畢業(yè)論文-汽車的指紋識(shí)別及GSM防盜系統(tǒng)研究

根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù):1995-2004年間，中國(guó)汽車產(chǎn)量從1995年的145萬(wàn)輛增長(zhǎng)到了2004年的510萬(wàn)輛，增長(zhǎng)了3.5倍多，年均增長(zhǎng)率達(dá)15%。2005年全國(guó)汽車生產(chǎn)567萬(wàn)輛，2006年700萬(wàn)輛，2007年到達(dá)1000萬(wàn)輛。根據(jù)中國(guó)公安部統(tǒng)計(jì)，2007年上半年，中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)7.5億輛，跟2006年保有量相比擬，增加5.22%，其中汽車保有量超過(guò)5300萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2021年，中國(guó)的汽車保有量將超過(guò)7000萬(wàn)輛[1]。這說(shuō)明未來(lái)汽車將成了人們生活中不可或缺的交通工具。正是由于汽車的數(shù)量與日俱增，汽車被盜案件頻繁發(fā)生，汽車平安問(wèn)題已然成為一個(gè)社會(huì)所關(guān)注的問(wèn)題了。為應(yīng)對(duì)此現(xiàn)象，市場(chǎng)上也有許多防盜系統(tǒng)的問(wèn)世，常見(jiàn)的防盜系統(tǒng)有以下幾類[2]：(l)機(jī)械式防盜器；(2)電子防盜器；(3)網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)；(4)指紋識(shí)別防盜系統(tǒng)。同其他識(shí)別方法比擬指紋識(shí)別具有如下性質(zhì)[4]：〔1〕指紋可以提供獨(dú)一無(wú)二的個(gè)體特征，并且特征的精確度和復(fù)雜度足以滿足高精度的鑒別需要。并且每個(gè)人的指紋特征是相當(dāng)穩(wěn)定的，很難發(fā)生變化?！?〕指紋樣本便于獲取，易于開(kāi)發(fā)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)用性強(qiáng)。目前已有標(biāo)準(zhǔn)的指紋樣本庫(kù)，方便了識(shí)別系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)。另外，指紋識(shí)別系統(tǒng)中完成指紋采樣功能的硬件局部也較易實(shí)現(xiàn)?！?〕一個(gè)人的十個(gè)指紋皆不相同，因此不僅可以提供多個(gè)指紋樣本，還可以方便地利用多個(gè)指紋構(gòu)成多重口令，提高系統(tǒng)平安性。同時(shí)，并不增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)?！?〕指紋識(shí)別中使用的模板并非最初的指紋圖像，而是指紋圖像中提取的關(guān)鍵特征，因而存儲(chǔ)量小，同時(shí)具有不可恢復(fù)性，即不能通過(guò)特征值獲得指紋圖像。另外，對(duì)輸入的指紋圖像提取關(guān)鍵特征后，可以大大減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，便于實(shí)現(xiàn)異地確認(rèn)。〔5〕指紋的采集方式屬于非損傷性和非敏感性的采集，易于被操作者接受，并且采集設(shè)備較為簡(jiǎn)單，容易小型化，價(jià)格低廉。就目前市場(chǎng)上的平安防護(hù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其有著共同的特點(diǎn)：功能比擬單調(diào)、報(bào)警行為大多為報(bào)警鳴笛，這已經(jīng)不能滿足人們生活著如此復(fù)雜變化多端的社會(huì)中的要求了，現(xiàn)在考慮的是能否將網(wǎng)絡(luò)式報(bào)警的一局部與指紋識(shí)別系統(tǒng)兩者相結(jié)合的方式來(lái)降低汽車被盜地可能性，所以本文介紹的是采用指紋識(shí)別系統(tǒng)與短消息通訊相結(jié)合的方式驗(yàn)證或報(bào)警的方式來(lái)完成電動(dòng)車防盜系統(tǒng)的根本框架設(shè)計(jì)。而且，指紋不隨年齡的增長(zhǎng)而發(fā)生變化[6]。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，可以將一個(gè)人和他的指紋對(duì)應(yīng)起來(lái)，通過(guò)對(duì)其指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比擬，就能驗(yàn)證其真實(shí)身份。由此可實(shí)現(xiàn)車輛與用戶指紋的唯一關(guān)聯(lián)，從源頭上解決了車輛不平安的因素。其次、指紋識(shí)別方式的解鎖對(duì)于客戶而言也是一種方便。與傳統(tǒng)的解鎖方式相比，用戶再也不用擔(dān)憂鑰匙沒(méi)有帶在身上而非常麻煩的回去再取，倘假設(shè)該用戶住在二三十層的高樓，一去一回將會(huì)損失大量的時(shí)間，這些時(shí)間說(shuō)不定就至關(guān)重要。然而具有指紋識(shí)別解鎖的汽車來(lái)說(shuō)，用戶再也不用擔(dān)憂這樣的問(wèn)題出現(xiàn)了。如果當(dāng)前指紋和庫(kù)中指紋的兩個(gè)特征點(diǎn)類型相同，且角度差和距離差滿足設(shè)定的允許范圍，即小于一定的閾值，那么認(rèn)為這兩個(gè)特征點(diǎn)相匹配。如果向個(gè)指紋的特征點(diǎn)集中有超過(guò)13對(duì)特征點(diǎn)相互匹配，那么認(rèn)為這兩個(gè)指紋屬于同一手指。這種算法具有較高的識(shí)別率，且算法簡(jiǎn)單，兼具快速的有點(diǎn)。但是分析該算法不難發(fā)現(xiàn)如果當(dāng)前輸入的指紋不存在中心點(diǎn)或者是一個(gè)拱形的指紋，由于檢測(cè)不到中心點(diǎn)，該算法就無(wú)法對(duì)當(dāng)前指紋進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配識(shí)別。在基于點(diǎn)模式的指紋匹配算法中，參考點(diǎn)的選取十分重要，必須選取所有指紋中都存在的點(diǎn)來(lái)作為參考點(diǎn)，以保證算法的廣泛適用性。本文重新設(shè)計(jì)了參考點(diǎn)選取的算法，使匹配算法能夠?qū)Σ淮嬖谥行狞c(diǎn)的指紋進(jìn)行識(shí)別。端點(diǎn)和分叉點(diǎn)是指紋識(shí)別中使用最多的兩類特征點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)，在指紋圖像質(zhì)量不高的情況下，會(huì)出現(xiàn)虛假的端點(diǎn)，即斷點(diǎn)，預(yù)處理過(guò)程中也可能由于人為的噪聲而“制造〞出虛假的端點(diǎn)。相比而言，分叉點(diǎn)就要可靠許多，因此本文從分叉點(diǎn)中選取參考點(diǎn)。假設(shè)從待識(shí)別的指紋圖像和指紋庫(kù)中的指紋圖像中提取到的分叉點(diǎn)集分別記為和其中(x，y，θ)分別記錄的點(diǎn)的X坐標(biāo)，Y圖3.14參考點(diǎn)與相鄰三個(gè)分岔點(diǎn)示意圖本文根據(jù)當(dāng)前點(diǎn)與周圍三點(diǎn)距離及周圍三點(diǎn)間相互距離來(lái)尋找參考點(diǎn)。設(shè)A，B，C，O和'，B'，C'，O'分別是分叉點(diǎn)集bp和bq中的點(diǎn)，如圖3.14所示，A，B，C和A'，B'，C'分別是O和O'的三個(gè)相鄰的分岔點(diǎn)。根據(jù)平面幾何中三角形全等的知識(shí)可以得到：假設(shè)根據(jù)公式(3.13)和(3.14)計(jì)算d1和d2：如果d1和d2滿足：d1<T1，d2<T2，其中T1，T2為閾值，那么判斷O和O'可以作為兩個(gè)指紋匹配的參考點(diǎn)。如果兩個(gè)分叉點(diǎn)集中沒(méi)有滿足上述條件的點(diǎn)，那么判定兩指紋不相匹配。設(shè)待識(shí)指紋和當(dāng)前匹配的庫(kù)中指紋找到對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)PC(xP分別計(jì)算和參考點(diǎn)的距離和角度差：如果距離和角度差同時(shí)滿足閾值，那么認(rèn)為兩點(diǎn)匹配。一般地，假設(shè)兩幅指紋有13個(gè)點(diǎn)匹配成功，那么可以認(rèn)定這兩幅屬于同一手指。指紋識(shí)別模塊作為從設(shè)備，是由主設(shè)備發(fā)送相關(guān)命令對(duì)其進(jìn)行控制。命令接口使用的通信波特率為19200bps，其中包括1位起始位、1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位。主設(shè)備發(fā)送的命令及DSP模塊的應(yīng)答按數(shù)據(jù)長(zhǎng)度如下表4.9所示：表4.9命令以及應(yīng)答數(shù)據(jù)格式表字節(jié)12345678命令0xF5CMDP1P2P30CHK0xF5應(yīng)答0xF5CMDQ1Q2Q30CHK0xF5其中：CMD：命令或者應(yīng)答類型；P1、P2、P3：命令參數(shù)；Q1，Q2，Q3：應(yīng)答參數(shù)；CHK：校驗(yàn)和，為第2字節(jié)到第6字節(jié)的異或值。下面對(duì)添加指紋做進(jìn)一步的介紹：為了確保指紋錄入的準(zhǔn)確性，用戶需要錄入三次指紋，因此也需要向DSP模塊發(fā)送三次命令。〔1〕第一次發(fā)送命令如表4.10所示：表4.10第一次發(fā)送命令表字節(jié)12345678命令0xF50x011110CHK0xF5應(yīng)答0xF50x0100響應(yīng)0CHK0xF5這里獲得的響應(yīng)的內(nèi)容可能為：〔a〕0x00：操作成功；〔b〕0x01:操作失??；〔c〕0x04:指紋用戶已滿；0x08:采集超時(shí)?！?〕第二次發(fā)送命令如表4.11所示：表4.11第一次發(fā)送命令表字節(jié)12345678命令0xF50x021110CHK0xF5應(yīng)答0xF50x0200響應(yīng)0CHK0xF5這里獲得的響應(yīng)的內(nèi)容可能為：〔a〕0x00：操作成功；〔b〕0x01:操作失??；0x08:采集超時(shí)。 〔3〕第三次發(fā)送命令如表4.12所示：表4.12第一次發(fā)送命令表字節(jié)12345678命令0xF50x031110CHK0xF5應(yīng)答0xF50x0300響應(yīng)0CHK0xF5這里獲得的響應(yīng)的內(nèi)容可能為：〔a〕0x00：操作成功；〔b〕0x01:操作失敗；0x08:采集超時(shí)；0x07:用戶已存在。[]劉磊.嵌入式指紋識(shí)別車輛防盜系統(tǒng)[D].長(zhǎng)春理工大學(xué),2021.[]黃濱.指紋識(shí)別二值化方法的研究[D].浙江大學(xué),2006.[4]趙海峰.嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京林業(yè)大學(xué),2021.[]宋強(qiáng).指紋識(shí)別[D].吉林大學(xué),2004.[]指紋識(shí)別技術(shù)概述,計(jì)算機(jī)平安,2003年7月.[]黃河,劉銀峰,李輝,杜坤汽車防盜系統(tǒng)研究微計(jì)算機(jī)應(yīng)用[J].第23卷第1[1]王俊珺.指紋識(shí)別算法優(yōu)化與應(yīng)用研究[D].華東師范大學(xué),2021.[21]趙鵬飛.基于TMS320C542DSP的指紋識(shí)別系統(tǒng)研究.太原:中北大學(xué).2006[22]鄒軍.自動(dòng)指紋識(shí)別算法分析與設(shè)計(jì)[D].揚(yáng)州大學(xué),2021.期:28-30.[24]沈崢楠,江浩斌,馬世典.基于指紋識(shí)別技術(shù)的車輛防盜系統(tǒng)研究[J].汽車零部件,2021,11:20-22.[25]周嶸,潘曉彬,鄭堤.家庭GSM短消息遙控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電子產(chǎn)品世界,2003,17:29-30+67.[27]戴海燕,吳鐘桁,黃明鵬.基于指紋識(shí)別的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].公路與汽運(yùn),2021,05:33-35.[28]朱輝.MCS-51單片機(jī)的全雙工串行通訊[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī),1989,02:28-30.[29]蘆盛,李正岱.基于AT89S52與GSM的短消息收發(fā)系統(tǒng)[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2021,05:461-465.[30]李沉著.利用GSM短消息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[J].電子工程師,2005,04:34-35.[32]張貴明.GSM/SMS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與報(bào)警的研究與設(shè)計(jì)[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,01:102-106.[33]王芳.基于GSM短消息無(wú)線通信系統(tǒng)的研究[D].河海大學(xué),2006.[34]束劍.基于GSM/GPS的嵌入式汽車防盜系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2006.[36]Ravi.J,K.B.Raja,Venugopal.K.R..FingerprintRecognitionusingMinutiaScoreMatching[J].InternationalJo