[发明专利]面向IEEE802.15.6的生物身份认证方法

说明书

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，更进一步涉及信息安全技术领域中的面向IEEE802.15.6的生物身份认证方法。本发明可用于IEEE 802.15.6的身份认证，也可用于传统的个体身份识别。

背景技术

身份认证是保护信息安全的第一道屏障，也是一个安全的通信系统需要提供的基本服务。IEEE 802.15.6协议中的身份认证是在公钥隐藏关联、口令认证关联、显示认证关联过程中完成的。

公钥隐藏关联通过秘密信道传送公钥信息，只有合法的中心和节点能使用秘密信道进行通信，使用秘密信道进行通信的过程同时也是实现通信双方身份认证的过程。公钥隐藏关联方法的安全性依赖于秘密信道本身的安全性，如果秘密信道被攻击方获取，就无法安全地实现身份认证。

口令认证关联中通信双方预先拥有秘密口令，发送方利用口令置乱公钥，只有合法的接收方能利用口令恢复出正确的公钥，从而实现了身份认证。但是，采用的口令无法进行更新，容易被攻击获取。

显示认证关联中通信双方利用自己的私钥和对方的公钥计算并显示出5位十进制数，用户比较通信双方的5位十进制数是否相等，若相等则通知通信双方身份认证成功，若不相等则通知通信双方身份认证失败。但是，这种方法需要用户参与身份认证过程，过程较为繁琐。

使用心电信号可在心电数据采集的过程中实现身份认证，无需使用秘密信道和口令，也无需用户参与。此外，心电信号具有难以被复制和模仿的特点，具有较高的安全性。目前已提出的心电信号身份认证方法只适用于传统的个体身份识别场合，不适用于要求低计算复杂度的IEEE 802.15.6。

目前已提出的心电信号身份认证方法有：

中国科学院在其专利申请“身份识别方法及系统”(申请号：201110137336.9，公开号：CN 102274029A)中提出了一种利用多种匹配方式实现心电信号身份识别方法。该方法利用相关系数阈值消除了突发干扰信号的干扰，对消除干扰后的心电信号构造特征向量，使用多种匹配方式提高了识别效率。但是该方法存在的不足是，多种匹配方式的使用提高了算法的计算复杂度，导致能量消耗增大。

中国航天员科研训练中心在其专利申请“身份识别方法及应用该方法的身份识别系统”(申请号：201010033919.2，公开号：CN 101773394B)中提出了一种使用心电信号实现身份识别方法及其应用系统。该方法总结了可用于身份识别的心电信号特征：表象特征、解析特征、融合特征、变换域特征，提出利用相关系数阈值法进行身份识别。但是该方法的不足是，只要待识别者的身份识别特征向量与ECG特征模板库中某个身份识别特征向量的相关系数大于相关系数阈值，则认证一定能通过，这降低了正确识别率。

Can Ye，Miguel Tavares Coimbra等在其发表文章“Investigation of Human Identification using Two-Lead Electrocardiogram(ECG)Signals”(Biometrics：Theory Applications and Systems(BTAS)，2010Fourth IEEE International Conference on，2010，1-8)中提出一种利用支持向量机实现心电信号身份识别的方法。该方法首先使用小波变换对心电信号进行分解，然后用独立分量分析法提取小波特征中的独立分量，最后使用支持向量机对独立分量进行分类识别。为了提高识别精度，该方法使用两个导联的数据融合进行认证。这种方法的正确识别率较高。但是该方法的不足是，需要利用两个导联数据进行识别，不适用于只能获取单导联数据的系统。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提出一种基于面向IEEE802.15.6的生物身份认证方法。本发明以少量的特征和简化的模型构建过程降低了计算复杂度，并保证了心电信号身份认证的高准确率。

为实现上述目的本发明的思路是：将心电信号截取为单心拍，根据单心拍计算出稳定单心拍，提取稳定单心拍与参考单心拍的相关系数和绝对值距离，并将相关系数进行阈值化处理，将阈值化处理后的相关系数和绝对值距离作为生物特征，建立隐条件随机场模型并储存于中心内。节点将加密心电信号附在IEEE 802.15.6的第四个安全关联帧后传送给中心，中心利用隐条件随机场模型，实现心电信号的身份认证。

本发明包括如下步骤：

(1)建立训练样本库

读取包含注册方在内的不同人不同时间段的心电信号，组成训练样本库。