移動指紋定位裝置設(shè)想

蔣名揚(yáng)

摘 要 隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展及基于位置的服務(wù)（Location Based Service， LBS）業(yè)務(wù)需求的不斷增長，無線定位技術(shù)近年來得到了越來越廣泛的研究，面對智能化的安全防護(hù)已深入人們生活，本文設(shè)想建立一種依靠指紋識別的手機(jī)定位裝置。通過手機(jī)GPS裝置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，并能夠應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】移動 智能 指紋 定位

1 引言

隨著社會的發(fā)展，兒童誘拐走失案件發(fā)生的頻率也越來越高，據(jù)公安部最新數(shù)據(jù)顯示，近年來我國每年有近20萬兒童失蹤，由此可見兒童防走失系統(tǒng)的重要?，F(xiàn)在市場上已存在防走失系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方法主要有兩種，一種是依靠無線電路實(shí)現(xiàn)，兒童端有一個(gè)信號發(fā)射器，父母端接收此信號并判斷信號強(qiáng)度大小，當(dāng)信號強(qiáng)度小于設(shè)定值時(shí)即報(bào)警。這些報(bào)警器可以對兒童的位置進(jìn)行大致的判斷，但是其適用距離短，無法判別兒童方向信號，易受干擾。另一種是利用手機(jī)來進(jìn)行定位，兒童攜帶用GPS定位功能的手機(jī)，成人可以通過手機(jī)發(fā)送短信來獲取兒童端位置，這種方式定位準(zhǔn)確，但是也有缺點(diǎn)，如果手機(jī)被別人偷走，那么不法分子就可以隨時(shí)獲取兒童的位置，這樣對于兒童存在著潛在的威脅。

2 移動指紋定位裝置的優(yōu)勢

本文設(shè)想建立一種依靠指紋識別的手機(jī)定位裝置。通過手機(jī)GPS裝置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。在獲取位置時(shí)必須要輸入自己的指紋，以此保證兒童位置的安全。同時(shí)兒童端手機(jī)需要定期進(jìn)行指紋驗(yàn)證，保證手機(jī)與兒童位置相同。本套裝置相比依靠無線電路實(shí)現(xiàn)的防走失系統(tǒng)具有定位準(zhǔn)的優(yōu)勢，相比現(xiàn)有的手機(jī)定位具有保密性好的特點(diǎn)，具體優(yōu)勢如下：

（1）確保你關(guān)心人的位置僅有你自己可知，具有較高的安全性。如果指紋出現(xiàn)多次不匹配的情況，可以自動啟動報(bào)警裝置，并以一定的間隔發(fā)送信息到預(yù)先設(shè)置的安全號碼，方便追查手機(jī)下落。

（2）兒童端手機(jī)定期進(jìn)行指紋驗(yàn)證，以保證兒童端手機(jī)未遺失，手機(jī)與兒童位置相同。如果長時(shí)間沒有進(jìn)行指紋驗(yàn)證，會自動向成人手機(jī)發(fā)送報(bào)警信息。

（3）在兒童手機(jī)端設(shè)有一鍵報(bào)警裝置，一旦兒童發(fā)現(xiàn)自己走失后，可以通過一鍵報(bào)警裝置，向成人手機(jī)發(fā)送求助信息。

手機(jī)指紋定位裝置可以采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，也可以采用現(xiàn)在更快速的數(shù)字信號處理芯片，這將使該系統(tǒng)的體積大大的減小，應(yīng)用范圍也更為廣泛。裝置采用GPS全球定位系統(tǒng)，GPS利用人造地球衛(wèi)星確定測站點(diǎn)位置，所依托的硬件是智能手機(jī)內(nèi)部的GPS芯片，操作系統(tǒng)可以選用完全開源的Android操作系統(tǒng)，以便于編寫相關(guān)代碼，啟動手機(jī)中的GPS硬件來獲取位置。

指紋識別模塊可以加載在通信模塊中，當(dāng)指紋識別正確時(shí)，才接收和發(fā)送相應(yīng)的信息，指紋識別的原理如圖1所示。

指紋識別裝置首先需要將用戶信息存入指紋庫，庫中存儲的是指紋的特征值。當(dāng)用戶需要使用系統(tǒng)時(shí)按下指紋，單片機(jī)會分析當(dāng)前指紋的特征值，并與指紋庫中的信息對比，最終判斷是否匹配。指紋驗(yàn)證一般考慮指紋的兩類特征：總體特征和局部特征?？傮w特征指的是人類指紋的三種形態(tài)：環(huán)型，弓型，螺旋型，如圖2所示。局部特征指是指紋上的節(jié)點(diǎn)的特征，這些具有某種特征的節(jié)點(diǎn)稱為特征點(diǎn)。兩枚指紋經(jīng)常會具有相同的總體特征，但它們特征點(diǎn)，卻不可能完全相同，特征點(diǎn)一般在指紋紋路出現(xiàn)中斷、分叉或打折的地方選取。

對比部分可以采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，將指紋類型轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信息，通過設(shè)計(jì)匹配模型和算法來分析指紋。單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積小，價(jià)格便宜，內(nèi)部布線很短，抗工業(yè)噪音性能好，程序指令、常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，可靠性高。同時(shí)單片機(jī)外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，易于擴(kuò)展，因此選擇單片機(jī)作為處理單元。如果想要更快速的處理，可以選擇價(jià)格更高一些的數(shù)字信號處理芯片。

指紋識別裝置最大的優(yōu)勢在于安全性，它是現(xiàn)有系統(tǒng)中安全性最高的?，F(xiàn)行的許多系統(tǒng)中，包括許多非常機(jī)密的系統(tǒng)，都是使用“用戶+密碼”的方法來進(jìn)行用戶的身份認(rèn)證和訪問控制的。實(shí)際上，這種方案隱含著一些問題。例如，密碼容易被忘記，也容易被別人竊取。而且，如果用戶忘記了他的密碼，他就不能進(jìn)入系統(tǒng)。忘記密碼可能只是小事，比忘記密碼更為可怕的是密碼被盜，這樣用心不良的人可能會進(jìn)一步竊取公司機(jī)密數(shù)據(jù)，從事不正當(dāng)?shù)氖虑椤６鴮?shí)際上，密碼的盜取比較容易，別人只要留意你在終端前輸入口令時(shí)的擊鍵動作甚至可以通過你的生日、年齡、姓名或者其他一些信息猜出你的密碼。盡管現(xiàn)行系統(tǒng)通過要求用戶及時(shí)改變他們的口令來防止被盜用的行為，但這種方法不但增加了用戶的記憶負(fù)擔(dān)，也不能從根本上解決問題。相比之下，指紋識別系統(tǒng)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，每個(gè)人的指紋紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說，每個(gè)人的指紋都是唯一的，依靠這種唯一性，我們就可以把一個(gè)人同他的指紋對應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋信息進(jìn)行比較，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。如果要增加可靠性，只需登記更多的指紋、鑒別更多的手指，最多可以多達(dá)十個(gè)。隨著科技的發(fā)展，掃描指紋的速度也變得越來越快，識別裝置的體積也越來越小，這使得指紋識別系統(tǒng)使用非常方便。此外，指紋識別系統(tǒng)在讀取指紋時(shí)，用戶必須將手指與指紋采集裝置相互接觸，這就避免了利用硅膠指模之類的物品獲取指紋來啟動系統(tǒng)。

3 移動指紋定位裝置的應(yīng)用

本裝置除了可以應(yīng)用在防走失系統(tǒng)中，還可以應(yīng)用在以下多個(gè)領(lǐng)域：

3.1 移動打卡機(jī)

現(xiàn)在有很多工作并不只是在一個(gè)地方工作，工作地點(diǎn)不固定，例如銷售人員。當(dāng)銷售人員正好遇到一個(gè)重要客戶而沒辦法去工作地點(diǎn)打卡時(shí)，移動打卡機(jī)正好可以解決這個(gè)問題。銷售人員只需要登錄相應(yīng)的應(yīng)用程序，進(jìn)行打卡作業(yè)，裝置基于指紋的唯一性設(shè)計(jì)，別人沒有指紋就無法使用這個(gè)裝置發(fā)送位置，防止了代打卡現(xiàn)象的發(fā)生，此外裝置會自動記錄下打卡時(shí)刻的使用者的位置，用來監(jiān)督員工，防止員工因?yàn)檫t到在家中或者上班途中進(jìn)行打卡。

3.2 監(jiān)外服刑監(jiān)視器

我國刑罰的目的是預(yù)防犯罪，改造和教育是我國刑罰的重要功能。因此，制定緩刑、減刑、監(jiān)外服刑、假釋制度，充分體現(xiàn)了人文關(guān)懷。但是任何一個(gè)制度都是有利有弊的，監(jiān)外服刑要求服刑人員“每天不少于一個(gè)小時(shí)的公益勞動”，如何去執(zhí)行是個(gè)大問題，當(dāng)?shù)厮痉C(jī)關(guān)、居委會干部、志愿人員、家屬親友的監(jiān)督是否有效，服刑人員最終是否執(zhí)行了公益勞動，這些我們都不得而知。然而如果使用了監(jiān)外服刑監(jiān)視器，就可以很好的監(jiān)督服刑人員了。當(dāng)服刑人員開始公益勞動時(shí)，采用指紋登錄的方式，監(jiān)外服刑監(jiān)視器會自動識別服刑人員指紋，并將服刑人員所在的位置發(fā)送給司法機(jī)關(guān)，便于對服刑人員進(jìn)行監(jiān)督。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧志安，徐玉濱，馬琳.基于接入點(diǎn)選擇與信號映射的高精度低能耗室內(nèi)定位算法（英文）[J].中國通信，2012（02）.

作者單位

長沙市周南中學(xué) 湖南省長沙市 410008