GPRS DTU 實(shí)現(xiàn)無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)方案
一、概述
指紋作為身份鑒定的手段由來(lái)已久，指紋的形成依靠胚胎階段發(fā)展的條件，這就使得指紋的紋線在整個(gè)生命中都不會(huì)改變，從開(kāi)始研究指紋到現(xiàn)在，沒(méi)有相同的指紋紋線，這就說(shuō)明了指紋的唯一性。由此我們可以利用指紋的這一系列生物特性，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)（中國(guó)移動(dòng)GPRS技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)），從而實(shí)現(xiàn)GPRS無(wú)線指紋身份檢測(cè)系統(tǒng)的形成與運(yùn)用。
二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思
基于GPRS DTU 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
三、總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總體框圖（參考）
GPRS指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)，主要由指紋身份驗(yàn)證終端，和指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器兩部分組成。系統(tǒng)的工作原理如下圖2.1所示。其中GGSN（DSL-Modem-PT）為網(wǎng)管GPRS支持節(jié)點(diǎn)，指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器是一臺(tái)具有固定IP地址的主機(jī)（PC-PT），以及GPRS網(wǎng)絡(luò)（Cloud-PT），以太網(wǎng)Internet（Cloud-PT），指紋身份驗(yàn)證終端（PDA-PT）。指紋身份驗(yàn)證終端機(jī)通過(guò)GPRS模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)通過(guò)GGSN接入Internet，通過(guò)Internet傳入PC機(jī)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理再反饋，從而實(shí)現(xiàn)了指紋身份驗(yàn)證終端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
（現(xiàn)在已經(jīng)全面升級(jí)為4G網(wǎng)絡(luò)）
當(dāng)然，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，其中指紋身份驗(yàn)證終端包含指紋驗(yàn)證模塊和GPRS模塊兩個(gè)子模塊。指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器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，
指紋驗(yàn)證模塊為用戶提供身份驗(yàn)證的平臺(tái)，通過(guò)該模塊可以自動(dòng)獲取用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證的信息，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有指紋特征碼逐一比對(duì)，判斷當(dāng)前用戶是否為本系統(tǒng)的合法用戶。GPRS模塊是將指紋驗(yàn)證模塊接入網(wǎng)絡(luò)，在指紋驗(yàn)證模塊與服務(wù)器管理軟件之間傳輸數(shù)據(jù)。指紋錄入模塊負(fù)責(zé)指紋圖像的采集、預(yù)處理和特征提取，供服務(wù)器端提取用戶的指紋特征碼，以便存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。服務(wù)管理軟件需要完成管理員的基本信息、用戶基本信息，還要完成與指紋錄入模塊，指紋身份驗(yàn)證終端的GPRS模塊之間的通信處理。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理
本文我們將采用用戶身份驗(yàn)證的日志信息+用戶ID號(hào)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)處理方案，該方案的特點(diǎn)是特征碼數(shù)據(jù)匹配放在指紋身份驗(yàn)證終端進(jìn)行。其具體的設(shè)計(jì)思路如下：用戶使用終端進(jìn)行身份驗(yàn)證，指紋身份驗(yàn)證終端采用用戶指紋圖像并在本地提取特征碼數(shù)據(jù)，然后在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中搜索匹配的指紋特征碼，在通過(guò)GPRS模塊向服務(wù)器端發(fā)送身份驗(yàn)證信息+用戶ID號(hào)，并通過(guò)服務(wù)器端管理軟件接受信息與否，提示身份驗(yàn)證是否成功，并做出響應(yīng)的反應(yīng)（記錄新的用戶ID）。
系統(tǒng)工作過(guò)程
系統(tǒng)的工作流程分為兩個(gè)階段：指紋采集和對(duì)指紋驗(yàn)證。
指紋采集
管理者必須在使用前采集到使用人的指紋特征碼數(shù)據(jù)以及其個(gè)人基本資料。如若未添加，服務(wù)器端的中心指紋數(shù)據(jù)庫(kù)可以添加指定用戶的指紋到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后在反饋與各個(gè)指紋身份驗(yàn)證終端機(jī)，供終端機(jī)以后做身份驗(yàn)證使用。
指紋驗(yàn)證
當(dāng)用戶使用指紋進(jìn)行身份驗(yàn)證時(shí)，終端機(jī)對(duì)其進(jìn)行合法身份確認(rèn)，并顯示驗(yàn)證人員的身份信息，如果是該終端機(jī)的合法用戶，則該用戶的身份驗(yàn)證日志信息以及用戶ID號(hào)通過(guò)GPRS模塊一并發(fā)送到服務(wù)器中。如果不是該終端機(jī)的合法用戶，則該用戶的身份驗(yàn)證信息即指紋特征碼被提取到指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，等待管理人員登記新的用戶以及授予新的ID。
四、GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
GPRS 數(shù)傳模塊 ( 現(xiàn)在已經(jīng)全面升級(jí)為4G全網(wǎng)通數(shù)傳模塊）
本文將使用帶TCP/IP的GPRS無(wú)線通信模塊，這類模塊開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，應(yīng)用時(shí)只需接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。
GPRS模塊的選用
本文利用GPRS模塊進(jìn)行終端與服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，需要使用GPRS模塊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊功能，為了使用方便我們選擇使用帶TCP/IP協(xié)議的模塊，這樣可以有效的較少MCU系統(tǒng)的負(fù)荷，降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度。目前市面上可選的帶TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊種類很多，購(gòu)買時(shí)我們要考慮技術(shù)穩(wěn)定性、價(jià)格合理，根據(jù)以上原則，本系統(tǒng)采用廈門才茂通信科技有限公司 GPRS DUT 數(shù)據(jù)終端設(shè)備。
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
廈門才茂CM510-72F DTU是一款工業(yè)級(jí)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，支持7模全網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)：GPRS/CDMA/WCDMA/
TD-SCDMA/EDGE/FDD-LTE/TDD-LTE；設(shè)備為用戶提供TCP/UDP透明無(wú)線遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸功能。
設(shè)備支持串口RS232接口、RS485接口，設(shè)備可以直連客戶的上述接口設(shè)備，把客戶的PLC設(shè)備、工控設(shè)備的數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)娇蛻舻臄?shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制等功能。
該產(chǎn)品采用ARM7工業(yè)級(jí)高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，超大內(nèi)存；設(shè)備提供在線維持技術(shù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時(shí)候暢通，實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的透明數(shù)據(jù)傳輸功能。
該產(chǎn)品擁有ARM7工業(yè)級(jí)處理器和智能三級(jí)保護(hù)，不但通過(guò)電力3000V電擊測(cè)試，還擁有專利技術(shù)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。
該產(chǎn)品取得摩爾實(shí)驗(yàn)室出具的“環(huán)境可靠性測(cè)試報(bào)告”，測(cè)試項(xiàng)目包含：高溫80℃/濕度85%、低溫-30℃等測(cè)試。其中高溫、低溫測(cè)試分別在該環(huán)境下連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)4小時(shí)。
該產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網(wǎng)監(jiān)控、燃?xì)獗O(jiān)控、水利監(jiān)控、環(huán)保檢測(cè)、氣象檢測(cè)、地震監(jiān)測(cè)，交通控制等等行業(yè)。
五、總結(jié)
隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟發(fā)展，在日新月異的今天，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，面對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，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。