基于無匙啟動技術的指紋輔助系統設計

丁偉

（重慶交通大學）

近年來，國內汽車保有量不斷上升，隨著家用汽車在普通家庭中的普及，各大汽車企業不斷研發和生產更具優勢的家用汽車以占據強有力的市場份額。在當今電子信息時代，汽車電子科技配置自然也成為各大汽車廠商競爭的首要環節，而“無匙啟動”采用最新的無限射頻識別技術，使得駕駛員無須掏出鑰匙即可開鎖車門和啟動汽車。這一創新技術的不斷成熟逐步取代了遙控技術，優先從高端車市場轉入經濟型家用汽車的配置當中，并且智能鑰匙的應用給車主帶來了諸多便利，但是發展至今，無匙啟動技術仍存在一些局限性問題。文章介紹了指紋輔助系統的工作流程和電路總體設計圖，表明了指紋識別技術在未來汽車上的應用方向。

1 市場調查

為了調查和驗證無匙啟動技術所帶來的局限性問題，在一家經營各種品牌汽車及維修保養于一體的汽車4S店針對配備無匙啟動系統的汽車車主進行了問卷調查，調查時間為期2天，以引導性方式對3個無匙啟動技術現存的主要問題進行詢問：①家庭成員中會開車的人多而車少，車鑰匙數量不夠；②未熄火的情況下車被開走，異地熄火后不能啟動；③長期使用智能鑰匙而經常忘記帶車鑰匙。

調查發現，一般帶有無匙啟動技術配置的車主都會存在以上3種問題，而且由于汽車安全性的問題，第②種情況很難應付，車主一般都會選擇送鑰匙的途徑去解決問題。基于以上3種存在的問題，無匙啟動技術雖然給車主帶了很大的方便，但同時存在的局限性問題還需要完善，因此文章基于無匙啟動技術在家用汽車上的普及趨勢，設計了一種指紋識別輔助系統。

2 指紋識別技術簡介

數字指紋技術發展迅速，由于指紋的唯一性、多選性、成本低及可靠性高等優勢[1]，指紋識別技術已經運用到生活中的很多領域，智能手機指紋識別技術標配化已經體現了指紋識別技術的成熟性。指紋識別系統硬件主要包括指紋識別傳感器、電源管理模塊、信息存儲模塊、輸入輸出模塊及微處理器[2]，系統硬件構架，如圖1所示。

圖1 指紋識別系統硬件構架圖

指紋識別傳感器主要類型有溫差感應式指紋傳感器、半導體指紋傳感器及超聲波指紋掃描識別傳感器等[3]。指紋儀器的識別過程主要經過指紋預處理過程，選擇合適的指紋圖像；然后正式進入指紋采集、圖像處理、濾波、數字化、特征提取、圖像細化、數據庫匹配及得出最后的匹配結果。識別過程，如圖2所示。

圖2 指紋識別系統識別過程

3 指紋輔助系統設計

文章設計的指紋輔助系統致力于解決無匙啟動系統所存在的不足，盡可能使輔助系統的設計更加人性化，滿足實際需要。

1）考慮到很多家庭只有1輛車，當車在而鑰匙不在身邊的時候，想駕車就有點為難了。指紋輔助系統可以事先錄入多個家庭成員的指紋，這樣就可以通過駕駛位門把手的指紋傳感器打開（識別1 s）和關閉中控門鎖（識別3 s），并通過中央控制臺上一鍵啟動旁的指紋識別傳感器啟動汽車。2）很多情況下，由于車子很有可能在未被熄火的情況下被其他無鑰匙的駕駛員駕離，一旦異地熄火，車子將無法啟動。指紋輔助系統可以在熄火前或熄火后通過顯示器的提示輸入之前設定的密碼，就可以通過一鍵啟動旁的指紋識別傳感器在指紋庫中錄入駕駛員的指紋，錄入完畢即可啟動汽車和控制中控門鎖。3）滿足駕駛員實際操作，掛入P擋（駐車擋），在未踩剎車時，按下一鍵啟動按鈕，電源將接通電氣并進行自檢，驗證指紋后再踩住剎車按下一鍵啟動按鈕即可啟動汽車；如果是在掛入P擋后踩住剎車，驗證指紋后按下一鍵啟動按鈕即可直接啟動汽車。4）通過顯示器和設定密碼可以隨時高效地管理指紋庫中的指紋。

指紋輔助系統需考慮駕駛員從開鎖到啟動的整個過程，工作流程，如圖3所示。

圖3 指紋輔助系統工作流程圖

文章設計的指紋輔助系統在原有的汽車硬件基礎上添加了主駕駛位門把手處的指紋識別傳感器、中央控制臺的指紋識別傳感器、指紋錄入與管理的相關程序（包括密碼鍵入，指紋錄入與刪除等）、指紋輔助系統驅動板及接口電路。指紋輔助系統不僅考慮指紋識別系統的工作原理，更需要兼容汽車本身的包括點火系和啟動系等在內的各大系統，在設計電路和驅動板要綜合考慮其他電氣的工作狀況以及各種信號的采集與通信。指紋輔助系統總體電路設計，如圖4所示。

圖4 指紋輔助系統總體電路設計圖

4 結論

文章提出的基于無匙啟動技術的指紋輔助系統能夠有效地解決無匙啟動系統當前存在的局限性問題，通過指紋輔助系統，可以錄入家人或者親朋好友的多個指紋信息，這樣可以方便很多人在不考慮鑰匙是否在身邊的情況下用車，而且通過密碼和指紋的配合也避免了智能鑰匙帶來的很多不必要的尷尬和不方便，不僅節約了時間也節省了不必要的費用。同時，指紋識別輔助系統也是未來指紋識別技術在汽車上應用的配置，文章的設計還有許多不足之處，現僅限于模擬設計與電路仿真，如若投入實際應用還需考慮眾多限制性實際因素。