GPRS DTU 實現無線指紋身份驗證系統方案

一、概述

指紋作為身份鑒定的手段由來已久，指紋的形成依靠胚胎階段發展的條件，這就使得指紋的紋線在整個生命中都不會改變，從開始研究指紋到現在，沒有相同的指紋紋線，這就說明了指紋的唯一性。由此我們可以利用指紋的這一系列生物特性，結合現代通信技術（中國移動GPRS技術與互聯網技術），從而實現GPRS無線指紋身份檢測系統的形成與運用。

二、 系統設計構思

基于GPRS DTU 指紋身份驗證系統主要由指紋身份驗證終端和身份驗證服務器兩部分組成。系統工作原理圖如圖1所示。其中，GGSN（Gateway GPRS Support Node）為網關GPRS支持節點。

圖1 系統工作原理圖

指紋身份驗證終端和指紋身份驗證服務器均可劃分為更小的子模塊：前者包含指紋驗證模塊和GPRS模塊兩個子模塊；后者則由指紋錄入模塊和服務器管理軟件兩個子模塊構成。圖2給出了完整的系統結構框圖。

圖2 系統結構框圖

三、總體方案設計

系統總體框圖（參考）

GPRS指紋身份驗證系統，主要由指紋身份驗證終端，和指紋身份驗證服務器兩部分組成。系統的工作原理如下圖2.1所示。其中GGSN（DSL-Modem-PT）為網管GPRS支持節點，指紋身份驗證服務器是一臺具有固定IP地址的主機（PC-PT），以及GPRS網絡（Cloud-PT），以太網Internet（Cloud-PT），指紋身份驗證終端（PDA-PT）。指紋身份驗證終端機通過GPRS模塊接入GPRS網絡，GPRS網絡通過GGSN接入Internet，通過Internet傳入PC機中，進行數據處理再反饋，從而實現了指紋身份驗證終端和服務器之間的數據傳輸。

（現在已經全面升級為4G網絡）

    當然，指紋身份驗證終端和指紋身份驗證服務器均可劃分為更小的子模塊，其中指紋身份驗證終端包含指紋驗證模塊和GPRS模塊兩個子模塊。指紋身份驗證服務器則由指紋錄入模塊和服務器管理軟件兩個子模塊構成，

    指紋驗證模塊為用戶提供身份驗證的平臺，通過該模塊可以自動獲取用戶進行身份驗證的信息，并與數據庫中的所有指紋特征碼逐一比對，判斷當前用戶是否為本系統的合法用戶。GPRS模塊是將指紋驗證模塊接入網絡，在指紋驗證模塊與服務器管理軟件之間傳輸數據。指紋錄入模塊負責指紋圖像的采集、預處理和特征提取，供服務器端提取用戶的指紋特征碼，以便存入數據庫中。服務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，指紋身份驗證終端的GPRS模塊之間的通信處理。

系統數據處理

本文我們將采用用戶身份驗證的日志信息+用戶ID號傳輸的數據處理方案，該方案的特點是特征碼數據匹配放在指紋身份驗證終端進行。其具體的設計思路如下：用戶使用終端進行身份驗證，指紋身份驗證終端采用用戶指紋圖像并在本地提取特征碼數據，然后在本地數據庫中搜索匹配的指紋特征碼，在通過GPRS模塊向服務器端發送身份驗證信息+用戶ID號，并通過服務器端管理軟件接受信息與否，提示身份驗證是否成功，并做出響應的反應（記錄新的用戶ID）。

系統工作過程

系統的工作流程分為兩個階段：指紋采集和對指紋驗證。

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據以及其個人基本資料。如若未添加，服務器端的中心指紋數據庫可以添加指定用戶的指紋到數據庫中，然后在反饋與各個指紋身份驗證終端機，供終端機以后做身份驗證使用。

指紋驗證

當用戶使用指紋進行身份驗證時，終端機對其進行合法身份確認，并顯示驗證人員的身份信息，如果是該終端機的合法用戶，則該用戶的身份驗證日志信息以及用戶ID號通過GPRS模塊一并發送到服務器中。如果不是該終端機的合法用戶，則該用戶的身份驗證信息即指紋特征碼被提取到指紋數據庫中保存，等待管理人員登記新的用戶以及授予新的ID。

四、GPRS系統結構

GPRS 數傳模塊 ( 現在已經全面升級為4G全網通數傳模塊）

本文將使用帶TCP/IP的GPRS無線通信模塊，這類模塊開發簡單，應用時只需接收和發送數據。

GPRS模塊的選用

本文利用GPRS模塊進行終端與服務器端之間的數據轉換，需要使用GPRS模塊的遠程數據通訊功能，為了使用方便我們選擇使用帶TCP/IP協議的模塊，這樣可以有效的較少MCU系統的負荷，降低系統的開發難度。目前市面上可選的帶TCP/IP協議的GPRS模塊種類很多，購買時我們要考慮技術穩定性、價格合理，根據以上原則，本系統采用廈門才茂通信科技有限公司 GPRS DUT 數據終端設備。

 產品簡介

 廈門才茂CM510-72F DTU是一款工業級無線數據傳輸設備，支持移動、聯通、電信運營商的無線網絡，支持7模全網通網絡：GPRS/CDMA/WCDMA/

TD-SCDMA/EDGE/FDD-LTE/TDD-LTE；設備為用戶提供TCP/UDP透明無線遠距離數據傳輸功能。

 設備支持串口RS232接口、RS485接口，設備可以直連客戶的上述接口設備，把客戶的PLC設備、工控設備的數據透明傳輸到客戶的數據中心，實現對客戶端設備的數據采集、數據傳輸、設備控制等功能。

該產品采用ARM7工業級高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺，超大內存；設備提供在線維持技術，保持數據終端永久在線，保存數據鏈路任何時候暢通，實現高速、穩定、可靠的透明數據傳輸功能。

該產品擁有ARM7工業級處理器和智能三級保護，不但通過電力3000V電擊測試，還擁有專利技術，產品性能穩定可靠。

該產品取得摩爾實驗室出具的“環境可靠性測試報告”，測試項目包含：高溫80℃/濕度85%、低溫-30℃等測試。其中高溫、低溫測試分別在該環境下連續收發數據4小時。

該產品已廣泛應用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網監控、燃氣監控、水利監控、環保檢測、氣象檢測、地震監測，交通控制等等行業。

五、總結

隨著GPRS網絡技術的成熟發展，在日新月異的今天，隨著科學技術的不斷發展，面對GPRS網絡的優勢，該技術成本不斷降低，通信可靠性變得更高，在市場中得到了更為廣泛的認可。