畢業(yè)論文-汽車的指紋識別及GSM防盜系統(tǒng)研究

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù):1995-2004年間，中國汽車產(chǎn)量從1995年的145萬輛增長到了2004年的510萬輛，增長了3.5倍多，年均增長率達15%。2005年全國汽車生產(chǎn)567萬輛，2006年700萬輛，2007年到達1000萬輛。根據(jù)中國公安部統(tǒng)計，2007年上半年，中國機動車保有量達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5300萬輛，預(yù)計到2021年，中國的汽車保有量將超過7000萬輛[1]。這說明未來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，汽車平安問題已然成為一個社會所關(guān)注的問題了。為應(yīng)對此現(xiàn)象，市場上也有許多防盜系統(tǒng)的問世，常見的防盜系統(tǒng)有以下幾類[2]：(l)機械式防盜器；(2)電子防盜器；(3)網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)；(4)指紋識別防盜系統(tǒng)。同其他識別方法比擬指紋識別具有如下性質(zhì)[4]：〔1〕指紋可以提供獨一無二的個體特征，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。并且每個人的指紋特征是相當穩(wěn)定的，很難發(fā)生變化?！?〕指紋樣本便于獲取，易于開發(fā)識別系統(tǒng)，實用性強。目前已有標準的指紋樣本庫，方便了識別系統(tǒng)的軟件開發(fā)。另外，指紋識別系統(tǒng)中完成指紋采樣功能的硬件局部也較易實現(xiàn)。〔3〕一個人的十個指紋皆不相同，因此不僅可以提供多個指紋樣本，還可以方便地利用多個指紋構(gòu)成多重口令，提高系統(tǒng)平安性。同時，并不增加系統(tǒng)設(shè)計的負擔?！?〕指紋識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，因而存儲量小，同時具有不可恢復(fù)性，即不能通過特征值獲得指紋圖像。另外，對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)呢摀?，便于實現(xiàn)異地確認?！?〕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)備較為簡單，容易小型化，價格低廉。就目前市場上的平安防護系統(tǒng)來說，其有著共同的特點：功能比擬單調(diào)、報警行為大多為報警鳴笛，這已經(jīng)不能滿足人們生活著如此復(fù)雜變化多端的社會中的要求了，現(xiàn)在考慮的是能否將網(wǎng)絡(luò)式報警的一局部與指紋識別系統(tǒng)兩者相結(jié)合的方式來降低汽車被盜地可能性，所以本文介紹的是采用指紋識別系統(tǒng)與短消息通訊相結(jié)合的方式驗證或報警的方式來完成電動車防盜系統(tǒng)的根本框架設(shè)計。而且，指紋不隨年齡的增長而發(fā)生變化[6]。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，可以將一個人和他的指紋對應(yīng)起來，通過對其指紋和預(yù)先保存的指紋進行比擬，就能驗證其真實身份。由此可實現(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、指紋識別方式的解鎖對于客戶而言也是一種方便。與傳統(tǒng)的解鎖方式相比，用戶再也不用擔憂鑰匙沒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，一去一回將會損失大量的時間，這些時間說不定就至關(guān)重要。然而具有指紋識別解鎖的汽車來說，用戶再也不用擔憂這樣的問題出現(xiàn)了。如果當前指紋和庫中指紋的兩個特征點類型相同，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，那么認為這兩個特征點相匹配。如果向個指紋的特征點集中有超過13對特征點相互匹配，那么認為這兩個指紋屬于同一手指。這種算法具有較高的識別率，且算法簡單，兼具快速的有點。但是分析該算法不難發(fā)現(xiàn)如果當前輸入的指紋不存在中心點或者是一個拱形的指紋，由于檢測不到中心點，該算法就無法對當前指紋進行準確的匹配識別。在基于點模式的指紋匹配算法中，參考點的選取十分重要，必須選取所有指紋中都存在的點來作為參考點，以保證算法的廣泛適用性。本文重新設(shè)計了參考點選取的算法，使匹配算法能夠?qū)Σ淮嬖谥行狞c的指紋進行識別。端點和分叉點是指紋識別中使用最多的兩類特征點，研究發(fā)現(xiàn)，在指紋圖像質(zhì)量不高的情況下，會出現(xiàn)虛假的端點，即斷點，預(yù)處理過程中也可能由于人為的噪聲而“制造〞出虛假的端點。相比而言，分叉點就要可靠許多，因此本文從分叉點中選取參考點。假設(shè)從待識別的指紋圖像和指紋庫中的指紋圖像中提取到的分叉點集分別記為和其中(x，y，θ)分別記錄的點的X坐標，Y圖3.14參考點與相鄰三個分岔點示意圖本文根據(jù)當前點與周圍三點距離及周圍三點間相互距離來尋找參考點。設(shè)A，B，C，O和'，B'，C'，O'分別是分叉點集bp和bq中的點，如圖3.14所示，A，B，C和A'，B'，C'分別是O和O'的三個相鄰的分岔點。根據(jù)平面幾何中三角形全等的知識可以得到：假設(shè)根據(jù)公式(3.13)和(3.14)計算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'可以作為兩個指紋匹配的參考點。如果兩個分叉點集中沒有滿足上述條件的點，那么判定兩指紋不相匹配。設(shè)待識指紋和當前匹配的庫中指紋找到對應(yīng)參考點PC(xP分別計算和參考點的距離和角度差：如果距離和角度差同時滿足閾值，那么認為兩點匹配。一般地，假設(shè)兩幅指紋有13個點匹配成功，那么可以認定這兩幅屬于同一手指。指紋識別模塊作為從設(shè)備，是由主設(shè)備發(fā)送相關(guān)命令對其進行控制。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，無校驗位。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：校驗和，為第2字節(jié)到第6字節(jié)的異或值。下面對添加指紋做進一步的介紹：為了確保指紋錄入的準確性，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?！?〕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?。弧瞔〕0x04:指紋用戶已滿；0x08:采集超時。〔2〕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:操作失敗；0x08:采集超時。 〔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?。?x08:采集超時；0x07:用戶已存在。[]劉磊.嵌入式指紋識別車輛防盜系統(tǒng)[D].長春理工大學(xué),2021.[]黃濱.指紋識別二值化方法的研究[D].浙江大學(xué),2006.[4]趙海峰.嵌入式指紋識別系統(tǒng)設(shè)計[D].北京林業(yè)大學(xué),2021.[]宋強.指紋識別[D].吉林大學(xué),2004.[]指紋識別技術(shù)概述,計算機平安,2003年7月.[]黃河,劉銀峰,李輝,杜坤汽車防盜系統(tǒng)研究微計算機應(yīng)用[J].第23卷第1[1]王俊珺.指紋識別算法優(yōu)化與應(yīng)用研究[D].華東師范大學(xué),2021.[21]趙鵬飛.基于TMS320C542DSP的指紋識別系統(tǒng)研究.太原:中北大學(xué).2006[22]鄒軍.自動指紋識別算法分析與設(shè)計[D].揚州大學(xué),2021.期:28-30.[24]沈崢楠,江浩斌,馬世典.基于指紋識別技術(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.基于指紋識別的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計[J].公路與汽運,2021,05:33-35.[28]朱輝.MCS-51單片機的全雙工串行通訊[J].微電子學(xué)與計算機,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(自然科學(xué)版),2021,05:461-465.[30]李沉著.利用GSM短消息實現(xiàn)遠程監(jiān)控[J].電子工程師,2005,04:34-35.[32]張貴明.GSM/SMS實現(xiàn)遠程控制與報警的研究與設(shè)計[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2004,01:102-106.[33]王芳.基于GSM短消息無線通信系統(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