一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法技术

一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，利用可穿戴设备对佩戴状态的准确感知，在用户佩戴可穿戴设备时对使用者进行身份认证，在用户摘除可穿戴设备时自动解除身份认证。通过认证后的可穿戴设备，对用在其他智能设备上的操作过程进行多设备多传感器联合认证。综合用户在智能设备上进行的交互操作，智能设备和可穿戴设备上的加速度陀螺仪等实时传感器数据，计算多设备间的操作行为的动作时间同步性和空间姿态一致性指标，以此为依据来实现智能设备上的用户操作实时认证，无感地将可穿戴设备在佩戴时建立的使用者信任传递给智能设备。本发明专利技术通过传感器数据进行操作的动作时间同步性和空间姿态一致性判断，自动实现操作级的实时身份认证。

【技术实现步骤摘要】
一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法
本专利技术涉及智能设备用户身份认证领域，具体涉及一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，在交互行为发生时，实现智能设备上的用户操作实时认证。
技术介绍
随着互联网和物联网技术的发展，人们逐渐开始在智能设备上完成支付转账、生活办公等活动，这些行为都与人们的隐私及财产安全密切相关，身份认证问题已经变得十分重要。传统的认证方式如密码解锁和图形解锁，目前已无法良好保护用户的隐私与财产安全，而较为流行的生物生理认证方式则需要额外的设备进行支持，且易引发更为严重的用户生理信息泄露的安全问题。因此，需要开发一种针对于智能设备安全方便的身份认证方法。目前，各种可穿戴设备已经在一定范围内较为普及，例如常见的智能手环、智能手表、智能戒指等。并且，现有的可穿戴设备和智能设备中都配有运动传感器等多种传感器芯片，通过这些传感器芯片采集到的传感器数据能够实时对用户的动作状态进行感知。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，利用可穿戴设备对佩戴状态的准确感知，在用户佩戴可穿戴设备时对使用者进行身份认证，在用户摘除可穿戴设备时自动解除身份认证，通过认证后的可穿戴设备，对用在其他智能设备上的操作过程进行多设备、多传感器联合认证，综合用户在智能设备上进行的交互操作，以及智能设备和可穿戴设备上的实时传感器数据，计算多设备间的操作行为的动作时间同步性和空间姿态一致性指标，以此为依据来实现智能设备上的用户操作实时认证，无感地将可穿戴设备在佩戴时建立的使用者信任传递给智能设备。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：1)利用可穿戴设备对佩戴状态能够准确感知的特性，在用户佩戴可穿戴设备时对使用者进行身份认证，通过身份认证后将可穿戴设备设置为可信设备，一旦检测到用户摘除可穿戴设备时则立即解除其可信设备的状态认定；2)采集智能设备的交互操作数据，采集智能设备和可信可穿戴设备内嵌的传感器数据，包括传感器数值以及对应的时间戳；3)分析采集到的交互操作数据和传感器数据，计算在交互操作过程中智能设备和可信可穿戴设备的数据是否具有动作时间同步性指标；4)分析采集到的交互操作数据和传感器数据，计算在交互操作过程中智能设备和可穿戴设备的数据是否具有空间姿态一致性指标；5)综合动作时间同步性和空间姿态一致性的计算结果，判定交互操作时可信可穿戴设备传感器数据是否与智能设备操作数据匹配，以此为依据来进行用户交互操作持续认证或解锁认证，无感地将可信可穿戴设备在佩戴时建立的使用者信任传递给智能设备。所述的步骤1)中，用户佩戴可穿戴设备的判断方法包括：检测可穿戴设备锁扣是否扣好，判断可穿戴设备能否感知到用户的生物信息，包括心跳、皮肤电、体温，判断可穿戴设备的运动传感器数据是否符合正常的佩戴操作状态。所述的步骤3)中计算动作时间同步性指标的过程包括：根据交互操作数据及智能设备和可信可穿戴设备的传感器数据，计算可穿戴设备佩戴位置的运动是否与交互操作事件完成过程或智能设备的运动之间存在动作时间同步性指标。计算动作时间同步性指标的具体过程为：(a)根据可信可穿戴设备的传感器数据和智能设备的运动传感器数据计算可信可穿戴设备运动状态是否与智能设备运动状态相符以及相符程度；(b)根据可信可穿戴设备传感器数据和智能设备的交互数据计算可信可穿戴设备运动状态是否与当前交互操作过程相符以及相符程度；(c)综合(a)(b)的计算结果得到两个设备的动作时间同步性指标。所述的步骤4)中计算空间姿态一致性指标包括：在交互操作的过程中，根据智能设备和可信可穿戴设备的传感器数据计算两设备间的相对姿态角度关系以及空间距离关系，计算相关结果与当前交互操作模式在空间姿态关系上一致的程度。计算空间姿态一致性指标的具体过程为：(Ⅰ)利用可信可穿戴设备与智能设备的传感器数据计算两个设备在交互过程中相对姿态角度变化的相似性程度；(Ⅱ)利用无线信道强度或可信可穿戴设备与智能设备的空间定位信息，计算在交互过程中两个设备之间的相对距离；(Ⅲ)综合(Ⅰ)(Ⅱ)结果得到两个设备的空间姿态一致性指标。可穿戴设备和智能设备所采集的传感器数据包括加速度计数据、陀螺仪数据以及磁力计数据。智能设备所采集的交互数据包括：触摸交互行为中的触摸位置X坐标、触摸位置Y坐标、触摸接触面积、触摸事件时间戳、触摸事件累积次数和触摸压力；以及，按键行为中的按键开始时间、按键结束时间、按键类型和按键压力。所述的智能设备和可穿戴设备采用同一时间戳记录方式进行数据采集；在后续的数据分析时，基于设备交互操作的时间片段对可穿戴设备传感器数据和智能设备传感器数据进行划分，截取相应时间片段的传感器数据，根据交互操作类型对传感器数据片段采用不同的滑动窗口设置。与现有技术相比，本专利技术的身份认证方法既能够作为智能设备解锁或者涉及隐私操作时的一次身份认证方法，也能够作为智能设备的持续认证方法。本专利技术通过利用可穿戴设备随身携带不易离开用户身份的特点，结合可穿戴设备对智能设备的使用者进行身份认证，安全可靠度高。相对于现有可穿戴设备单一利用蓝牙信号强度对智能设备进行解锁的方式，本专利技术结合传感器数据对动作和空间姿态的描述特征进行认证，精度和可靠度有大幅提升。相对于现有设备内置的解锁一次认证，本专利技术能够对智能设备使用者身份进行实时监控，持续保证数据的安全，本专利技术中的智能设备可以是各种可以进行人机交互的可操作设备，包括以触屏为主要交互方式的设备，例如智能手机、平板电脑以及带触摸屏的计算设备、信息显示设备或通信设备，或者是以按键为主要交互方式的设备，例如按键手机、楼宇安防、ATM机、电脑以及带键盘的计算设备、信息显示设备或通信设备。本专利技术中的可穿戴设备可以是各种直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备，可以采集多种传感器数据的信息并与其它设备进行数据交互，例如智能手环、智能手表、智能戒指等。附图说明图1本专利技术身份认证方法的整体流程图；图2本专利技术系统初始化部分的流程图；图3本专利技术实施例一的流程图；图4本专利技术实施例二的流程图；图5两个设备在同一只手时触屏操作的陀螺仪示意图；图6两个设备不在同一只手时触屏操作的陀螺仪示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例1本专利技术结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法包括以下环节：环节一：多设备间时间同步和智能手环可信状态设置；智能终端和智能手环将各自的时间系统同步对准，并设置为同一个时间戳系统。使用者将智能终端与智能手环进行配对连接，智能手环根据佩戴锁扣扣紧信号和采集到的使用者心跳、皮肤电、体温等生理信号以及陀螺仪，加速度计等运动传感器信号判定使用者是否佩戴智能手环：1)如检测到佩戴锁扣扣紧信号，同时还能够在一段时间内(比如1分钟内)连续检测到使用者心跳，皮电，体温等其中的一个或多个生理信号，则判断智能手环处于正常佩戴状态。2)如检测到佩戴锁扣扣紧信号，并且陀螺仪，加速度计等运动传感器信号显示智能手环运动状态符合正常佩戴时的运动特征，如持续检测到走路时手臂摆动的运动信号或使用训练好的腕部运动分类器判定当前信号对应于腕部运动状态，则判断智能手环处于正常佩戴状态。3)如果智能手环不产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用可穿戴设备对佩戴状态能够准确感知的特性，在用户佩戴可穿戴设备时对使用者进行身份认证，通过身份认证后将可穿戴设备设置为可信设备，一旦检测到用户摘除可穿戴设备时则立即解除其可信设备的状态认定；2)采集智能设备的交互操作数据，采集智能设备和可信可穿戴设备内嵌的传感器数据，包括传感器数值以及对应的时间戳；3)分析采集到的交互操作数据和传感器数据，计算在交互操作过程中智能设备和可信可穿戴设备的数据是否具有动作时间同步性指标；4)分析采集到的交互操作数据和传感器数据，计算在交互操作过程中智能设备和可穿戴设备的数据是否具有空间姿态一致性指标；5)综合动作时间同步性和空间姿态一致性的计算结果，判定交互操作时可信可穿戴设备传感器数据是否与智能设备操作数据匹配，以此为依据来进行用户交互操作持续认证或解锁认证，无感地将可信可穿戴设备在佩戴时建立的使用者信任传递给智能设备。

【技术特征摘要】
1.一种结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用可穿戴设备对佩戴状态能够准确感知的特性，在用户佩戴可穿戴设备时对使用者进行身份认证，通过身份认证后将可穿戴设备设置为可信设备，一旦检测到用户摘除可穿戴设备时则立即解除其可信设备的状态认定；2)采集智能设备的交互操作数据，采集智能设备和可信可穿戴设备内嵌的传感器数据，包括传感器数值以及对应的时间戳；3)分析采集到的交互操作数据和传感器数据，计算在交互操作过程中智能设备和可信可穿戴设备的数据是否具有动作时间同步性指标；4)分析采集到的交互操作数据和传感器数据，计算在交互操作过程中智能设备和可穿戴设备的数据是否具有空间姿态一致性指标；5)综合动作时间同步性和空间姿态一致性的计算结果，判定交互操作时可信可穿戴设备传感器数据是否与智能设备操作数据匹配，以此为依据来进行用户交互操作持续认证或解锁认证，无感地将可信可穿戴设备在佩戴时建立的使用者信任传递给智能设备。2.根据权利要求1所述结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，其特征在于，所述的步骤1)中，用户佩戴可穿戴设备的判断方法包括：检测可穿戴设备锁扣是否扣好，判断可穿戴设备能否感知到用户的生物信息，包括心跳、皮肤电、体温，判断可穿戴设备的运动传感器数据是否符合正常的佩戴操作状态。3.根据权利要求1所述结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，其特征在于，所述的步骤3)中计算动作时间同步性指标的过程包括：根据交互操作数据及智能设备和可信可穿戴设备的传感器数据，计算可穿戴设备佩戴位置的运动是否与交互操作事件完成过程或智能设备的运动之间存在动作时间同步性指标。4.根据权利要求3所述结合可穿戴设备的多智能设备身份认证方法，其特征在于，计算动作时间同步性指标的具体过程为：(a)根据可信可穿戴设备的传感器数据和智能设备的运动传感器数据计算可信可穿戴设备运动状态是否与智能设备运动状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡忠闽，廉美惠，赵宇轩，董建敏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61