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(jìng)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(jìng)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(jìng)賽

一、前言與意義

定向越野競(jìng)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(jìng)賽系統(tǒng)中裁決運(yùn)動(dòng)員競(jìng)賽成績(jī)和效率的首要而且是唯一的手段。當(dāng)今國(guó)際定向越野競(jìng)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(wú)需攜帶、無(wú)丟失擔(dān)憂及替代現(xiàn)象發(fā)生。是綜合了當(dāng)今國(guó)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(kù)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(guó)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(wú)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(wú)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(jìng)賽基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、定向越野競(jìng)賽Fingerprint硬件電路設(shè)計(jì)方法和定向越野競(jìng)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(jìng)賽Fingerprint of Punch系統(tǒng)整體運(yùn)作方法

競(jìng)賽組織委員會(huì)在發(fā)出競(jìng)賽通知后,根據(jù)競(jìng)賽要求和反饋信息進(jìn)行競(jìng)賽組織編排,選定參賽運(yùn)動(dòng)員,編程競(jìng)賽場(chǎng)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(jí)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(chǎng)參數(shù),進(jìn)出簽到,發(fā)放編排核對(duì)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(jìng)賽秩序表有競(jìng)賽報(bào)名核對(duì)表、運(yùn)動(dòng)員起點(diǎn)出場(chǎng)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(jìng)賽Fingerprint系統(tǒng)功能流程圖

該系統(tǒng)共分系統(tǒng)初始化、競(jìng)賽報(bào)名管理、競(jìng)賽賽場(chǎng)管理、信息查詢、成績(jī)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(jìng)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(kù)連接設(shè)置等內(nèi)容.

2、競(jìng)賽報(bào)名管理包括定義競(jìng)賽場(chǎng)次、年齡組、級(jí)別組、定義會(huì)場(chǎng)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(jìng)賽賽場(chǎng)管理設(shè)置競(jìng)賽場(chǎng)次、年齡組、級(jí)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(jī)單。

4、信息查詢涵蓋競(jìng)賽場(chǎng)次、年齡組、級(jí)別組和出場(chǎng)記錄等進(jìn)行的查詢,對(duì)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(jī)公告包括:個(gè)人參賽成績(jī)及名次、各參賽隊(duì)成績(jī)、運(yùn)動(dòng)員出場(chǎng)狀態(tài)、漏點(diǎn)失敗率、成績(jī)統(tǒng)計(jì)。成績(jī)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(jìng)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(jìng)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(duì)定向越野賽區(qū)起點(diǎn)和重點(diǎn)、賽場(chǎng)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(jìng)賽基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

四、定向越野競(jìng)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(duì)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(guò)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(guò)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(duì)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(duì)比，并給出比對(duì)結(jié)果，返回給MCU。

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

指紋識(shí)別程序分指紋模板錄入和指紋現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(chǎng)捕獲比對(duì)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(guò)高三大無(wú)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(shuō)明，同時(shí)還要帶上電子指卡，雙手負(fù)擔(dān)過(guò)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(guò)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(guò)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(jí)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(shì)必引申出一個(gè)重大的問(wèn)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(guó), 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)