技术领域
[0001] 本实用新型属于身份认证技术领域，涉及一种考生考试认证系统的
硬件结构，尤其涉及一种应用于大数据声纹识别指纹识别考生考试认证系统的硬件结构。
背景技术
[0002] 随着各种考试的规模和数量逐年增加，虽然考试管理机构采取了多种措施进行
预防，仍不能有效杜绝代考现象，同时也不时有冒名顶替、替考代考等现象发生，严重损害了考试的公平、公正，侵害了考生利益，扰乱了社会秩序。目前各类考试中，考生凭准考证进考场，监控老师只能通过肉眼判断准考证上的考生照片是否一致，无法保证查出冒名顶替的考生入场。然而随着作弊技术的发展，考生身份伪造技术也越来越先进，代考是考生作弊的一种常用手段。
鉴别考生身份的真实性，成为了当前考试管理工作的一大难点。如果在考试前无法有效鉴别考生身份，必将影响考试的结果、公平性和成绩的真实性，必然造成考试以及人才选拔的不公平，因此现代考试迫切需要从根本上遏制代考现象的发生。
[0003] 为解决考试替考的问题，现在的考试中采用
人脸识别+准考证的认证方式，每一位考生在网上报考注册时进行个人信息、人脸模板信息、准考证号等相关信息登记注册。如
申请号为201210541132.6的
发明专利就公开了一种基于人脸识别的考试身份认证系统及其认证，该考试身份认证系统包含通过互联网连接的个人信息采集系统和个人信息识别系统；个人信息采集系统包含：摄像头，以及与摄像头
电路连接的个人计算机，个人计算机通过互联网连接个人信息识别系统；个人信息识别系统包含：管理平台，其通过互联网连接个人计算机；
服务器交换机、识别服务器和
数据库服务器，管理平台与识别服务器通过服务器交换机与数据库服务器连接；终端交换机，其通过互联网连接服务器交换机；手持终端，其无线连接终端交换。该发明专利申请通过摄像头采集考生的人脸信息，并通过个人信息识别系统对考生的人脸信息进行识别，但采用人脸识别的方式进行识别考生相比与监考老师直接查看考生的效果不够明显，且采用人脸识别的的考试身份认证系统结构较为复杂，体积较大，不便于携带和搬运。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种应用于大数据声纹识别考生考试认证系统的硬件结构。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
[0006] 一种应用于大数据声纹识别指纹识别考试认证系统，其特征在于：包括设置在考场入口的
拾音器、编
解码器件、数字
信号处理芯片、数据
存储器、放行装置和指纹识别装置，所述拾音器与编解码器件连接，所述编解码器件、指纹识别装置、数据存储器和放行装置均与所述
数字信号处理芯片连接；所述拾音器采集的
音频信号经编解码器件进行A/D转换后连同指纹识别装置采集的指纹信息一并传输至数字
信号处理芯片并由数字信号处理芯片控制放行装置的开启或关闭。
[0007] 本实用新型工作时，拾音器用于采集应试者的音频信息并将该音频信息通过
传声器输入编解码器件内，音频信息在编解码器件内进行A/D转换，指纹识别装置采集到的指纹信息连同经A/D转换后的音频信号以同步串行通信方式传送给数字信号处理芯片，数字信号处理芯片对信号进行各项预处理操作后发出指令控制放行装置的开启或关闭。
[0008] 进一步地，所述拾音器包括拾音器
外壳、进音部件、固定
压板和
卡簧，所述进音部件和固定压板分别安装在拾音器外壳内部，所述卡簧固定在固定压板上方的拾音器外壳的内侧边，所述固定压板中间设有可绕固定压板中心旋转的转盘。
[0009] 进一步地，所述转盘上均匀设置有若干小孔。
[0010] 进一步地，所述编解码器件选用TI公司生产的型号为TLC320AD50C的编解码器件。
[0011] 进一步地，所述数字信号处理芯片选用TI公司生产的型号为TMS320VC5402的数字信号处理芯片。
[0012] 进一步地，所述放行装置包括三辊闸底座、闸辊组件和
电机，所述闸辊组件可旋转地安装于三辊闸底座上，所述电机设置于三辊闸底座内；所述电机与数字信号处理芯片电连接并驱动闸辊组件旋转。
[0013] 进一步地，还包括设置于所述电机
输出轴上的
牙嵌式离合器，所述电机通过
牙嵌式离合器驱动驱动闸辊组件旋转。
[0014] 进一步地，所述指纹识别装置包括三棱镜、框体组件、透镜组、CMOS图像
传感器、
光源；所述三棱镜、光源、透镜组、CMOS图像传感器依次置于框体组件中。
[0015] 与
现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
[0016] 1、本实用新型中，该考生考试认证系统设置在考场入口处，其包括拾音器、编解码器件、数字信号处理芯片、数据存储器、放行装置和指纹识别装置，整体结构简单，体积较小，便于携带和搬运，适用于考场等场所。
[0017] 2、本实用新型中，拾音器在固定压板处增加了转盘，由于进音部件内部多数均有用以接收音量的若干数量的小孔，通过固定压板处转盘旋转，其中的小孔对应进音部件的小孔数量变化调节，可实现进音的
频率变化、音量变化；同时使用卡簧方式对拾音器进行卡固，免去传统使用螺丝或固定卡接方式的繁琐拆卸、安装，甚至破坏卡接处的结构，其结构简单，使用方便，更可降低生产过程中所造成的成本。
[0018] 3、本实用新型中，编解码器件选用TI公司生产的型号为TLC320AD50C的编解码器件，该TLC320AD50C编解码器件是一种16bit高性能音频信号编解码芯片，内含抗
混叠滤波器和重构滤波器，且该芯片采用单一5V电源供电或5V和3.3V联合供电，工作时最大功耗为120mW，使得该芯片的体积较小，适用于便携式设备。
[0019] 4、本实用新型中，数字信号处理芯片选用TI公司生产的型号为TMS320VC5402的数字信号处理芯片，该TMS320VC5402数字信号处理芯片采用改进的哈佛结构，且片上外设包括多通道缓冲串口、8bit主机以及16bit计时器，另配备有功能强大的指令系统，使该芯片具有很高的处理速度。
[0020] 5、本实用新型中，放行装置包括三辊闸底座、闸辊组件和电机，电机与数字信号处理芯片电连接并根据数字信号处理芯片发出的指令做出驱动闸辊组件旋转的相关动作，使考生放行速度较快，放行效率较高。
[0021] 6、本实用新型中，可通过三棱镜对光的折射和反射作用，将指纹图像经过透镜组成像到CMOS图像传感器上，从而进行指纹识别。
附图说明
[0023] 图2为本实用新型中拾音器的结构示意图；
[0024] 图3为本实用新型中数据存储器数据读取电路图；
[0025] 图4为本实用新型中放行装置的结构示意图；
[0026] 图5为本实用新型中指纹识别装置的结构示意图；
[0027] 图6为本实用新型中指纹识别装置的光路图；
[0028] 其中，附图标记为：1—拾音器、2—编解码器件、3—数字信号处理芯片、4—数据存储器、5—放行装置、6—指纹识别装置、11—拾音器外壳、12—进音部件、13—固定压板、14—卡簧、121—进音孔、131—转盘、132—小孔、51—三辊闸底座、52—闸辊组件、53—电机、61—三棱镜、62—框体组件、63—透镜组、64—CMOS图像传感器、65—光源、（611、612、
613）—面。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：
[0031] 一种应用于大数据声纹识别考生考试认证系统的硬件结构，该硬件结构安装于考场入口处，其包括拾音器1、编解码器件2、数字信号处理芯片3、数据存储器4、放行装置5和指纹识别装置6。拾音器1与编解码器件2连接，拾音器1采集到的音频信号输入编解码器件2内进行A/D转换。指纹识别装置6和编解码器件2与数字信号处理芯片3连接，指纹识别装置6采集的指纹信息和经编解码器件2转换后的音频信号均传输至数字信号处理芯片3进行分析、处理。数字信号处理芯片3与放行装置5连接，数字信号处理芯片3根据音频信号和指纹信息产生相应的
控制信号并控制放行装置5的开启或关闭。此外，数字信号处理芯片3还与数据存储器4连接，该数据存储器4用于存储认证系统执行过程中产生的中间数据。
[0032] 工作时，拾音器1用于采集应试者的音频信息并将该音频信息通过传声器输入编解码器件2内，音频信息在编解码器件2内进行A/D转换，指纹识别装置6采集的指纹信息和经A/D转换后的音频信号以同步串行通信方式传送给数字信号处理芯片3，数字信号处理芯片3对信号进行各项预处理操作后发出指令控制放行装置5的开启或关闭。
[0033] 实施例二
[0034] 在实施例一的
基础上，该拾音器1包括拾音器外壳11、进音部件12、固定压板13和卡簧14，所述的进音部件12和所述的固定压板13分别安装在拾音器外壳11的内部，所述的卡簧14设置固定在固定压板上方的拾音器外壳11的内侧边，通过卡簧结构可以轻松达到安装及拆卸目的，而且拆卸过程中不会损坏部件结构。所述的固定压板13的中间有可旋转的转盘131，所述的转盘131可在其所在平面上围绕固定压板13的中心旋转。进一步地，所述的转盘131的盘面上均匀设置有多个小孔132，小孔132大小与进音部件12的进音孔21大小一致，所述的进音部件12的进音孔121排列部分非均匀，因而通过旋转转盘131，可得到不同数量的孔重合，令音频接收可以产生多种变化。
[0035] 实施例三
[0036] 在实施例一或实施例二的基础上，所述编解码器件2选用TI公司生产的型号为TLC320AD50C的编解码器件2，该TLC320AD50C编解码器件2是一种16 bit高性能音频信号编解码芯片，内含
抗混叠滤波器和重构滤波器，最高
采样频率可达22．05 kHz，并可通过外部编程进行具体设置。该芯片具有一个能与许多DSP芯片相连的同步串行通信
接口(SPI)；采用两组模拟输入和两组模拟输出，具有足够的共模抑制能
力，可工作在差分或单端方式，输入增益和输出衰减可以通过外部编程控制；采用单一5 V电源供电或5V和3.3V联合供电，工作时最大功耗为120 mw；体积较小，适用于便携式设备。为了尽可能抵消
模拟信号在传输过程中受到的来自电路其余部分的干扰，TLC320AD50C芯片采用的是差分输入、单端输出方式。为了将外部音频信号转换成
差分信号，前端部分采用了Tl公司的高性能、低噪声
运算放大器TLC2272，该器件只需少量外围电路，即可实现上述的功能转换并达到系统要求；单端
输出信号则经过音频
功率放大器(如LM386等)放大后输出。
[0037] 实施例四
[0038] 在上述实施例的基础上，所述数字信号处理芯片3选用TI公司生产的型号为TMS320VC5402的数字信号处理芯片3。该TMS320VC5402的数字信号处理芯片3是一种16 bit高速定点低功耗DSP芯片，它采用改进的哈佛结构，程序与数据分开存放，内部有8条高度并行性的总线，芯片集成有丰富的片上存储器资源。片上外设包括多通道缓冲串口(McBSP)、8 bit主机(HPI)以及16 bit计时器；优化的CPU结构，包括40 bit算术逻辑运算单元(ALU)、17 bit×17 bit并行乘法器以及适合数字信号处理
算法的逻辑单元；另配备有功能强大的指令系统，使得该芯片具有很高的处理速度。此外，该款芯片采用双电源供电机制，即
内核电源和I／0电源两部分，其中内核电源采用1.8V，能有效降低芯片功耗；I／
0电源采用3.3 V，DSP芯片无需额外的电平转换电路即可直接与外部低压器件接口。
[0039] 实施例五
[0040] 在上述实施例的基础上，该数据存储器4包括多条字线；多组位线；多个存储单元，以矩阵方式排列，其中每一存储单元可由对应的该字线与对应的该组位线存取数据；多个放大器耦接所述多组位线，用以读取并放大存储单元中的数据；多个
二极管，耦接所述多组位线；以及一
电压源，透过所述二极管对所述多组位线进行预先充电。该数据存储器4的数据读取电路如图3所示。放大器具有两个输入端，分别耦接第一位线BL与第二位线BL。第一
开关耦接第一位线BL，第二开关耦接第二位线BL。二极管的
阳极耦接电压源VDD，其
阴极耦接第一开关与第二开关，且利用第一开关与第二开关的导通使得电压源VDD分别对第一位线BL与第二位线BL进行预先充电。第一晶体管具有一第一源极、一第一漏极以及一第一栅极，其中该第一源极耦接该第一位线BL，该第一漏极耦接一数据储存单元，该第一栅极耦接一字线WL。第二晶体管具有一第二源极、一第二漏极以及一第二栅极，其中该第二源极耦接该第二位线BL，该第二漏极耦接该数据储存单元，该第二栅极耦接该字线WL。当数据储存单元被选择到时，字线WL会传送一高电压信号，用以导通第一晶体管与第二晶体管，使得数据储存单元中储存的数据透过第一位线BL与第二位线BL传送至放大器，放大器是用以根据第一输入端及第二输入端所接收的数据于其输出端输出一输出数据。数据储存单元更包括一第一
反相器，其输出端耦接该第一晶体管的第一漏极，一第二反相器，其输入端耦接该第一反相器的输出端，其输出端耦接该第二晶体管的第二漏极。在本实施例中，存储器的操作电压VDD的电压值约为1.2V到1.6V，且二极管22所产生的压降约为0.6V至
0.8V。
[0041] 实施例六
[0042] 在上述实施例的基础上，所述放行装置5包括三辊闸底座51、闸辊组件52和电机53，所述闸辊组件52可旋转地安装于三辊闸底座51上，所述电机53设置于三辊闸底座51内。电机53与数字信号处理芯片3电连接并根据数字信号处理芯片3发出的指令做出驱动闸辊组件52旋转的相关动作，使考生放行速度较快，放行效率较高。
[0043] 进一步地，还包括设置于所述电机53输出轴上的牙嵌式离合器，所述电机53通过牙嵌式离合器驱动驱动闸辊组件52旋转。
[0044] 实施例七
[0045] 在上述实施例的基础上，该指纹识别装置包括三棱镜61、框体组件62、透镜组63、CMOS图像传感器64、光源65；三棱镜61为等腰棱镜，两等
角角度为50度；三棱镜61、光源65、透镜组63、CMOS图像传感器64依次置于框体组件62中。光源55位于三棱镜61的611面，将被测
手指按在三棱镜61的613面上，由于手指指纹是凸起于手指表面的，指纹与三棱镜61的613面紧密
接触，破坏了全反射的条件，一部分入射光将被手指吸收损失掉，余下的部分光反射，从三棱镜61的612面透射出去，透镜组63将指纹上各点反射的光成像到CMOS图像传感器64上，且显示为弱光。而在指纹凸起之间的凹处，其折射率较小，入射光在此处会发生全反射，所以凹处的各点在CMOS图像传感器64上显示为强光，这样，从CMOS图像传感器64上显示的被测手指表面上各点反射光的强弱，就可以得到清晰的指纹纹路。
[0046] 由于手指指纹在三棱镜61中所成的像为虚像，其所在的平面与光轴是不垂直的，通过透镜组63后所成的像也与光轴不垂直，将CMOS图像传感器64倾斜放置，并调至CMOS图像传感器64的靶面与像面相重合，减小畸变，图像更加清晰。
