一種電子簽名多維力信息采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于身份認證技術(shù)領(lǐng)域，涉及到電子簽名，具體涉及一種電子簽名多維力 ?目息米集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物識別技術(shù)是指依據(jù)人獨有的身體特征或行為習慣來對個體進行唯一鑒定。作 為一項新興的科學，生物識別技術(shù)已經(jīng)深入到社會生活的各個層面，給公眾帶來安全保證， 成為公認的身份識別技術(shù)。生物識別所用到的特征通常具有唯一性，可定量測量，持久性等 特點，同時還要便于采集，用戶容易接受，樣本不易偽造，銀行等機構(gòu)現(xiàn)在最為常用的防偽 方法是采集簽名和指紋，我們在一些消費場所通過銀行卡、信用卡等支付方式時也會有密 碼和電子簽名兩層保護。但是，簽名是一種靜態(tài)特征，具有可偽造的特點，作為一種靜態(tài)特 征運用在銀聯(lián)電子簽名等領(lǐng)域還存在一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電子簽名多維力信息采集系統(tǒng)，不僅 能采集到用戶的簽名，而且采集在書寫過程中產(chǎn)生的三維空間（0-ΧΥΖ坐標系統(tǒng)）多維力矢 量信息，這種"隱藏"在漢字背后的多維力信息，是別人無法看到的，從而也是無法模仿的， 而且手寫行為是一種主動行為，不同于掌紋、虹膜等靜態(tài)行為，因此，基于獲取的三維空間 多維力信息作為身份認證特征具有突出有益效果。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電子簽名多維力信息采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)包括數(shù) 據(jù)采集模塊和傳感系統(tǒng)信號處理器，數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器矩陣，傳感器矩陣設(shè)置在書 寫區(qū)域下方，所述傳感器包括X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合，所述X 方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合均包括兩個以上相互形成差動的電容 單元模塊，所述電容單元模塊采用由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒結(jié)構(gòu)，每個條狀 電容單元包括上極板的驅(qū)動電極和下極板的感應(yīng)電極，所述X方向差動電容單元組合和Y 方向差動電容單元組合的電容值求和計算電容傳感器的法向力且消除切向力影響。
[0005] 電子簽名多維力信息采集系統(tǒng)還包括顯示模塊和敏感膜片，所述顯示模塊連接傳 感系統(tǒng)信號處理器，敏感膜片覆蓋在傳感器陣列表面，所述顯示模塊的長和寬相比于傳感 器陣列以相同的比例縮小。所述每個條狀電容單元的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動 電極的長度大于感應(yīng)電極長度，驅(qū)動電極長度兩端分別預(yù)留左差位和右差位δ φ，bQS
其中，為條狀電容單元的驅(qū)動電極長度，13。胃為條狀電容單元的感應(yīng) 電極長度。所述差位
其中d。為彈性介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì) 的抗剪模量，τ_為最大應(yīng)力值。所述兩組相互形成差動的電容單元模塊的條狀電容單元 的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯位偏移，錯位偏移大小相同、方向相反。所述 梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個以上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對應(yīng)連接的引線，相鄰兩條 狀電容單元之間設(shè)有電極間距& 5。所述平行板面積S = M(Bfa5)Iv其中，M為條狀電容單 元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長度，a。條狀電容單元的寬度。所述電容單元模塊的每個條 狀電容單元的引線通過并聯(lián)或者獨立連接到傳感系統(tǒng)信號處理器。所述條狀電容單元的寬
其中，d。為彈性介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。 所述傳感系統(tǒng)信號處理器和電容單元模塊之間設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓 對電容或頻率對電容的傳輸系數(shù)。
[0006] 本發(fā)明有如下積極效果：本發(fā)明的電子簽名多維力信息采集系統(tǒng)采集書寫過程中 產(chǎn)生的三維空間（0-ΧΥΖ坐標系統(tǒng)）多維力矢量信息，這種"隱藏"在漢字背后的多維力信 息，是別人無法看到的，從而也是無法模仿的，而且手寫行為是一種主動行為，反應(yīng)了個體 的習慣特征。另外，本發(fā)明將信息顯示模塊和采集模塊分開，避免刻意模范，降低可模仿性， 提高安全因子。本發(fā)明的電容壓力傳感器，有效使用平板面積，并且通過差動等方法有效解 決三維力間耦合，并利用特殊的條狀電容結(jié)構(gòu)，使法向與切向轉(zhuǎn)換都達到較高的線性、精度 與靈敏度。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元及其坐標系。
[0008] 圖2是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0009] 圖3是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0010] 圖4是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0011]圖5是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元對的初始錯位圖。
[0012]圖6是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元對受力后偏移圖。
[0013] 圖7是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖8是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器驅(qū)動電極結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖9是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器感應(yīng)電極結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖10是本發(fā)明的【具體實施方式】的通過相同傳遞系數(shù)K實現(xiàn)輸出響應(yīng)求和。
[0017] 圖11是本發(fā)明的【具體實施方式】的單元電容對的信號差動示意圖。
[0018] 圖12為本發(fā)明【具體實施方式】的多維力信息采集裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖13為本發(fā)明【具體實施方式】手寫區(qū)域結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖14為本發(fā)明【具體實施方式】三維力主要特征分量曲線圖。
[0021] 其中，1顯示模塊，2手寫區(qū)域，201敏感膜片，202傳感器陣列。
【具體實施方式】
[0022] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準確和深入的理解。
[0023] 本發(fā)明的主要思路是：現(xiàn)在常見的身份認證方法包括簽名和一些生物特征辨別 方法，比如指紋和虹膜等，但是指紋和虹膜涉及到個人隱私，簽名具有可偽造性，因此本發(fā) 明采用書寫背后的多維力信息作為一種輔助身份識別方法。書寫運動習慣，是人們在長期 的書寫過程中形成的具有特色的一種特征。同一用戶在書寫相同漢字的過程中，其作用力 的曲線呈現(xiàn)出相當程度的重復性，因此，運用生物力學方面的知識對漢字書寫過程測量的 數(shù)據(jù)進行力學分析，找出不同的書寫者在書寫過程中所體現(xiàn)的三維力特征與漢字構(gòu)成的關(guān) 系，作為一種簽名識別特征。
[0024] 本發(fā)明的電子簽名多維力信息采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊和傳感系統(tǒng) 信號處理器，數(shù)據(jù)采集模塊的核心是三維力傳感器，三維力傳感器采集書寫過程中的筆尖 與寫字板之間的三維力信息，三維力傳感器設(shè)置在書寫區(qū)域下方，采集書寫過程中的作用 力信息，傳感器輸出的弱信號通過放大、濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)化后送入處理器內(nèi)，處理器實現(xiàn)對 數(shù)據(jù)的處理等，并將力采集模塊得到的軌跡信息傳輸給顯示模塊進行視覺反饋。本發(fā)明中 的手寫輸入模塊和顯示模塊分離，可以更加真實的反應(yīng)出一個人的書寫習慣，被模范的可 能性降低，提高身份認證的安全性。
[0025] 如圖12所示，為本發(fā)明手寫力采集裝置，其中1為顯示模塊，2為書寫區(qū)域，如圖 2,書寫區(qū)域包括敏感膜片201和傳感器陣列202,敏感膜片為一層很薄的薄膜，覆蓋在傳感 器陣列的表面，傳感器陣列為矩形陣列，其長和寬都與顯示區(qū)域成相同的比例，也即顯示區(qū) 域的長和寬相比于傳感器陣列成相同的比例縮小，每個傳感器與顯示模塊的一個區(qū)域-- 對應(yīng)，在實際的測繪簽名過程中，檢測到書寫力的傳感器所對應(yīng)的顯示區(qū)域顯示字跡，完成 圖形顯示和交互功能，用戶可以直觀的看到手寫運動的結(jié)果。
[0026] 通過振蕩器把電容轉(zhuǎn)化為頻率之后，加入限幅放大器，因為振蕩器輸出有兩個變 化量即頻率和幅值，為了限制幅值的變化，并使幅值成為定值，從而使輸出量的變化只有頻 率，以它作為判斷被測量的大小。限幅器后面加上鑒頻器，用來補償其余部分的非線性，使 整個系統(tǒng)線性化，并將頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓或者電流等模擬量輸出至放大器，最后再進行 放大輸出。
[0027] 以下說明本發(fā)明三維力傳感器檢測三維空間（0-ΧΥΖ坐標系統(tǒng)）手寫力矢量信息 的原理：三維測力傳感器包括X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組合，所述X 方向差動電容單元組合通過電容值相減計算X方向的切向力且消除Y方向切向力影響，所 述Y方向差動電容單元組合通過電容值相減