浅谈民航自动行李处理系统行李标签识别技术

摘要：随着社会经济的发展，我国的民航事业也蓬勃发展，机场数量在不断增加，这使得机场运营管理等也需要不断发展。自动行李处理系统是机场的关键运营设备，文章针对这一系统流程中的关键环节——行李标签识别技术进行了论述。

关键词：民航；自动行李处理系统；行李标签识别技术

中图分类号：V355文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）24-0031-04

1概述

随着中国民航的发展，机场数量不断增加，规模也日益扩大。至2020年，中国大陆地区将建成以北京、上海、广州三大城市为国际枢纽，成都、沈阳、武汉、西安、昆明为区域枢纽，辐射周边二三线城市机场，共由244个机场组成的航空网。目前国内年设计旅客吞吐量在2000万以上的机场（城市）已经达到8个（不含港澳台），机场规模的飞速发展促使了机场建设、运营管理等相关领域的不断进步。

在此背景下，自动行李处理系统作为大、中型机场的关键运营设备，其高效、稳定的运营成为了每一个大型机场保证服务质量至关重要的一环。本文对系统流程中的关键环节之一——行李身份（标签）识别技术做粗浅讨论。

自动行李处理系统的关键功能是对行李的自动分拣，而对行李标签的准确识别和跟踪成为保障上述功能顺利实现的基础。从根本上说，行李识别其实就是对行李标签的识别。

2行李标签的种类

关于目前可用于自动分拣的行李标签，从形式上主要分三大类：

第一类，IATA标准条码标签。IATA R740主要规定了T型码和L型码两类，T型码由4条相互垂直的48mm宽的条码组成，L型码则由一条完整的条形码贯穿条码头尾。根据相关标准，除了行李条码外，行李标签一般由以下信息构成：对应条码的10位的行李识别号、旅客姓名、承运人代码、航班号、始发地和目的地三字代码等。

第二类，基于IATA RP1740c标准的植入RFID芯片行李条码标签。该标签外观与第二种完全或基本相同，只是在其中植入了RFID的行李标签。该标签采用超高频（UHF）技术在850～950MH波段进行读写，在行李运输过程中可随时更新物品状态信息或记录过程数据。标签自动识别时，也因其不需要光学可见而大大减少了自动识别的不可控性。

第三类，基于IATA RP1740c标准的芯片植入无条码行李牌。该类标签对其本身封装外观无要求，生产商可以根据需要封装任意形式和图样。内部则植入符合IATA标准的RFID条码芯片，每次使用时，由离港系统或行李系统对其自动写入和读取。一般在重要旅客及常旅客服务中使用。

无条码行李牌

3行李标签自动读取技术和方案

基于以上行李标签种类，各大设备供应商结合机场自身业务需要，开发出了各类自动读取技术和方案。介绍如下：

3.1光学系统识别传统条码

利用不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光的基本特性，将所读取的信息转换为数字、字符信息，通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条形码辨读的全过程。目前条码扫描设备一般有LED-CCD普通红光扫描设备和激光扫描设备两种，个别厂家还推出了基于图像字符识别的OCR识别设备，鉴于基于激光技术的扫描识别设备具有识别距离远、强光下穿透性和抗干扰性强等特点，因此，目前国内外行李系统的标签自动读取全部采用激光识别技术。本文仅对激光条码自动识别技术的应用做重点介绍。

一般激光条码读取系统完成条码读取任务需要完成三个步骤：行李出现，触发光电传感器启动设备，控制系统向激光读取设备发送指令启动激光发射装置；对焦，行李进入激光扫描范围后，通过激光测距进行对焦，锁定行李条码可能出现的范围；读取，行李条码在对焦范围内出现时，系统自动识别并完成条码存储。

基于以上技术，目前在民航行李处理系统中使用最为普遍的是由数个激光头组成覆盖不同角度和不同区域的激光识别矩阵。同时，根据条码实际形式

的不同，也适用不同的组合方式。详细介绍如下：

3.1.1T型码扫描设备配置方式。T型码在90度和180度方向分别有两个长48mm的标准自动识别条码。因此，在配置读码器时，只需要6个面考虑一个角度的条码读取设备，配置相对较精简，一般采用8个激光头进行全覆盖。一般该方案主要安装于输送系统中，为确保底部标签可被成功扫描，2个激光头安装于底部输送机间隙。为此，要求底部安装位置的输送机间隙至少达到40mm。

此外，有时为了实现低成本的冗余设计，部分系统将该设备安装于分拣机环节（如下图），那么只需要投资两套270度扫描设备即可实现扫描系统冗余设计。

该设计在理论上可以采用最少的投资实现标签读取系统的冗余，但在实际生产中，由于两个方向上的条码都较短，标签的可读性受值机员操作及运输挤压、摩擦影响较大，系统对标签污损、折皱的容错性不强，因而，条码在实际应用中实际度码率不高。根据国内某大型机场运行数据，即便在使用12个激光头的全方位读取方案时，采用T型码的系统识别率要较线性码的识别率低8%左右。因此，该类型条码及识别方案仅在标签打印质量高、托运行李摆放规范、标签张贴规范、运输设计非常流畅的前提下，才能够有效提高系统单位投资带来的冗余有效性，降低系统成本。

3.1.2线性一维码扫描设备配置方式(可同时处理T型码)。根据IATA RP1740d标准，L型码是其另一个标准系列。

基于L型码的标签由于其条码在特定方向上的可读面积增加，对于条码折皱、损伤的容错性更强，但由于其条码只能在一个角度上读取，因此自动读取设备必须弥补该缺陷。目前使用最普遍的主要为12个激光头组合的方案。

基于条码技术的低成本和高性价比，目前激光条码扫描技术仍在民航行李系统中占据了绝对地位，担负着世界民航绝大部分的行李自动分拣业务。但由于其自身基于光学读取的特性，激光条码读取技术存在一定缺陷，包括：在行李或扫描物表面发射率低于13%（如黑色的行李箱等），系统会因为无法对焦而可能读取失败；每次读取需要进行自动对焦，在前后两件行李体积差异较大，且两个条码离得过近的情况下，读取设备有可能会因为来不及对焦而在读取第二个条码时失败，当然，该问题可以在同一个角度增加多个射线源聚焦不同景深来实现，但如此也会增加设备的总体成本；由于纸质标签质地较软，在运输过程中其标签极易被折叠、污染，而造成二次识别无法自动读取。因此，在中转行李处理、基于皮带机运输的早到行李处理等场合时，行李条码的读取率均会降到70%以下。在极端情况下，如中转行李，其一次自动识别率降至50%甚至更低；在生产环境下，行李读取率受各种条件影响波动较大，最好的情况下一般不超过95%，受技术瓶颈制约已经接近性能极限。

3.2基于RFID的行李信息识别

基于上述分析，在数十年的不断发展下，条码读写技术已非常成熟，加上标签成本较低，因此，国内外机场均将条码技术作为行李系统标签识别的唯一技术。直到2004年，IATA启动一个用RFID管理行李的案例项目。根据IATA统计，每年采用条码技术进行处理的行李有17亿件之多，其条码标签的平均识别率仅为85%，而因此造成的行李出错比例达到1%。据IATA估计，每处理一件出错行李需要花费100美元。如采用RFID技术，则可将读取率提升至95%～99%，相应减少的出错行李可为全行业节省7.6亿美元。

在此形势下，经过数年的发展以及IATA RP1740c规范的制定，目前国内外机场行李系统项目正在逐步向RFID技术过渡。由其在国内建设中，近年来多个机场已经不同程度地将RFID技术引入到行李系统各个环节中。

RFID技术全称无线射频标签探测，即Radio Frequency Identify Detect。基于IATA 1740c的RFID技术采用850～950MHz频段，在普通标签中植入可存储512位二进制信息的硅芯片，并通过无线电信号进行读取。要组成射频识别系统至少应包括以下两个部分：一是读写器，二是电子标签，在本文主要为行李标签。另外还应包括天线、主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。

目前，业内比较成熟的方案主要分为独立读取式扫描门和混合式（hybird）行李信息识别门两

大类：

3.2.1独立系统读取式。独立式读取系统一般由1～2台（冗余系统）天线控制器、4个天线组成。为了防止误读和干扰，一般读取设备采用四面金属封闭的形式进行设计，同时，在读取天线1.8

米范围内不能有电机等干扰源，否则将无法读取。

由于目前RFID标签并不普及，为识别普通条码，目前在民航应用中所有采用该技术的系统均需要同时配备普通的独立条码扫描设备。

在本方案中，该系统的设计在逻辑上采用的是独立系统分开管理的模式分别处理RFID和其他标签识别设备，客观上保证了系统的可靠性不受影响，但由此也具有了双读码系统、双控制器的特点，一定程度增加了系统硬件成本和控制系统的复杂程度，同时对于集成系统软件开发带来了一定的工作量和集成成本。

3.2.2多系统复合集成模式。针对上述独立系统独立安装所存在的不便及缺陷，目前在RFID方案的实施倾向于采用多系统复合的集成模式。

多系统复合集成即是通过改进读码系统原有的控制器，使之可以在一个系统上同时采用条码读取和RFID读取两套设备。相对于原有系统而言，该系统在实现上主要是在原有的RFID屏蔽板上开出适合激光射线通过的细小长孔，以确保光线可以准确照射到行李表面，同时，对原有的控制系统软硬件进行升级改进，使之可以同时控制两类读取设备，并通过单一的通讯接口与行李系统进行数据交换和

控制。

复合系统的出现改善了过去系统集成时需要分别集成两类系统的情况，使得底层软件集成人员只需要考虑单独的通讯接口。一方面，减少了程序的复杂度；另一方面，也为该类系统降低硬件成本提供了可能。

基于RFID技术以及混合技术在标签识别方面的众多优势，目前各大系统集成商以及各大国际枢纽机场均在不遗余力地进行推广和完善。根据最新的生产系统实测数据，行李的正确识别率可轻易达到99.5%以上，且基本不受环境影响。

4结语

综上所述，经过数十年的应用和不断改进，条码扫描技术因其质优价廉，在相当长一段时间内占据了主导地位。但随着人工成本的不断增加以及客户对服务质量要求的不断提高，条码技术所提供的可靠性、灵活性以及安全性已经无法满足日益增长的客户需求和产业需求，技术瓶颈日趋显现。而RFID作为当前日渐成熟的新技术，在实际应用中逐渐显露活力。作为民航机场关键系统之一的行李分检系统承载着每一位旅客的行李保障工作，也承载着民航业对每一位旅客的承诺。每一件行李的错运、丢失，都有可能为旅客造成无法弥补的经济损失或精神损失，因此，我们有责任、有义务，通过各种技术最大限度地减少行李处理工作的失误，RFID作为当前新兴技术，其可靠性、灵活性以及其对整个产业链的推动作用正日渐被人们所接受。相信在未来中国民航的发展中，对新技术、新概念的不断尝试一定能将行李系统的行李识别技术带上一个新的台阶。

作者简介：黄亮亮（1981-），男（壮族），广西百色人，广东省机场管理集团公司工程建设指挥部工程师，机电动力设备部项目副经理，研究方向：民航专用行李分检系统和民航专用楼宇系统在内的各类大型民航专业设备的运行、维护、管理研究以及各类大型专业机电设备的建设。

（责任编辑：周加转）