门锁的发展随着人类社会的发展也在不断进步，随着现代社会制作工艺与科学技术不断提高，从最早的机械锁，到后来的射频卡锁、密码锁，进而发展到现在生物识别智能锁。智能门锁十分符合现代人既强调安全，又强调更加简单快捷的需求，而且不会排斥传统使用方法。智能门锁正成为最有前途的智能家居产品，目前最常见的为基于指纹传感器的智能锁，由于部分群体指纹特征少，单一指纹识别存在无法成像的缺陷，本文采用基于声纹、指纹等多传感器识别的智能门锁系统以声音、指纹等作为识别特征，可以用不接触的方式实现采集，且采集空间范围更加宽广，用户更容易接受。同时，也可发挥多个传感器的优点，有效克服单一传感器的不足，且具有成本低廉、可靠性的优点。
系统的总体设计
总体设计目标是设计一个以高性能 Cortex-M 内核系列单片机作为主控芯片，基于多传感器，并且可以进行联网获取信息，进行信息融合决策，具备人脸识别、声纹识别、密码输入、远程控制、远程管理等内容。可以通过WIFI无线传输模块与远程服务器联网。通过手机和电脑等客户端可以查看和控制门锁的开关，并提供开锁人员识别，自动报警等功能。
硬件组成部分与功能实现
由于系统需要读取按键、声音、图像信息及其进行声音、图像处理，对芯片的处理速度要求很高，基于 Cortex-M内核的微控制器。 采用STM32为主控芯片的电路作为系统的核心，负责所有数据的接受与发送，同时发送至云平台。硬件组成与服务器如图1所示。
图1 硬件组成与服务器
1 按键识别
按键识别比较简单，通过微动开关，嵌入式系统监测IO端口的高低电平即可获取用户的输入，与用户预存的密码进行比对，相同则开锁。
2图像识别
采用ov7670/ov5640摄像头进行读取人脸信息。将图像实时传给单片机。单片机再通过WIFI传入服务器，可以通过直接调用百度/阿里云/华为等厂商提供的人脸对比API，进行识别，识别成功则开门。
3声音识别
使用声音传感器获取数据。声纹识别运用了人工智能/深度学习技术，可以采用频率倒谱系数特征和高斯混合模型的声纹识别算法。频率倒谱系数特征是声音的短期功率谱的表示，基于非线性频谱上的对数功率谱的线性余弦变换。在自动语音识别领域，频率倒谱系数特征是使用最广泛的特征之一，同时，它也广泛应用于声纹识别领域。我们需要先让用户输入部分语音，送入模型进行训练，得到神经网络。等到用户开门时，获取用户的声音，送人神经网络，进行比对，得到声音的相似性，当然还需要设置一个阈值来判断待识别人是否是预存的某一个人，为了获得较高的安全性，可以设置一个较高的阀门。判断是否进行开门。
4信号传输、远程控制与管理
ESP8266是一款支持串口的WIFI无线模块，支持多种协议、价格便宜、设计紧凑。可以通过串口与单片机直接相连，让单片机接入用户或企业的WIFI网络。用户可以通过标准的AT命令，与WIFI网络进行交互，完成采集数据和信息的实时传输任务。单片机将数据通过ESP8266将数据传输到服务端后，可由服务器端进行数据处理，包括对用户信息管理，开关门时间记录等。
云服务器与远程终端
服务器运行声纹/图像对比识别算法，提供声纹/图像对比识别接口，供客户端调用，此外服务器还运行系统后台服务程序，提供数据库操作接口，供网页端调用。
由于在内网状态下，服务器IP地址会变动，需要将内网IP地址映射成公网。我们采用了更为方便稳定的方式，使用URL域名的方式连接。
远程终端端，采用Ｗeb网页形式呈现，可以方便的移植到手机移动端、电脑端，多设备管理。管理员可以通过管理端完成对用户申请的审核，以及查看开门记录等。
总结
本文通过对智能门锁领域的现状和发展需求进行分析，设计了一套基于声纹识别的智能门锁系统。并从简单易操作的智能手机客户端，到基于Ｗeb技术的PC管理端，再到结合声纹识别技术的云服务器端，最后到基于Cortex-M单片机开发板的门锁端，通过无线网络通信技术，构建了一套完整的数据交互体系，实现了本文所设计的门锁系统。经过测试，该系统用户体验良好，且安全可靠。本文的方法可以广泛应用于其他安防领域。
参 考 文 献
[1] 王涛,王国中,朱林林.一种基于声纹识别的智能门锁系统设计与实现[J].电子测量技术,2019,42(03):107-111.
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[3]李坤,黄为勇,张威,李腾博.面向移动互联网的智能车定位导航系统设计实现[J].电脑迷,2018(08):238.
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[5]李湾湾. 说话人声纹识别的算法研究[D].浙江大学,2017.
作者简介：黄为勇，男，教授，主要从事电子信息与技术的教学和科研工作，研究方向为计算机测控与智能信息处理。
刘学诚(通信作者), 男, 1998年生，主要研究领域为通信系统、物联网. E-mail: xue_chengliu@163.com.
陈世超，男，1999年生，主要研究领域为计算机应用技术。
惠雨，男，1999年生，主要研究领域为计算机应用技术、通信系统，E-mail: howiehye@163.com. 金泽林，男，1999年生, 主要研究领域为电气工程。