劉鼎 康晟祥 廊坊某預(yù)備役保障旅 河北廊坊 065000

“T—18”無人機在國慶閱兵中的亮相表明無人機在我國的使用越來越受到重視。在近幾年內(nèi)將有不同型號的無人機在炮兵、空軍、海軍、二炮被使用。同其他軍事裝備一樣，無人機的維修、保養(yǎng)、操作演練需要有相應(yīng)保障，同時無人機與其武器系統(tǒng)相比有著不同的使用要求，有許多新的特點，如何進行培訓(xùn)、維修、操作演練，最大限度地發(fā)揮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)潛能，這些問題都是亟待解決的。

由于無人機組成復(fù)雜，高新科技含量多，涉及十幾個學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域。按照功能分，全系統(tǒng)一般由飛行器系統(tǒng)、地面站測控系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和地面保障、維修系統(tǒng)等幾大部分組成。所以無人機演練操作時一般分為飛行器系統(tǒng)操作、動力裝置系統(tǒng)操作、發(fā)射回收系統(tǒng)操作、飛行器航電設(shè)備操作、無線電數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)操作、地面控制導(dǎo)航系統(tǒng)操作、地面接收系統(tǒng)操作、信息處理系統(tǒng)操作、地面電源及保障車輛維操作以及火工品的檢查操作等主要方面。于是，在種類繁多的各種操作中，人為的直接操作很難避免產(chǎn)生誤操作。在這里面尤其是涉及到一些重要操作、危險操作時，一旦由于非相關(guān)操作人員進行誤操作就很有可能帶來機毀人亡的悲劇。為了確保這些重要、危險指令必須由專門操作手完成，而避免其他非專門操作手誤操作，我們該如何呢？

有問題出現(xiàn)就有解決問題的對策，基于指紋識別的指令控制儀的出現(xiàn)就是針對確保無人機操作時一些重要、危險指令正確進行而設(shè)計的。其原理是依據(jù)生物指紋識別技術(shù)，通過與數(shù)據(jù)庫里面的指紋樣品備份進行比較，來分析是不是專門操作手的指紋，進行提取、比對、驗證通過，最后最后發(fā)出正確可靠地指令確保裝備演練時的安全。目前這種技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。

指紋識別系統(tǒng)通過特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和計算機圖像處理技術(shù)，對活體指紋進行采集、分析和比對，可以迅速、準確地鑒別出個人身份。系統(tǒng)一般主要包括對指紋圖像采集、指紋圖像處理、特征提取、特征值的比對與匹配等過程?，F(xiàn)代電子集成制造技術(shù)使得指紋圖像讀取和處理設(shè)備小型化，而優(yōu)秀的指紋處理和比對算法保證了識別結(jié)果的準確性。 指紋自動識別技術(shù)正在從科幻小說和好萊塢電影中走入我們實際生活中，也許有一天，您不必隨身攜帶那一串鑰匙，只需手指一按，門就會打開；也不必記住那煩人的密碼，利用指紋就可以提款、計算機登錄。相信這一天，不會太遠。

一、總體設(shè)計方案

該系統(tǒng)為基于指紋識別的無人機指令控制儀，采用STC89C51 單片機為核心，通過指紋識別模塊來獲取指紋信息，然后單片機通過串口通信把操作記錄發(fā)送給計算機，進行操作記錄備案方便管理人員查詢。單片機采用宏晶公司生產(chǎn)的低功耗，高性能的CMOS 8 位單片機（STC89C51）。指紋識別模塊采用深圳十指科技公司的TF-MD-12 型號的指紋識別模塊，此模塊內(nèi)集有指紋的采集、指紋存儲、指紋比對等功能，但是不能獨立工作，必須要有上位機（PC 或單片機）的控制和操作才行，所以本指紋模塊還配有指紋各類操作的用于第二次開發(fā)的指令集。本模塊適用于開發(fā)指紋鎖具、開發(fā)指紋柜體及開發(fā)指紋門禁系統(tǒng)等各類需要身份認證的各類產(chǎn)品。

系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示：

單片機部分為核心模塊，它通過I/O 口與外圍電路和指紋模塊連接，通過串口與計算機連接。接通電源后，微控制器實時檢測并接收指紋識別模塊對指紋采集、比對的數(shù)據(jù)，并將操作記錄存到模塊存儲器中。然后該指令控制儀系統(tǒng)再通過串口與計算機通信，可將操作記錄傳到計算機中方便管理人員的查閱。該單片機外圍電路接有數(shù)碼管，指示燈，蜂鳴器，和按鍵。其中數(shù)碼管是每登記一個人操作自動加1，最后顯示的是最終本次演練操作總次數(shù)。指示燈亮顯示電源正常工作。蜂鳴器每發(fā)出一次聲音表示操作成功一次。按鍵用來開關(guān)本指令控制儀系統(tǒng)。

以往的指令控制儀裝置是用打卡或條形碼的方式實現(xiàn)，打卡類指令控制儀雖然有簡單直觀，無須計算機知識，價格相對較低的優(yōu)點，但是它的缺點確很嚴重：統(tǒng)計煩瑣，每月更換卡片，機械故障率較高（插卡口易受破壞）。條形碼指令控制儀具有優(yōu)點光電讀取條形碼卡號，故障率低。雖然解決打卡指令控制儀某些難以解決的缺點，但是卡片易偽造（專用掩股條碼除外），容易產(chǎn)生其他操作人員替打卡現(xiàn)象，易產(chǎn)生操作，而且條形碼臟了后靈敏度下降并有錯碼。

在該課題研究的是基于指紋識別的無人機指令設(shè)計控制儀設(shè)計。該系統(tǒng)裝置在無人機操作應(yīng)用時無須卡片首先就解決了非本人代替操作的現(xiàn)象。并且該系統(tǒng)裝置使用維護成本非常低，具有時間準確、操作數(shù)據(jù)不易由于受到干擾就丟失或混亂（偶爾出現(xiàn)難免）、與計算機通訊穩(wěn)定的優(yōu)點。

二、實現(xiàn)功能

該指紋識別的無人機指令控制儀主要利用單片機控制指紋識別模塊構(gòu)成整個指令控制儀系統(tǒng)。其中系統(tǒng)軟件是必不可少的組成部分，也是本次設(shè)計重要解決的問題之一。系統(tǒng)軟件主要包括單片機與指紋識別模塊之間通信程序設(shè)計和考勤機軟件程序設(shè)計。該系統(tǒng)軟件需要完成的主要功能有：

1) 能夠預(yù)先存儲一定數(shù)量（80 枚左右甚至更多）的操作人員預(yù)先登記的指紋在指紋識別模塊芯片存儲器中。

2) 當操作人員在指紋采集處再次按壓指紋后，指令控制儀能夠做到提取新的指紋信息并與預(yù)先登記在存儲器中的指紋信息進行比對，并在驗證通過之后，通過指紋終端設(shè)備發(fā)出操作信號，以表示操作成功。

3) 進行指紋識別之后，能將操作記錄存儲在指紋識別模塊芯片內(nèi)部，以便查詢記錄時可查詢。

三、設(shè)計特點

該設(shè)計切實考慮了當前無人機操作演練時，在發(fā)出一些重要、危險操作指令時的一些混亂弊端，針對克服非相關(guān)操作人員直接誤發(fā)重要、危險操作指令，而設(shè)計了一個基于指紋識別無人機指令控制儀系統(tǒng)，用于減少消除這些弊端的發(fā)生。設(shè)計過程中比較充分考慮了各種可能出現(xiàn)的意外情況，根據(jù)具體情況設(shè)計了相應(yīng)的功能。具有以下突出的功能特點：

該裝置借助最可靠、最成熟的單片機外圍系統(tǒng)，使系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

該系統(tǒng)裝置還增加了AT24C04，可以方便用戶擴展操作次數(shù)到數(shù)百次。

該系統(tǒng)操作方便、簡單，維護費用少。

因此在實際的工程中，相比其他種類指令控制儀系統(tǒng)有更大的優(yōu)點，使得有廣泛的應(yīng)用。因而，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價值。

但是由于本人的知識和能力有限，對其中的某些問題，如對本系統(tǒng)實際運行中的維護問題等，未能進行深入分析研究，此系統(tǒng)也只達到了一部分的實際效果。

文中定有許多不足之處，敬請各位老師和讀者不吝賜教。