一种基于毫米波的空间手势密码输入采集系统的制作方法

本实用新型涉及毫米波雷达测距技术领域，具体地说涉及一种基于毫米波的空间手势密码输入采集系统。

背景技术：

毫米波测距是由雷达发射端发射一组连续的毫米波波束，当遇到物体时会进行返回，通过计算发射波束与反射回来的波束时间差进行测距。

数字密码，利用数字的不同组合实现数字的安全功能。为了便于使用和记忆，当前的数字密码一般有6位或者8位组成，可以是不同数字与字母的组合，其使用过程一般分为设置密码和验证密码两步。数字密码一般需要配合数字键盘进行使用，数字键盘可以是以实物形式的数字键盘或者虚拟触摸屏形式模仿的数字键盘，虚拟触摸屏模仿数字键盘包含两种方式，一种是模拟固定键盘触摸屏，即模拟戳出来的键盘数字位置和顺序不变，另一种是可变位置和顺序的数字键盘触摸屏，即数字在键盘上的位置进行随机变化。使用时需要用手触碰相应的键盘位置，实现密码的录入。这种方式录入密码存在一些问题：1、使用固定键盘录入密码时会留下按键信息，如人的指纹或者对相应的按键机械性信息，通过对这些信息进行分析，获取用户的密码组合，大大降低了数字密码的安全性。2、使用虚拟键盘模仿数字键盘，如果是固定位置和顺序的方式，则仍可通过获取按键的指纹信息和触碰信息获取用户的密码组合，也降低了数字密码的安全性。3、在公共区间使用数字密码技术将不可免的接触屏幕或者键盘实物，在新冠疫情及常态化防控期间容易产生相互感染，不利于疾病防控。

手势密码，即根据手指依次运动到固定点位的顺序作为密码密钥。由于互联网移动设备的普及，很多移动设备上采用了手势密码。手势密码具有易于记忆，不易破解具有一定的安全性，目前在移动设备上大量使用，但是如果在公共场所，使用者需要在同一块屏幕上进行输入密码，存在病毒传播风险。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于毫米波的空间手势密码输入采集系统，以解决现有技术存在的借助实物触摸进行密码输入存在保密安全性低，容易从物理方面被复制，实物触摸密码输入造成病毒传播风险的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于毫米波的空间手势密码输入采集系统，包括有空间辅助模块、毫米波雷达设备、mcu计算模块、上位机系统、存储模块，通信模块；

所述空间辅助模块包括多个激光器，所述多个激光器设置于同一直线上，所述多个激光器发射的激光光束位于同一平面上，所述激光光束两两相交形成交点及其关键范围；

所述毫米波雷达设备与所述多个激光器设置于同一直线上，用于检测物体、输出物体距离毫米波雷达设备的直线距离；

所述mcu计算模块与激光器、毫米波雷达设备数据通信，把毫米波雷达设备获取的位置数据进行计算，与激光光束两两相交的交点及其关键范围进行比对；

所述上位机系统负责将采集到的密码传给目标程序，所述上位机系统通过提供接口的方式供目标程序调用密码，目标程序根据实际需要对密码进行处理。

所述存储模块用于存储mcu计算模块计算的相关数据；

所述通信模块通过usb将mcu计算模块与上位机系统进行数据通信。

所述多个激光器发射的光束为波长、功率相同的红色可见光。

所述交点的关键范围为以交点为圆心的圆，所述圆与激光光束处于同一平面。

所有的所述交点的关键范围两两之间不相交。

所述毫米波雷达设备采用的是低功耗pcr雷达传感器，发射频率为60ghz，扫描频率为60hz，通信接口为uart，波特率为115200。

所述存储模块为16k*32位的flash存储器，所述通信模块的型号为cp2102。

本实用新型带来的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的基于毫米波的空间手势密码输入采集系统，通过使用激光器发射相交的光束，用于密码的识记，使用毫米波测距技术，对空间中的手指手势进行捕获，输入密码时，只需手指或其他物体移动至相对应的光束的交点处，在没有实物接触的情况下，输入密码，实现对密码的采集。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的基于毫米波的空间手势密码输入采集系统的结构框图

图2是根据本实用新型实施例的基于毫米波的空间手势密码输入采集系统的示意图

图3是根据本实用新型实施例的基于毫米波的空间手势密码输入采集系统的计算流程图

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种基于毫米波的空间手势密码输入采集系统，包括有空间辅助模块、毫米波雷达设备、mcu计算模块、上位机系统、存储模块，通信模块；

所述空间辅助模块包括6个激光器，所述6个激光器设置于同一直线上，分别位于图2中点o、点o1、点o2、点o3、点o4、点o5处，设置点o为坐标原点，点o、点o1、点o2、点o3、点o4、点o5所在直线为坐标横轴，过点o垂直于所述的坐标横轴设置有坐标纵轴，所述6个激光器发射的激光光束位于所述坐标横轴、坐标纵轴形成的平面上，所述激光光束两两相交形成交点及其关键范围，所有的所述交点的关键范围两两之间不相交，所述交点分别标记为a、b、c、d、e、f、g、h、i，所述交点的关键范围为以交点为圆心半径q的圆，所述圆与激光光束处于同一平面。

所述毫米波雷达设备与所述多个激光器设置于同一直线上，位于图2中点o6处，坐标为(rx,ry)，用于检测物体、输出物体距离毫米波雷达设备的直线距离；

在空间中可以使用直线方程进行表示，即

射线oa表示为：

y＝k1x+b1,y＞0,k1＞0(1)

射线o1d表示为：

y＝k2x+b2,y＞0,k2＞0(2)

射线o2g表示为：

y＝k3x+b3,y＞0,k3＞0(3)

射线o3c表示为：

y＝k4x+b4,y＞0,k4＜0(4)

射线o4b表示为：

y＝k5x+b5,y＞0,k5＜0(5)

射线o5a表示为：

y＝k6x+b6,y＞0,k6＜0(6)

将o6的坐标标记为(m,0),则

因为相应的射线按照图2的顺序进行排列，因此具有关系

b1＝0(8)

b3＜b2＜b1(9)

0＜b4＜b5＜b6(10)

其中点a、b、c、d、e、f、g、h、i相应的点可以有上面定义的方程进行表示，如点a，可以通过公式(1)(6)联立，进行求解便可得到相应的坐标表示，记为(ax,ay)。

对于一个交点来说，在这个交点半径q的范围，是该交点的关键范围，使用方程表示为

(x-ax)²+(y-ay)²-q²＝0(11)

点a处被毫米波雷达探测到的距离为l1，其范围为

同理可以求得毫米波雷达到其他交点的关键范围的距离，分别为l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、l9，为了让毫米波雷达区分每一个交点及其关键范围，所有的交点的关键范围两两之间不相交。

图2中点o、点o1、点o2、点o3、点o4、点o5处的6个激光器发射的激光光束与水平轴的夹角分别为∠aoo5、∠do1o5、∠go2o5、∠co3o、∠ao5o、∠bo4o。联立公式(1)-(11)进行求解，便可以求得相应激光器安装的坐标和照射角度，以及毫米波雷达设备安装坐标。在求解时可以得到多组解，随机选取一组解即可。

所述mcu计算模块与激光器、毫米波雷达设备数据通信，把毫米波雷达设备获取的位置数据进行计算，与激光光束两两相交的交点及其关键范围进行比对；

所述上位机系统负责将采集到的密码传给目标程序，所述上位机系统通过提供接口的方式供目标程序调用密码，目标程序根据实际需要对密码进行处理。

所述存储模块用于存储mcu计算模块计算的相关数据；

所述通信模块通过usb将mcu计算模块与上位机系统进行数据通信。

进一步来说，所述多个激光器发射的光束为波长、功率相同的红色可见光。

进一步来说，所述毫米波雷达设备采用的是低功耗pcr雷达传感器，发射频率为60ghz，扫描频率为60hz，通信接口为uart，波特率为115200。

进一步来说，所述存储模块为16k*32位的flash存储器，所述通信模块的型号为cp2102。

如图3所示，本实用新型提供的一种基于毫米波的空间手势密码输入采集系统的计算流程图，步骤如下：

步骤a：首先初始化各个交点的关键范围到毫米波雷达设备o6的距离、密码序号的队列和程序；

步骤b:从毫米波雷达设备中取出距离数据；

步骤c：判断当前的距离数据是否处于交点的关键范围内，处于交点的关键范围内的距离数据，带入联立的方程求解，把距离数据存储起来，并把该距离数据与交点的关键范围到毫米波雷达设备o6的距离进行对比，若不属于任何范围则重复步骤b；

步骤d：获取当前距离所属的位置的对应序号；

步骤e：保存当前序号到序号队列；

步骤f：判断当前的队列若达到规定的长度，可由上位机程序进行控制长度，长度设置为6位，返回当前的密码队列给上位机，反之则继续采集密码。

综上所述，本实用新型的基于毫米波的空间手势密码输入采集系统，通过使用激光器发射相交的光束，用于密码的识记，使用毫米波测距技术，对空间中的手指手势进行捕获，输入密码时，只需手指或其他物体移动至相对应的光束的交点处，在没有实物接触的情况下，输入密码，实现对密码的采集。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。