УНИВЕРСАЛЬНОЕ БИОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ДЛЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ДОСТУПОМ, СНЯТИЯ И ПОСТАНОВКИ НА ОХРАНУ ПОЖАРООХРАННЫХ СИГНАЛИЗАЦИЙ, СПУТНИКОВЫХ МОНИТОРИНГОВЫХ СИСТЕМ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ПРОТИВОУГОННЫХ СИСТЕМ

Предлагаемая полезная модель относится к технике защиты различных закрытых охраняемых объектов, а также вычислительных и информационных ресурсов от проникновения нежелательных посторонних лиц и может быть использована для идентификации личности при снятии и постановке на охрану автомобильных противоугонных систем, пожаро-охранных сигнализаций, снятии и постановке на охрану спутниковых систем мониторинга и обеспечения безопасности, а также в качестве идентификаторов для всех типов существующих классических систем контроля и управления доступом.
В качестве аналога предлагаемой полезной модели можно рассмотреть устройство PW-303, производства группы «Эликс», Россия [см. Каталог «СКУД. Антитерроризм - 2005», с.63]. Устройство предназначено для построения локальных систем контроля и управления доступом (СКУД) и представляет собой автономный контроллер-считыватель, совместимый с идентификаторами стандарта Em-Marin или HID. PW-303 состоит из электрически соединенных между собой считывающего устройства, устанавливаемого около контролируемого входа, на турникете, шлюзе и др, и удаленного контроллера, располагаемого внутри охраняемого помещения. Программирование устройства (до 255 пользовательских кодов) осуществляется с помощью мастер-карты. Таким образом, функциональная схема известного устройства содержит: считыватель, контроллер,
электрически соединенный со считывателем, и встроенное в контроллер исполнительное устройство (реле), управляющее объектом управления, то есть замком. Описанная СКУД обладает широкими эксплуатационными возможностями, например, в случае опасности каждый пользователь может вместо индивидуального кода ввести код «проход под принуждением», активизирующий тревожный выход, а в случае необходимости (потеря карты и т.п.) предусмотрено удаление из памяти контроллера кода отдельно взятой карты. Однако, несмотря на указанные достоинства, недостатком известной СКУД является наличие идентификатора-карточки, которая может быть скопирована, потеряна или повреждена механически. К недостаткам системы следует также отнести совмещенность исполнительного устройства с контроллером. Следствием этого является невысокая надежность системы. Кроме того, существенным недостатком устройства является то, что в случае утраты карточки, ее необходимо изготовить заново (то есть произвести материальные затраты).
В настоящее время в индустрии безопасности, в борьбе с преступностью и терроризмом на лидирующие позиции выступают биометрические технологии. Идентификация с помощью биометрических технологий является одним из перспективных, бурно развивающихся направлений, среди которых методы и средства, использующие отпечатки пальцев, занимают одно из ведущих мест. Использование биометрических систем, идентифицирующих пользователей по их уникальным физиологическим характеристикам, таким как отпечатки пальцев, позволяет полностью исключить большинство недостатков, присущих традиционным системам контроля и управления доступом, предусматривающим наличие ключей, карточек, которые могут быть утеряны, забыты, скопированы или переданы другому лицу.
Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является локальная система контроля и управления доступом в помещения на основе биометрической идентификации, которая
имеет в своем составе устройство для биометрической идентификации личности [см. патент РФ на полезную модель №47118, МПК G07С 11/00, G06К 9/00, опубл. 2005.08.10], выбранное в качестве прототипа. Полезная модель предназначена для создания автономных систем контроля и управления доступом на основе биометрической идентификации. В состав системы входят следующие электрически связанные блоки: оптоэлектронный считыватель (сканер отпечатков пальцев) и микропроцессорный блок обработки видеоизображения (отпечатков пальцев) с памятью, в которой хранится база отпечатков, образующие устройство сравнения отпечатков пальцев; контроллер (центральный) с блоком световых индикаторов, системой звукового оповещения и устройством ввода данных, которое представляет собой персональный компьютер. При помощи устройства ввода данных осуществляется настройка системы, добавление, удаление отпечатков пальцев, а также другие операции с пользователями. Все перечисленные выше блоки образуют устройство для биометрической идентификации личности. Система содержит также исполнительное устройство, выполненное в виде цифрового микроконтроллера, и объект управления (замок).
Идентификация пользователя в известной системе осуществляется с помощью устройства на основе биометрической идентификации личности путем определения индивидуальных биометрических параметров, получаемых при сканировании отпечатка пальца. За счет этого в системе значительно расширен круг лиц санкционированного доступа, повышена надежность защиты охраняемых объектов, санкционированным пользователям гарантирован персонифицированный доступ.
Однако, несмотря на несомненные достоинства анализируемого технического решения, выбранного в качестве прототипа, оно имеет существенный недостаток, который заключается в ограниченности его функциональных возможностей. Это обусловлено тем, что центральный контроллер устройства для биометрической идентификации личности,
входящего в локальную систему контроля и управления доступом на основе биометрической идентификации, выполняет определенный, весьма ограниченный круг функций, обеспечивающих работу только конкретной (анализируемой) системы. Помимо этого, существенным недостатком известного устройства является отсутствие возможности его интеграции с другими системами.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства идентификации личности путем преобразования его в выносной универсальный модуль, который легко интегрируется с различными системами (автомобильными противоугонными системами, спутниковыми системами мониторинга и обеспечения безопасности), пожаро-охранными сигнализациями, системами контроля и управления доступом, а также встраивается в традиционные (не биометрические) системы.
Для решения указанных задач предлагается универсальное биометрическое устройство идентификации личности для систем контроля и управления доступом, снятия и постановки на охрану пожаро-охранных сигнализаций, спутниковых мониторинговых систем и автомобильных противоугонных систем, которое, как и наиболее близкое к нему устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит сканер отпечатков пальцев, соединенный с микропроцессорным блоком обработки отпечатков пальцев, включающим память для хранения базы отпечатков пальцев, и центральный контроллер, подключенный к блокам звуковой и световой индикации и к устройству ввода данных. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип биометрического устройства идентификации личности, является то, что биометрическое устройство идентификации личности выполнено в виде автономного модуля. Микропроцессорный блок обработки отпечатков пальцев соединен с дополнительно введенным интерфейсным модулем, который через цифровой интерфейс связан с центральным контроллером. Центральный контроллер
подключен к устройству ввода данных через дополнительно введенный интерфейсный модуль с помощью интерфейсов RS-232 или USB. Кроме того, центральный контроллер подключен к блоку интеграционных выходов, снабженному интерфейсными и/или релейными выходами.
Для расширения функциональных возможностей той системы, в которую будет производиться интеграция предлагаемого биометрического устройства идентификации личности центральный контроллер может быть соединен с блоком подключения внешних устройств и датчиков.
В настоящее время в связи с усилением борьбы с преступностью и терроризмом, идентификация личности с помощью биометрических технологий является одним из самых перспективных и бурно развивающихся направлений. Это объясняется уникальностью биометрической информации, которая не может быть забыта или потеряна, так как ее носителем является сам человек. Именно поэтому на сегодняшний день биометрический компонент становится фактически обязательным элементом современных охранных и противоугонных систем, систем контроля и управления доступом на различные закрытые охраняемых объекты, вычислительные и информационные ресурсы. Однако следует отметить, что на данный момент времени на рынке уже имеется множество систем, оборудованных всевозможными устройствами (кнопками, кодами, паролями, электронными ключами, электронными бесконтактными картами), некоторые из которых морально устарели и не устраивают пользователей. Это обстоятельство усиливает актуальность задач, поставленных авторами при создании предлагаемой полезной модели, выполнение которых стало возможным благодаря следующему.
Как было указано выше, основной задачей, поставленной перед авторами предлагаемой полезной модели, была разработка биометрического устройства идентификации личности в виде самостоятельного автономного модуля, имеющего возможность интегрироваться со всевозможными системами (автомобильными противоугонными системами, спутниковыми
системами мониторинга и обеспечения безопасности, пожаро-охранными сигнализациями, системами контроля и управления доступом).
Эта задача решена в предлагаемой полезной модели путем выделения из известной, выбранной в качестве прототипа локальной системы контроля и управления доступом в помещения на основе биометрической идентификации тех блоков, которые обеспечивают биометрическую идентификацию личности. Это сканер отпечатков пальцев, микропроцессорный блок обработки отпечатков пальцев, центральный контроллер, блоки звуковой и световой индикации и устройство ввода данных. Перечисленные блоки, дополненные вновь введенными модулями и блоками (интерфейсные модули, блок интеграционных выходов), а также новыми связями, выполнены в предлагаемой полезной модели в виде отдельного модуля, универсальность которого заключается в возможности его подключения и объединения (интеграции) с различными системами (автомобильными противоугонными системами, спутниковыми системами мониторинга и обеспечения безопасности, пожаро-охранными сигнализациями, системами контроля и управления доступом).
Второй, не менее важной задачей является замена устаревших классических считывающих устройств (считывателей бесконтактных электронных карт, считывателей электронных ключей, клавиатур ввода паролей и т.д.), установленных в системах - автомобильных противоугонных, спутниковых мониторинговых, пожаро-охранных и других. Выполнение этой задачи обеспечено подключением центрального контроллера к блоку интеграционных выходов, снабженному интерфейсными или релейными, либо и теми и другими выходами. С помощью интерфейсных выходов заявляемое биометрическое устройство идентификации личности может быть подключено ко всем существующим в настоящее время охранным системам, в том числе и классическим (не биометрическим). При этом программирование алгоритмов работы центрального контроллера может осуществляться не только через устройство
ввода данных, как это было в прототипе, а также через сервисные входы, к которым подключаются внешние устройства, датчики и кнопки. В результате включения в формулу этого дополнительного признака, существенно расширяются функциональные возможности той системы, в которую будет производиться интеграция предлагаемого биометрическое устройства идентификации личности.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить одну из актуальных задач, возникших на современном этапе, а именно: заменить устаревшие традиционные устройства идентификации личности на современные биометрические устройства идентификации.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 представлена функциональная схема конкретного примера выполнения универсального биометрического устройства идентификации личности для систем контроля и управления доступом, снятия и постановки на охрану пожаро-охранных сигнализаций, спутниковых мониторинговых систем и автомобильных противоугонных систем;
на фиг.2 - структурная схема, иллюстрирующая варианты интеграции заявляемого устройства идентификации личности с различными системами.
Универсальное биометрическое устройство идентификации личности для систем контроля и управления доступом, снятия и постановки на охрану пожаро-охранных сигнализаций, спутниковых мониторинговых систем и автомобильных противоугонных систем выполнено в виде выносного автономного модуля, который содержит:
1 - сканер отпечатков пальцев;
2 - микропроцессорный блок обработки отпечатков пальцев;
3 - память для хранения базы отпечатков пальцев;
4 - интерфейсный модуль.
Перечисленные выше блоки образуют модуль сравнения 5.
Выносной автономный модуль содержит также устройство 6 согласования и формирования сигналов, которое включает:
7 - центральный контроллер;
8 - блок световой индикации;
9 - блок звуковой индикации;
10 - интерфейсный модуль;
11 - персональный компьютер;
12 - блок подключения внешних устройств и датчиков;
13 - блок интеграционных выходов;
14 - интерфейсные выходы;
15 - релейные выходы;
16 - цифровой интерфейс.
В представленной на фиг.2 структурной схеме, иллюстрирующей варианты интеграции заявляемого биометрического устройства идентификации личности с различными системами, введены следующие обозначения:
17 - автомобильные противоугонные системы, в которых вместо электронных ключей и бесконтактных карт с помощью заявляемого биометрического устройства можно осуществить снятие и постановку на охрану по отпечатку пальца;
18 - спутниковые мониторинговые системы, в которых также вместо электронных ключей, бесконтактных карт и кодов, вводимых с клавиатуры, используя заявляемое биометрическое устройство, можно осуществить снятие и постановку на охрану по отпечатку пальца;
19 - пожаро-охранные сигнализации, которые аналогично упомянутым выше системам могут быть сняты и постановлены на охрану с помощью заявляемого устройства;
20 - системы контроля и управления доступом, для осуществления доступа к которым может быть также использовано заявляемое биометрическое устройство путем имитации кода с бесконтактной карты или кода, вводимого с клавиатуры;
21 - доступ к персональному компьютеру и другим техническим и финансовым средствам информации также может быть осуществлен с помощью заявляемого биометрического устройства.
Сканер 1 отпечатков пальцев соединен с микропроцессорным блоком 2 обработки отпечатков пальцев, который через интерфейсный модуль 4 связан с центральным контроллером 7 цифровым интерфейсом 16. Центральный контроллер 7 подключен к устройству ввода данных 11 (персональному компьютеру) через интерфейсный модуль 10 с помощью любого из интерфейсов RS-232/USB. Центральный контроллер 7 подключен также к блоку интеграционных выходов 13, снабженному интерфейсными 14 и релейными 15 выходами.
В предлагаемой полезной модели сканер 1 отпечатков пальцев предназначен для преобразования растрового изображения отпечатка пальца в данные, которые передаются в микропроцессорный блок 2 обработки отпечатков пальцев. Микропроцессорный блок 2 обработки отпечатков пальцев предназначен для предварительной фильтрации, обработки, анализа и коррекции изображения, получаемого со сканера 1 отпечатков пальцев, и последующего преобразования дактилоскопической информации в уникальный биометрический код, соответствующий предъявленному отпечатку пальца. В процессе работы устройства по этому коду осуществляется операция идентификации пользователя, в ходе которой производится сравнение эталонного кода, хранящегося в памяти 3 модуля сравнения 5, с биометрическим кодом предъявленного отпечатка. Центральный контроллер 7 устройства 6 согласования и формирования сигналов служит для обмена информацией с модулем сравнения 5 через интерфейсный модуль 4 по цифровому интерфейсу 16. Центральный
контроллер 7 перед началом работы (после подачи питания) запрашивает модуль сравнения 5 о количестве занесенных отпечатков пальцев и сравнивает его с количеством отпечатков пальцев, хранящемся в центральном контроллере 7. Если результат отрицательный (сравниваемые количества не равны), устройство идентификации блокируется. Кроме того, центральный контроллер 7 при занесении новых отпечатков присваивает каждому отпечатку пальца дополнительный секретный код, хранящийся как в центральном контроллере 7, так и в модуле сравнения 5, что обеспечивает вторую стадию проверки возможности подмены внешнего сканера злоумышленником. Программирование алгоритмов работы центрального контроллера 7 осуществляется через устройство ввода данных 11, выполненное в виде персонального компьютера, подключенного к центральному контроллеру 7 через интерфейсный модуль 10 с помощью любого из интерфейсов RS-232/USB. Программирование может также осуществляться через сервисные входы «а», «б», «в», которыми имитируются коды, выдаваемые с бесконтактных карт.
Сервисные входы «а», «б», «в», используются для расширения функциональных возможностей той системы, в которую будет производиться интеграция предлагаемого биометрическое устройства идентификации личности. С помощью входов контролируются, например, входные сигналы дверей автомобиля, педали тормоза, что позволяет определить факт разбойного нападения на водителя.
Цифровые входы «г» (Wiegand) и «д» (Dallas code) предназначены для подключения, например, дополнительных считывателей бесконтактных карт и электронных ключей. Такое подключение может быть использовано, например, для проведения двойной идентификации: сначала пользователь идентифицируется по бесконтактной карте или электронному ключу, а затем проводится подтверждение идентификации по отпечатку пальца.
Интерфейсные выходы 14 обеспечивают подключение предлагаемого универсального биометрического устройства идентификации ко всем
существующим в настоящее время охранным системам. Кроме того, интерфейсные выходы 14 позволяют по цифровым каналам имитировать сигналы (см. фиг.2) с классических видов идентификаторов (считывателей с бесконтактных карт, электронных ключей, клавиатуры ввода пароля и др.).
Релейные выходы 15 обеспечивают выдачу аналоговых сигналов по трем типам событий: «палец опознан», «палец не опознан», «тревожный палец». Выходы 15 могут быть использованы, для подключения напрямую объекта управления, например, замка.
Блоки световой 8 и звуковой 9 индикации служат для визуального и звукового отображения состояния устройства идентификации, режима его работы. Блоками световой 8 и звуковой 9 индикации управляет центральный контроллер 7.
В заявляемой полезной модели в качестве сканера 1 отпечатков пальцев, совмещенного с микропроцессорным блоком 2 обработки отпечатков пальцев, могут быть использованы как оптические, так и емкостные датчики: например, оптические датчики китайской фирмы Futronic, емкостные датчики компании UPEK, Inc. (США), построенные на специализированном модуле TouchChip, а также оптические датчики производства компании NITGEN (Южная Корея). С техническими характеристиками указанных датчиков можно ознакомиться на сайтах: www.upek.com и www.nitgen.com.
Центральный контроллер 7 выполнен на базе микросхем ATmega8L-8MI (MLF32) производства компании «ATMEL» (США), а также других промышленно выпускаемых микросхем, например, ADM101EARM (mSOIC), 74HC125D(SO-14).
Остальные электронные компоненты (блоки индикации 8 и 9, блок интеграционных выходов 13, интерфейсные модули 4 и 10, а также использованные в устройстве интерфейсы) с их основными техническими данными приведены на сайтах: www.nitgen.com, www.symmetron.ru, www.itis.spb.ru.
Интеграция заявляемого биометрического устройства идентификации личности в любую из систем 17-21, изображенных на фиг.2, осуществляется следующим образом.
В любую из указанных систем взамен существующего в системе идентификатора при помощи интерфейсных 14 и/или релейных 15 выходов (см. фиг.1) осуществляется подключение предлагаемого в настоящей заявке универсального биометрического устройства идентификации личности по использованным в классической системе интерфейсам. При этом в центральный контролер 7 заносится программа - имулятор сигналов для системы, в которую производится интеграция. При программировании отпечатков каждому пальцу сопоставляется дополнительно имулируемый код, который выдается по интерфейсным выходам 14 при подключении к системе биометрического устройства идентификации личности. После подключения и программирования при помощи сервисных входов «а», «б», «в» или с помощью устройства ввода данных 11, например, персонального компьютера необходимо произвести процедуру занесения отпечатков пальцев, которая осуществляется через модуль сравнения 5. Система готова к работе.
Работа предлагаемого универсального биометрического устройства идентификации личности в составе системы, в которую оно интегрировано, осуществляется следующим образом.
Лицо, обладающее правом доступа, прикладывает палец к окну биометрического сканера отпечатков пальцев 1. Происходит считывание отпечатка пальца. Полученная сканером 1 дактилоскопическая информация передается в микропроцессорный блок 2 обработки отпечатков пальцев, в котором она преобразуется в уникальный код, соответствующий предъявленному отпечатку пальца, сравнивается с информацией, хранящейся в блоке памяти 3 модуля сравнения 5, и в случае совпадения микропроцессорный блок 2 обработки отпечатков пальцев через интерфейсный модуль 4 по цифровому интерфейсу 16 подает на устройство 6
согласования и формирования сигналов командный сигнал, например, номер карточки, сопоставленный при записи, который далее через блок интеграционных выходов 13 поступает на интерфейсные выходы 14. При этом в блоке световой индикации 9 зажигается индикатор зеленого цвета, одновременно с этим раздается звуковой сигнал индикации 8. В случае неудачной идентификации зажигается красный индикатор и звучит длительный звуковой сигнал.
Таким образом, в отличие от прототипа, предлагаемое биометрическое устройства идентификации личности легко интегрируется с различными системами (автомобильными противоугонными, спутниковыми системами мониторинга и обеспечения безопасности, а также пожаро-охранными сигнализациями и системами контроля и управления доступом). Кроме того, предлагаемое устройство может быть встроено во все известные традиционные (не биометрические) системы путем замены классических считывающих устройств (считывателей бесконтактных электронных карт, считывателей электронных ключей, клавиатур ввода паролей и т.д.), ранее установленных в указанных системах. При этом следует подчеркнуть, что при интеграции предлагаемого биометрического устройства идентификации личности существенно расширяются функциональные возможности той системы, в которую производится интеграция.