一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，用不同位置点信号的差值构建Apollonius圆，在室内情况发现有伪AP存在的情况下，实现对伪AP的精确定位；其解决了现有技术中路径损耗模型定位需要提前知道发射功率和路径损耗参数的问题，解决了利用接收信号的强度进行定位时，环境对信号产生影响的问题，解决了PDR算法的误差累积问题；本发明专利技术不需要提前知道损耗模型的参数，此方法可以消除发射功率参数，并且在检测过程中实时计算得到当前路径损耗参数；可以有效提高定位精度，以不同点到伪AP的距离比值作为输入进行定位而不是直接计算距离。

【技术实现步骤摘要】
一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法
本专利技术涉及无线网络安全领域，具体涉及一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法。
技术介绍
随着城市无线局域网的大规模部署，无线局域网安全变得尤为突出和重要，其中伪AP钓鱼攻击是无线网络中严重的安全威胁之一。受到各种客观因素的限制，很多数据在WiFi网络上传输时都是明文的，如一般的网页、图片等；甚至还有很多网站或邮件系统在手机端进行登陆时，帐号和密码也是明文传输或只是简单加密传输。因此，这种情况下，一旦手机接入的网络是攻击者架设的伪AP，那么通过该伪AP传输的各种信息，包括帐号和密码等，就会被攻击者所截获。WiFi是家庭网络的第一道防线，如果黑客攻陷了Wifi，那么他们将可以攻击所有设备，至少是连接到家庭无线网络上的所有设备。黑客通常使用可远程遥控的信号干扰器、秘钥或是应用程序，来阻断正常的连接，使正常的设备无法工作，让智能家居设备连接到伪造的网络上来。黑客通过扫描无线信号来寻找防护较差的无线网络，也可以通过钓鱼的方法让用户连接到伪造的路由器，从而骗取登录信息。一旦黑客进入了无线网络，他就能够掌握所有智能家居设备的无线密码，使设备无法正常工作甚至损坏设备。伪AP钓鱼攻击，国外又称为“双面恶魔攻击(eviltwinattack)”，是通过仿照正常的AP，搭建一个伪AP，然后通过对合法AP进行拒绝服务攻击或者提供比合法AP更强的信号迫使无线客户端连接到伪AP。因为无线客户端通常会选择信号比较强或者信噪比(SNR)低的AP进行连接。如果成功进行了攻击，就会完全控制无线客户端网络连接，并且可以发起任何进一步的攻击。对于伪AP钓鱼攻击，采用精准迅速的检测技术及时的发现并阻止攻击是非常必要的。目前的伪AP检测技术主要包括信标帧时钟偏差、时序特性、无线嗅探、指纹识别等方式。目前无线网络在我们的日常生活中几乎无处不在，在很多情况下都需要知道所访问WiFi的具体位置，比如：AP的最优放置，检测恶意AP等，这些都要求我们能够及时有效地确定无线AP的位置。现有的定位AP位置的方法主要包括到达时间TOA(timeofarrival)、到达时间差TDOA(timedifferenceofarrival)、到达角度AOA(angleofarrival)和接收信号强度RSS(receivedsignalstrength)等。相较于其他三种定位方法，基于RSS的测量方法不要求时间同步以及部署天线阵列，对软硬件的要求都比较低，属于低成本定位。因此广泛应用于室内定位。基于RSS的测量方法主要分为符号性定位和物理性定位，符号性定位仅根据在接收端测量的RSS值无限的靠近AP，并不能满足大部分情况的要求。而物理性定位则是根据目前接收端所在的物理坐标和RSS来定位AP在此平面上的具体物理坐标位置。具体算法有质心定位，梯度定位和三边测量定位等。质心定位实现简单但是精度不高；信号梯度定位检测信号分布预测AP的具体方向，通过多个位置的方向预测来获取AP位置，一定程度上克服了采样偏差，降低了信号不均匀传播的影响，但是它需要进行繁重的测量工作；三边测量定位利用路径损耗模型计算接收端与AP发射端的距离，此方法要求事先知道这个经验模型的参数，即发射功率和路径损耗参数。PDR(pedestriandeadreckoning)是另外一种被广泛应用的室内定位算法，它根据前一刻所处位置来确定此刻所处位置的坐标，算法简单，短时间内定位精度高。但是存在累积误差，长时间定位会造成较大误差。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，解决了现有技术中路径损耗模型定位需要提前知道发射功率和路径损耗参数的问题，解决了利用接收信号的强度进行定位时，环境对信号产生影响的问题，解决了PDR算法的误差累积问题，其在室内情况发现有伪AP存在的情况下，实现对伪AP的精确定位。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，包括以下步骤：步骤一，定位环境中设置有真实AP、伪AP和接收端，在定位环境中建立定位坐标系D1，真实AP发射信号被接收端接收；步骤二，接收端以坐标原点为起点位置，在定位环境中移动，计算接收端移动到不同的终点位置处与起点位置之间的距离；步骤三，针对接收端在不同的终点位置处接收到的信号强度、以及不同终点位置与起点位置之间的距离进行拟合得到拟合曲线；根据拟合曲线求信号传输过程中的路径损耗系数n；步骤四，在定位环境中，接收端继续移动，接收端首次检测到伪AP发射的信号；利用首次检测到伪AP发射的信号的强度对伪AP的方位进行预测，确定伪AP在定位坐标系中所处区域；步骤五，人携带接收端在步骤四中确定的伪AP所处区域内行走，接收端在多个位置处接收到伪AP发射的信号；计算接收端接收到伪AP发射的信号的位置的坐标；根据多个位置处接收到的伪AP发射的信号的强度值、接收到伪AP发射的信号的位置的坐标和路径损耗系数n构建多个Apollonius圆；步骤六，根据步骤五中的多个Apollonius圆计算伪AP的坐标，实现对伪AP的定位。具体地，所述步骤六中的根据步骤五中的多个Apollonius圆计算伪AP的坐标，实现对伪AP的定位，具体包括以下步骤：步骤6.1：步骤5中的多个Apollonius圆中，每三个圆确定一个伪AP所在位置的近似坐标；具体实现方法如下：若所选取的三个圆仅相交于一点，则联立三个圆的方程进行求解，即可得到伪AP所在位置的近似坐标；若所选取的三个圆未相交于一点，则求取三个圆的圆心坐标，以三个圆心坐标为三角形的顶点作三角形，所述三角形的内切圆的圆心即为伪AP所在位置的近似坐标；步骤6.2：根据接收到伪AP发射的信号的位置的坐标，计算每个位置点的坐标误差值；每三个位置点构建3个Apollonius圆并确定一个伪AP所在位置的近似坐标，三个位置点形成一个组合，一个组合的坐标误差值为形成组合的各个位置点的坐标误差值之和；根据组合的坐标误差值求每个组合的权值；根据所有组合的权值和多个伪AP所在位置的近似坐标求得伪AP的坐标。具体地，所述步骤6.2中的根据接收到伪AP发射的信号的位置的坐标，计算每个位置点的坐标误差值，具体实现方法如下：记Si(Xi,Yi)为第i个检测到伪AP的位置的坐标，Xi为第i个检测到伪AP的位置的横坐标，Yi为第i个检测到伪AP的位置的纵坐标；ΔSi为第i个检测到伪AP的位置的坐标误差值，其中，其中，从位置Sj-1到位置Sj中人的行走方向与位置Sj到Sj+1人的行走方向之间的夹角；为步长测量误差；为角度测量误差。具体地，所述步骤6.2中根据组合的坐标误差值求每个组合的权值，采用的公式如下：其中，n表示接收到伪AP发射的信号的位置点的个数；Qk表示n个位置点形成的第k个组合的坐标误差；根据所有组合的权值和多个伪AP所在位置的近似坐标求得伪AP的坐标，采用的公式如下：其中，表示第k个检测到伪AP所在位置的近似坐标。具体地，所述步骤二中的计算接收端移动到不同的终点位置处与起点位置之间的距离，采用的方法如下：记人行走到某一终点位置Si，终点位置Si与起点位置之间的距离为di；记在定位坐标系D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，定位环境中设置有真实AP、伪AP和接收端，在定位环境中建立定位坐标系D1，真实AP发射信号被接收端接收；步骤二，接收端以坐标原点为起点位置，在定位环境中移动，计算接收端移动到不同的终点位置处与起点位置之间的距离；步骤三，针对接收端在不同的终点位置处接收到的信号强度、以及不同终点位置与起点位置之间的距离进行拟合得到拟合曲线；根据拟合曲线求信号传输过程中的路径损耗系数n；步骤四，在定位环境中，接收端继续移动，接收端首次检测到伪AP发射的信号；利用首次检测到伪AP发射的信号的强度对伪AP的方位进行预测，确定伪AP在定位坐标系中所处区域；步骤五，人携带接收端在步骤四中确定的伪AP所处区域内行走，接收端在多个位置处接收到伪AP发射的信号；计算接收端接收到伪AP发射的信号的位置的坐标；根据多个位置处接收到的伪AP发射的信号的强度值、接收到伪AP发射的信号的位置的坐标和路径损耗系数n构建多个Apollonius圆；步骤六，根据步骤五中的多个Apollonius圆计算伪AP的坐标，实现对伪AP的定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，定位环境中设置有真实AP、伪AP和接收端，在定位环境中建立定位坐标系D1，真实AP发射信号被接收端接收；步骤二，接收端以坐标原点为起点位置，在定位环境中移动，计算接收端移动到不同的终点位置处与起点位置之间的距离；步骤三，针对接收端在不同的终点位置处接收到的信号强度、以及不同终点位置与起点位置之间的距离进行拟合得到拟合曲线；根据拟合曲线求信号传输过程中的路径损耗系数n；步骤四，在定位环境中，接收端继续移动，接收端首次检测到伪AP发射的信号；利用首次检测到伪AP发射的信号的强度对伪AP的方位进行预测，确定伪AP在定位坐标系中所处区域；步骤五，人携带接收端在步骤四中确定的伪AP所处区域内行走，接收端在多个位置处接收到伪AP发射的信号；计算接收端接收到伪AP发射的信号的位置的坐标；根据多个位置处接收到的伪AP发射的信号的强度值、接收到伪AP发射的信号的位置的坐标和路径损耗系数n构建多个Apollonius圆；步骤六，根据步骤五中的多个Apollonius圆计算伪AP的坐标，实现对伪AP的定位。2.如权利要求1所述的基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，其特征在于，所述步骤六中的根据步骤五中的多个Apollonius圆计算伪AP的坐标，实现对伪AP的定位，具体包括以下步骤：步骤6.1：步骤5中的多个Apollonius圆中，每三个圆确定一个伪AP所在位置的近似坐标；具体实现方法如下：若所选取的三个圆仅相交于一点，则联立三个圆的方程进行求解，即可得到伪AP所在位置的近似坐标；若所选取的三个圆未相交于一点，则求取三个圆的圆心坐标，以三个圆心坐标为三角形的顶点作三角形，所述三角形的内切圆的圆心即为伪AP所在位置的近似坐标；步骤6.2：根据接收到伪AP发射的信号的位置的坐标，计算每个位置点的坐标误差值；每三个位置点构建3个Apollonius圆并确定一个伪AP所在位置的近似坐标，三个位置点形成一个组合，一个组合的坐标误差值为形成组合的各个位置点的坐标误差值之和；根据组合的坐标误差值求每个组合的权值；根据所有组合的权值和多个伪AP所在位置的近似坐标求得伪AP的坐标。3.如权利要求2所述的基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，其特征在于，所述步骤6.2中的根据接收到伪AP发射的信号的位置的坐标，计算每个位置点的坐标误差值，具体实现方法如下：记Si(Xi,Yi)为第i个检测到伪AP的位置的坐标，Xi为第i个检测到伪AP的位置的横坐标，Yi为第i个检测到伪AP的位置的纵坐标；ΔSi为第i个检测到伪AP的位置的坐标误差值，其中，其中，从位置Sj-1到位置Sj中人的行走方向与位置Sj到Sj+1人的行走方向之间的夹角；为步长测量误差；为角度测量误差。4.如权利要求3所述的基于传感器数据与信号差值融合定位伪AP的方法，其特征在于，所述步骤6.2中根据组合的坐标误差值求每个组合的权值，采用的公式如下：其中，n表...

【专利技术属性】
技术研发人员：房鼎益，杨蕾，汤战勇，李蓉，李青佩，龚晓庆，郭军，陈峰，陈晓江，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61