隨著保安市場(chǎng)規(guī)范化建設(shè)的需求,，在保安押運(yùn)行業(yè)中對(duì)保安人員的身份驗(yàn)證有了更高的要求，依靠傳統(tǒng)的考勤方式,，通過(guò)人工簽到,、交接管理武器槍支及運(yùn)鈔本進(jìn)行現(xiàn)金交接的方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適合現(xiàn)代化保安人員管理的需要。將指紋識(shí)別與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證系統(tǒng),，將該系統(tǒng)應(yīng)用于保安押運(yùn)行業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,。

GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，由于其覆蓋面廣,，已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用,。在本系統(tǒng)中，應(yīng)用GPRS技術(shù)使管理者足不出戶就可以掌握所有押運(yùn)人員的身份驗(yàn)證情況,，將各個(gè)身份驗(yàn)證終端的信息匯總形成數(shù)據(jù)庫(kù)還可以為高層決策者提供更好的支持,。

本文通過(guò)將GPRS技術(shù)與指紋識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，將GPRS設(shè)備終端接入網(wǎng)絡(luò),，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線指紋身份驗(yàn)證的功能,。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思

GPRS指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)主要由指紋身份驗(yàn)證終端和身份驗(yàn)證服務(wù)器兩部分組成。系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示,。其中,，GGSN(Gateway GPRS Support Node)為網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

指紋身份驗(yàn)證終端和指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器均可劃分為更小的子模塊：前者包含指紋驗(yàn)證模塊和GPRS模塊兩個(gè)子模塊,；后者則由指紋錄入模塊和服務(wù)器管理軟件兩個(gè)子模塊構(gòu)成,。圖2給出了完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

指紋身份驗(yàn)證終端包括鍵盤(pán)模塊、時(shí)鐘模塊,、液晶顯示模塊,、指紋識(shí)別模塊和GPRS模塊，以及能夠直觀地提示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的指示燈,。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,。系統(tǒng)選用Freescale公司高性能、低功耗的MC68HC908GP32(簡(jiǎn)稱(chēng)GP32)芯片作為主控芯片,。

圖3 指紋身份驗(yàn)證終端硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.1 指紋識(shí)別模塊硬件接口設(shè)計(jì)

TFMDM1指紋識(shí)別模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口,，具有發(fā)送引腳UART_Tx和接收引腳UART_Tx。GP32通過(guò)內(nèi)部集成的增強(qiáng)型串行通信接口,，可以很方便地實(shí)現(xiàn)與指紋識(shí)別模塊之間的通信,。由于雙方接口電平都為T(mén)TL電平，能夠相互驅(qū)動(dòng),，不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,，直接對(duì)應(yīng)連接即可。

2.2 GPRS模塊硬件接口設(shè)計(jì)

本文利用GPRS模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)終端與服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)收發(fā),。GPRS DTU(Data Terminal Unit,，數(shù)據(jù)傳輸單元)對(duì)外提供RS232或者RS485的通信接口。由于GP32主控板與GPRS DTU之間的通信距離較短,，一般不會(huì)超過(guò)50cm,，RS232接口足以保證兩者之間的正常通信。因此,，選用RS232接口與GPRS DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),。

圖4給出了GP32與GPRS模塊的硬件接口。

圖4 GP32與GPRS模塊的硬件接口

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩大部分,，即指紋身份驗(yàn)證終端的軟件設(shè)計(jì)和服務(wù)器管理軟件的設(shè)計(jì),。這兩大部分分別實(shí)現(xiàn)不同的功能，且互相配合共同實(shí)現(xiàn)基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)指紋身份驗(yàn)證功能,。

3.1 指紋身份驗(yàn)證終端的軟件設(shè)計(jì)

如圖5所示,，終端軟件主要由3個(gè)模塊構(gòu)成：分別為人機(jī)交互菜單、對(duì)指紋識(shí)別模塊二次開(kāi)發(fā)以及控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),。其中人機(jī)交互菜單模塊實(shí)現(xiàn)了切換操作界面,、掃描按鍵、錄入數(shù)據(jù)及管理選項(xiàng)等功能,。

圖5 指紋身份驗(yàn)證終端的軟件組成框圖

3.1.1 主函數(shù)的程序設(shè)計(jì)

圖6為主函數(shù)的程序流程,。首先進(jìn)行一系列的初始化工作，包括GP32芯片初始化(設(shè)置內(nèi)部總線頻率為20MHz和禁止COP模塊)，鍵盤(pán)初始化(中斷允許),，液晶初始化,，串口初始化(波特率為19200bps、接收中斷允許等),，系統(tǒng)數(shù)據(jù)初始化,，中斷初始化(開(kāi)放鍵盤(pán)中斷、串口接收中斷和總中斷)等,。然后,，查詢GPRS模塊的連接情況，若成功連接上指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器端,，則進(jìn)入主循環(huán),；若連接失敗，則退出程序并給出故障提示,。

圖6 系統(tǒng)主函數(shù)流程

3.1.2 對(duì)指紋識(shí)別模塊二次開(kāi)發(fā)的程序設(shè)計(jì)

對(duì)指紋識(shí)別模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)關(guān)鍵在于應(yīng)用指紋產(chǎn)品提供的二次開(kāi)發(fā)協(xié)議,。由于指紋身份驗(yàn)證終端需要存儲(chǔ)已注冊(cè)用戶的指紋特征碼數(shù)據(jù)，故對(duì)指紋識(shí)別模塊二次開(kāi)發(fā)的程序需要管理該指紋庫(kù),，提供諸如添加,、刪除等基本操作功能。當(dāng)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證時(shí),，需要將現(xiàn)場(chǎng)采集的用戶特征碼數(shù)據(jù)與指紋庫(kù)中的指紋特征碼數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一匹配,，通過(guò)判斷能否找出匹配指紋數(shù)據(jù)來(lái)確定該用戶是否為合法用戶。因此,，必須利用1:N指紋比對(duì)的功能。表1給出了實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別模塊部分功能的函數(shù)列表,。

表1 指紋識(shí)別模塊功能實(shí)現(xiàn)函數(shù)列表

3.1.3 控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的程序設(shè)計(jì)

GPRS模塊提供用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP和傳輸控制協(xié)議TCP兩種通信傳輸模式,。考慮到可靠性的要求,，本文選用TCP協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),。

控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)分為3個(gè)步驟：首先對(duì)GPRS模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后規(guī)定指紋身份驗(yàn)證終端和服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信格式,，最后執(zhí)行數(shù)據(jù)收發(fā)的具體操作,。

其重點(diǎn)在于兩者之間TCP連接的建立，一旦連接成功,，終端GPRS模塊與服務(wù)器端之間將搭建起一條透明的傳輸鏈路,。對(duì)于被透明鏈路連接的雙方，發(fā)送時(shí)只需將數(shù)據(jù)按通信格式打包后直接傳送,，接收數(shù)據(jù)時(shí)也只需對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析處理,。

3.2 服務(wù)器端管理軟件的設(shè)計(jì)

服務(wù)器端管理軟件專(zhuān)門(mén)為指紋身份驗(yàn)證終端提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中以便管理,。服務(wù)器的管理軟件由4個(gè)模塊組成,，分別為與指紋錄入模塊的通信模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊,、接口界面模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊,，如圖7所示。

圖7 服務(wù)器端管理軟件結(jié)構(gòu)框圖

數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊又細(xì)分為管理員信息管理,、員工信息管理,、押運(yùn)線路信息管理和身份驗(yàn)證日志信息管理4個(gè)子模塊。服務(wù)器端的管理軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作行為進(jìn)行規(guī)范和控制,，指紋身份驗(yàn)證終端用于身份驗(yàn)證的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)需要從服務(wù)器端獲得,，因此要求每一個(gè)身份驗(yàn)證用戶必須先在服務(wù)器端注冊(cè)個(gè)人基本信息，并使用指紋錄入模塊提取指紋特征碼數(shù)據(jù),。

指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)通信方面的主要功能是接收和發(fā)送TCP協(xié)議的IP數(shù)據(jù)包,，以實(shí)現(xiàn)與指紋身份驗(yàn)證終端的GPRS模塊的IP協(xié)議通信。網(wǎng)絡(luò)通信程序的功能包括：與GPRS模塊建立TCP連接,；對(duì)接收到的工作數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理,；向指紋身份驗(yàn)證終端傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)幀。

其中,，服務(wù)器建立TCP連接的步驟如下：

①服務(wù)器管理程序建立ServerSocket,，偵聽(tīng)指定端口，等待GPRS模塊的連接請(qǐng)求,。

ServerSocket=New TcpListener("6060")//在6060端口上監(jiān)聽(tīng)

②當(dāng)服務(wù)器偵聽(tīng)到來(lái)自指紋身份驗(yàn)證終端的連接請(qǐng)求時(shí),，接受此請(qǐng)求并建立對(duì)應(yīng)的Socket，該Socket將作為該TCP連接及后續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)的依據(jù),。至此完成了服務(wù)器與前端GPRS模塊的TCP通道的建立,。

Dim n As Socket=ServerSocket.AcceptSocket()//創(chuàng)建新的套接字與終端連接

③從套接字中獲取數(shù)據(jù)，服務(wù)器將處理接收到的數(shù)據(jù)幀,，按協(xié)議規(guī)定格式解析后作相應(yīng)處理,。

Dim MyBuffer(12)As Byte//創(chuàng)建接收緩沖區(qū)

Dim DataNum As Integer//接收到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)

DataNum=n.Receive(MyBuffer)//將數(shù)據(jù)從套接字中讀取到接收緩沖區(qū)中

在TCP通道建立后，服務(wù)器接收到指紋身份驗(yàn)證終端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)幀,，按照通信協(xié)議的規(guī)定格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解,，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

服務(wù)器管理軟件處理完終端傳送來(lái)的數(shù)據(jù)幀后,，將處理結(jié)果按規(guī)定的應(yīng)答幀格式進(jìn)行封裝,，放入發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)，最后通過(guò)已經(jīng)建立的TCP連接傳送給前端的指紋身份驗(yàn)證終端,。至此完成了一次數(shù)據(jù)通信,。

4 結(jié)論

隨著GPRS技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷增加，該技術(shù)成本不斷降低，通信可靠性變得更高,，在市場(chǎng)中得到了更為廣泛的認(rèn)可,。本文將GPRS技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證系統(tǒng)，將其應(yīng)用于保安押運(yùn)行業(yè),，大大提高了管理效能及安全性,。隨著第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)的不斷發(fā)展，將移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用于身份驗(yàn)證系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)員工的身份識(shí)別,，不僅為現(xiàn)有保安行業(yè)管理系統(tǒng)的升級(jí)提供了支持,，而且能有效地應(yīng)用于其他行業(yè)，為其他行業(yè)身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究提供了一種參考模型,。