t　
）=　
d

333　
033　

x　
）　
（y　
y）　
（　
）　
（　
）（24042242424dttczzx=。。＋。＋。＋。

求解未知数

（　
x，y，z，t）
定位定时

图　9…5　GPS定位原理　

2。GPS在物流中的应用　
全球卫星定位系统主要用于定位导航、授时校频以及高精度测量等，特别是在物流领域，可以广泛

用于导航、实时监控、动态调度、货物跟踪、运输线路的规划与优化分析等。　

9…15　



（1）海空导航。GPS系统的出现克服了　TRANSIT和路基无线电航海导航系统系统的局限性，利用
其精度高、可连续导航、有很强的抗干扰能力的特点，可有效开展海洋、内河以及湖泊的自主导航、港
口管理、进港引导、航路交通管理等。而在航空导航方面，　GPS的精度远优于现有任何航空航路用导航
系统，可实现最佳的空域划分和管理、空中交通流量管理以及飞行路径管理，为空中运输服务开辟了广
阔的应用前景，同时也降低了营运成本，保证了空中交通管制的灵活性，可以说从航空进场　/着陆、场
面监视和管理、航路监视、飞行试验与测试到航测等各个领域，GPS都发挥着巨大的作用。　
（2）实时监控。应用　GPS技术，可以建立起运输监控系统，在任何时刻查询运输工具所在地理位
置和运行状况（经度、纬度、速度等）信息，并在电子地图上显示出来，同时系统还可自动将信息传到
运输作业的相关单位，如中转站、接车单位、物流中心、加油站等，以便做好相关工作准备，提高运输
效率。还可监控运输工具的运行状态，了解运输工具是否有故障先兆并及时发出警告，是否需要较大的
修理并安排修理计划等。　
（3）动态调度。通过应用GPS　技术，调度人员能在任意时刻发出调度指令，并得到确认信息。可
进行运输工具待命计划管理，操作人员通过在途信息的反馈，运输工具未返回车队前即做好待命计划，
提前下达运输任务，减少等待时间，加快运输工具周转速度。将运输工具的运能信息、维修记录信息、
车辆运行状况登记处、司机人员信息、运输工具的在途信息等到多种信息进行采集，并进行分析辅助调
度决策，以提高重车率，尽量减少空车时间和空车距离，充分利用运输工具的运能。
（3）货物跟踪。在运输货物中，可以时刻记录和传送货物位置等数据到控制中心，及时获取货物
的状态，如货物品种、数量、货物在途情况、交货期间、发货地和到达地、货物的货主、送货车辆和人
员等，可以跟踪查看货物是否按预定路线接送，中间有无停车，在哪里停的车，停了多少次等，是否在
规定时间内把货物交付给顾客手中，防止中间拉私货或怠工等。　
（4）路线优化。根据　GPS数据，获取路网状况，如通畅情况、是否有交通事故等，应用运输数学
模型和计算机技术，进行路线规划及路线优化，规划设计出车辆的优化运行路线、运行区域和运行时段，
合理安排车辆运行通路。
（5）智能运输。所谓智能运输（ITS），就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高
新技术，对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现
代交通系统。ITS强调的是运输设备的系统性、信息交流的交互性、以及服务的广泛性。在智能交通系
统中，应用　GPS技术可以建立起视觉增强系统、汽车电子子系统、车道跟踪/变更/交汇系统、精确停车
系统、车牌自动识别系统、实时交通/气象信息服务系统、碰撞告警系统等。　
9。2。4　GIS技术　
GIS（Geographical　Information　System，地理信息系统），是　20世纪　60年代开始迅速发展起来的地
理学研究新成果，它以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态
的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。GIS将图形管理系统和数据管理系
统有机地结合起来，对各种空间信息进行收集、存储、分析，形成一种可视化表达的信息处理与管理
系统。GIS的基本功能是将表格型数据（无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入）转换
为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地

9…16　



图，显示对象包括人口、销售情况、运输线路以及其他内容。在物流信息管理中，　GIS可用于如下领域：　

1。数字物流的建立。
由于　GIS的特点在于能够将文字和数据信息转化为地理空间图形或图象，大到地球、国家、省市，
小到村镇、街道乃至地面上的一个点位，GIS都能以直观、方便、互动的可视化方式，实现地理数据信
息的快速查询、计算、分析和辅助决策。因此，GIS是构建数字地球、数字中国、数字城市的核心应用
技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在一起，为人类社会和生活提供了一种立体的、多
层面的、可视化的信息服务体系。“十五”期间，近　1/3的城市将要建成数字城市地理空间基础框架，到　
2010年前后，要在全国所有城市建立起较为完善的城市地理空间基础框架，较好地满足城市规划、建设、
管理、服务以及未来发展的需求。在数字城市的基础上，可以建立起系统化的物流空间数据基准，实现
物流数据形式的形象化、标准化和可视化，进行物流供应链的数字化控制和管理，建立起精确化的数字
物流体系，促进以客户为中心的物流目标的完美实现。　

2。物流分析与模拟　
GIS可以将数字高程模型、数字正射影像与常规的矢量数据和各种属性信息集成在一起，建立起一
体化的三维数据输入、操作与可视化机制，为物流空间数据处理、查询与分析和各种三维模型操作提供
了更加有力的支持。GIS可对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算，以原始图为输入，而
查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示，在空间定位上仍与原始图一致，如
叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析（逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算）等。运用
摄影测量、地面测量的数据或既有地图数字化、扫描数字化后形成的数据，　GIS可以建立起具有高逼真
度和灵活方便的物流空间动态模型，并应用可视化、渲染以及动画等手段模拟出存在于真实世界中任意
复杂虚拟真三维实体，进行仿真运行，为实际物流运作提供依据。　

3。路况管理
将传统的办公自动化系统（OA）和地理信息系统（GIS）有机结合起来，可以把分散的文档、图纸
以及与道路有关的各种数据进行分类、组织，建立一系列的地理数据和属性数据合一管理的数据库，通
过路况管理信息系统就可以为管理人员提供快速准确、图文并茂的数据查询功能，并能将查询和分析结
果直观的显示和输出，为道路设施的维护、改扩建，提供路况管理提供原始数据和辅助决策。　

4。交通指挥与控制
为了解决复杂的交通指挥控制中出现的管理以及技术等问题，建立和应用基于　AM/FM/GIS技术的
城市交通指挥控制系统，可提供高效率的工作方式和全新的解决方案，如实现对交通设施的管理，对立
交桥、岗亭、电子警察、交通信号控制器等交通设施进行三维真实景观模拟显示和管理；实现对交通的
监控管理，获取实时交通流量及控制信息（如信号灯相位、相位差、周期绿比、道路饱和率、延误率等
参数以及闭路电视信息）在动态电子地图上直观显示，提供与用户车辆、驾驶员数据库相互通讯的接口，
并通过该接口查询、检索相关信息等；对交通警力调度进行指挥，实时给出报警地址或事故现场的交通
流量、建筑、警力分布等情况，显示现场道路、建筑的航空照片，三维立体图像等，提供　GPS接口，实
时连接到指挥中心大屏幕以及各个终端，辅助指挥员快速制定交通输导方案；对道路