一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统，包括置于同一携带者身体的任意位置的主、从设备；主、从设备中均嵌入有运动传感器、无线连接模块和警报触发器；主、从设备上均设有运动状态监测模块；主设备中还设有一致性交互验证模块，由运动状态一致性检查模块、基于周期相似性的粗粒度验证模块和基于相位稳定性的细粒度验证模块三个子模块；主、从设备的运动状态及运动传感器数据依次通过这三个子模块的交互验证，通过比对各设备上所搭载的运动传感器的数据之间的相关性，从而验证比对设备是否由同一合法用户携带，一旦相互验证失败，该系统将迅速发出警示信息。系统实时性好，准确度高，稳定性好，各种条件下都能可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统
本专利技术涉及一种移动设备在线防丢检测系统，尤其涉及一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统。
技术介绍
随着嵌入式及无线通信技术的发展，种类繁多的智能便携(及可穿戴)设备被嵌入各类传感器，并具有无线通信功能。越来越多用户同时携带超过2个智能设备，例如手机、智能手表、手环或眼镜等。移动便携设备已经、或正在成为人们生活的重要组成部分，大量敏感信息通过此类设备获取及保存，例如通讯录、私人图片、银行卡信息等。一旦设备丢失，用户不仅会蒙受经济上的损失，更重要的是，会丢失设备中保存的隐私信息，这些隐私信息将面临暴露的风险。现有的便携设备丢失检测方案主要分为两类：第一类是基于移动设备之间无线链路(例如，蓝牙)的稳定性特征实现的。当链路的信噪比(SNR)低于阈值时，设备将被视为丢失。但是由于无线信道不可预知的衰落行为，基于信噪比的方案具有较大误差。另一类解决方案考虑了移动设备丢失后的对策。例如，iOS7中的AppleActivationLock，即使在手机重置时别人也无法访问手机；三星的AbsoluteLoJack硬件终止开关，该开关嵌入在智能手机的BIOS中，即使恢复出厂设置，擦除或更换硬盘也无法消除。这类解决方案能降低隐私数据暴露的风险，但没法从根源上解决设备丢失问题。如何实时、准确、稳定地预防移动设备丢失，是本领域技术人员致力于解决的难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种移动设备实时、在线防丢检测系统。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统，其特征在于：包括如下两类设备：1)主设备，由具有相对较强计算能力的设备充当，完成较为复杂的比对认证工作；2)从设备，由具有相对较弱计算能力的设备充当，完成初步运动状态判断；主、从设备中均嵌入有运动传感器、无线连接模块和警报触发器；主、从设备可置于同一携带者身体的任意位置；主、从设备上均设有运动状态监测模块；运动状态监测模块由两个子模块组成，即运动检测模块和周期性检查模块；运动检测模块持续监测运动传感器数据以判别携带者是否发生运动；若监测到运动，则周期性检查模块进一步检查携带者是否正在进行具有周期性规律的运动，例如，走路，奔跑等。这是由于设备丢失的原因都是因为人(携带者或偷窃者)的移动使得设备远离了原本的携带者。而人移动的基本方式都是具有周期性的协调运动。因此，一旦主、从设备中的任意设备检测到周期与非周期运动间的状态转换，或持续监测到周期运动的发生，则状态转换信息及运动传感器数据将触发进一步的交互验证；在此过程中，从设备通过无线连接模块将运动状态和运动传感器数据传递给主设备；主设备中还设有用于实现设备间交互验证的一致性交互验证模块；一致性交互验证模块由三个子模块组成，即运动状态一致性检查模块、基于周期相似性的粗粒度验证模块和基于相位稳定性的细粒度验证模块；主、从设备的运动状态及运动传感器数据将依次通过这三个子模块的交互验证：首先，运动状态一致性检查模块会对比主、从设备是否具有相同的运动状态，若两设备的运动状态不一致，则立即触发报警；紧接着，若两设备都处于周期运动状态，则基于周期相似性的粗粒度验证模块将计算两设备间周期运动的相关性，若两设备间周期运动的相关性低于阈值，则立即触发报警；最后，通过粗粒度验证的数据还需交由细粒度检测模块进行两设备间相对相位稳定性检验，以降低漏报率。若两设备的运动数据间呈现出相对相位的持续变化，说明主、从设备的携带者不同，则立即触发报警。优选地，所述主设备包括但不限于智能手机或平板电脑。优选地，所述从设备包括但不限于智能手表或手环。优选地，为实现交互验证，系统中允许存在多台从设备，但需至少包含1台主设备。优选地，所述运动传感器包括但不限于3D加速度传感器或陀螺仪。优选地，所述无线连接模块不仅用于实现主、从设备间的数据交换，还用于保持主、从设备间的无线连接，使用心跳包来抵御无线信道DoS攻击，若给定时间内未收到合法心跳包，则立即触发报警。优选地，所述无线连接模块采用低功耗蓝牙4.0。优选地，若主、从设备中任意设备检测到运动状态失配或无线通信链路丢失，对应的警报触发器模块则通过振动或声音触发警报。更优选地，所述警报只能由合法用户通过标准识别方案手动取消。本专利技术提供的基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统克服了现有技术的不足，通过比对各便携设备上所搭载的运动传感器的数据之间的相关性，从而验证比对设备是否由同一合法用户携带，一旦相互验证失败，该系统将迅速发出警示信息。系统实时性好，准确度高，稳定性好，在各种条件下都能可靠运行。附图说明图1为本专利技术系统的原理示意图；图2为本专利技术系统的体系结构图；图3为行走加速度数据的后向自相关计算示意图；图4为运动状态转换间交给一致性交互验证模块的数据示意图；图5为两台设备之间的相关性ρ的累积分布函数CDF图；图6为主、从设备的加速度数据am和as以及设备在同一人的交叉小波变换示意图；图7为主、从设备的加速度数据am和as以及设备位于不同人的交叉小波变换示意图；图8(a)为交叉共同能量的平均CDF图；图8(b)为交叉共同能量的标准差CDF图；图8(c)为相对相位的标准差CDF图；图9为k值对误报率和漏报率的影响结果图；图10为训练数据尺寸对误报率和漏报率的影响结果图；图11为手机位置对误报率和漏报率的影响结果图；图12为运动状态对误报率和漏报率的影响结果图；图13为地形对误报率和漏报率的影响结果图；图14为模仿攻击对误报率和漏报率的影响结果图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。本专利技术提出了一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统，图1为本专利技术系统的原理示意图，多个移动设备内嵌了三维加速度运动传感器，通过比对各移动设备上所搭载的运动传感器的数据之间的相关性，从而验证比对设备是否由同一合法用户携带，一旦相互验证失败，该系统将迅速发出警示信息，以达到设备防丢在线检测的目的。以下使用一对主、从设备为实施例，进一步阐述本专利技术。图2为本专利技术系统的体系结构图，本专利技术系统具有包括：1.设备携带者运动状态监测模块该模块的关键在于检测设备是否正在移动。具体说，该系统通过主、从设备上收集到的3轴加速度数据，即进行在线分析以识别运动。其中，为x、y、z三轴加速度矢量，ax为x轴加速度数据，ay为y轴加速度数据，az为z轴加速度数据。考虑到携带者走动时主、从设备姿态难以保持，用单轴方向的加速度数据没法很好的检测运动，因此采用加速度矢量和，即子模块一：运动检测模块为了确定当前运动的起始和终止，该模块检测当前时刻到前w2个样本时间加速度矢量和a内的标准方差。w2为一设定的整数。当标准方差超过给定的阈值时则认为携带者处于运动状态，标准方差低于阈值时则表示运动终止。子模块二：周期性检测模块当检测到携带者运动时，周期性检查模块对加速度矢量和a执行反向自相关检验来进一步发现周期运动。具体来说，给定长度为n(n为正整数)的加速度时间序列{a1，a2，...an}，将最近的w2个样本记为Xn，而比Xn早τ个样本的序列记为Xn-τ。对于正整数τ∈[1，w3]，w3为正整数，反向自相关定义为：其中，μn和σn分别是Xn的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统，其特征在于：包括如下两类设备：1)主设备，由具有相对较强计算能力的设备充当，完成比对认证工作；2)从设备，由具有相对较弱计算能力的设备充当，完成初步运动状态判断；主、从设备中均嵌入有运动传感器、无线连接模块和警报触发器；主、从设备置于同一携带者身体的任意位置；主、从设备上均设有运动状态监测模块；运动状态监测模块由两个子模块组成，即运动检测模块和周期性检查模块；运动检测模块持续监测运动传感器数据以判别携带者是否发生运动；若监测到运动，则周期性检查模块进一步检查携带者是否正在进行具有周期性规律的运动；一旦主、从设备中的任意设备检测到周期与非周期运动间的状态转换，或持续监测到周期运动的发生，则状态转换信息及运动传感器数据将触发进一步的交互验证；在此过程中，从设备通过无线连接模块将运动状态和运动传感器数据传递给主设备；主设备中还设有用于实现设备间交互验证的一致性交互验证模块；一致性交互验证模块由三个子模块组成，即运动状态一致性检查模块、基于周期相似性的粗粒度验证模块和基于相位稳定性的细粒度验证模块；主、从设备的运动状态及运动传感器数据将依次通过这三个子模块的交互验证：首先，运动状态一致性检查模块会对比主、从设备是否具有相同的运动状态，若两设备的运动状态不一致，则立即触发报警；紧接着，若两设备都处于周期运动状态，则基于周期相似性的粗粒度验证模块将计算两设备间周期运动的相关性，若两设备间周期运动的相关性低于阈值，则立即触发报警；最后，通过粗粒度验证的数据还需交由细粒度检测模块进行两设备间相对相位稳定性检验，若两设备的运动数据间呈现出相对相位的持续变化，说明主、从设备的携带者不同，则立即触发报警。...

【技术特征摘要】
1.一种基于连续相互验证的移动设备在线防丢检测系统，其特征在于：包括如下两类设备：1)主设备，由具有相对较强计算能力的设备充当，完成比对认证工作；2)从设备，由具有相对较弱计算能力的设备充当，完成初步运动状态判断；主、从设备中均嵌入有运动传感器、无线连接模块和警报触发器；主、从设备置于同一携带者身体的任意位置；主、从设备上均设有运动状态监测模块；运动状态监测模块由两个子模块组成，即运动检测模块和周期性检查模块；运动检测模块持续监测运动传感器数据以判别携带者是否发生运动；若监测到运动，则周期性检查模块进一步检查携带者是否正在进行具有周期性规律的运动；一旦主、从设备中的任意设备检测到周期与非周期运动间的状态转换，或持续监测到周期运动的发生，则状态转换信息及运动传感器数据将触发进一步的交互验证；在此过程中，从设备通过无线连接模块将运动状态和运动传感器数据传递给主设备；主设备中还设有用于实现设备间交互验证的一致性交互验证模块；一致性交互验证模块由三个子模块组成，即运动状态一致性检查模块、基于周期相似性的粗粒度验证模块和基于相位稳定性的细粒度验证模块；主、从设备的运动状态及运动传感器数据将依次通过这三个子模块的交互验证：首先，运动状态一致性检查模块会对比主、从设备是否具有相同的运动状态，若两设备的运动状态不一致，则立即触发报警；紧接着，若两设备都处于周期运动状态，则基于周期相似性的粗粒度验证模块将计算两设备间周期运动的相关性，若两设备间周期运动的相关性低于阈值，则立...

【专利技术属性】
技术研发人员：常姗，陈航，朱弘恣，胡星刚，曹迪，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31