[发明专利]一种基于RFID物理层特征的标签可信认证方法

权利要求书

1.一种基于RFID物理层特征的标签可信认证方法，该方法应用于物流运输的物品上，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在一个物品表面部署两个被动式RFID标签，组成标签对；

步骤2，构建认证区域，所述认证区域包括标签对、RFID阅读器和监听设备，所述监听设备同时能够收到RFID阅读器的发送信号和标签对反向散射回RFID阅读器的信号；

步骤31，在认证区域内，在时间T内通过监听设备监听RFID阅读器和标签对的通信信号，获取时间T内的通信信号的物理层信息；

步骤32，从所述物理层信息中解析出RFID阅读器发送的命令，截取RFID阅读器发送的命令ACK与QUERY/QREP/QADJ之间的信号，得到EPC信号段；

步骤33，将步骤32得到的EPC信号段进行FFT，得到FFT后的EPC信号段，选取FFT后的EPC信号段在[TL,TH]区间内的信号段作为选取的EPC信号段，利用聚类算法将选取的EPC信号段中两个RFID标签的EPC信号段分开，得到两个EPC信号段；其中，TH>TL>0；

步骤34，设两个RFID标签分别为标签1和标签2，将标签1的EPC信号段中选取从EPC起点到第N个数据的N个数据作为信号段P₁，将标签2的EPC信号段中选取从EPC起点到第N个数据的N个数据作为信号段P₂，通过式(1)得到差值信号段S：

s_i＝p_2i-p_1i

S＝[s₁,s₂,…,s_i,…,s_N] (1)

式(1)中，i∈[1,N]；N为大于1的整数；P₁＝[p₁₁,p₁₂,…,p_1i,…,p_1N]；P₂＝[p₂₁,p₂₂,…p_2i,…,p_2N]；

步骤35，对差值信号段S进行FFT后，再通过低通滤波器，得到处理后的差值信号段，对处理后的差值信号段中的采样点a至b区间进行归一化处理，b＞a，b∈[1，N]，a∈[1，N]，得到归一化后的信号段；

步骤36，设归一化后的信号段为S＇，将S＇作为一个训练样本；

其中，s′＝[s₁′,...,s_j′,...,s_n′]，n＝b-a+1；

重复步骤31～35L次，选取M个训练样本作为训练样本集Train；

步骤37，通过式(2)得到训练样本集的特征值集合

S＇_m＝[s＇_m1,…,s＇_mj,…,s＇_mn],n＝b-a+1,m∈[1,M]

sj′‾=Σm=1Msmj′M,j∈[1,n],]]>

S′‾=[s1′‾,...,sj′‾,...,sn′‾]---(2)]]>

式(2)中，S＇_m表示训练样本集Train中第m个训练样本的信号段，s＇_ij为第i个训练样本的信号段中第j个采样点信号的幅值；

步骤41，任选任一标签对作为测试标签对，将该测试标签对放入步骤2构建的认证区域中；

步骤421，在认证区域内，在时间T内通过监听设备监听RFID阅读器和测试标签对的通信信号，获取时间T内的通信信号的物理层信息；

步骤422，从所述物理层信息中解析出RFID阅读器发送的命令，截取RFID阅读器发送的命令ACK与QUERY/QREP/QADJ之间的信号，得到测试EPC信号段；

步骤423，将步骤422得到的测试EPC信号段进行FFT，得到FFT后的测试EPC信号段，选取FFT后的测试EPC信号段在[TL,TH]区间内的信号段作为选取的测试EPC信号段，利用聚类算法将选取的测试EPC信号段中两个测试RFID标签的EPC信号段分开，得到两个测试EPC信号段；其中，TH>TL>0；

步骤424，设两个测试RFID标签分别为测试标签1和测试标签2，将测试标签1的测试EPC信号段中选取从EPC起点到第N个数据的N个数据作为测试信号段p₁′，将标签2的EPC信号段中选取从EPC起点到第N个数据的N个数据作为信号段p₂′，通过式(3)得到测试差值信号段T：

T_i＝p＇_2i-p＇_1i

T＝[T₁,T₂,…,T_i,…s_N] (3)

式(3)中，i∈[1,N]；N为大于1的整数；p＇₁＝[p＇₁₁,p＇₁₂,...,p＇_1i,...,p＇_1N]；p＇₂＝[p＇₂₁,p＇₂₂,...,p＇_2i,...,p＇_2N]；

步骤425，对测试差值信号段T进行FFT后，再进行低通滤波，得到处理后的测试差值信号段，对处理后的测试差值信号段中的采样点a至b区间进行归一化处理，b＞a，b∈[1，N]，a∈[1，N]，得到归一化后的测试信号段T＇；

其中，T′＝[T₁＇,...,T_j′,...,T_n′]，n＝b-a+1；

步骤43，通过式(4)得到T＇与的区域重叠率R：

R=A(T′)∩A(S′‾)A(T′)∪A(S′‾)---(4)]]>

式(4)中，A(T＇)表示信号段T＇和时间轴所围成的区域，表示信号段和时间轴所围成的区域；

步骤44，若区域重叠率大于阈值TH，0≤TH≤1，则判定为是同一标签对，否则，判定为不是同一标签对。

2.如权利要求1所述的基于RFID物理层特征的标签可信认证方法，其特征在于，所述步骤33中的聚类算法为K-means算法，所述利用K-means算法将选取的EPC信号段中两个RFID标签的EPC信号段分开包括：

计算选取的EPC信号段的均值和协方差,将所述均值和协方差作为K-means算法的输入,将K-means算法中的k值设为2。