移動指紋定位裝置設想

蔣名揚

摘 要 隨著無線通信技術的不斷發展及基于位置的服務（Location Based Service， LBS）業務需求的不斷增長，無線定位技術近年來得到了越來越廣泛的研究，面對智能化的安全防護已深入人們生活，本文設想建立一種依靠指紋識別的手機定位裝置。通過手機GPS裝置，實現精準定位，并能夠應用于多個領域。

【關鍵詞】移動 智能 指紋 定位

1 引言

隨著社會的發展，兒童誘拐走失案件發生的頻率也越來越高，據公安部最新數據顯示，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的重要。現在市場上已存在防走失系統，設計方法主要有兩種，一種是依靠無線電路實現，兒童端有一個信號發射器，父母端接收此信號并判斷信號強度大小，當信號強度小于設定值時即報警。這些報警器可以對兒童的位置進行大致的判斷，但是其適用距離短，無法判別兒童方向信號，易受干擾。另一種是利用手機來進行定位，兒童攜帶用GPS定位功能的手機，成人可以通過手機發送短信來獲取兒童端位置，這種方式定位準確，但是也有缺點，如果手機被別人偷走，那么不法分子就可以隨時獲取兒童的位置，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勢

本文設想建立一種依靠指紋識別的手機定位裝置。通過手機GPS裝置，實現精準定位。在獲取位置時必須要輸入自己的指紋，以此保證兒童位置的安全。同時兒童端手機需要定期進行指紋驗證，保證手機與兒童位置相同。本套裝置相比依靠無線電路實現的防走失系統具有定位準的優勢，相比現有的手機定位具有保密性好的特點，具體優勢如下：

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

（2）兒童端手機定期進行指紋驗證，以保證兒童端手機未遺失，手機與兒童位置相同。如果長時間沒有進行指紋驗證，會自動向成人手機發送報警信息。

（3）在兒童手機端設有一鍵報警裝置，一旦兒童發現自己走失后，可以通過一鍵報警裝置，向成人手機發送求助信息。

手機指紋定位裝置可以采用單片機實現，也可以采用現在更快速的數字信號處理芯片，這將使該系統的體積大大的減小，應用范圍也更為廣泛。裝置采用GPS全球定位系統，GPS利用人造地球衛星確定測站點位置，所依托的硬件是智能手機內部的GPS芯片，操作系統可以選用完全開源的Android操作系統，以便于編寫相關代碼，啟動手機中的GPS硬件來獲取位置。

指紋識別模塊可以加載在通信模塊中，當指紋識別正確時，才接收和發送相應的信息，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。當用戶需要使用系統時按下指紋，單片機會分析當前指紋的特征值，并與指紋庫中的信息對比，最終判斷是否匹配。指紋驗證一般考慮指紋的兩類特征：總體特征和局部特征。總體特征指的是人類指紋的三種形態：環型，弓型，螺旋型，如圖2所示。局部特征指是指紋上的節點的特征，這些具有某種特征的節點稱為特征點。兩枚指紋經常會具有相同的總體特征，但它們特征點，卻不可能完全相同，特征點一般在指紋紋路出現中斷、分叉或打折的地方選取。

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

指紋識別裝置最大的優勢在于安全性，它是現有系統中安全性最高的。現行的許多系統中，包括許多非常機密的系統，都是使用“用戶+密碼”的方法來進行用戶的身份認證和訪問控制的。實際上，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，他就不能進入系統。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一步竊取公司機密數據，從事不正當的事情。而實際上，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。盡管現行系統通過要求用戶及時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擔，也不能從根本上解決問題。相比之下，指紋識別系統有著得天獨厚的優勢，每個人的指紋紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，也就是說，每個人的指紋都是唯一的，依靠這種唯一性，我們就可以把一個人同他的指紋對應起來，通過比較他的指紋和預先保存的指紋信息進行比較，就可以驗證他的真實身份。如果要增加可靠性，只需登記更多的指紋、鑒別更多的手指，最多可以多達十個。隨著科技的發展，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使用非常方便。此外，指紋識別系統在讀取指紋時，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。

3 移動指紋定位裝置的應用

本裝置除了可以應用在防走失系統中，還可以應用在以下多個領域：

3.1 移動打卡機

現在有很多工作并不只是在一個地方工作，工作地點不固定，例如銷售人員。當銷售人員正好遇到一個重要客戶而沒辦法去工作地點打卡時，移動打卡機正好可以解決這個問題。銷售人員只需要登錄相應的應用程序，進行打卡作業，裝置基于指紋的唯一性設計，別人沒有指紋就無法使用這個裝置發送位置，防止了代打卡現象的發生，此外裝置會自動記錄下打卡時刻的使用者的位置，用來監督員工，防止員工因為遲到在家中或者上班途中進行打卡。

3.2 監外服刑監視器

我國刑罰的目的是預防犯罪，改造和教育是我國刑罰的重要功能。因此，制定緩刑、減刑、監外服刑、假釋制度，充分體現了人文關懷。但是任何一個制度都是有利有弊的，監外服刑要求服刑人員“每天不少于一個小時的公益勞動”，如何去執行是個大問題，當地司法機關、居委會干部、志愿人員、家屬親友的監督是否有效，服刑人員最終是否執行了公益勞動，這些我們都不得而知。然而如果使用了監外服刑監視器，就可以很好的監督服刑人員了。當服刑人員開始公益勞動時，采用指紋登錄的方式，監外服刑監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送給司法機關，便于對服刑人員進行監督。

參考文獻

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

作者單位

長沙市周南中學 湖南省長沙市 410008