基于Fingerprint of Punch的定向越野競賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

海南師范大學(xué)體育學(xué)院 鄧定海

基于Fingerprint of Punch的定向越野競賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

海南師范大學(xué)體育學(xué)院 鄧定海

本文結(jié)合定向越野項(xiàng)目特點(diǎn)，根據(jù)定向運(yùn)動(dòng)的競賽特點(diǎn)，以人體體征采集與識(shí)別的機(jī)理，提出了適合定向越野娛樂活動(dòng)、定向越野訓(xùn)練及比賽的基本方法——Fingerprint of Punch方法。

Fingerprint 定向越野 競賽

一、前言與意義

定向越野競賽是參加者以地圖（Map）、指北針（Compass）為器械，依次到訪所有點(diǎn)標(biāo)（Controls），以最高效率完成任務(wù)者為勝的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。

簽到系統(tǒng)是定向越野競賽系統(tǒng)中裁決運(yùn)動(dòng)員競賽成績和效率的首要而且是唯一的手段。當(dāng)今國際定向越野競賽的簽到系統(tǒng)均采用電子打卡計(jì)時(shí)系統(tǒng)。

Fingerprint of Punch系統(tǒng)無需攜帶、無丟失擔(dān)憂及替代現(xiàn)象發(fā)生。是綜合了當(dāng)今國際先進(jìn)的光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和活體生物識(shí)別技術(shù)為一體的高科技系統(tǒng)。已被廣泛應(yīng)用于國家機(jī)關(guān)、公共服務(wù)以及企事業(yè)部門的考勤和身份驗(yàn)證管理當(dāng)中[1]。無獨(dú)有偶，定向越野就是要求參與者利用地圖和指北針等器械依次到訪各個(gè)點(diǎn)標(biāo)，并確切記錄下到訪各個(gè)點(diǎn)標(biāo)的依次性和效率性，完全迎合了Fingerprint識(shí)別系統(tǒng)的基本技術(shù)要求，具有無需攜帶、完全排他性、技術(shù)可靠和廉價(jià)的特點(diǎn)。從理論層面分析，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求也遠(yuǎn)低于一般Fingerprint識(shí)別系統(tǒng)，因此我們可以從定向越野競賽基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、定向越野競賽Fingerprint硬件電路設(shè)計(jì)方法和定向越野競賽Fingerprint識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法三方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)研究。

二、定向越野競賽Fingerprint of Punch系統(tǒng)整體運(yùn)作方法

競賽組織委員會(huì)在發(fā)出競賽通知后,根據(jù)競賽要求和反饋信息進(jìn)行競賽組織編排,選定參賽運(yùn)動(dòng)員,編程競賽場次(包括單項(xiàng)賽事和集體賽事，不同距離賽事等),編程年齡組、級別組,選擇活動(dòng)需要用到的硬件設(shè)備,并調(diào)整硬件設(shè)備進(jìn)出賽場參數(shù),進(jìn)出簽到,發(fā)放編排核對單,審核參加賽事的運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)信息。系統(tǒng)可打印的競賽秩序表有競賽報(bào)名核對表、運(yùn)動(dòng)員起點(diǎn)出場統(tǒng)計(jì)記錄表、簽到記錄明細(xì)表、運(yùn)動(dòng)員終點(diǎn)統(tǒng)計(jì)記錄表、違規(guī)統(tǒng)計(jì)記錄表、最后系統(tǒng)還設(shè)置了備份數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)。系統(tǒng)流程如圖1 所示：

圖1 定向越野競賽Fingerprint系統(tǒng)功能流程圖

該系統(tǒng)共分系統(tǒng)初始化、競賽報(bào)名管理、競賽賽場管理、信息查詢、成績公告和系統(tǒng)管理6個(gè)模塊.

1、系統(tǒng)初始化包括添加、修改簽到設(shè)備信息、上傳簽到數(shù)據(jù)、下載指紋信息、競賽信息維護(hù)、運(yùn)動(dòng)員信息維護(hù)、指紋采集、存檔信息維護(hù)、數(shù)據(jù)庫連接設(shè)置等內(nèi)容.

2、競賽報(bào)名管理包括定義競賽場次、年齡組、級別組、定義會(huì)場及設(shè)備,具有設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、全程實(shí)時(shí)瀏覽等功能.

3、競賽賽場管理設(shè)置競賽場次、年齡組、級別組和打印時(shí)限,并可根據(jù)條件作廢、統(tǒng)計(jì)、打印成績單。

4、信息查詢涵蓋競賽場次、年齡組、級別組和出場記錄等進(jìn)行的查詢,對未參賽人員批注未參賽原因,并可進(jìn)行復(fù)合查詢。

5、成績公告包括:個(gè)人參賽成績及名次、各參賽隊(duì)成績、運(yùn)動(dòng)員出場狀態(tài)、漏點(diǎn)失敗率、成績統(tǒng)計(jì)。成績公告還可根據(jù)各參賽單位提供的統(tǒng)計(jì)表樣計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),生成報(bào)表。

6、系統(tǒng)管理包括用戶管理,參賽運(yùn)動(dòng)員的增加、注銷、密碼設(shè)置,密碼修改,權(quán)限管理,系統(tǒng)代碼維護(hù),競賽數(shù)據(jù)記錄和修改,數(shù)據(jù)備份和恢復(fù),數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出。

三、定向越野競賽基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

該系統(tǒng)可依托Fingerprint成型產(chǎn)品,對定向越野賽區(qū)起點(diǎn)和重點(diǎn)、賽場所有點(diǎn)標(biāo)進(jìn)行串聯(lián)規(guī)劃布線,將其與中心Fingerprint簽到信息回歸管理系統(tǒng)保持一致性，使分散于各個(gè)點(diǎn)標(biāo)位的Fingerprint掃描機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)在不同點(diǎn)標(biāo)同時(shí)進(jìn)行相同或者不同的簽到要求。在各個(gè)點(diǎn)標(biāo)位或起點(diǎn)終點(diǎn)均可實(shí)時(shí)瀏覽當(dāng)前活動(dòng)的簽到情況。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖2所示：

圖2 定向越野競賽基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

四、定向越野競賽Fingerprint識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[2] 設(shè)計(jì)方法

（1）模塊初始化，MCU對指紋識(shí)別模塊初始化，設(shè)置其工作模式為命令工作模式，串口通信波特率為57600bps。

（2）生成模板，通過指紋傳感器錄入指紋圖像三次并生成指紋模板保存在模板緩沖區(qū)（Mb_Buffer）中。

（3）傳輸模塊，將模板緩沖區(qū)中（Mb_Buffer）的內(nèi)容上傳到MCU。

（4）傳輸模塊，從MCU下載一個(gè)指紋模板到模板緩沖區(qū)（Mb_Buffer）中。

（5）生成特征，通過指紋傳感器錄入一副指紋圖像并生成指紋征值，存在模塊的特征值緩沖區(qū)（Tz_Buffer）中。

（6）對比指紋，模板緩沖區(qū)（Mb_Buffer）與特征緩沖區(qū)（Tz_Buffer）中內(nèi)容進(jìn)行對比，并給出比對結(jié)果，返回給MCU。

（7）回歸輸出成績單，將比對的數(shù)據(jù)結(jié)果回歸保存，打印輸出成績單。

指紋識(shí)別程序分指紋模板錄入和指紋現(xiàn)場對比兩種情況，圖3、圖4給出了流程圖。

圖4 運(yùn)動(dòng)員指紋賽場捕獲比對流程圖

五、定向越野Fingerprint of Punch系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值

毋庸置疑， Fingerprint of Punch系統(tǒng)克服了現(xiàn)行電子打卡計(jì)時(shí)系統(tǒng)存在著攜帶不便、替代隱患和費(fèi)用過高三大無法解決的難題。首先，攜帶不便指的是運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中不僅要攜帶地圖、指北針和檢查點(diǎn)說明，同時(shí)還要帶上電子指卡，雙手負(fù)擔(dān)過重，既是安全隱患，也會(huì)極大地影響運(yùn)動(dòng)員科學(xué)運(yùn)動(dòng)；其次，替代隱患指的是電子指卡簽到過程可異己替代完成（這在眾多比賽中路見不鮮）；再次，費(fèi)用過高指的是不論是娛樂定向越野，還是定向越野教學(xué)訓(xùn)練，甚至定向越野正式比賽，各級別電子打卡計(jì)時(shí)系統(tǒng)較之結(jié)構(gòu)繁雜且耗費(fèi)昂貴。所有這些因素勢必引申出一個(gè)重大的問題——質(zhì)疑比賽的公正性和真實(shí)性。因此，定向越野Fingerprint of Punch系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值。

[1] 程曉偉, 江建國, 等.指紋考勤系統(tǒng)的光學(xué)原理及軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2003, 13(2):34.

[2] 常青， 韓彬， 張其善，一種具有指紋識(shí)別功能IC卡讀寫器的開發(fā)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2004（12）：13.

[3] 徐志祥, 范俊波, 史燕.一種基于指紋辨識(shí)的銀行代管保管箱管理系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2001, 21(6):42.

作者：鄧定海，副教授，海南師范大學(xué)體育學(xué)院，研究方向：體育社會(huì)學(xué)