一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法及系统技术方案

本发明专利技术提供种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法及系统，所述可穿戴智能设备配对方法包括以下步骤：步骤S1，通过可穿戴智能设备采集光被血液吸收后的变化信号，并将其转化为电信号以获得用户的心跳数据；步骤S2，对用户的心跳数据进行滤波处理；步骤S3，对滤波后的心跳数据进行心跳周期计算；步骤S4，根据心跳周期以及心跳周期内的心跳数据差异值产生二进制密钥。本发明专利技术基于用户自己的心跳数据进行分析和处理，进而有效与心跳数据匹配的二进制密钥，且在数据分析和处理的过程中能够提取准确的心跳数据，能够实现很好的配对效果，给用户提供一个安全的配对和认证方法，实现了用户可穿戴智能设备的数据隐私保护，硬件成本低，易实现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法及系统
本专利技术涉及一种可穿戴智能设备的配对方法，尤其涉及一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，并涉及采用了该基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法的可穿戴智能设备配对系统。
技术介绍
随着智能化社会进程的不断推进，新兴智能设备的不断发展，尤其是可穿戴智能设备的爆炸式增长，越来越多的可穿戴智能设备出现在我们的日常生活中，它能够随时给我们的生活提供便利，比如：智能耳机能给我们提供很多个人健康相关的数据，能让我们实时检测到自己的生命体征相关的信息，为我们每个人的健康保驾护航，大大为我们的生活质量提供了强有力的保障。我们在使用智能设备的便利的同时，我们可能需要频繁的断开和重新连接，在传输个人隐私数据的时候，也伴随着很多严峻的考验，怎样保证每次我们都是配对都是安全的，所以保护个人隐私数据的前提是提供一个安全可靠的设备配对，才能有效保护我们的数据隐私。国内外研究的配对有如下几个：在智能手机上，我们常常蓝牙配对，但是蓝牙配对有如下几个缺点，首先，蓝牙配对是很不安全的，对于高级黑客，完全可以通过信号信道的干扰来不断监听我们所要发送的隐私数据，这些在很多文献中都有所证明；其次，蓝牙的匹配设备的数量是有限的，智能匹配一个设备，而我们需要匹配很多的可穿戴智能设备，这一点蓝牙是不能达到我们的需求；最后，我们都知道一直打开蓝牙，是相当费电的，这对于电池容量很小的可穿戴智能设备来说是不能接受的。现在还有使用基于步态进行多个可穿戴智能设备之间的配对方式，因为人在行走的时候，步态会影响人的全身，也就是走路全身都是会动，利用加速度来手机不同设备之间的信号，通过信号处理，产生一系列密钥，但是这个有个很大的问题就是只有在人移动的时候，才能使用，也就是说，我们在安静的时候，是不能够配对成功的，这必然在很大程度上限制了其工作范围。还有一些现有技术是使用周围的光和声音等周围信息，产生一系列密钥，这种现有技术存在的问题在于，由于周围的环境复杂变化，而且噪音很大，并不能够准确的识别安全密钥。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种既能保护用户隐私，又能够有效实现可穿戴智能设备配对的可穿戴智能设备配对方法，并提供采用了该可穿戴智能设备配对方法的可穿戴智能设备配对系统。对此，本专利技术提供一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，包括以下步骤：步骤S1，通过可穿戴智能设备采集光被血液吸收后的变化信号，并将其转化为电信号以获得用户的心跳数据；步骤S2，对用户的心跳数据进行滤波处理；步骤S3，对滤波后的心跳数据进行心跳周期计算；步骤S4，根据心跳周期以及心跳周期内的心跳数据差异值产生二进制密钥。本专利技术的进一步改进在于，还包括步骤S5，通过在不同的可穿戴智能设备之间制定协议，进而实现不同的可穿戴智能设备之间的密钥匹配。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S5中，预先设置相识度阈值，然后比较至少两个可穿戴智能设备的密钥之间的相似度，若该相识度达到所述相识度阈值，则实现配对。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S1中，将可穿戴智能设备设置于穿戴位置，然后通过所述可穿戴智能设备中的光敏传感器和摄像头传感器采集光被血液吸收后的变化信号；所述穿戴位置包括手腕、耳朵、脚背和颈部中的至少一种。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S2包括以下子步骤：步骤S201，根据用户心跳数据的时域信号和频域信号的分布特征，分析每个用户的心跳频率分布范围；步骤S202，根据每个用户的心跳频率分布范围，对其心跳数据采用带通滤波器进行滤波。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S3包括以下子步骤：步骤S301，对滤波后的心跳数据进行自相关性计算；步骤S302，根据心跳数据的自相关性选取超过自相关阈值的心跳数据；步骤S303，计算所述步骤S302中选取的心跳数据之间的平均距离；步骤S304，根据自相关性和平均距离来确定自相关性索引，并根据索引对所述步骤S2过滤后的心跳数据进行切割，得到心跳数据的心跳周期。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S301中，通过公式计算在时延k之后的心跳数据的自相关性，其中，T是时延的时间，σ是心跳数据的方差，是Zt的共轭，Z是心跳振幅值的大小，Zt是在事件t处的幅值，zt+k是在时间t后的延迟时间k的幅值，t是时间，n是样本数；所述步骤S304中，以自相关性最高的心跳信号和与之距离平均距离最接近的心跳信号作为索引，对所述步骤S2过滤后的心跳数据进行切割，得到处理后的心跳数据的心跳周期。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S4包括以下子步骤：步骤S401，在每个心跳周期内重新采样预定数量的心跳样本；步骤S402，对每个心跳周期内的心跳样本进行样本平均值计算；步骤S403，对每个心跳周期内的原始的心跳数据和样本平均值之间计算其心跳数据差异值，进而根据心跳数据差异值产生密钥。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S403中，若所述心跳数据差异值大于0，则该位置的密钥设定为1；否则，该位置的密钥设定为0。本专利技术还提供一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对系统，采用了如上所述的基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：基于用户自己的心跳数据进行分析和处理，进而有效与心跳数据匹配的二进制密钥，且在数据分析和处理的过程中能够提取准确的心跳数据，给用户提供一个安全的配对和认证方法，实现了用户可穿戴智能设备的数据隐私保护；在此基础上，即使在不同的可穿戴智能配备也能够实现很好的配对效果；本专利技术的硬件成本非常低且系统简单，现有的大部分可穿戴智能配备都配备所需要的传感器，因此，无需增加硬件成本就能够准确识别和配对出正确的可穿戴智能设备，拒绝错误的可穿戴智能设备，有很好的实用性，人性化程度高。附图说明图1是本专利技术一种实施例的工作流程示意图；图2是本专利技术一种实施例的步骤S3的工作流程示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。如图1所示，本例提供一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，包括以下步骤：步骤S1，通过可穿戴智能设备采集光被血液吸收后的变化信号，并将其转化为电信号以获得用户的心跳数据；步骤S2，对用户的心跳数据进行滤波处理；步骤S3，对滤波后的心跳数据进行心跳周期计算；步骤S4，根据心跳周期以及心跳周期内的心跳数据差异值产生二进制密钥。本例所述可穿戴智能设备包括智能手表、智能手机、智能眼镜、智能衣服以及智能鞋等任意一种或几种可穿戴智能设备，用户戴上所述可穿戴智能设备，本例利用所述可穿戴智能设备中的光敏传感器或者摄像头传感器就能够有效收集每个人的心跳数据。优选的，如图1所示，本例还包括步骤S5，通过在不同的可穿戴智能设备之间制定协议，进而实现不同的可穿戴智能设备之间的密钥匹配。比如，在本例所述步骤S5中制定的协议可以是：预先设置相识度阈值，该相识度阈值默认设置为85％，在实际应用中，该相识度阈值可以根据用户的需求进行修改；然后比较至少两个可穿戴智能设备的密钥之间的相似度，若该相识度达到所述相识度阈值，则实现配对。也就是说，不同的可穿戴智能设备之间约定，当两者之间的心跳数据相识度达到相识度阈值时，判定为同一用户，实现配对。设置步骤S5的原因在于，不同的可穿戴智能设备所产生的秘钥并不是完全一致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，通过可穿戴智能设备采集光被血液吸收后的变化信号，并将其转化为电信号以获得用户的心跳数据；步骤S2，对用户的心跳数据进行滤波处理；步骤S3，对滤波后的心跳数据进行心跳周期计算；步骤S4，根据心跳周期以及心跳周期内的心跳数据差异值产生二进制密钥。

【技术特征摘要】
1.一种基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，通过可穿戴智能设备采集光被血液吸收后的变化信号，并将其转化为电信号以获得用户的心跳数据；步骤S2，对用户的心跳数据进行滤波处理；步骤S3，对滤波后的心跳数据进行心跳周期计算；步骤S4，根据心跳周期以及心跳周期内的心跳数据差异值产生二进制密钥。2.根据权利要求1所述的基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，还包括步骤S5，通过在不同的可穿戴智能设备之间制定协议，进而实现不同的可穿戴智能设备之间的密钥匹配。3.根据权利要求2所述的基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，所述步骤S5中，预先设置相识度阈值，然后比较至少两个可穿戴智能设备的密钥之间的相似度，若该相识度达到所述相识度阈值，则实现配对。4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，所述步骤S1中，将可穿戴智能设备设置于穿戴位置，然后通过所述可穿戴智能设备中的光敏传感器和摄像头传感器采集光被血液吸收后的变化信号；所述穿戴位置包括手腕、耳朵、脚背和颈部中的至少一种。5.根据权利要求1至3任意一项所述的基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：步骤S201，根据用户心跳数据的时域信号和频域信号的分布特征，分析每个用户的心跳频率分布范围；步骤S202，根据每个用户的心跳频率分布范围，对其心跳数据采用带通滤波器进行滤波。6.根据权利要求1至3任意一项所述的基于心跳信号的可穿戴智能设备配对方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：步骤S301，对滤波后的心跳...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍楷舜，赵猛，韩晔彤，邹永攀，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44