多重身份认证管理系统（RFID+红外热像技术）

摘要

　　当今社会是科学技术迅速发展、日新月异的信息化时代，信息技术的迅速发展大大便利了人们的工作和生活，与此同时，也带来了一系列不易察觉的安全漏洞。目前已有的涉密机房出入管理系统已经不能完全满足保密的需求，而出入管理系统也以越来越快的速度朝着组合认证方式以及网络化方向发展。本文中所设计的人员进出管理系统是一套现代化的针对内部以及外部人员进出重要部位场所的多重身份认证管理系统。

　　RFID（射频识别）腕带识别人员身份个数、红外热像仪识别进出人数以及两者与基于ARM的核心控制板电路和基于Django框架的上位机软件的集成是本论文研究的重点。

　　根据系统的具体设计思路和功能需求分析，本论文总体结构上可以分为系统硬件设计和系统软件设计两部分。在系统硬件设计方面，根据系统具体工作流程和涉密机房整体架构，对相关的硬件系统进行了合乎逻辑的模块划分，并提出了系统的硬件设计方案，完成了 RFID 阅读器、红外热像仪等传感器设备的选型，基于 ARM 芯片的核心控制板电路设计等工作；在系统软件设计方面，根据软件设计总体结构框架，完成了基于FreeRTOS 嵌入式操作系统的下位机软件以及基于 Django 框架的 PC 端上位机监控软件的设计开发工作。

　　就目前已有的人员进出管理系统而言，本重要部位场所多重身份认证管理系统的优势在于创造性的代替了人工录入访客信息，实现了人员进出重要部位场所高度智能化、自动化、数字化的管理模式。系统结构上较为简单，成本低廉，便于使用和操作，方便系统日后的改进与升级。

　　关键词：RFID，红外热像，人数识别，ARM ，Django

Abstract

　　Nowadays, the society is a information age in which the science and technology is changing rapidly. The rapid development of information technologygreatly facilitates people's work and life, at the same time, it also brings about a series of difficulties to detect security vulnerabilities.At present, the existing secret room access management system can not fully meet the security requirement, and management system is moving towards the combination of authentication and network development at a faster pace.Personnel management system designed in this thesis is a set of modern internal and external personnel into the important parts of the site of the multiple identity management system.

　　The personnel identity number of RFID wristband, identification number of import infrared thermal image and the two with Middleware based on ARM and integrated PC software based on Django framework is the focus of this thesis.According to the specific design ideas and functional requirements of the system, The overall structure of this paper can be divided into two parts: system hardware design and system software design. In the system hardware design, according to the specific workflow of the system and the overall structure of the secret room, the relevant hardware system has a logical module division, and put forward the system hardware design, and I completed the RFID reader, infrared camera,other sensor equipment selection and core control board circuit design work based on the ARM chip. In the system software design, according to the overall structure of the software design framework,I completed the design and development work of lower computer software based on FreeRTOS embedded operating system and PC side of the host computer monitoring software based on Django framework.

　　Compared with the existing staff management systems in the running speed, the multiple authentication management system mentioned in this paper has the advantage of creative places instead of the manual entry of visitors information, realizeing the staff and the important parts of places highly intelligent, automation, digital management mode. This system also owns the qualities of simpler structure, lower cost, easier operation, and more convenient for debugging and improvement in the future.

　　Keywords:RFID, infrared thermography, Number recognition,ARM,Django

　　本论文在分析了十三所涉密机房的人员进出管理具体需求的的基础上，设计了重要部位场所多重身份认证管理系统的总体方案并对其关键技术展开研究。具体针对系统硬件电路的设计与 RFID 阅读器、红外热像仪等外设采集设备的集成以及包括 FreeRTOS 嵌入式操作系统、PC 端上位机监控软件的软件系统设计进行了具体分析[37-41]。最后，经过多次现场模拟系统实验，对整个系统的识别精度也就是人数识别准确程度进行了试验。

　　经过数据分析，证明其误差在允许的范围内，能够满足涉密机房的人员进出管理的具体需求。

　　从本系统的实际需求和具体应用出发，论文主要对以下内容进行了深入的学习和研究，本论文共分六章。

　　第一章为绪论。本章主要介绍了本课题的研究背景，阐述对多重身份认证管理系统展开研究的意义和方法。随后，调查了当前多重身份认证管理系统的发展过程及其优势，根据研究的主要内容和具体任务提出了研究手段。

　　第二章主要论述重要部位场所多重身份认证管理系统总体设计以及介绍系统所需技术。

　　第三章介绍重要部位场所多重身份认证管理系统硬件设计方案。

　　第四章介绍重要部位场所多重身份认证管理系统的软件设计和整个系统的测试结果分析。

　　第五章主要论述了重要部位场所多重身份认证管理系统的调试和运行,对系统软硬件进行详尽的模块功能测试和性能测试并分析测试结果。

　　第六章为总结与展望。阐述了本系统所存在的缺陷,针对系统的缺陷提出了日后的改进方向内容，以进一步完善重要部位场所多重身份认证管理系统的性能。

系统硬件整体架设图

系统硬件整体架设图

进出机房人数记录界面

串口通讯测试

目录

　　第一章绪论
　    　1.1 研究背景与意义
　    　1.2 相关技术研究现状
　    　1.3 论文内容及安排
　　第二章重要部位场所多重身份认证管理系统设计方案
　    　2.1 系统总体设计方案
　    　2.2 系统软件平台
　    　2.3 系统所需技术
　    　2.4 本章小结
　　第三章系统硬件设计
　    　3.1 系统总体硬件结构
　    　3.2 传感器的选择
　    　    3.2.1RFID 阅读器
　    　    3.2.2 红外热像仪16
　    　3.3 系统电路设计
　    　    3.3.1ARM 核心控制芯片
　    　    3.3.2ARM 与各传感器等设备连接电路
　    　    3.3.3 Ethernet 网络通讯电路
　    　    3.3.4 电源电路
　    　3.4 本章小结
　　第四章系统软件设计
　    　4.1 基于嵌入式操作系统的下位机软件设计
　    　    4.1.1 嵌入式操作系统的选择
　    　    4.1.2 FreeRTOS 嵌入式操作系统的移植
　    　    4.1.3 固件操作流程及其相关实现算法
　    　4.2 嵌入式 TCP/IP 协议栈 LWIP
　    　    4.2.1 嵌入式 TCP/IP 协议栈 LWIP 简介
　    　    4.2.2 socket 通信介绍
　    　    4.2.3 编程开发协议
　    　4.3 PC 端上位机监控软件
　    　    4.3.1 系统软件结构模型
　    　    4.3.2 PC 端上位机监控软件程序设计与实现
　    　4.4 本章小结
　　第五章系统的调试与运行
　    　5.1 实验环境与器材
　    　5.2 系统测试
　    　    5.2.1 系统功能测试
　    　    5.2.2 系统性能测试
　    　5.3 本章小结
　　第六章总结与展望
　    　6.1 工作总结
　    　6.2 待完善的问题
　　附录
　　参考文献
　　攻读硕士期间发表的论文及所取得的成果
　　致谢