【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用户认证方法，尤其是涉及一种基于心率传感器的按压方式的用户认证方法。
技术介绍
1、传统的用户认证方式包括密码、指纹和人脸认证。密码认证是最常见的认证方式，密码通常由4到6位数字组成。由于密码输入时容易根据手指移动方向造成密码泄露，密码认证的安全性较低。指纹认证需要指纹传感器采集指纹信息，人脸认证也需要高精度的摄像头拍摄人脸图像，然而指纹传感器和高精度摄像头价格高昂，导致用户认证的成本增高。同时，随着用户隐私信息泄露事件频发，保存在认证设备中的指纹和人脸等隐私信息也存在泄露风险。随着人脸和指纹技术的愈加成熟，人脸和指纹认证的破解风险也愈加严峻。可穿戴设备(如智能手表和智能手环)具有监测用户健康状况、消息通知和支付等功能，因此近年来越来越受消费者欢迎。然而，随着可穿戴设备与个人隐私信息和个人财产关系的日益密切，确保只有被授权使用的合法用户才能通过访问可穿戴设备至关重要。合法用户需要通过可穿戴设备来注册认证信息，在每次使用中通过可穿戴设备进行身份认证以达到保护该合法用户信息安全的目的。
2、心率传感器因其价格低廉、具有检测用户心率的功能在可穿戴设备中广泛使用。由于用户独特的生理信息，心率传感器的读数也会随着可穿戴设备的用户改变而发生改变。由于用户的心率数据除手腕外，也可从指尖、头部等人体其他位置采集，直接通过心率传感器进行用户认证存在被破解风险。目前存在心率传感器与震动马达结合的用户认证方法，该方法虽然安全性较高，但是由于用户在使用可穿戴设备时需要频繁进行用户认证，震动马达产生的震动信号会影响用户体验。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在具有更高的安全性，更低的成本的同时，不会影响用户体验感的基于心率传感器的按压方式的认证方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于心率传感器的按压方式的用户认证方法，包括如下步骤：
3、步骤1：构建用户认证总数据集，具体过程为：
4、s1-1、将用户的总数量记为i，i≥31，i名用户按照1-i编号，将编号为i的用户称为用户i，i＝1,2,3,…,i，让i名用户佩戴相同一款装有采样频率为100hz的心率传感器的可穿戴设备，分别执行6种不同按压动作，将6种不同按压动作按照从1至6编号，将编号为j的按压动作称为按压动作j，j＝1,2,3,…,6,其中按压动作1为单指按压手臂皮肤，按压动作2为单指按压手背皮肤，按压动作3为双指按压手臂皮肤，按压动作4为在手臂单指画圈，按压动作5为在手臂画竖，按压动作6为单指按压可穿戴设备表面，其中，每名用户每种按压动作连续执行30次，每次按压动作保持相同时长，时长不低于0.5秒，相邻两次按压动作间隔时长均不超过2秒，且某用户在执行同一按压动作时使用相同手指并按压相同位置；在每名用户执行按压动作过程中，该名用户佩戴的可穿戴设备中的心率传感器持续采集该名用户的心率数据并上传至认证服务器进行保存；在认证服务器处，将用户i第k次执行按压动作j时，其佩戴的可穿戴设备中的心率传感器采集的心率数据构成用户i执行按压动作j的第k个心率数据集，并记为aijk，将aijk中包含的心率数据的数量记为lijk，将aijk中第n个心率数据记为xijk[n]，n＝1,2,3,…,lijk，k＝1,2,3,…,30，n同时表示xijk[n]在aijk中的位置；
5、s1-2、让i名用户分别保持静止状态5s，此时每名用户佩戴的可穿戴设备中的心率传感器持续采集该名用户的500个心率数据并将该500个心率数据上传至认证服务器，认证服务器将收到的每名用户的500个心率数据取平均数，作为该名用户静止状态平均心率读数进行保存，将用户i的静止状态平均心率读数记为xi；
6、步骤2：对用户i执行按压动作j的第k个心率数据集中的每个心率数据分别进行数据预处理，得到用户i执行按压动作j的第k个样本数据集，其中对aijk中第n个心率数据xijk[n]进行数据预处理的具体过程为：
7、s2-1、通过截止频率为10hz的低通滤波器对xijk[n]进行低通滤波，得到xijk[n]的滤波心率数据，记为至构成用户i执行按压动作j的第k个滤波数据集为中第n个滤波心率数据，n同时表示在中的位置；
8、s2-2、设置滑动窗口w1，滑动窗口w1长度为50个数据，即能覆盖50个数据，将滑动窗口w1置于中，使其覆盖中的第1个数据至第50个数据，定义当前状态下的滑动窗口w1为中第1个滑动窗口w1，使滑动窗口w1在处滑动，每次的滑动距离为10个数据，直至滑动至覆盖的最后一个数据，覆盖最后一个数据的滑动窗口为中最后一个滑动窗口w1，如果中最后一个滑动窗口覆盖的数据数量不足50个，此时在最后一个数据后面补充数据0，直至最后一个滑动窗口覆盖的数据数量达到50个；将滑动窗口w1每在中滑动一次定义为中滑动窗口w1数量增加1个，将中滑动窗口w1的总数量记为n1ijk，中第l个滑动窗口w1记为w1ijkl，l＝1,2,3,…,n1ijk，将w1ijkl中覆盖的第n1个数据记为x1ijkl[n1]，n1＝1,2,3,…,50；将滑动窗口w1ijkl的能量记为eijkl，采用公式(1)计算得到eijkl：
9、
10、s2-3、在根据公式(1)计算得到i个用户执行每个按压动作的每个滤波数据集中每个滑动窗口w1的能量后，找到所有滑动窗口的能量的最大值，将其记为emax，并对滤波数据集进行如下判断处理：从中第1个滑动窗口开始，依次判断中各个滑动窗口w1的能量是否大于等于0.5*emax，当中第一次出现一个滑动窗口w1的能量大于等于0.5*emax时，将该滑动窗口覆盖的第一个数据作为中心率数据的开始数据，该开始数据的位置startijk作为的数据开始点，此时基于滑动窗口w1的长度和每次滑动的距离可知：lijk-startijk≥40；
11、s2-4、设置滑动窗口w2，滑动窗口w2长度为10个数据，即能覆盖10个数据，将滑动窗口w2置于中，覆盖的第startijk+31个数据至第startijk+40个数据，定义当前状态下的滑动窗口w2为中第1个滑动窗口w2，使滑动窗口w2在中滑动，每次滑动1个数据，直至滑动至覆盖的最后一个数据，将滑动窗口w2每在中滑动一次，中滑动窗口w2的数量增加1个，将中滑动窗口w2的总数量记为n2ijk；中第m个滑动窗口w2记为w2ijkm,m＝1,2,3,…,n2ijk；将w2ijkm中覆盖的第n2个数据记为x2ijkm[n2],n2＝1,2,3,…,10；设定w2ijkm的方差为vijkm，由公式(2)计算得到vijkm：
12、
13、s2-5、根据公式(2)计算得到中所有滑动窗口w2的方差，获取方差最小的一个滑动窗口中覆盖的第一个数据作为中心率数据的结束数据，该结束数据的位置为endijk，如果有多个方差最小的滑动窗口，则将覆盖数据位置最小的滑动窗口作为方差最小的一个滑动窗口；
14、s2-6、提取中从第s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于心率传感器的按压方式的用户认证方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于心率传感器的按压方式的用户认证方法，其特征在于在认证服务器处对身份认证模型根据使用次数进行更新，具体过程为：认证服务器将每个合法用户进行用户认证时通过步骤2和步骤3生成的该合法用户执行其选择的一个按压动作的一个特征数据集进行保存，保存频率为每个合法用户每天至多一个；当某个合法用户保存至30个特征数据集时，认证服务器先将保存的特征数据集按照按压动作分类统计，并根据分类结果等量随机替换该合法用户执行相同按压动作的特征总数据集中的特征数据集，对该合法用户执行相同按压动作的特征总数据集进行更新，进而更新该合法用户的特征总数据集以及认证特征总数据集F，然后认证服务器再次采用步骤5，更新该合法用户的身份认证模型。
【技术特征摘要】
1.一种基于心率传感器的按压方式的用户认证方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于心率传感器的按压方式的用户认证方法，其特征在于在认证服务器处对身份认证模型根据使用次数进行更新，具体过程为：认证服务器将每个合法用户进行用户认证时通过步骤2和步骤3生成的该合法用户执行其选择的一个按压动作的一个特征数据集进行保存，保存频率为每个合法...
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