(Luận văn thạc sĩ hcmute) thiết kế, chế tạo hệ thống chống trộm trên xe gắn máy sử dụng công nghệ cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM MINH ĐẨU

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM
TRÊN XE GẮN MÁY SỬ DỤNG CƠNG NGHỆ CAO

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 6 4 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM MINH ĐẨU

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM
TRÊN XE GẮN MÁY SỬ DỤNG CƠNG NGHỆ CAO

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

Hướng dẫn khoa học : PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 – 2015

Luan van

Luận văn thạc sĩ

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ & tên: Phạm Minh Đẩu

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 07/01/1989

Nơi sinh: Long An

Quê quán: Long Khê, Cần Đước, Long An

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 132 Ấp 2, Long Khê, Cần Đước
Long An
Điện thoại cơ quan: 08.62771734

Điện thoại nhà riêng: 0934156112

Fax:

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
Hệ đào tạo: chính quy

Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 01/ 2012

Nơi học trường, thành ph : Trường đại học Sư Phạm K Thuật TP.HCM
Ngành học: Cơ Khí Động L c
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi t t nghiệp: Thi cơng mơ hình động cơ
commonrail Toyota Hiace.

Ngày & nơi

o vệ đồ án, luận án hoặc thi t t nghiệp: 12 tháng 1 năm 2012,

trường đại học Sư Phạm K Thuật TP.HCM
Người hướng dẫn: ThS. Phan Nguyễn Q Tâm
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
Thời gian
08/20012 đến
7/2013
Từ 08/2013 đến

07/2014
Từ 08/2014 đến
10/2014
Từ 11/2014 đến nay

Nơi công tác
Trường trung cấp nghề s
7
Trường Trung Cấp nghề
s 7
Trường Trung Cấp nghề
s 7

Trường Cao đẳng nghề s
7

i

Luan van

Công việc đ m nhiệm
Giáo viên thỉnh gi ng khoa Sửa
Chữa Ơtơ
Giáo viên khoa Sửa Chữa Ơtơ
Phó trưởng khoa Xe Máy

Trưởng khoa Cơng Nghệ Ơtơ


Luận văn thạc sĩ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi.
Các s liệu, kết qu nêu trong luận văn là trung th c và chưa từng được ai
cơng

trong ất kỳ cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 10 năm 2015

Ký tên và ghi rõ họ tên

Phạm Minh Đẩu

ii

Luan van


Luận văn thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN

Trong 2 năm học cao học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí
Minh, tơi đã được tiếp thu được nhiều kiến thức mới đặc biệt là kiến thức chuyên
môn từ quý Thầy, Cô. Đây là nền tảng trong việc nghiên cứu và phát triển chuyên
môn và đồng thời nâng cao được hiệu quả làm việc cũng như trong công tác giảng
dạy sau này của tơi.
Trong q trình thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, tôi chân thành cám ơn đến
các cá nhân, tập thể đã hết lịng giúp đỡ tơi hồn thành đề tài luận văn:
Về phía Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, Tôi xin chân thành cám ơn:


Xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí

Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học lớp cao học chuyên ngành kỹ thuật
cơ khí đ ng lực.


Xin cảm ơn đến quý Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp cao học niên khố

2013-2015 đã trang bị cho tơi nhiều kiến thức nền tảng giúp tơi hồn thành luận
văn tốt nghiệp.


Xin cảm ơn thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình

giúp tơi hồn thành tập luận văn này.


Xin cảm ơn các Thầy phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến q báo giúp tơi

hồn thiện n i dung tập luận văn.


Xin cảm ơn các Thầy Cơ khoa Cơ khí Đ ng lực Trường ĐHSPKT

TP.HCM đã tận tình giúp đỡ tơi trong thời gian thực hiện luận văn.
Về phía nơi công tác trường Cao đẳng nghề số 7, tôi xin chân thành cảm ơn

Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ ô tơ đã tạo điều kiện và giúp đỡ tận tình để tơi
tham gia khóa học và hồn thành tốt luận văn này.
TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 10 năm 2015
Học viên

Phạm Minh Đẩu

iii

Luan van

Luận văn thạc sĩ

T M TẮT
Đề tài “Thiết kế chế tạo hệ th ng ch ng trộm trên xe gắn máy sử dụng thiết
bị công nghệ cao” sử dụng công nghệ sinh trắc học trong việc b o mật thiết bị. Đề
tài sử dụng các công nghệ cao như: Nhận dạng vân tay, định vị toàn cầu (GPS),
GSM…để đ m b o tính b o mật và linh hoạt của hệ th ng. Các tính năng cơ

n

của hệ th ng:
+ Kích hoạt hoặc tắt nguồn xe (bật/tắt ch ng trộm), khởi động và tắt động cơ

qua vân tay.
+ Kích hoạt hoặc tắt khóa cổ xe từ xa qua tin nhắn, tắt chế độ áo động xe.
+ Kiểm tra tình trạng hệ th ng trên xe hiện tại qua tin nhắn.
+ Cài đặt vân tay người sửa dụng, đổi mật khẩu, đổi s thuê bao chủ qu n,
truy xuất mật khẩu xe, kiểm tra tài kho n sim hoạt động trên xe, áo động xe khi sai
vân tay.
+ Kích hoạt hoặc tắt chế độ ch ng dắt trên xe.
+ Tìm xe qua tọa độ của xe trên b n đồ, tìm xe trong c ly ngắn.
Đề tài sử dụng module nhận dạng vân tay để xác định chủ qu n của xe, định
vị tồn cầu GPS để xác định vị trí của xe, module SIM để nhận lệnh điều khiển hệ
th ng từ chủ xe. Bộ điều khiển nhận dữ liệu từ các module thông qua cổng UART,
xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển đến các bộ chấp hành, đồng thời nó cũng gửi tín

hiệu ph n hồi về chủ qu n xe dưới dạng tin nhắn qua GSM.
Kết qu đã hồn thành mơ hình và th c nghiệm trên xe với các tính năng cơ
b n, thử nghiệm độ ổn định của hệ th ng với sai s khá nhỏ.

iv

Luan van


Luận văn thạc sĩ

ABSTRACT

The project entitled “The Design and Development of Motorcycle Anti-theft
Alarm System Using High-tech Devices” aims at designing and developing a
security system for motorcycles usingbiometric technology for securing devices.
The present system integrates Fingerprint Biometric Identification System (FBIS)
with Global Positioning System (GPS) and Global System for Mobile
Communications (GSM) to ensure the security and operation of the system.
The system consists of the main functions as follows:
 Turn on/off the ignition (activate/ deactivate the system), start/ stop the
motorcycle engine with the fingerprint scanned on the system
 Lock/ unlock the start motorcycle engineby remote SMS, turn off the
alarm mode
 Check the status of the system via remote SMS

 Set fingerprints to allow or disallow people to ride the motorcycle, change
PIN and mobile subscriber number, disarm using PIN override, check the account
of the SIM card built in the system, alert the owner if the fingerprint does not
matchwith those stored in the memory of the system
 Switch on/off the anti-theft mode on vehicle.
 Track motorcycle real-time location using motorcycle map, find the
motorcycle in a short distance.
The

system

uses

Fingerprint

Biometric

Identification

Module

to

recognize/identify the authorized owner of the motorcycle, GPS module to determine the

position of the motorcycle, SIM module to receive commands from the owner. The
control unit receives data from the modules through the Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter (UART) device, handles and converts them to parallel data to
communicate back to the owner under the form of messages via GSM.
The system has finished building the model and experimenting on the
motorcycle with some major functions, which results in a rather high level of
stability of the system.

v

Luan van

Luận văn thạc sĩ

MỤC LỤC
Trang t a

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân .......................................................................................................... i
Lời cam đoan .......................................................................................................... iii
C m tạ .................................................................................................................... iii

Tóm tắt .................................................................................................................... iv
Mục lục ................................................................................................................... vi
Danh sách các chữ viết tắt ....................................................................................... ix
Danh sách các hình .................................................................................................. xi
Danh sách các

ng ............................................................................................... xiv

Chƣơng 1 TỔNG QUAN..................................................................................... xiv
1.1Tổng quan về hướng nghiên cứu.......................................................................1
1.1.1 Giới thiệu..................................................................................................... 1
1.1.2 Tổng quan kết qu nghiên cứu trong và ngoài nước ................................ 2

1.1.2.1 Các đề tài nghiên cứu trong nước ................................................. 2
1.1.2.2 Các đề tài nghiên cứu ngoài nước ................................................. 4
1.2 Lý do chọn đề tài .............................................................................................8
1.3 Mục đích nghiên cứu của đề tài .......................................................................8
1.4

nghĩa khoa học và th c tiễn của đề tài .........................................................9

1.5 Khách thể và đ i tượng nghiên cứu ...............................................................10
1.6 Nhiệm vụ nghiên cứu .....................................................................................10
1.7 Giới hạn của đề tài .........................................................................................11
1.8 Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................11

1.9 Kế hoạch th c hiện ........................................................................................11
Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................14
2.1 Dấu vân tay và một s đặc trưng nhận dạng ..................................................14
2.2 C m iến nhận dạng vân tay ..........................................................................16
2.2.1 Dấu vân tay gián tiếp ................................................................................ 16

vi

Luan van


Luận văn thạc sĩ

2.2.2 Dấu vân tay tr c tiếp live scanner fingerprint ..................................... 17
2.3 Cấu trúc của một hệ th ng nhận dạng vân tay ...............................................18
2.4 Hệ th ng định vị toàn cầu GPS và các thành phần cơ

n .............................20

2.4.1 Hệ th ng định vị toàn cầu GPS - Global Positioning System) ............ 20
2.4.2 Các thành phần cơ

n của hệ th ng định vị toàn cầu ........................... 21

2.5 Hoạt động của hệ th ng GPS .........................................................................25
2.6 Nguyên lý định vị và cách xác định vị trí định vị ..........................................25
2.6.1 Nguyên lý định vị GPS ............................................................................ 25
2.6.2 Xác định kho ng cách gi để định vị ...................................................... 27
2.6.2.1 Định nghĩa kho ng cách gi ........................................................ 27
2.6.2.2 Xác định vị trí từ các kho ng cách gi ........................................ 27
2.6.2.3 Nguyên tắc xác định vị trí 1 điểm ............................................... 28
2.6.2.4 Tính vị trí user từ kho ng cách .................................................... 28
2.7 Thành phần tín hiệu GPS ...............................................................................29
Chƣơng 3 GIỚI THIỆU CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ...31
3.1 Giao tiếp cổng n i tiếp UART .......................................................................31
3.1.1 Truyền thông n i tiếp không đồng ộ ..................................................... 31

3.1.2 Định dạng dữ liệu truyền thông n i tiếp không đồng ộ ....................... 33
3.1.3 Truyền thông n i tiếp không đồng ộ giữa hai nút ................................ 34
3.2 Module nhận dạng vân tay R305 ...................................................................35
3.2.1 Quá trình nhận diện vân tay trong module vân tay ................................ 35
3.2.2 Kết n i module với thiết ị ...................................................................... 36
3.3 Giới thiệu module GPS NEO - 6m ................................................................36
3.4 Module GSM/GPRS SIM900A ...................................................................37
3.5 Vi xử lý ARM Cortex M3 ..............................................................................37
Chƣơng 4 THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH .............................................40
4.1 Sơ đồ tổng qt hệ th ng ...............................................................................40
4.2 Hoạt động của hệ th ng .................................................................................50

vii

Luan van


Luận văn thạc sĩ

4.3 Thuật toán điều khiển hệ th ng ......................................................................55
4.3.1 Thuật toán xác định sai lệch tọa độ với GPS .......................................... 55
4.3.2 Thuật toán điều khiển hệ th ng ............................................................... 56
4.4 Thiết kế ứng điện thoại điều khiển hệ th ng ..................................................61
Chƣơng 5 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ..................................63

5.1 Th c nghiệm ..................................................................................................63
5.1.1 Điều kiện th c nghiệm ............................................................................. 63
5.1.2 Quá trình th c nghiệm.............................................................................. 64
5.2 Đánh giá kết qu ............................................................................................75
Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI............................77
6.1 Kết luận .........................................................................................................77
6.1.1 Kết qu đạt được ....................................................................................... 77
6.1.2 Những vấn đề tồn tại ................................................................................ 77
6.2 Hướng phát triển của đề tài ............................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................79
PHỤ LỤC ...............................................................................................................80

viii

Luan van


Luận văn thạc sĩ

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AC – Alternating Current
AFIS – Automated Fingerprint Identification System
AT – Attention
C/A – Coarse/Acquisition

CCD – Charge Coupled Device
CDI – Capacitor Discharge Ignition
CPU – Central Processing Unit
CTS – Clear To Send
DC – Direct Current
DCE – Data Communication Equipment
DSP – Digital Signal Processing
DTE – Data Terminal Equipment
FBI – Federal Bureau of Investigation
GIS – Geographic Information System
GPS – Global Positioning System
GSM – Global System for Mobile Communications

LED – Light Emitting Diode
LSB – Least Significant Bit
MCU – Micro Control Unit
MSB – Most Significant Bit
MSB – Most Significant Bit
P-code – precision code
PLC – Programmable Logic Device
PRN – Pseudo Random Noise
RF – Radio frequency
RTS – Request To Send
SID – State Identification Number

ix

Luan van


Luận văn thạc sĩ

SIM – Subcriber Identity Module
TTL – Time to Live
UART – The Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
USB – Universal Serial Bus
WGS – World Geodetic System

x

Luan van


Luận văn thạc sĩ

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1: Khóa cửa vân tay của ADEL .................................................................... 7
Hình 1.2: Hệ th ng ch ng trộm SID trên ơ tơ. .......................................................... 8
Hình 2.1: Vân lồi và vân lõm trên ngón tay. ........................................................... 14
Hình 2.2: Vị trí các điểm core trên vân tay. ............................................................ 15
Hình 2.3: Các phân lớp chính của vân tay. ............................................................. 15
Hình 2.4: Các đặc trưng phổ iến trên vân tay ....................................................... 16
Hình 2.5: C m iến vân tay quang học ................................................................... 18
Hình 2.6: Cấu trúc cơ

n của hệ th ng nhận dạng vân tay. ................................... 19

Hình 2.7: Mơ t về hệ th ng GPS ........................................................................... 20
Hình 2.8: Các thành phần cơ
Hình 2.9: Sơ đồ

n của hệ th ng định vị tồn cầu GPS. ................... 21

trí các vệ tinh trong khơng gian của hệ th ng GPS .................. 22

Hình 2.10: Vị trí các trạm trong ộ phận điều khiển của hệ th ng GPS. ................ 23
Hình 2.11: Sơ đ kh i máy thu tín hiệu GPS. ......................................................... 24
Hình 2.12: Ngun tắc định vị tồn cầu tổng qt. ................................................. 26
Hình 2.13: Các dạng sóng nhận từ thiết ị thu tín hiệu GPS................................... 30

Hình 3.1: Tín hiệu truyền ký t A trong truyền thơng UART. ............................... 31
Hình 3.2: Kết n i đơn gi n trong truyền thơng n i tiếp. ......................................... 34
Hình 3.3: Kết n i truyền thơng n i tiếp dùng tín hiệu ắt tay. ................................ 34
Hình 3.4: Module nhận dạng vân tay R305. ........................................................... 35
Hình 3.5: Module GPS NEO-6M. .......................................................................... 37
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý Kit STM32F103C8T6. ................................................. 39
Hình 3.7: Board Kit STM32F103C8T6. ................................................................. 39
Hình 4.1: Sơ đồ tổng quát hệ th ng ch ng trộm. .................................................... 40
Hình 4.2: Nguyên lý mạch chuyển điện áp sơ cấp sang tín hiệu xung vng. ........ 41
Hình 4.3: Board chuyển tín hiệu điện áp cuộn sơ cấp sang xung vng. ................ 42
Hình 4.4: Tín hiệu t c độ động cơ xe máy hoạt động ở chế độ cầm chừng. ........... 42

xi

Luan van


Luận văn thạc sĩ

Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý nút nhấn trên giao diện................................................. 43
Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý Led hiển thị trên giao diện. .......................................... 43
Hình 4.7: Giao diện hệ th ng ch ng trộm khi hoàn thành. ..................................... 44
Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý kết n i các module với MCU. ...................................... 45
Hình 4.9: Module relay 5V-4 kênh điều khiển ộ chấp hành. ................................ 45

Hình 4.10: Sơ đồ

trí vị trí ch ng trộm trên c m iến vị trí trục khuỷu. .............. 46

Hình 4.11: Sơ đồ

trí vị trí ch ng trộm trên c m iến góc nghiên. ...................... 47

Hình 4.12: Sơ đồ

trí vị trí ch ng trộm trên c m iến góc nghiên trên xe SH điều

khiển qua Engine Stop Relay. .............................................................. 48
Hình 4.13: Sơ đồ

trí vị trí ch ng trộm trên cơng tắc chân ch ng cạnh. .............. 48

Hình 4.14: Sơ đồ

trí vị trí ch ng trộm trên IC đánh lửa dạng AC-CDI. ............. 49

Hình 4.15: Sơ đồ

trí vị trí ch ng trộm trên IC đánh lửa dạng DC-CDI. ............. 50

Hình 4.16: Thuật tốn xác định sai lệc tọa độ. ........................................................ 55
Hình 4.17: Thuật tốn điều khiển chương trình chính. ........................................... 56
Hình 4.18: Thuật tốn điều khiển chương trình con trạng thái chờ......................... 58
Hình 4.19: Thuật tốn điều khiển chương trình con trạng thái sẵn sàng. ................ 58
Hình 4.20: Thuật tốn điều khiển chương trình con trạng thái hoạt động. .............. 59
Hình 4.21: Thuật tốn điều khiển chương trình con uzz. ...................................... 60
Hình 4.22: Thuật tốn điều khiển chương trình con kt_GPS. ................................. 60
Hình 4.23: Giao diện chính ứng dụng. .................................................................... 61
Hình 4.24: Giao diện điều khiển chức năng chính và đổi mật khẩu hệ th ng. ........ 62
Hình 5.1: Lắp đặt hệ th ng ch ng trộm lên xe máy Dream thử nghiệm. ................ 63
Hình 5.2: Giao diện hiển thị chức năng khóa cổ đã ật. ......................................... 64

Hình 5.3: Tin nhắn và kết qu ph n hồi của hệ th ng với tính năng mở nguồn. ..... 66
Hình 5.4: Tin nhắn và kết qu n ph n hồi hệ th ng về chủ qu n xe với tính năng
kiểm tra tình trạng xe. .......................................................................... 67
Hình 5.5: Giao diện hiển thị chức năng ch ng dắt đã ật. ...................................... 68
Hình 5.6: Tọa độ xe kiểm tra hiển thị trên google map. ......................................... 68

xii

Luan van


Luận văn thạc sĩ

Hình 5.7: Cấu trúc tin nhắn và kết qu ph n hồi chức năng đổi s điện thoại chủ
qu n xe. ................................................................................................ 70
Hình 5.8: Chức năng mở nguồn hoạt động hệ th ng ằng vân tay. ........................ 71
Hình 5.9: Giao diện hiển thị chức năng đổi vân tay. ............................................... 72
Hình 5.10: Ứng dụng áo lỗi khi nhập thiếu thông tin và khi tin nhắn gửi thành
công. .................................................................................................... 73

xiii

Luan van

Luận văn thạc sĩ

DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 3.1: Các chân kết n i module vân tay ............................................................36
Bảng 5.1: Kết qu thu thập từ thử nghiệm chức năng ch ng dắt ............................69
Bảng 5.2: Th ng kê kết qu nhận diện vân tay điều khiển hệ th ng .......................72
Bảng 5.3: Công suất t i tiêu thụ trên xe máy Dream ..............................................75

xiv

Luan van


Luận văn thạc sĩ

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Tổng qu n về hƣớng nghiên c u

1.1.1 Giới thiệu
Ngày nay, công nghệ sinh trắc học được ứng dụng rộng rãi trong đời s ng.
Hệ th ng nhân trắc học được sử dụng như: nhận diện vân tay, nhận diện khuôn
mặt, nhận diện giọng nói, nhận diện trịng mắt, nhận diện lịng àn tay. Trong
đó, cơng nghệ nhận dạng vân tay là được ứng dụng nhiều nhất. Người ta nhận
thấy các đặc trưng vân tay không thể dễ dàng ị thay thế, chia sẻ, hay gi mạo,
….Ngoài ra, dấu vân tay của con người không ai gi ng ai, kể c là sinh đôi
cùng trứng xác suất trùng lấp dấu vân tay giữa người này với người kia gần
như là 0% (1/1,9 x 1015) [1] và không đổi trong su t cuộc đời. Do vậy, trong
việc nhận dạng một người, công nghệ này được xem là đáng tin cậy hơn so
với các phương pháp truyền th ng như: Mật khẩu, mã thẻ.
Việc ứng dụng cơng nghệ nhận dạng vân tay đã có từ rất lâu. Tuy

nhiên, trong kho ng một thời gian dài con người chỉ th c hiện việc đ i sánh
giữa hai dấu vân tay ằng k thuật truyền th ng mang nặng tính thủ cơng, các
kết qu của lĩnh v c này gần như không được ứng dụng trong các lĩnh v c dân
s thông thường của đời s ng mà chủ yếu được sử dụng trong lĩnh v c hình s
và pháp y. Với s phát triển ngày càng nhanh chóng của ngành cơng nghệ điện
tốn thì việc sử dụng dấu vân tay để nhận dạng được áp dụng rộng rãi trong
đời s ng ằng hệ th ng nhận dạng vân tay t động AFIS [8]. Cùng với s
phát triển mạnh các s n phẩm phần mềm nhúng và một thị trường thiết ị
nhúng vô cùng to lớn, việc đưa công nghệ. Theo cách đ i sánh vân tay truyền
th ng, để kiểm chứng hai dấu vân tay có gi ng nhau hay khơng thì ph i dùng
kính lúp để đ i chiếu từng đường vân. Nhận dạng vân tay lên các thiết ị
nhúng đã mang lại nhiều lợi ích và hiệu qu không những cho nhà phát triển

công nghệ này lên thiết ị nhúng mà còn cho xã hội. Do đó, cơng nghệ nhân

Trang 1

Luan van


Luận văn thạc sĩ

dạng vân tay đề cập trong luận văn này chính là hệ th ng nhận dạng vân tay t
động trên hệ th ng nhúng. Công nghệ này khơng những được ứng dụng trong
lĩnh v c hình s mà còn được ứng dụng đa dạng trong lĩnh v c dân s , thương

mại,…, cụ thể là: việc xác nhận nhân thân của cá nhân khi truy cập mạng, hồ
sơ cá nhân, khóa ch ng trộm, thẻ ngân hàng, hệ th ng chấm công, hệ th ng
o mật, …
Bên cạnh việc ứng dụng công nghệ sinh trắc học vào những ứng dụng
trong lĩnh v c dân s và quân s thì cơng nghệ xác định vị trí, vận t c, độ cao
của đ i tượng so với mặt nước iển d a trên th ng định vị toàn cầu GPS đang
phát triển mạnh mẽ là một công cụ đắc l c cho các ngành liên quan đến việc
xác định vị trí và dị đường. Nhờ cơng nghệ này thì việc xác định vị trí hay tọa
độ của đ i tượng c c kỳ đơn gi n.
Ở nước ta, xe máy là phương tiện giao thông phổ iến nhất hiện nay,
đồng thời xe máy cũng là tài s n có giá trị trong mỗi gia đình. Chủ xe ln
mu n sở hữu một tài s n vừa tiện lợi trong q trình sử dụng, vừa có kh năng

t

o vệ an toàn tuyệt đ i ch ng mất cấp, kiểm tra qu n lý tài s n một cách

dễ dàng, thông minh và hiện đại.
Dưới s hướng dẫn của Thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng, học viên quyết
định th c hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống chống trộm trên xe gắn
máy sử dụng công nghệ c o”. Đề tài là s kết hợp ưu điểm của hai công
nghệ trên để cho ra một thiết ị có thể giúp người chủ phương tiện

o vệ và

qu n lý tài s n của mình một cách dễ dàng và tiện lợi.
1.1.2 Tổng qu n kết quả nghiên c u trong v ngo i nƣớc
1.1.2.1 C c ề t i nghiên c u trong nƣớc
Hiện nay, tình hình nghiên cứu trong nước về ứng dụng vân tay cũng
đang phát triển rộng rãi và đang dần đi vào đời s ng như máy chấm cơng điểm
danh ằng vân tay.
Bộ khoa học hình s

Bộ cơng an đang nghiên cứu và ứng dụng công

nghệ sinh trắc học ằng vân tay trong việc truy nguyên tội phạm qua vân tay

Trang 2

Luan van


Luận văn thạc sĩ

trên chứng minh nhân dân và dấu vân tay tại hiện trường hệ th ng C@ FRIS).
S n phẩm do Cục công nghệ tin học (E15) - Tổng cục k thuật - Bộ công an
nghiên cứu và phát triển [15].
Bên cạnh đó, hệ th ng định vị toàn cầu cũng được nghiên cứu rộng rãi
vào các ứng dụng th c tế. Đặc iệt, các thiết ị kiểm tra giám sát hành trình

trên các phương tiện giao thơng như hộp đen ô tô, thiết ị ch ng trộm xe
máy…
Hệ th ng ch ng trộm trên xe gắn máy sử dụng điện thoại của công ty
gi i pháp phần mềm Setech Việt với s n phẩm S-Bike Pro [14]. Đây là thiết ị
định vị và c nh áo trộm xe máy. S n phẩm là s kết hợp giữa hai phương
pháp định vị là GPS và Cell-ID c i tiến để tăng độ chính xác khi định vị vị trí
xe. S n phẩm tiện dụng có thể gắn tích hợp trên nhiều dòng xe máy khác nhau.
Thiết ị ch ng trộm xe máy HYPERION sử dụng công nghệ wireless k
thuật s , gi i pháp nhận diện chủ xe hồn tồn t động. với tính
cao, tính năng ch ng cướp xe máy giúp

o mật c c

o vệ hoàn h o cho xe máy một cách

đơn gi n và an toàn. Thiết bị ch ng trộm xe máy HYPERION gồm 2 phần:
Hộp điều khiển gắn trong xe và thẻ nhận diện giữ bên người. Thiết bị chỉ cho
phép xe hoạt động khi chủ xe mang theo thẻ và đứng cách xe 10m, hệ th ng
b o vệ và báo động t động bật lên khi xe bị mở khóa trái phép, người dùng
chỉ việc giữ thẻ trong người mà không cần bất cứ thao tác gì khác. Hệ th ng sẽ
hú còi báo động sau 9 giây và tắt động cơ sau 12 giây nếu xe đang nổ máy mà
không tìm thấy thẻ nhận diện. Do đó, thiết ị phịng ch ng hữu hiệu trong các
trường hợp dàn c nh cướp xe. S n phẩm được nghiên cứu và chế tạo tại Công
Ty TNHH MTV Công Nghệ Điện Tử MVS. Ưu điểm của s n phẩm là tiện

dụng, hệ th ng t nhận dạng chủ xe nhưng nhược điểm không tích hợp hệ
th ng định vị nên hệ th ng chỉ ch ng trộm dạng chủ động.
Trong thời gian gần đây, công ty viễn thông quân đội cho ra đời thiết ị
c nh áo ch ng trộm Smart Motor điều khiển ằng điện thoại di động. Smart
Motor là gi i pháp ch ng trộm và định vị xe máy và giám sát hành trình xe

Trang 3

Luan van


Luận văn thạc sĩ

máy thông minh thông qua mạng di động Viettel và hệ th ng định vị toàn cầu
GPS. S n phẩm cho phép điều khiển xe máy ằng điện thoại, remote điều
khiển từ xa với nhiều tiện ích như theo dõi vị trí xe, theo dõi lịch sử của xe,
c nh áo ch ng trộm, tìm kiếm cây xăng, điểm sửa xe, xác định vị trí xe trong
ãi đỗ, ra lệnh tắt máy xe từ xa. Khi ị tác động trái phép, thiết ị Smart Motor
sẽ c nh áo ằng còi, đồng thời áo cho chủ xe ằng cách nhắn tin cho iết vị
trí xe đang ở đâu [16]. Ưu điểm của s n phẩm Smart Motor là linh hoạt, tiện
dụng, qu n lý xe xác định vị trí xe dễ dàng nhưng khi có thêm người khác sử
dụng thì hệ th ng mất đi tính linh hoạt, vấn đề

o mật hệ th ng và thay đổi

chủ qu n xe còn hạn chế.
1.1.2.2 C c ề t i nghiên c u ngo i nƣớc
Con người đã iết sử dụng dấu vân tay từ rất sớm. Vào thời cổ đại, các
thương gia ở Ba ylon đã iết dùng dấu vân tay được in lên viên đất sét trong
trao đổi hàng hóa. Ở Trung Qu c, người ta cũng đã tìm thấy các ngón tay cái
được in lên các con dấu đất sét. Nhưng ắt đầu từ thế kỷ 19, dấu vân tay mới
được đưa vào nghiên cứu chính thức [11].
Năm 1823, nhà phẫu thuật Jan Evangelista Purkyne thuộc trường đại học
Breslau đã trình ày trong luận án của mình về mẫu vân tay.
Năm 1858, William Herschel đã d a vào vết vân tay để nhận dạng tù
nhân.

Năm 1880, ác sĩ Người Anh Henry Faulds đưa ra kiến nghị lấy dấu vân
tay của tội phạm tại hiện trường x y ra vụ án và đưa ra lý luận gen vân tay.
Năm 1882, theo sáng kiến của A. Bertion, lần đầu tiên c nh sát Paris đã áp
dụng lăn ngón tay trên các hồ sơ căn cước [11].
Năm 1892, Francis Galton là người đầu chia vân tay thành 3 nhóm:
xốy, móc, sóng. Việc sử dụng các nghiên cứu khoa học của dấu vân tay ở thế
kỷ 19 đã làm tiền đề sau này cho việc ứng dụng rộng rãi công nghệ nhận dạng
vân tay trong nhiều lĩnh v c của cuộc s ng [11].

Trang 4

Luan van

Luận văn thạc sĩ

Năm 1924, FBI Federal Bureau of Investigation đã thu thập và lưu trữ
hơn 250 triệu dấu vân tay của người dân để cho việc điều tra tội phạm và nhận
dạng những người ị giết [11].
Nước Anh cũng sớm sử dụng iện pháp này và đến năm 1944, họ đã lưu
trữ tới hơn 90 triệu dấu vân tay của tất c

inh lính và những người dân. Với

việc sử dụng dấu vân tay để nhận dạng, c nh sát có thể truy tìm tung tích tội
phạm, người chết, mất thẻ căn cước hoặc mắc ệnh tâm thần, …
Năm 1977, chương trình IAI's Certified Latent Print Examiner ra đời
được áp dụng để xác nhận phạm nhân trong tòa án. Với s phát triển ngày
càng nhanh chóng của khoa học k thuật, cho tới nay các ứng dụng công nghệ
này được áp dụng rộng rãi khá thành công trên thế giới. Trên máy tính cá
nhân, d a vào kích thước của cơ sở dữ liệu vân tay người ta chia s n phẩm
ứng dụng vân tay thành hai loại chính [12]:
Hệ th ng vân tay loại nhỏ: Đặc điểm chung của những hệ th ng này là
chỉ hỗ trợ s vân tay dưới 1000 vân tay. Chương trình nhận dạng vân tay trên
máy IBM Think Pad T43 cho phép người dùng đăng nhập vào windows XP
ằng cách đặt ngón tay của mình vào vùng quét của máy thay vì ph i đánh

mật khẩu.
Hệ th ng vân tay loại lớn: Những hệ th ng nhận dạng vân tay loại lớn
này thường có điểm chung là có kích thước cơ sở dữ liệu vân tay rất lớn, từ
vài chục nghìn đến hàng triệu vân tay. Đ i tượng sử dụng là những tập đồn
đa qu c gia có chi nhánh trên tồn cầu, những chính phủ điện tử cao cấp. Điều
này địi hỏi hệ th ng ph i có năng l c xử lý rất mạnh, có thể đáp ứng hàng
chục ngàn yêu cầu nhận dạng trong một giây. Những hệ th ng này thường
hoạt động trên mơi trường mạng internet và có kiến trúc client – server, bao
gồm một trung tâm xử lý nhận dạng và lưu trữ vân tay và nhiều client nằm
khắp nơi trên mạng internet toàn cầu làm nhiệm vụ thu nhận dấu vân tay. Việc
đưa các kết qu nghiên cứu của công nghệ nhân dạng vân tay lên các thiết ị
nhúng là điều tất yếu nhằm phục vụ cho mục đích tiện dụng, chuyên dụng và

Trang 5

Luan van


Luận văn thạc sĩ

phổ iến hơn trong th c tế. Các thiết ị nhúng tiêu iểu ứng dụng công nghệ
nhận dạng vân tay:
-

Lenovo ra mắt máy tính xách tay dịng ThinkPad đầu tiên sử dụng công
nghệ

o mật của Utimaco của Đức, có thể mã hố trọn vẹn nội dung trong

ổ cứng chỉ với thao tác duy nhất của một ngón tay.
-

Đầu đọc chấm công bằng vân tay BioPointe KFR 72 là thiết ị chuyên
nghiệp để qu n lý nhân s , chấm cơng thích hợp cho tất c các u cầu
qu n lý hiện đại ở các nhà máy, trường học, khu cơng nghiệp, văn phịng,
… nhằm mục đích qu n lý nhân viên chặt chẽ, chính xác và hiệu qu . Đầu

đọc chấm công ằng vân tay BioPointe KFR 72 sử dụng công nghệ sinh
trắc học với các ộ vi xử lý t c độ cao đ m

o nhận dạng đường vân, hình

nh chính xác kể c trong trường hợp đường vân tay ị mờ, ẩn hay mất
nét. Thiết ị nhận dạng vân tay được lắp đặt tại cửa cổng cơng ty, nhà máy,
văn phịng… Nhân viên được lần lượt đặt ngón tay đã được đăng nhập vào
đầu đọc để ghi lại chính xác thời gian và địa điểm làm việc. Từ đó, nhà
qu n lý dễ dàng có được thơng tin chính xác về thời gian làm việc, đi muộn,
vắng mặt của ất kỳ nhân viên nào trong cơng ty, có chức năng lưu trữ 720
vân tay, có thể mở rộng tới 4400 vân tay, ộ nhớ lưu trữ được 20.000 s

kiện.
-

Hãng A - DATA đã ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay vào s n phẩm
USB Flashdrive của mình, giúp cho dữ liệu lưu trên đó được

o vệ an toàn

hơn ao giờ hết. Khi lần đầu tiên USB được cắm vào máy tính, máy tính sẽ
yêu cầu người sử dụng đăng ký vân tay của mình. Những lần sau, khi người
sử dụng cắm USB Flash drive vào máy tính, người sử dụng sẽ được yêu cầu
nhập vào mật khẩu hay quét dấu vân tay. Nếu chưa được chứng th c ằng

mật khẩu hay ằng vân tay thì nội dung ổ USB Flashdrive hồn tồn vơ
hình trước mọi người.
-

Cơng ty FSLocks tung ra loại khố cửa tích hợp thiết ị nhận dạng vân tay,
được cho là một trong những loại khóa dành cho gia đình an tồn nhất thế

Trang 6

Luan van

Luận văn thạc sĩ

giới hiện nay. Khi mu n mở cửa người mở chỉ cần đặt dấu vân tay đã được
đăng ký, thiết ị sẽ t động nhận diện và mở cửa khi dấu vân tay trùng với
dữ liệu trong ộ nhớ.
-

ADEL là tập đồn phát triển cơng nghệ nhận dạng vân tay lớn nhất thế
giới. ADEL cũng là nhà s n xuất tiên phong và hàng đầu trong việc s n
xuất khóa cửa ứng dụng cơng nghệ nhận dạng vân tay lớn nhất thế giới.
Những s n phẩm ứng dụng cơng nghệ nhận dạng vân tay gồm: Khố cửa
khách sạn, két sắt vân tay, tủ sắt vân tay.

Hình 1.1: Khóa cửa vân tay của ADEL
-

Cơng ty SID Protect của M s n xuất loại thiết ị ch ng trộm với tên gọi
SID dùng để

o vệ các loại xe hơi. Thiết ị này dùng dấu vân tay của chủ

xe để ch ng trộm. Thiết ị SID ứng dụng công nghệ vân tay sinh trắc học
nhằm đ m

o rằng chỉ những người đã được s cho phép của chủ xe mới

có thể khởi động xe. Thiết ị có thể lưu kho ng 20 dấu vân tay khác nhau.
Chủ xe là người duy nhất có quyền quyết định thêm hay ớt người dùng
chung xe, cài đặt hoặc thay đổi mã s của thiết ị.

Trang 7

Luan van


Luận văn thạc sĩ

Hình 1.2: Hệ th ng ch ng trộm SID trên ơ tơ.
Với tính

o mật cao của nhận dạng vân tay, công nghệ này cũng được ứng

dụng trên các dòng điện thoại cao cấp với ứng dụng Touch ID của hãng Apple
hay Samsung như: iphone 5S, iPhone 6 plus, iPad air2, Galaxy S5, Galaxy
Note 4. Touch ID được tích hợp vào các thiết ị của Apple để người dùng có
thể thao tác nhanh khi đăng nhập vào máy, t i ứng dụng. Tính năng này được
tích hợp c m iến nhận dạng vân tay trên nút Home của điện thoại di động.
Cùng với những ứng dụng của vân tay trong lĩnh v c

những hệ th ng

o mật, trên

o vệ người ta cịn tích hợp thêm cơng nghệ định vị tồn cầu

GPS và GSM như hệ th ng khóa và giám sát xe chạy theo thời gian th c sử
dụng công nghệ GPS và GSM của Pravada P.Wankhade và Prof. S.O. Dahad
[16]. Hệ th ng này sử dụng hệ th ng nhúng kết n i với điện thoại thông qua
GSM. Khi xe ị mất, thông tin được gửi từ người sử dụng đến vi điều khiển
dưới dạng SMS và vi điều khiển sẽ đọc tín hiệu từ GPS xác nhận vị trí chính
xác của xe sau đó gửi tọa độ vị trí về cho người sử dụng.

1.2 Lý do chọn ề tài
- Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ sinh trắc học vào các lĩnh v c đời s ng con
người d a trên tính ất iến và duy nhất của nó.
- Ứng dụng các k thuật tiên tiến, các thiết ị công nghệ cao trong việc qu n
lý, giám sát và
1.3 Mục

o vệ phương tiện, thiết ị một cách hiệu qu và t i ưu nhất.

ch nghiên c u c

ềt i

Trang 8

Luan van


Luận văn thạc sĩ

Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu xây d ng một mơ hình hệ
th ng ch ng trộm vừa có kh năng nhận iết dấu vân tay của người sử dụng
vừa có thể xác định được chính xác vị trí của xe d a trên hệ th ng định vị toàn
cầu GPS. D a trên các thuật toán nhận dạng vân tay đã nghiên cứu và lập trình

trong ộ nhớ, ộ điều khiển sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển cho phép xe hoạt
động khi dấu vân tay được kiểm tra trùng với dữ liệu vân tay đã được đăng ký
trong ộ nhớ hoặc ật chức năng

o vệ khi dấu vân tay không trùng với dữ

liệu đã được đăng ký đồng thời đưa ra tín hiệu c nh áo hay gửi thơng áo về
chủ xe thông qua thiết ị điện thoại di động. Mặt khác, chủ xe mu n iết vị trí
của xe mình khi cho người khác sử dụng hay khi kẻ trộm c tình di chuyển xe,
thơng qua hệ th ng định vị tồn cầu GPS chủ xe có thể xác định vị trí của xe
mình thơng qua thiết ị kết n i với internet hay sử dụng thơng tin vị trí được
gửi về từ ộ điều khiển trung tâm truy suất vị trí tr c tiếp trên thiết ị di động.

1.4 Ý ngh

kho học v thực tiễn c

ềt i

Hiện nay trên thị trường có nhiều thiết ị ch ng trộm trên xe gắn máy từ
đơn gi n đến phức tạp như khóa tay lái, khóa ánh xe…Hầu hết các thiết ị
này thường chỉ dùng 1 chìa khóa, điều khiển từ xa dùng sóng (RF, hồng
ngoại , dùng mật mã. Do đó, những ai có được chìa khóa, ộ điều khiển từ xa
hay mật mã đều có thể sử dụng dễ dàng dùng thiết ị để dị mã. Với việc sử
dụng chìa khóa thì có thể dễ dàng mở ằng các thiết ị chuyên dùng vam mở

khóa). Đ i với các thiết ị điều khiển từ xa thì dễ ị nhiễu ởi các thiết ị phát
sóng khác. Hệ th ng ch ng trộm dùng mật mã cũng phổ iến hiện nay nhưng
không hiệu qu do khó nhớ, dễ quên và dễ ị đánh cấp. Trong khi đó với đề tài
học viên th c hiện sẽ th c hiện chức năng
động cho chiếc xe. Tính năng

o vệ ch ng trộm chủ động và ị

o vệ chủ động d a vào tính ất iến và cá

nhân về vân tay của mỗi người thì hệ th ng ch ng trộm sử dụng nhận dạng
vân tay thì chỉ những người đã đăng ký dấu vân tay trong ộ nhớ thiết ị thì

mới có thể khởi động được xe, khi không ph i những người đã đăng ký sử
dụng chìa khóa mở mà khơng nhận dạng vân tay vượt quá thời gian được cài

Trang 9

Luan van