基于指纹识别的驾驶人身份认证系统研究

杨培凝

摘要：为了解决汽车车辆防盗、防抢、特别是特种车辆（运钞车、油罐车、国家元首专用车等）的安全和私密性等问题，通过对指纹录入系统、指纹鉴定及识别技术、汽车电路和汽车点火、报警等控制系统进行了研究，对车辆的防抢防盗功能的需求进行了实验，提出了一种基于指纹识别技术的驾驶人身份认证体系的设计，当驾驶人身份验证中出现争议，信息库会发出警示，系统向驾驶人预留的手机号中发送一次性验证信息，以确保身份验证的准确性和安全性，利用DSP芯片的算法性，选出最适合的芯片来完成指纹的识别和筛选，当驾驶人的身份验证达到设定要求后车门才能开锁，车辆才可以启动。实验结果表明，该系统达到了预想的设计要求，系统性能具有稳定性、实用性等优点，对实现车辆特别是特种车辆的安全管理具有实际应用价值。

关键词：指纹识别；身份认证；车辆防盗系统

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0061-02

1 引言

伴随着经济的快速增长和国民生活水平标准的提高，汽车已成为大众日常生活、工作中不可缺少的交通和运输工具，汽车在给民众的生活带来极大便利的同时，也给交通运输的监控和管理带来了沉重的负担。在现有的交管体制中，管理部门将管理的重心放在机动车的管理上，弱化了对驾驶人的控制和管理，忽略了驾驶人和机动车的对应关系，进而导致出现了一些交通肇事逃逸，车辆被盗抢的问题，特别是对特殊用途的车辆（比如：运钞车、油罐车、国家元首车等）的安全管理问题日趋迫切。开发一种就有辨识驾驶员是否符合驾驶条件的系统：设计一套通过验证驾驶人指纹信息并对指纹信息进行识别和确认，只有通过身份确认的驾驶人才有资格驾驶车辆的系统将成为解决这些问题的一个突破口，通过指纹认证，对驾驶人身份进行审核，将驾驶人与机动车全程对应，便于车辆的安全管理。

2 驾驶人身份识别系统的构建

为了解决汽车防盗、防抢、特种车辆的安全和私密等问题。项目组计划采用指纹识别技术、GPRS技术等设计电路，使指纹识别仪与数据库终端、汽车发动机相连，实现上述目的，驾驶人指纹识别系统设计思路如图1。

2.1 驾驶人身份识别系统设计

设计指纹识别仪后，录入驾驶员指纹信息，并对指纹存储、读取与筛选进行设计。如图2所示。

在选定指纹识别仪后，对驾驶员人进行指纹录入，指纹录入后电子芯片会获得该驾驶人的指纹信息及图像，系统会自动对驾驶人的指纹信息和图像进行辨识处理，生成一个个针对制定驾驶人的指纹辨识特征模板，通过既定的指纹识别算法处理后，指纹识别系统对驾驶人的指纹信息和数据进行整理、分析、存储、读取。在实际操作过程中将成功读取后的驾驶人指纹信息数据通过GPRS无线网络技术传递到驾驶人控制网络终端，运用指纹比对算法检验此指纹数据是否为持有驾驶资格的车辆规定的驾驶人数据库的数据，并返回相对应的检测结果。然后通过指纹系统及识别比对算法，将通过初步身份确认的指纹数据与提前录入到指纹数据库中的数据进行比对。在返回的指纹数据符合条件的情况下，启动汽车；若返回的指纹数据不符合以上两种情况，汽车将发出警报提示。如图3所示。

当司机身份验证过程中出现争议，信息库会发出警示，并向驾驶人预留的手机号中发送一次性验证信息，以确保身份验证的准确性和安全性。如图4所示。

2.2 发动机控制系统

在得到所返还的指纹对比结果后，逻辑控制电路若得到1（指纹对比结果符合既定要求），电磁继电器中的衔铁，在电磁力的作用下被吸向铁芯，常开触点吸合，喷油嘴控制电路接通，发动机可以启动；逻辑控制电路若得到0（指纹对比结果不符合既定要求），电磁继电器中的衔铁不能被吸向铁芯，常开触点不能吸合，喷油嘴控制电路无法接通，发动机无法启动，同时报警系统发出警报。

运用GPRS技术可以使指纹识别仪收集到的驾驶人的指纹通过无线网络传送到数据库终端，以实现驾驶人无线指纹身份验证，杜绝无驾驶，保证车辆的安全性和防盗抢。以及单片机、继电器、电子芯片双处理器的工作原理，根据 DSP 指纹识别返回的结果控制汽车。设计电路实现在身份验证通过的情况下，启动发动机，即只有当用户输入正确指纹的情况下，才能启动汽车。对于不正确的指纹或末输入指纹，单片机将不响应并且发出警报。如图5所示。

3 驾驶人指纹识别系统的工作流程

驾驶人指纹识别程序启动的主要任务是：首先采集车辆车主制定的车辆驾驶人指纹信息，并将采集的指纹信息录入到电子系统中并建立指纹信息库。制作带有指纹识别功能的电子钥匙（electronic key），当电子钥匙持有者，在使用E-Key时，将操作者的指纹对准E-Key指纹识别屏幕，录入驾驶人的指纹，E-Key内部内置的指纹识别芯片系统将对驾驶人的录入指纹进行初步的判断和识别。通过电子芯片识别后系统收到的识别度信号，如果识别度信号不符合系统中录入的指纹信号，电子系统判断出目前操作车辆的驾驶员并不是在系统中注册的驾驶人时，E-Key不会向电脑系统发送车门解锁信号。 假若电脑系统通过了驾驶人指纹信息的识别后，辨识度结果确认操作者的指纹在原始的指纹数据库中，证明该驾驶人是被该车辆认定的允许操作该车辆的使用者时，E-Key发送车门解锁信号给汽车，从而车门可以正常解锁。车门锁正常开启后，驾驶员将驾驶插入点火开关，进行再次身份的确认，此次的确认是经过获取驾驶人指纹、电子系统匹配指纹进而确认用户是否符合该车辆的合法驾驶资格，人机匹配的结果将成为是否给出相应的车辆点火或拒绝发动的主要依据。系统处理器会向电路中的指纹识别系统发出驾驶人指纹获取和匹配命令指令，指纹识别模块采集到用户指纹特征并与系统中授权用户的指纹进行匹配，若匹配不成功，车辆的电路控制系统将使车辆的发动机始终处于被切断状态，若匹配成功，则解除车辆电子电路系统防盗防抢状态，接通汽车点火电路。初次匹配失败后，还有再次（第二次）输入指纹与指纹库中预留的指纹相匹配的机会，如若此次匹配仍然存在不符合项，系統会给车辆的法定驾驶人预留的手机号码中发送车辆被启动的预警信息并发送一次有效验证码，驾驶人第三次进行指纹输入后，还需要在电子系统中输入手机发送的一次验证码，只有当指纹验证信息与一次验证码输入信息均匹配成功后，车辆的点火线圈工作，点火系统正式启动，如果第三次匹配人不成功，则车辆的电子系统电路油路锁止，车辆发出报警并向车辆持有者预留的手机号码中发送警示信息。驾驶人利用指纹启动车辆开锁程序的工作流程如图6所示。

4 结语

通过上述基于指纹识别系统对驾驶人身份进行确认，通过开发出驾驶员的指纹识别系统，对驾驶员的身份进行有效认证和控制，将指纹认证系统与车辆，特别是特种车的发动系统进行关联，只有通过身份认证的驾驶员才能够对车辆进行启动和驾驶，大大增加了车辆，特别是特种车的安全性，降低车辆被盗抢和破坏的概率，对保障财产与国家的安全起到重大的意义。本系统将以特种车辆作为实验样本，研究和实验成功后可推广到所有车辆中进行使用。

参考文献

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[3]赵哲，马晓珺.基于指纹识别的网络车辆防盗系统设计[J].计算机测量与控制，2013.21（12）：3356-3358，3364.endprint