一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，该系统包括终端和云端服务器；终端带有马达和惯性传感单元，惯性传感单元用于采集所述马达振动过程中的加速度和角速度信号，终端将该信息进行预处理，并发送给云端服务器；云端服务器通过向双通道融合网络中输入加速度和角速度信号，输出马达指纹，并通过分类器对马达指纹进行分类，并根据不同的终端请求，返回分类结果或者认证结果或重置结果。本发明专利技术的识别系统能够克服各种噪声对识别结果的影响，提高了认证准确率和稳定性。同时该系统可以很容易实现终端马达的识别指纹重置。因现有的终端大部分均包括马达和惯性测量单元，因此本发明专利技术的识别系统应用成本低、适用面广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统
本专利技术涉及计算机应用领域，尤其涉及一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统。
技术介绍
智能设备已经在我们的日常生活中无处不在。因此，智能设备使用中的安全保障问题引起了公众的关注。现有的解决方案可以解决验证个人身份的认证问题(如指纹、PIN、人脸识别)。对于高安全性场景(例如，电子支付、帐户登录)，除了上述单因素身份验证外，还使用了多个个因素身份验证。用户需要输入接收到的文本信息代码或接听电话，以验证操作是否在可信任的设备上。但由于人工操作开销大，因此这种认证方式非常繁琐。近年来，设备指纹引起了人们的广泛关注，如何一种高安全性且在应用的中简便的设备指纹成为一大亟待解决的难题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，通过设备内置马达振动，惯性测量单元采集以及云端分析识别，为设备提供了一套完整的身份认证系统，成本低、可使用性高以及准确率高。本专利技术的目的通过如下的技术方案来实现：一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，该系统包括终端和云端服务器；所述终端带有马达和惯性传感单元，所述惯性传感单元用于采集所述马达振动过程中的加速度和角速度信号；所述终端还包括预处理模块、终端通讯模块，所述预处理模块用于将所述马达振动过程中的加速度和角速度信号进行预处理，输出用于所述云端服务器的双通道融合网络输入的信号，并通过所述终端通讯模块发送给所述云端服务器，同时发送认证请求、注册请求；所述云端服务器包括指纹提取模块、指纹注册识别模块和云端通讯模块；所述云端通讯模块接收所述终端发送的信号，并传送给所述指纹提取模块，然后将其输入由残差块、Dropout层、全连接层和损失函数组成的双通道融合网络中，实现信号与马达指纹之间的映射，输出马达指纹给所述指纹注册识别模块；所述指纹注册识别模块用于接收所述指纹提取模块输出的马达指纹，若所述云端服务器同时接收到的是注册请求，则采用分类器对所述马达指纹进行分类，若分类成功，则输出分类结果；若不存在该类别，则将该马达指纹进行存储，并更新马达指纹存储数据库；若所述云端服务器同时接收到的是认证请求，则采用分类器对所述马达指纹进行分类，若分类成功，则输出分类结果；若不存在该类别，则拒绝认证请求。进一步地，所述终端还包括指纹重置模块，用于接收用户输入的信号重置方案，并根据重置方案重置马达的振动模式，同时向所述云端服务器发送重置请求；所述云端服务器接收到重置请求后，所述指纹注册识别模块根据重置请求删除旧的马达指纹，并将新的马达指纹存入马达指纹存储数据库。进一步地，所述信号重置方案包括频率峰值重置、频率变化重置和振动间隔重置中的任意一种或多种的组合；所述频率峰值重置为通过改变激励信号的主频率来改变马达的指纹；所述频率变化重置为通过改变激励信号的频率变化来改变马达的指纹；所述振动间隔重置通过改变激励信号的输出间隔来改变马达的指纹。进一步地，所述双通道融合网络包括卷积层、池化层、扁平化层和全连接层，该网络有两个输入，所述扁平化层将两个输出展开成一维的向量，所述损失函数为广义损失函数。进一步地，所述双通道融合网络包括卷积层1、池化层、卷积层2、卷积层3、卷积层4、卷积层5、扁平化层以及三个全连接层；所述卷积层1由大小为5×1的64个卷积核构成，其卷积步长为2；所述池化层由大小为3×1的最大池化层构成，其卷积步长为2；所述卷积层2由3个具有64个1×1卷积核、64个1×3卷积核和256个1×1卷积核顺序排列的残差块构成，并在每个残差块最后添加p＝0.2的Dropout层；所述卷积层3由4个具有128个1×1卷积核、128个1×3卷积核和512个1×1卷积核顺序排列的残差块构成，并在每个残差块最后添加p＝0.2的Dropout层；所述卷积层4由6个具有256个1×1卷积核、256个1×3卷积核和1024个1×1卷积核顺序排列的残差块构成，并在每个残差块最后添加p＝0.2的Dropout层；所述卷积层5由3个具有512个1×1卷积核、512个1×3卷积核和2048个1×1卷积核顺序排列的残差块构成，并在每个残差块最后添加p＝0.2的Dropout层；所述扁平化层将所有输出展开成一维的向量；所述三个全连接层由神经元数量不同的全连接层构成。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的识别系统通过双通道融合网络并采用广义损失函数分析马达振动特征，提取双通道信号对于马达的描述部分，从而克服终端惯性传感单元的噪声和环境噪声对识别结果的影响，提高了认证准确率和稳定性。(2)因现有的终端大部分均包括马达和惯性测量单元，因此本专利技术的识别系统应用成本低、适用面广。(3)本专利技术的系统同时可以很容易实现终端马达的识别指纹重置，不受外部环境影响。附图说明图1为本专利技术的双通道融合网络架构的示意图；图2为本专利技术的系统认证流程；图3为本专利技术的系统注册流程；图4为本专利技术的系统重置流程；图5为信号重置方案的几种形式示意图；图6为采用本专利技术的系统进行测试得到的混淆矩阵的示意图。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，包括终端和云端服务器；终端带有马达和惯性传感单元，惯性传感单元用于采集马达振动过程中的加速度和角速度信号；终端还包括预处理模块、终端通讯模块。预处理模块用于将马达振动过程中的加速度和角速度信号进行预处理，包括通过采集时提供的起始和终止时间标记切分信号，通过高通滤波器对信号进行滤波，通过三次样条插值对信号进行对齐；预处理模块将外部的低频噪声滤除并将信号处理成可用于双通道融合网络输入的格式；预处理模块输出用于云端服务器的双通道融合网络输入的信号，并通过终端通讯模块发送给云端服务器，同时终端向云端服务器发送认证请求、注册请求，如图2和3所示。优选地，为了方便地实现马达指纹重置，终端还包括指纹重置模块，用于接收用户输入的信号重置方案，并根据重置方案重置马达的振动模式，同时向云端服务器发送重置请求，如图4所示。信号重置方案包括频率峰值重置、频率变化重置和振动间隔重置中的任意一种或多种的组合；所述频率峰值重置为通过改变激励信号的主频率来改变马达的指纹；所述频率变化重置为通过改变激励信号的频率变化来改变马达的指纹；所述振动间隔重置通过改变激励信号的输出间隔来改变马达的指纹，包括将采集时间划分为等长时间段，以及设置激励信号的输出与否。具体如图5所示，给出了四种重置方案，左上角为重置前的激励信号，右上角为频率峰值设置后的激励信号，左下角为频率变化设置后的激励信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，其特征在于，该系统包括终端和云端服务器；/n所述终端带有马达和惯性传感单元，所述惯性传感单元用于采集所述马达振动过程中的加速度和角速度信号；所述终端还包括预处理模块、终端通讯模块，所述预处理模块用于将所述马达振动过程中的加速度和角速度信号进行预处理，输出用于所述云端服务器的双通道融合网络输入的信号，并通过所述终端通讯模块发送给所述云端服务器，同时发送认证请求、注册请求；/n所述云端服务器包括指纹提取模块、指纹注册识别模块和云端通讯模块；所述云端通讯模块接收所述终端发送的信号，并传送给所述指纹提取模块，然后将其输入由残差块、Dropout层、全连接层和损失函数组成的双通道融合网络中，实现信号与马达指纹之间的映射，输出马达指纹给所述指纹注册识别模块；/n所述指纹注册识别模块用于接收所述指纹提取模块输出的马达指纹，/n若所述云端服务器同时接收到的是注册请求，则采用分类器对所述马达指纹进行分类，若分类成功，则输出分类结果；若不存在该类别，则将该马达指纹进行存储，并更新马达指纹存储数据库；/n若所述云端服务器同时接收到的是认证请求，则采用分类器对所述马达指纹进行分类，若分类成功，则输出分类结果；若不存在该类别，则拒绝认证请求。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，其特征在于，该系统包括终端和云端服务器；
所述终端带有马达和惯性传感单元，所述惯性传感单元用于采集所述马达振动过程中的加速度和角速度信号；所述终端还包括预处理模块、终端通讯模块，所述预处理模块用于将所述马达振动过程中的加速度和角速度信号进行预处理，输出用于所述云端服务器的双通道融合网络输入的信号，并通过所述终端通讯模块发送给所述云端服务器，同时发送认证请求、注册请求；
所述云端服务器包括指纹提取模块、指纹注册识别模块和云端通讯模块；所述云端通讯模块接收所述终端发送的信号，并传送给所述指纹提取模块，然后将其输入由残差块、Dropout层、全连接层和损失函数组成的双通道融合网络中，实现信号与马达指纹之间的映射，输出马达指纹给所述指纹注册识别模块；
所述指纹注册识别模块用于接收所述指纹提取模块输出的马达指纹，
若所述云端服务器同时接收到的是注册请求，则采用分类器对所述马达指纹进行分类，若分类成功，则输出分类结果；若不存在该类别，则将该马达指纹进行存储，并更新马达指纹存储数据库；
若所述云端服务器同时接收到的是认证请求，则采用分类器对所述马达指纹进行分类，若分类成功，则输出分类结果；若不存在该类别，则拒绝认证请求。


2.根据权利要求1所述的基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，其特征在于，所述终端还包括指纹重置模块，用于接收用户输入的信号重置方案，并根据重置方案重置马达的振动模式，同时向所述云端服务器发送重置请求；
所述云端服务器接收到重置请求后，所述指纹注册识别模块根据重置请求删除旧的马达指纹，并将新的马达指纹存入马达指纹存储数据库。


3.根据权利要求2所述的基于同源信号的振动马达设备指纹提取识别系统，其特征在于，所述信号重置方案包括频率峰值重置、频率变化重置...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，沈轶杰，王超，许文曜，任奎，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33