海南师范大学体育学院 邓定海

基于Fingerprint of Punch的定向越野竞赛系统设计方法

海南师范大学体育学院 邓定海

本文结合定向越野项目特点，根据定向运动的竞赛特点，以人体体征采集与识别的机理，提出了适合定向越野娱乐活动、定向越野训练及比赛的基本方法——Fingerprint of Punch方法。

Fingerprint 定向越野 竞赛

一、前言与意义

定向越野竞赛是参加者以地图（Map）、指北针（Compass）为器械，依次到访所有点标（Controls），以最高效率完成任务者为胜的体育运动项目。

签到系统是定向越野竞赛系统中裁决运动员竞赛成绩和效率的首要而且是唯一的手段。当今国际定向越野竞赛的签到系统均采用电子打卡计时系统。

Fingerprint of Punch系统无需携带、无丢失担忧及替代现象发生。是综合了当今国际先进的光电技术、计算机软件技术、数据库技术和活体生物识别技术为一体的高科技系统。已被广泛应用于国家机关、公共服务以及企事业部门的考勤和身份验证管理当中[1]。无独有偶，定向越野就是要求参与者利用地图和指北针等器械依次到访各个点标，并确切记录下到访各个点标的依次性和效率性，完全迎合了Fingerprint识别系统的基本技术要求，具有无需携带、完全排他性、技术可靠和廉价的特点。从理论层面分析，各项技术指标要求也远低于一般Fingerprint识别系统，因此我们可以从定向越野竞赛基本结构系统设计方法、定向越野竞赛Fingerprint硬件电路设计方法和定向越野竞赛Fingerprint识别系统数据处理系统设计方法三方面进行设计和开发研究。

二、定向越野竞赛Fingerprint of Punch系统整体运作方法

竞赛组织委员会在发出竞赛通知后,根据竞赛要求和反馈信息进行竞赛组织编排,选定参赛运动员,编程竞赛场次(包括单项赛事和集体赛事，不同距离赛事等),编程年龄组、级别组,选择活动需要用到的硬件设备,并调整硬件设备进出赛场参数,进出签到,发放编排核对单,审核参加赛事的运动员的相关信息。系统可打印的竞赛秩序表有竞赛报名核对表、运动员起点出场统计记录表、签到记录明细表、运动员终点统计记录表、违规统计记录表、最后系统还设置了备份数据、上传数据。系统流程如图1 所示：

图1 定向越野竞赛Fingerprint系统功能流程图

该系统共分系统初始化、竞赛报名管理、竞赛赛场管理、信息查询、成绩公告和系统管理6个模块.

1、系统初始化包括添加、修改签到设备信息、上传签到数据、下载指纹信息、竞赛信息维护、运动员信息维护、指纹采集、存档信息维护、数据库连接设置等内容.

2、竞赛报名管理包括定义竞赛场次、年龄组、级别组、定义会场及设备,具有设备远程监控、全程实时浏览等功能.

3、竞赛赛场管理设置竞赛场次、年龄组、级别组和打印时限,并可根据条件作废、统计、打印成绩单。

4、信息查询涵盖竞赛场次、年龄组、级别组和出场记录等进行的查询,对未参赛人员批注未参赛原因,并可进行复合查询。

5、成绩公告包括:个人参赛成绩及名次、各参赛队成绩、运动员出场状态、漏点失败率、成绩统计。成绩公告还可根据各参赛单位提供的统计表样计算统计数据,生成报表。

6、系统管理包括用户管理,参赛运动员的增加、注销、密码设置,密码修改,权限管理,系统代码维护,竞赛数据记录和修改,数据备份和恢复,数据导入导出。

三、定向越野竞赛基本结构系统设计方法

该系统可依托Fingerprint成型产品,对定向越野赛区起点和重点、赛场所有点标进行串联规划布线,将其与中心Fingerprint签到信息回归管理系统保持一致性，使分散于各个点标位的Fingerprint扫描机能够实现在不同点标同时进行相同或者不同的签到要求。在各个点标位或起点终点均可实时浏览当前活动的签到情况。系统网络示意图如图2所示：

图2 定向越野竞赛基本结构系统设计框图

四、定向越野竞赛Fingerprint识别系统数据处理系统[2] 设计方法

（1）模块初始化，MCU对指纹识别模块初始化，设置其工作模式为命令工作模式，串口通信波特率为57600bps。

（2）生成模板，通过指纹传感器录入指纹图像三次并生成指纹模板保存在模板缓冲区（Mb_Buffer）中。

（3）传输模块，将模板缓冲区中（Mb_Buffer）的内容上传到MCU。

（4）传输模块，从MCU下载一个指纹模板到模板缓冲区（Mb_Buffer）中。

（5）生成特征，通过指纹传感器录入一副指纹图像并生成指纹征值，存在模块的特征值缓冲区（Tz_Buffer）中。

（6）对比指纹，模板缓冲区（Mb_Buffer）与特征缓冲区（Tz_Buffer）中内容进行对比，并给出比对结果，返回给MCU。

（7）回归输出成绩单，将比对的数据结果回归保存，打印输出成绩单。

指纹识别程序分指纹模板录入和指纹现场对比两种情况，图3、图4给出了流程图。

图4 运动员指纹赛场捕获比对流程图

五、定向越野Fingerprint of Punch系统的实用价值

毋庸置疑， Fingerprint of Punch系统克服了现行电子打卡计时系统存在着携带不便、替代隐患和费用过高三大无法解决的难题。首先，携带不便指的是运动员在运动中不仅要携带地图、指北针和检查点说明，同时还要带上电子指卡，双手负担过重，既是安全隐患，也会极大地影响运动员科学运动；其次，替代隐患指的是电子指卡签到过程可异己替代完成（这在众多比赛中路见不鲜）；再次，费用过高指的是不论是娱乐定向越野，还是定向越野教学训练，甚至定向越野正式比赛，各级别电子打卡计时系统较之结构繁杂且耗费昂贵。所有这些因素势必引申出一个重大的问题——质疑比赛的公正性和真实性。因此，定向越野Fingerprint of Punch系统具有很高的实用价值。

[1] 程晓伟, 江建国, 等.指纹考勤系统的光学原理及软件数据结构研究[J]. 计算机应用, 2003, 13(2):34.

[2] 常青， 韩彬， 张其善，一种具有指纹识别功能IC卡读写器的开发[J]. 电子技术应用，2004（12）：13.

[3] 徐志祥, 范俊波, 史燕.一种基于指纹辨识的银行代管保管箱管理系统[J]. 计算机应用, 2001, 21(6):42.

作者：邓定海，副教授，海南师范大学体育学院，研究方向：体育社会学