一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法，在接收端采集三个位置的CSI信息，收集过程手势移动路径为一个半圆；调整测量方向，对是否存在LOS路径进行识别；识别菲涅尔切割点，先进行CSI预处理，再进行线性拟合寻峰算法，得到第一菲涅尔区切割的波谷，进而得到菲涅尔切割点位置；再通过判断相对方向，并利用手势开始运动时在时域范围30个子载波的相关性增大这个现象对方向进行修正；最后取出三个位置收集的CSI数据，根据位置坐标和方向取三条直线的交点坐标，并使用基于视距路径最大幅值的加权质心算法计算最终AP的位置。本发明专利技术检测方法简单，投入的人力物力少，成本低，同时提高了检测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法
本专利技术属于无线通信
，涉及Wi-Fi信号源定位方法，尤其涉及一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法。
技术介绍
公共场所恶意AP(AccessPoint，接入点)引发的隐私信息泄露日益增加，恶意AP位置的获取尤为重要。现有的AP定位方法可以分为三类：基于特殊硬件、基于接收信号强度(RSS)、基于信道状态信息(CSI)。现有的AP定位主要通过在可疑区域中部署专业基础设施(例如，多个嗅探器)或专用硬件(例如，定向天线)，可以基于在多个嗅探器接收的信号利用信号等值线图来估计非法AP的位置(D.Schweitzer,W.Brown,andJ.Boleng,Usingvisualizationtolocaterogueaccesspoints.JournalofComputingSciencesinColleges,2007)，其基本的方法是使用运行无线嗅探软件的分布式监控系统，一旦检测到恶意AP，传感器将把接收到的信号强度送回中央服务器，再根据信号强度的分布来判断AP的位置。或者可以通过使用多个定向天线通过旋转得到信号强度的信息来确定位置(Adelstein,F.,etal.PhysicallyLocatingWirelessIntruders.inInternationalConferenceonInformationTechnology:CodingandComputing,2004.Proceedings.Itcc.2004)。然而，在大范围中部署多个嗅探器或者定向天线需要的成本很高，也需要较大的人力投入。基于RSS的AP定位利用的主要思想是认为在更接近AP的位置，LOS(LineofSight,视距)路径未被遮挡的位置，RSS值更高。(Han,D.,etal.,Accesspointlocalizationusinglocalsignalstrengthgradient.S.B.Moonetal.(Eds.):PAM2009,LNCS5448,pp.99–108,2009)使用从本地信号强度变化导出的方向信息定位AP，它提出一种利用梯度的AP定位算法，通过组合来自多个有利点的方向估计来定位AP。(Park,J.,etal.,AStudyofEstimationofAPPositionforImprovementofIndoorPositioningPerformances.InternationalJournalofControlandAutomation)根据多个已知位置的用户与未知AP之间的信号强度信息通过衰减模型计算出距离，进而得到未知AP的位置。(A.Subramanian,P.Deshpande,J.Gaojgao,andS.Das,“Drive-bylocalizationofroadsidewifinetworks,”inIEEEINFOCOM,2008)中当在车辆移动时定向天线连续旋转，使用天线的不同定向波束的信号强度信息来估计从AP发送的帧的到达角。(Z.Zhang,X.Zhou,W.Zhang,Y.Zhang,G.Wang,B.Zhao,andH.Zheng,Iamtheantenna:Accurateoutdooraplocationusingsmartphones.MOBICOM,2011)提出使用人体作为遮挡无线接收器不同方向的障碍，并且当信号强度具有最大衰落时，可以确定AP的方向。(M.Gonzalez,J.Gomez,M.Lopez-Guerrero,V.Rangel,andM.deOca,“Guide-gradient:Aguidingalgorithmformobilenodesinwlanandadhocnetworks,”inWirelessPersonalCommunications,2011)使用梯度方法实现了一个点到点引导系统。它们都利用RSS用于AP定位，基于RSS的方法假设更接近AP的位置将具有更高的信号强度值。为减轻多径效应的影响，Wilson等提出了射频断层扫描成像(RadioTomographyImaging,RTI)的方法(WILSONJ，PATWARIN.See·throushwalls：Motiontrackingusingvariance-basedradiotomographynetworks[J].IEEETransactionsonMobileComputing，2011，10(5)：612—621)，在目标区域密集部署的传感器节点来跟踪动作，又有了额外的硬件投入。基于RSS的非法AP定位方法定位准确度并不理想，在复杂的室内环境中效果不是很好，在户外环境中的性能仍然有很大的改进余地。(Zheng,X.,etal.,Accuraterogueaccesspointlocalizationleveragingfine-grainedchannelinformation.IEEEConferenceonCommunications；NetworkSec...,2014)分析人体挡住AP的衰落特征，利用时域内的幅度相关和幅度正交变换等方法获得AP的方向信息并使用三角测量来获得AP的具体位置信息，需要人站在不同位置等做出一系列的行为。(Sen,S.,R.R.ChoudhuryandS.Nelakuditi,SpinLoc:SpinOncetoKnowYourLocation.HotMobile’12,February28–29,2012)中利用PDP(Powerdelayprofile)得到直接路径的能量信息EDP(energyofthedirectpath)，期望被定位者旋转一次以估计AP的方向，基于人体阻挡信号导致信号以不同的方式衰减，这种衰减可以揭示AP在室内环境中的方向。以上所述方法存在以下不足：一是投入人力物力造成的成本过高；二是测试精度不够；三是测试方法繁杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法，以简化测试方法达到降低人力物力的高成本投入并提高测试精准度的目的。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法，包括以下步骤：1)在接收端收集三个位置的信道状态信息，收集过程手势移动路径为一个半圆，对每个位置收集到的信道状态信息都进行如下步骤2)-步骤5)的处理；2)对测量方向进行调整，对是否存在视距路径进行识别；利用离群点检测算法，根据信道冲击响应延迟的分布确定是否存在视距路径；设定阈值，判断离群点检测算法计算结果的统计结果是否超过阈值，若超过阈值，则认为这次采集的数据为背对着AP收集的；使用信道冲击响应中接收端三个接收天线最大幅度对应的延迟进行进一步分辨；3)识别菲涅尔切割点，先进行信道状态信息预处理，即利用信道频率响应逆傅里叶变换后得到的信道冲击响应获得视距路径的能量；为了获得波形信息，再进行线性拟合寻峰算法，结合曲线上升下降趋势、幅度差、斜率，使用最小二乘法线性拟合的二阶抛物线拟合波谷，高斯函数拟合波峰，寻找各自波形的位置、幅度及峰宽，结合波峰波谷位置、持续时间、连续性参数，得到最可能是第一菲涅尔区切割的波谷，进而得到菲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在接收端收集三个位置的信道状态信息，收集过程手势移动路径为一个半圆，对每个位置收集到的信道状态信息都进行如下步骤2)‑步骤5)的处理；2)对测量方向进行调整，对是否存在视距路径进行识别；利用离群点检测算法，根据信道冲击响应延迟的分布确定是否存在视距路径；设定阈值，判断离群点检测算法计算结果的统计结果是否超过阈值，若超过阈值，则认为这次采集的数据为背对着AP收集的；使用信道冲击响应中接收端三个接收天线最大幅度对应的延迟进行进一步分辨；3)识别菲涅尔切割点，先进行信道状态信息预处理，即利用信道频率响应逆傅里叶变换后得到的信道冲击响应获得视距路径的能量；为了获得波形信息，再进行线性拟合寻峰算法，结合曲线上升下降趋势、幅度差、斜率，使用最小二乘法线性拟合的二阶抛物线拟合波谷，高斯函数拟合波峰，寻找各自波形的位置、幅度及峰宽，结合波峰波谷位置、持续时间、连续性参数，得到最可能是第一菲涅尔区切割的波谷，进而得到菲涅尔切割点位置；4)判断相对方向，首先通过上一步菲涅尔切割点的识别，找到第一菲涅尔区的范围，确定在第一菲涅尔区内移动时产生的信道状态信息特征是否符合预期；若符合，导出波谷对应于总采集数据的百分比，进而导出方向信息；若不符合，需要进行二次测量，并判断是否是因为视距路径识别出现了问题；5)方向修正，在手势开始运动时在时域范围30个子载波的相关性增大，利用这个现象找到相关性最大的数据部分，即真实的开始和结束画半圆的位置，以此来对方向进行修正；6)位置导出，取三个位置收集的信道状态信息数据，根据位置坐标和方向取三条直线的交点(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，使用基于视距路径最大幅值的加权质心算法计算最终AP的位置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于简单手势确定恶意AP位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在接收端收集三个位置的信道状态信息，收集过程手势移动路径为一个半圆，对每个位置收集到的信道状态信息都进行如下步骤2)-步骤5)的处理；2)对测量方向进行调整，对是否存在视距路径进行识别；利用离群点检测算法，根据信道冲击响应延迟的分布确定是否存在视距路径；设定阈值，判断离群点检测算法计算结果的统计结果是否超过阈值，若超过阈值，则认为这次采集的数据为背对着AP收集的；使用信道冲击响应中接收端三个接收天线最大幅度对应的延迟进行进一步分辨；3)识别菲涅尔切割点，先进行信道状态信息预处理，即利用信道频率响应逆傅里叶变换后得到的信道冲击响应获得视距路径的能量；为了获得波形信息，再进行线性拟合寻峰算法，结合曲线上升下降趋势、幅度差、斜率，使用最小二乘法线性拟合的二阶抛物线拟合波谷，高斯函数拟合波峰，寻找各自波形的位置、幅度及峰宽，结合波峰波谷位置、持续时间、连续性参数，得到最可能是第一菲涅尔区切割的波谷，进而得到菲涅尔切割点位置；4)判断相对方向，首先通过上一步菲涅尔切割点的识别，找到第一菲涅尔区的范围，确定在第一菲涅尔区内移动时产生的信道状态信息特征是否符合预期；若符合，导出波谷对应于总采集数据的百分比，进而导出方向信息；若不符合，需要进行二次测量，并判断是否是因为视距路径识别出现了问题；5)方向修正，在手势开始运动时在时域范围30个子载波的相关性增大，利用这个现象找到相关性最大的数据部分，即真实的开始和结束画半圆的位置，以此来对方向进行修正；6)位置导出，取三个位置收集的信道状态信息数据，根据位置坐标和方向取三条直线的交点(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，使用基于视距路径最大幅值的加权质心算法计算最终AP的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中接收端为配备Inter5300网卡并修改过网卡固件的电脑；利用多输入多输出技术产生的多个信道状态信息流更准确的把握信道状态及传播过程中的多径效应。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中手势的移动路径为身前半圆。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永乐，于丹，王会青，王潇健，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14