УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ QR - КОДОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к системам передачи информации и может быть использована для передачи и приема информации, представленной графическим способом.
Уровень техники
а) Описание аналогов
В устройстве передачи информации на основе штрихкодов информация представляется в виде чередующихся полос, которые сканируются специальным лучом с дальнейшим преобразованием в данные (см. Бугаев Л. Мобильный маркетинг. Как зарядить свой бизнес в мобильном мире [Текст] / Л. Бугаев // М.: Альпина Паблишер, 2012. - 214 с. - ISBN 978-5-9614-2222-1).
Однако в аналоге информация представляется в виде одномерного массива, который может быть подвержен искажениям, что в свою очередь приводит к невозможности восстановить данные. Кроме того, для считывания требуется специальное оборудование.
б) Описание прототипа
Наиболее близким по технической сущности к заявленному и принятым за прототип является устройство передачи информации с использованием QR-кодов (BS ISO/IEC 18004:2006. Information technology. Automatic identification and data capture techniques. QR Code 2005 bar code symbology specification. London: BSI. 2007. p. 126. ISBN 978-0-580-67368-9), которое выполнено в виде блока распознавания черно-белого массива, блока декодирования формата информации, блока определения версии кода, блока наложения маски, блока корректировки и блоков кодирования на основе кода Рида-Соломона.
Выходная информация представляется в виде двумерного массива чередующихся черно-белых полей определенного размера, в котором защита от ошибок осуществляется с помощью кода Рида-Соломона. Считать такую информацию можно с помощью обычной фотокамеры с использованием специального программного обеспечения.
В качестве недостатков прототипа следует отметить:
- малый объем передаваемой информации, максимальное количество символов, которые помещаются в один QR-код в виде двоичного кода - 2953 байт (следовательно, около 2953 буквы кириллицы в кодировке windows-1251 или около 1450 букв кириллицы в кодировке utf-8) [2];
- для исправления ошибок применяется код Рида-Соломона с 8-битным кодовым словом, который в данном применении имеет четыре уровня избыточности: 7, 15, 25 и 30% (следовательно, кодовая комбинация содержит символы, не несущие никакой семантической информации) [2].
Раскрытие полезной модели
а) Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель
Целью заявленной полезной модели является уменьшение информационной избыточности и повышение помехоустойчивости при передаче информации с помощью кодов с естественной избыточностью [4].
б) Совокупность существенных признаков
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве передачи информации с использованием QR-кодов (BS ISO/IEC 18004:2006. Information technology. Automatic identification and data capture techniques. QR Code 2005 bar code symbology specification. London: BSI. 2007. p. 126. ISBN 978-0-580-67368-9), вместо кода Рида-Соломона используется код с естественной избыточностью [4], с заменой блока кодирования на основе кода Рида-Соломона на блок кодирования с естественной избыточностью.
Это позволяет увеличить объем передаваемой информации, несущей семантическую нагрузку и повысить помехоустойчивость передаваемой информации.
Блоки 2, 3, 4 (фиг. 1) могут быть выполнены в виде участков памяти и микропроцессорного устройства, и характеризуются своей логической схемой и обеспечивают выполнение заданных функций блока.
Таким образом, введенный новый блок кодирования с естественной избыточностью (2), соответствует признакам «существенные отличия» и обеспечивают достижение положительного эффекта.
в) Причинно-следственная связь между признаками и техническим результатом
Благодаря новой совокупности существенных признаков: введения нового блока кодирования с естественной избыточностью, устройство передачи информации на основе QR-кодов позволяет увеличить количество семантической информации и обеспечить защиту от ошибок. Этим обеспечивается более эффективная работа устройства передачи информации.
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленной полезной модели на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Краткое описание чертежей
Заявленная система передачи информации на основе QR-кодов поясняется чертежом:
Фиг. 1 отображает структурную схему устройства передачи информации на основе QR-кодов.
Осуществление полезной модели
а) Технические средства осуществления полезной модели с реализацией указанного в заявке назначения
Устройство передачи информации на основе QR-кодов, показанная на фиг. 1, состоит на передающей стороне из: блока ввода информации (1), блока кодирования с естественной избыточностью (2), блока наложения маски (3), блока преобразования в двумерный массив (4).
Блоки 2, 3, 4 могут быть выполнены в виде участков памяти и микропроцессорного устройства, и характеризуются своей логической схемой и обеспечивают выполнение заданных функций блока.
Блок ввода информации (1) обеспечивает ввод информации в систему передачи информации на основе QR-кодов, причем в блоке ввода информации ввод осуществляется в виде буквенно-цифровых символов любым удобным способом. В оптической подсистеме ввод информации осуществляется путем распознавания черно-белых полей, полученных с любых поверхностей, на которые может быть нанесено графическое изображение QR-кода.
Блок кодирования с естественной избыточностью обеспечивает преобразование исходной информации, поступающей из блока ввода информации, в кодовые комбинации. Данные комбинации обладают естественной избыточностью. Эти коды позволяют обнаруживать множество тех ошибок, которые нарушают свойство следования подряд не менее p и не более s нулей между двумя единицами, а также локализовать группу символов, среди которых располагаются ошибочные. Таким образом, все символы могут использоваться для передачи информации, искусственно введенных символов нет. Это позволит увеличить на треть информационную емкость QR-кодов, т.е. довести ее до 3839 байт.
Рассмотрим локализацию и обнаружение ошибок на основе  с естественной избыточностью, где m - это основание кода, p - это параметр, определяющий минимальное количество нулей между двумя единицами в кодовом представлении символа, s - максимальное количество нулей между двумя единицами в кодовом представлении символа [3].
a
i
Логическое условие нарушения свойства следования не менее p нулей между двумя единицами для символов , принимающих значение 0 либо 1, при p>0 можно записать таким образом:
a
i
Логическое условие нарушения свойства следования не более s нулей между двумя единицами для символов  при s<m можно записать так:
Общее выражение для ошибки определяется как:
pi
si
pi
si
То, что логические условия связаны с текущими индексами i, означает, что при наличии ошибки Q=1 или Q=1 происходит ее локализация. При этом условие Q, всегда определяет переход типа 0→1, а условие Q, - переход типа 1→0.
ош
ош
ош
Возможности ошибкообнаружения  в соответствие с интегральным коэффициентом I, определяемым для  как I=1-[(φp,s(m)]/2m, достаточно высоки. Практически при p≥1 и m>20 всегда I>0,99 [3]. Исправление ошибки может осуществляться одновременно с обнаружением за счет контроля структуры кодовой комбинации и с той же эффективностью, что и при обнаружении ошибки.
Блок наложения маски (3) (фиг. 1) осуществляет сложение данных из блока кодирования с естественной избыточностью (2) со специальной маской, обеспечивающей правильную работу блока распознавания двумерного массива (4).
Блок преобразования в двумерный массив (4) (фиг. 1) обеспечивает преобразование двоичной информации в двумерный массив из черно-белых полей заданного размера.
б) возможность получения указанного заявителем технического результата
Устройство передачи информации на основе QR-кода работает следующим образом.
Для передачи буквенно-цифровой информации через систему передачи информации на основе QR-кодов, пользователь вводит данные в блок ввода информации (1), которая преобразуется в кодовые комбинации в известной системе кодирования, например ASCII. Затем в блоке кодирования с естественной избыточностью (2) эти комбинации перекодируются в комбинации проблемно-ориентированного кода с определенной структурой по алгоритму, изложенному в издании (Ключко В.И. Синтез устройств АСУ в t-системах счисления [Текст]: учеб. пособие / А.В. Ткаченко; М-во обороны СССР, 1986. - 330 с.).
В блоке наложения маски осуществляется сложение данных из блока кодирования с естественной избыточностью (2) со специальной маской в блоке наложения маски (3). Затем данные поступают в блок преобразования в двумерный массив (4) (фиг. 1), который обеспечивает преобразование двоичной информации в двумерный массив из черно-белых полей заданного размера.
После этого полученный двумерный массив может быть распечатан, выведен на экран или каким-либо другим способом опубликован.
Таким образом, использование в устройстве передачи информации на основе QR-кодов блока кодирования с естественной избыточностью (2) обеспечивает повышение количества семантической информации и позволяет осуществить защиту от ошибок без искусственного введения избыточных символов.
Все вышеизложенное повышает эффективность работы устройства в целом.
Источники информации:
1. Бугаев Л. Мобильный маркетинг. Как зарядить свой бизнес в мобильном мире. [Текст] / Л. Бугаев // М.: Альпина Паблишер, 2012. - 214 с. - ISBN 978-5-9614-2222-1.
2. BS ISO/IEC 18004:2006. Information technology. Automatic identification and data capture techniques. QR Code 2005 bar code symbology pecification. London: BSI. 2007. p. 126. ISBN 978-0-580-67368-9.
3. Ключко В.И. Синтез устройств АСУ в t-системах счисления [Текст]: учеб. пособие / А.В. Ткаченко; М-во обороны СССР, 1986. - 330 с.
4. Яблоновский Ю.А. Применение кодов с естественной избыточностью для защиты информации. [Электронный ресурс] / Лойко В.И., Винокуров А.В., Махичев В.Н. // - Краснодар: КубГАУ, 2014. - №05(099). - IDA [article ID]: 0991405 014. - Режим доступа:
http://ei.kubagro.ru/2014/05/pdf714.pdf