Vol119No16公路交通科技2002年12月JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESE ARCH AND DE VELOPMENT
文章编号:1002O0268(2002)06O0123O04
付怀珀
(交通部公路科学研究所，北京100088)
摘要：通过介绍PDF417二维条码技术发展和特点，以及PDF417二维条码标准化的现状和在国内、国际上的应用，与现在高速公路上采用的非接触IC卡和磁性通行券(卡)在性能上进行对比，提出高速公路收费系统应用PDF417二维条码的可行性，同时也指出需要改进的问题。
关键词:PDF417二维条码；收费系统；应用；可行性
中图分类号:U4121366文献标识码:A
Application of PDF417Two O d imensional Bar code in
海鲜蒸柜Highway.s Toll Co llection System
FU Huai O po
(Research Institute of Highway,Mini stry of Communications,Beijing100088,China)
Abstract:The paper introduces the PDF417t wo O dimensional bar code technology develop ment and feature,standardization on PDF417 two O dimensional bar code,and d omestic and in ternati onal application,to compare two O dimensional bar code with non O contact IC card and magnetic ticket adop ted in highway on the performance,providing the application feasibility of PDF417two O dimensional bar code in the highway.s toll collection system,and indicate the problem that need to be solved1
Key words:PDF417two O dimensional bar code;Toll collection system;Application;Feasibili ty
1PDF417二维条形码技术简介制作糖果盒
通常商品上常见的一维条形码，其信息量是很有限的(13位阿拉伯数字)，只能标识编码对象，要想查 明其有关状况，还必须借助微机里的数据库。而二维条形码则可以看成是若干个一维条形码的集合，其承载的信息量要大很多，因此，可对编码对象的状况直接进行描述和信息传递，所以有携带式数据文件之称。
PDF417条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件、卡片、档案、照片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。在国际标准证卡上，有效面积约76 @25mm(相当于信用卡面积的2/3)的PDF417编码可容纳1848个字母符号或2729个数字符号，大约相当于500个汉字的信息，其信息容量比一维条码高几十倍。像照片、指(掌)纹、图章、签字、声音、文字(含汉字)，等等，凡可数字化的信息都可进行PDF417编码，并可按给定的纠错等级提高纠错能力，甚至采用较高的安全等级进行纠错时，只要条码破损面积不超过50%都可破译补全。当然，随着纠错等级的提高，冗余信息也迅速增加，纠错码的生成和译码的计算量急剧增加。 PDF417条码具有如下特点:
11信息容量大根据不同的条空比例每平方英寸可以容纳250到1100个字符。
21编码应用范围广PDF417条码可以将照片、指纹、签字、声音、文字等凡可数字化的信息进行编
码。
31保密、防伪性能好PDF417条码具有多重防伪特性，它可以采用索引密码、数据加密或利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪，因此具有极强的保密防伪性能。
41译码可靠性高普通条码的译码错误率约为百万分之二左右，而PDF417条码的误码率不超过千万分之一，可靠性极高。
51修正错误能力强PDF417条码采用了世界上最先进的数学纠错理论，在选择适当的纠错级别时，如果破损面积不超过整个条码符号的50%，依然可以照常恢复出丢失的信息。
61容易制作且成本低廉利用现有的激光、喷墨、热敏/热转印、制卡机等打印技术，即可在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出PDF417二维条码。由此所增加的费用仅是油墨的成本，因此人们说PDF417条码是/零成本0存储技术。
71条码符号的形状可变对于同样的信息量, PDF417条码的形状可以根据载体的可印刷面积及美工设计要求进行调整。
2PDF417二维条形条码的标准化现状
PDF417条码早在1990年代初就已经成为美国自动识别设备制造商协会和欧洲自动识别设备制造商协会(AI M)两大国际条码权威机构认可的国际通行标准。欧洲标准化委员会(CEN)已经起草了PDF417的
欧洲标准，国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(IEC)的第一联合委员会第三十一分委员会也已起草了PDF417的二维条码标准，并在1997年6月完成标准审定工作。
除此之外，美国标准化委员会(ANSI)已将PDF417条码做为美国的运输包装的纸面EDI标准，美国国防部将PDF417做为军人证及后勤管理的纸面EDI标准。美国机动车管理局已将PDF417列为驾驶证及机动车管理的标准。北美和欧洲的汽车工业组织已将PDF417选为各种生产及管理的纸面EDI标准。
在我国,PDF417二维条码已列为九五期间国家科委重点科技攻关项目，我国国家技术监督局也颁布了5四一七条形码6国标，并从1998年8月1日起实施。
3PDF417二维条码在国际和国内的应用
PDF417二维条码做为一种新的信息存储和传递技术，从诞生之始就受到了国际社会的广泛关注。经过几年的努力，现已广泛地应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等领域。
如美国亚利桑那州等10多个州的驾驶证、美国军人证、军人医疗证等几年前就已采用了PDF417二维条码技术。将证件上的个人信息及照片编在二维条码中，不但可以实现身份证件的自动识读，而且可以有效地防止伪冒证件事件的发生。菲律宾、埃及、巴林等在身份证或驾驶证上采用二维条码PDF41
7的国家已达40多个，我国对香港地区恢复行使主权后，从1997年7月1日起，香港居民的特区护照上采用了二维条码技术。
除了证件外，在工业生产、国防、金融、医药卫生、商业、交通运输等领域，二维条码同样得到了广泛的应用。
由于二维条码具有成本低，信息可随载体移动，不依赖于数据库和计算机网络、保密防伪性能强等优点，结合我国国情，其已开始在我国部分地区的注册、汽车销售及售后服务和银行服务等方面得到初步应用。
4高速公路收费系统使用二维条码的可行性
由于PDF417二维条码所具有的信息容量大、纠错能力强的技术特点，恰好可以应用于高速公路收费系统通行券。在我国已建的高速公路中比较普遍采用磁券(卡)和非接触IC卡，在5高速公路联网收费暂行技术要求6(交公路发[2000]463号)中规定/宜选择多次重复使用的非接触IC卡、一次性使用的纸质磁性券或一次性使用的纸质二维条形码券0。表1给出了PDF417二维条码与磁券(卡)和非接触IC 卡作为通行券在性能方面的一些比较。
通过上述的比较可以发现PDF417二维条码与另外两种通行券相比具有成本低、可靠性高等特点，使
用二维条码能够节省出入车辆等待、交款时间、提高工作效率，防止票款的流失，并易于管理。根据应用的实际情况和PDF417二维条码本身的技术特性，工作流程如下:
11车辆驶进入口车道，收费员只需键入车型代码，按确认键，计算机写入入口时间、入口代码、车道号，特别编号等信息，通过条码打印机自动打出一个带有PDF417二维条码的收费通行卡，自动切下，打印机可设置于通道旁，司机拿起票据，驶入公路。入口车道设备构成见图1。
21在出口车道需要设置固定式PDF417二维条码
公路交通科技2002年第6期
PDF417与非接触IC 卡及磁卡的性能比较
表1
磁券(卡)
非接触IC 卡
PDF417二维条形码
使用方式一次性重复性一次性
信息容量信息容量小
信息容量大
信息容量大，信息密度高
投料机读写原理及设备接触式磁记录读写方式，专用设备射频自动识别，非接触式读写，专用设备热转印方式写记录，光电非接触式读记录方式，通用设备可靠性易受外界强磁场干扰，可靠性较高易受外界强磁场干扰，可靠性较高可靠性高
保密防伪保密防伪性能较高保密防伪性能强
保密防伪性能强，纠错能力强成本
成本低(6~8分/张)
成本高(16~20元/张)，每次使用成本取决于实际使用寿命，受流失率影响较大
成本很低(约4分/张)
最大优点
简便、技术成熟
读写速度快，维护工作量小
应用领域广阔，凡可数字化的信息都能编
码，容量大、携带方便、保密、防伪、可靠性高、纠错能力强
致命弱点
设备价格高，维护工作量大
卡的流通管理工作量大
信息不可改写,煮面炉
需防止同一张券重复使用
图1 入口车道设备构成图
识读器。车辆驶过时，收费员从司机处收回通行券放在识读器上，识读器自动扫描，信息传入计算机，依据费率表计算出实际的金额，费额显示器显示金额；确认收费同时，票据打印机自动打印出票据，由收费员将收据交付司机，车辆驶出。出口车道设备构成见图2
。
图2 出口车道设备构成图
31在PDF417二维条码内，除包含有车辆车型、入口等信息外还可设置特别编号，计算机读取该编号
后，注销该票以避免重复使用。
41PDF417设备操作简单，稍作提示即会使用。根据我国高速公路建设的特点，路网总体规划和建设
工期较长，各路段分期进行建设和营运，不能保证路网同时形成，同时各路段分期建设完成后又都面临还贷，建设完成后要尽快联网收费。根据PDF417二维条码技术的特点，它既可以做为联网收费封闭式系统中/一卡通0的通行券，也可以在路网未形成、相邻路段未连接的情况下，通过印刷在一次性纸质通
行券上的明文信息，收费员就可以正常地收取通行费，不会造成通行费的流失，同时满足开放式、均一式和混合式的收费方式。在这一方面通过与非接触IC 卡和磁券比较具有一定的优越性，在整体路网或区域路网形成后，还可以保留原有的二维条码的打印和识读设备，只需要重新定义信息的编码，即可以顺利地与其他路段联网。同时在联网收费形成后，以PDF417二维条码作为通行券，可以大大降低后期系统营运管理和维护的费用。
针对PDF417二维条码的应用，国内外的各大公司已经开发了相应的产品，如:Symbol，微平和威海北洋等公司均以PDF417二维条码技术为基础开发了条码识读器、条码打印机和扫描识别技术，并在高速公路的收费系统中进行了试验，如：威海北洋集团的设备在江西昌九高速公路进行了20天的试验，针对纸张、识读效果和设备稳定性，积累了宝贵的经验，通过试验发现：通行券的首读通过率为94176%,3次通过率为99154%，其中的污损票和浸水票均能够通过识读，并且铜版纸和胶版纸对识读率没有明显的影响，随着操作者的熟练程度可以提高首读识读率。河南省全省的高速公路联网收费系统全部采用二维条
PDF417二维条码通行券在高速公路收费系统中应用的可行性 付怀珀
码通行券，安新路、郑漯驻路、开洛路于2001年10月25日投入运行，采用条码打印机303台，落地式条码识读仪206台，二维条码通行券包含65个字节，并按照5交通部高速公路联网收费暂行技术要求6进行信息编码，采用4级纠错级。通过运行发现：在入口从收费员按下确认键到完成打印通行券仅需要2~ 3s，在出口时含通行券扫描、解码、发票打印仅2s，首读率高于江西的94176%，并采用了落地式条码识读仪和嵌入式条码识读仪，便于布线，方便收费员操作。随着人、机的逐渐磨合，操作的熟练，系统更为稳定和可靠。
5结束语
虽然PDF417二维条码的技术较为先进，且具有诸多的优点，但在技术投入使用的阶段仍存在一些问题:
11在5四一七条形码6国标中对译码和纠错没有明确给出。实际上，这恰恰是PDF417条形码的关键技术之一。对应于不同的纠错级别，相应的编解码的工作量较大，需要根据高速公路信息的具体需求，提供较为适宜的纠错级别和编解码方案，即可保证信息的安全、可靠，防止作弊，减少处理的时间。
21一次性使用的PDF417二维条码不能进行重复写入，保证在部分受损的情况下可以正常的识别，这
是它的优点，同时在收费的过程中要结合信息的编码级别采取有效的管理措施避免重复使用。如：可以与信息的编码和纠错级别综合考虑，采用切碎或打孔的方法；或者在入口发券的处理过程中，写入唯一的序列号来防止再次使用。
刷式密封31PDF417二维条码的打印机、识读器和附件需要适用于收费系统的操作环境(收费员的操作习惯、操作台等)，保持设备的稳定性，有效地避免振动、电磁等的干扰；虽然PDF417二维条码通行券成本较低，但其相应的设备价格较高，应该降低设备的造价，提高整体的性价比。
综上所述，将PDF417二维条码所具有的技术优势与高速公路的实际应用相结合，发挥数据安全性高和低成本等特点，其在高速公路的收费系统中应该具有广阔的空间。
参考文献:
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[2]翁小雄编著1王彦卿审1高速公路机电系统[M]1人民交通出
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半桥驱动器
[4]中华人民共和国交通部1高速公路联网收费暂行技术要求[J]1
人民交通出版社,20001
公路交通科技2002年第6期
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