移动指纹定位装置设想
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摘 要 随着无线通信技术的不断发展及基于位置的服务（Location Based Service， LBS）业务需求的不断增长，无线定位技术近年来得到了越来越广泛的研究，面对智能化的安全防护已深入人们生活，本文设想建立一种依靠指纹识别的手机定位装置。通过手机GPS装置，实现精准定位，并能够应用于多个领域。
1 引言
随着社会的发展，儿童诱拐走失案件发生的频率也越来越高，据公安部最新数据显示，近年来我国每年有近20万儿童失踪，由此可见儿童防走失系统的重要。现在市场上已存在防走失系统，设计方法主要有两种，一种是依靠无线电路实现，儿童端有一个信号发射器，父母端接收此信号并判断信号强度大小，当信号强度小于设定值r即报警。这些报警器可以对儿童的位置进行大致的判断，但是其适用距离短，无法判别儿童方向信号，易受干扰。另一种是利用手机来进行定位，儿童携带用GPS定位功能的手机，成人可以通过手机发送短信来获取儿童端位置，这种方式定位准确，但是也有缺点，如果手机被别人偷走，那么不法分子就可以随时获取儿童的位置，这样对于儿童存在着潜在的威胁。
2 移动指纹定位装置的优势
本文设想建立一种依靠指纹识别的手机定位装置。通过手机GPS装置，实现精准定位。在获取位置时必须要输入自己的指纹，以此保证儿童位置的安全。同时儿童端手机需要定期进行指纹验证，保证手机与儿童位置相同。本套装置相比依靠无线电路实现的防走失系统具有定位准的优势，相比现有的手机定位具有保密性好的特点，具体优势如下：
（1）确保你关心人的位置仅有你自己可知，具有较高的安全性。如果指纹出现多次不匹配的情况，可以自动启动报警装置，并以一定的间隔发送信息到预先设置的安全号码，方便追查手机下落。
（2）儿童端手机定期进行指纹验证，以保证儿童端手机未遗失，手机与儿童位置相同。如果长时间没有进行指纹验证，会自动向成人手机发送报警信息。
（3）在儿童手机端设有一键报警装置，一旦儿童发现自己走失后，可以通过一键报警装置，向成人手机发送求助信息。
手机指纹定位装置可以采用单片机实现，也可以采用现在更快速的数字信号处理芯片，这将使该系统的体积大大的减小，应用范围也更为广泛。装置采用GPS全球定位系统，GPS利用人造地球卫星确定测站点位置，所依托的硬件是智能手机内部的GPS芯片，操作系统可以选用完全开源的Android操作系统，以便于编写相关代码，启动手机中的GPS硬件来获取位置。
指纹识别模块可以加载在通信模块中，当指纹识别正确时，才接收和发送相应的信息，指纹识别的原理如图1所示。
指纹识别装置首先需要将用户信息存入指纹库，库中存储的是指纹的特征值。当用户需要使用系统时按下指纹，单片机会分析当前指纹的特征值，并与指纹库中的信息对比，最终判断是否匹配。指纹验证一般考虑指纹的两类特征：总体特征和局部特征。总体特征指的是人类指纹的三种形态：环型，弓型，螺旋型，如图2所示。局部特征指是指纹上的节点的特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们特征点，却不可能完全相同，特征点一般在指纹纹路出现中断、分叉或打折的地方选取。
对比部分可以采用单片机实现，将指纹类型转化成为数字信息，通过设计匹配模型和算法来分析指纹。单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积小，价格便宜，内部布线很短，抗工业噪音性能好，程序指令、常数及表格等固化在ROM中不易破坏，可靠性高。同时单片机外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，易于扩展，因此选择单片机作为处理单元。如果想要更快速的处理，可以选择价格更高一些的数字信号处理芯片。
指纹识别装置最大的优势在于安全性，它是现有系统中安全性最高的。现行的许多系统中，包括许多非常机密的系统，都是使用“用户+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制的。实际上，这种方案隐含着一些问题。例如，密码容易被忘记，也容易被别人窃取。而且，如果用户忘记了他的密码，他就不能进入系统。忘记密码可能只是小事，比忘记密码更为可怕的是密码被盗，这样用心不良的人可能会进一步窃取公司机密数据，从事不正当的事情。而实际上，密码的盗取比较容易，别人只要留意你在终端前输入口令时的击键动作甚至可以通过你的生日、年龄、姓名或者其他一些信息猜出你的密码。尽管现行系统通过要求用户及时改变他们的口令来防止被盗用的行为，但这种方法不但增加了用户的记忆负担，也不能从根本上解决问题。相比之下，指纹识别系统有着得天独厚的优势，每个人的指纹纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，每个人的指纹都是唯一的，依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹信息进行比较，就可以验证他的真实身份。如果要增加可靠性，只需登记更多的指纹、鉴别更多的手指，最多可以多达十个。随着科技的发展，扫描指纹的速度也变得越来越快，识别装置的体积也越来越小，这使得指纹识别系统使用非常方便。此外，指纹识别系统在读取指纹时，用户必须将手指与指纹采集装置相互接触，这就避免了利用硅胶指模之类的物品获取指纹来启动系统。
3 移动指纹定位装置的应用
本装置除了可以应用在防走失系统中，还可以应用在以下多个领域：
3.1 移动打卡机
现在有很多工作并不只是在一个地方工作，工作地点不固定，例如销售人员。当销售人员正好遇到一个重要客户而没办法去工作地点打卡时，移动打卡机正好可以解决这个问题。销售人员只需要登录相应的应用程序，进行打卡作业，装置基于指纹的唯一性设计，别人没有指纹就无法使用这个装置发送位置，防止了代打卡现象的发生，此外装置会自动记录下打卡时刻的使用者的位置，用来监督员工，防止员工因为迟到在家中或者上班途中进行打卡。
3.2 监外服刑监视器
我国刑罚的目的是预防犯罪，改造和教育是我国刑罚的重要功能。因此，制定缓刑、减刑、监外服刑、假释制度，充分体现了人文关怀。但是任何一个制度都是有利有弊的，监外服刑要求服刑人员“每天不少于一个小时的公益劳动”，如何去执行是个大问题，当地司法机关、居委会干部、志愿人员、家属亲友的监督是否有效，服刑人员最终是否执行了公益劳动，这些我们都不得而知。然而如果使用了监外服刑监视器，就可以很好的监督服刑人员了。当服刑人员开始公益劳动时，采用指纹登录的方式，监外服刑监视器会自动识别服刑人员指纹，并将服刑人员所在的位置发送给司法机关，便于对服刑人员进行监督。
参考文献
[1]邓志安，徐玉滨，马琳.基于接入点选择与信号映射的高精度低能耗室内定位算法（英文）[J].中国通信，2012（02）.
作者单位
长沙市周南中学 湖南省长沙市 410008