一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法技术

本发明专利技术公开了一种基于瞬态‑稳态的部分叠加射频指纹方法，对采集的信号进行能量归一化，频偏、相偏估计与补偿预处理；然后将预处理后的信号分成瞬态信号部分和稳态信号部分，将稳态信号进行相同符号叠加，提高信噪比；然后和瞬态信号进行拼接，对拼接后的信号进行射频指纹提取和识别，提高设备在低信噪比场景下的识别性能。本发明专利技术有效结合瞬态信号和稳态信号射频指纹在不同信噪比下的识别优势，从而在低信噪比时极大地提高设备识别性能，而在高信噪比时也能略微提升性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法
本专利技术涉及信息安全领域，尤其涉及一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法。
技术介绍
随着智能硬件技术的兴起，物联网(IoT)的发展呈现出指数级增长态势，万物互联已成为技术发展和产业应用的必然趋势。于此同时，随着第五代移动通信技术(5G)的正式商用，超高速的数据传输、超宽的无线覆盖以及超低的数据时延将促进物联网在智慧城市、智能家居、智能交通、工业互联网、智慧电网、智慧医疗等领域进一步普及和拓展，全面推动蜂窝物联网终端规模化部署和应用。伴随着连接数急剧增多、接入速率飞速提升，未来海量的敏感机密数据将在无线信道上传输。一旦遭到非法攻击者的恶意入侵，导致这些信息泄露，将给用户带来直接的财产损失或人身伤害。因此，未来的无线网络应该具有很强的安全性和保密性。近年来，基于射频指纹的设备识别和认证技术得到了广泛的关注。射频指纹是无线设备在生产制造过程中由于硬件容差和工艺技术导致的设备的本质特征，其具有唯一性和难以克隆的特性，可以有效抵御设备仿冒、篡改等攻击，可以用来进行物联网设备的身份识别和认证。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于：对采集的信号进行能量归一化，频偏、相偏估计与补偿预处理；然后将预处理后的信号分成瞬态信号部分和稳态信号部分，将稳态信号进行相同符号叠加，提高信噪比；然后和瞬态信号进行拼接，对拼接后的信号进行射频指纹提取和识别，提高设备在低信噪比场景下的识别性能；包括以下步骤：/n(1)采集在高信噪比实验环境下无线设备的输出信号；/n(2)对采集到的信号加入不同的高斯白噪声进行仿真，获取不同信噪比下的无线信号，并进行预处理；/n(3)对预处理后的信号，将其分成瞬态信号段和稳态信号段，将稳态信号段中相同符号进行信号叠加，然后和瞬态信号进行拼接；/n(4)将...

【技术特征摘要】
1.一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于：对采集的信号进行能量归一化，频偏、相偏估计与补偿预处理；然后将预处理后的信号分成瞬态信号部分和稳态信号部分，将稳态信号进行相同符号叠加，提高信噪比；然后和瞬态信号进行拼接，对拼接后的信号进行射频指纹提取和识别，提高设备在低信噪比场景下的识别性能；包括以下步骤：
(1)采集在高信噪比实验环境下无线设备的输出信号；
(2)对采集到的信号加入不同的高斯白噪声进行仿真，获取不同信噪比下的无线信号，并进行预处理；
(3)对预处理后的信号，将其分成瞬态信号段和稳态信号段，将稳态信号段中相同符号进行信号叠加，然后和瞬态信号进行拼接；
(4)将所有信噪比下拼接后的信号按一定比例随机划分成训练集、验证集和测试集；
(5)在训练集和验证集上，根据提取的射频指纹特征训练分类器；
(6)针对实际接收的无线设备输出信号，进行步骤(2)中的预处理和步骤(3)中的部分叠加和拼接，然后提取射频指纹特征，并用训练好的分类器进行无线设备的分类识别。


2.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(1)中的低功耗无线设备的输出信号通过直接同轴线加衰减器连接获取，或者是在近距离视距环境下采集的高信噪比无线接收信号。


3.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(1)中采集的无线信号直接下变频到基带再进行后续处理。


4.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(2)中仿真的信噪比范围覆盖识别场景的实际信噪比范围，且噪声叠加在在预处理之前进行。


5.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(2)中的预处理具体包含：信号检测和截取、能量归一化、频偏和相偏的估计与补偿，具体包括：
(2-1)针对近距离采集的所有ZigBee无线模块的基带信号y(t)，添加不同功率的高斯白噪声来模拟不同的信噪比等级；
(2-2)在进行噪声叠加后，进行如下预处理：首先利用功率变点检测原理来粗略判定每一帧信号的起始和结束，然后将截取的帧信号进行能量归一化，其中A为加噪y(t)的均方根；能量归一化能够避免信号发送功率和距离对识别产生影响；
(2-3)能量归一化后的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐超，程伟华，吴小虎，潘留兴，
申请(专利权)人：江苏电力信息技术有限公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32