基于Fingerprint of Punch的定向越野競賽系統設計方法

海南師范大學體育學院 鄧定海

基于Fingerprint of Punch的定向越野競賽系統設計方法

海南師范大學體育學院 鄧定海

本文結合定向越野項目特點，根據定向運動的競賽特點，以人體體征采集與識別的機理，提出了適合定向越野娛樂活動、定向越野訓練及比賽的基本方法——Fingerprint of Punch方法。

Fingerprint 定向越野 競賽

一、前言與意義

定向越野競賽是參加者以地圖（Map）、指北針（Compass）為器械，依次到訪所有點標（Controls），以最高效率完成任務者為勝的體育運動項目。

簽到系統是定向越野競賽系統中裁決運動員競賽成績和效率的首要而且是唯一的手段。當今國際定向越野競賽的簽到系統均采用電子打卡計時系統。

Fingerprint of Punch系統無需攜帶、無丟失擔憂及替代現象發生。是綜合了當今國際先進的光電技術、計算機軟件技術、數據庫技術和活體生物識別技術為一體的高科技系統。已被廣泛應用于國家機關、公共服務以及企事業部門的考勤和身份驗證管理當中[1]。無獨有偶，定向越野就是要求參與者利用地圖和指北針等器械依次到訪各個點標，并確切記錄下到訪各個點標的依次性和效率性，完全迎合了Fingerprint識別系統的基本技術要求，具有無需攜帶、完全排他性、技術可靠和廉價的特點。從理論層面分析，各項技術指標要求也遠低于一般Fingerprint識別系統，因此我們可以從定向越野競賽基本結構系統設計方法、定向越野競賽Fingerprint硬件電路設計方法和定向越野競賽Fingerprint識別系統數據處理系統設計方法三方面進行設計和開發研究。

二、定向越野競賽Fingerprint of Punch系統整體運作方法

競賽組織委員會在發出競賽通知后,根據競賽要求和反饋信息進行競賽組織編排,選定參賽運動員,編程競賽場次(包括單項賽事和集體賽事，不同距離賽事等),編程年齡組、級別組,選擇活動需要用到的硬件設備,并調整硬件設備進出賽場參數,進出簽到,發放編排核對單,審核參加賽事的運動員的相關信息。系統可打印的競賽秩序表有競賽報名核對表、運動員起點出場統計記錄表、簽到記錄明細表、運動員終點統計記錄表、違規統計記錄表、最后系統還設置了備份數據、上傳數據。系統流程如圖1 所示：

圖1 定向越野競賽Fingerprint系統功能流程圖

該系統共分系統初始化、競賽報名管理、競賽賽場管理、信息查詢、成績公告和系統管理6個模塊.

1、系統初始化包括添加、修改簽到設備信息、上傳簽到數據、下載指紋信息、競賽信息維護、運動員信息維護、指紋采集、存檔信息維護、數據庫連接設置等內容.

2、競賽報名管理包括定義競賽場次、年齡組、級別組、定義會場及設備,具有設備遠程監控、全程實時瀏覽等功能.

3、競賽賽場管理設置競賽場次、年齡組、級別組和打印時限,并可根據條件作廢、統計、打印成績單。

4、信息查詢涵蓋競賽場次、年齡組、級別組和出場記錄等進行的查詢,對未參賽人員批注未參賽原因,并可進行復合查詢。

5、成績公告包括:個人參賽成績及名次、各參賽隊成績、運動員出場狀態、漏點失敗率、成績統計。成績公告還可根據各參賽單位提供的統計表樣計算統計數據,生成報表。

6、系統管理包括用戶管理,參賽運動員的增加、注銷、密碼設置,密碼修改,權限管理,系統代碼維護,競賽數據記錄和修改,數據備份和恢復,數據導入導出。

三、定向越野競賽基本結構系統設計方法

該系統可依托Fingerprint成型產品,對定向越野賽區起點和重點、賽場所有點標進行串聯規劃布線,將其與中心Fingerprint簽到信息回歸管理系統保持一致性，使分散于各個點標位的Fingerprint掃描機能夠實現在不同點標同時進行相同或者不同的簽到要求。在各個點標位或起點終點均可實時瀏覽當前活動的簽到情況。系統網絡示意圖如圖2所示：

圖2 定向越野競賽基本結構系統設計框圖

四、定向越野競賽Fingerprint識別系統數據處理系統[2] 設計方法

（1）模塊初始化，MCU對指紋識別模塊初始化，設置其工作模式為命令工作模式，串口通信波特率為57600bps。

（2）生成模板，通過指紋傳感器錄入指紋圖像三次并生成指紋模板保存在模板緩沖區（Mb_Buffer）中。

（3）傳輸模塊，將模板緩沖區中（Mb_Buffer）的內容上傳到MCU。

（4）傳輸模塊，從MCU下載一個指紋模板到模板緩沖區（Mb_Buffer）中。

（5）生成特征，通過指紋傳感器錄入一副指紋圖像并生成指紋征值，存在模塊的特征值緩沖區（Tz_Buffer）中。

（6）對比指紋，模板緩沖區（Mb_Buffer）與特征緩沖區（Tz_Buffer）中內容進行對比，并給出比對結果，返回給MCU。

（7）回歸輸出成績單，將比對的數據結果回歸保存，打印輸出成績單。

指紋識別程序分指紋模板錄入和指紋現場對比兩種情況，圖3、圖4給出了流程圖。

圖4 運動員指紋賽場捕獲比對流程圖

五、定向越野Fingerprint of Punch系統的實用價值

毋庸置疑， Fingerprint of Punch系統克服了現行電子打卡計時系統存在著攜帶不便、替代隱患和費用過高三大無法解決的難題。首先，攜帶不便指的是運動員在運動中不僅要攜帶地圖、指北針和檢查點說明，同時還要帶上電子指卡，雙手負擔過重，既是安全隱患，也會極大地影響運動員科學運動；其次，替代隱患指的是電子指卡簽到過程可異己替代完成（這在眾多比賽中路見不鮮）；再次，費用過高指的是不論是娛樂定向越野，還是定向越野教學訓練，甚至定向越野正式比賽，各級別電子打卡計時系統較之結構繁雜且耗費昂貴。所有這些因素勢必引申出一個重大的問題——質疑比賽的公正性和真實性。因此，定向越野Fingerprint of Punch系統具有很高的實用價值。

[1] 程曉偉, 江建國, 等.指紋考勤系統的光學原理及軟件數據結構研究[J]. 計算機應用, 2003, 13(2):34.

[2] 常青， 韓彬， 張其善，一種具有指紋識別功能IC卡讀寫器的開發[J]. 電子技術應用，2004（12）：13.

[3] 徐志祥, 范俊波, 史燕.一種基于指紋辨識的銀行代管保管箱管理系統[J]. 計算機應用, 2001, 21(6):42.

作者：鄧定海，副教授，海南師范大學體育學院，研究方向：體育社會學