[发明专利]基于差分星座轨迹图的无线设备瞬态特征提取与识别方法

说明书

本发明公开了基于差分星座轨迹图的无线设备瞬态特征提取与识别方法。获得无线设备基带信号并进行采样后，将采样后的基带信号进行预处理，提取信号的瞬态发射和瞬态结束部分。将信号的瞬态发射和瞬态结束部分以相同差分间隔进行处理后绘制在差分星座轨迹图上。在差分星座轨迹图上将绘制的信号瞬态发射和瞬态结束部分按照固定数量的点进行描绘，得到信号瞬态变化轨迹。将信号瞬态变化轨迹存储在特征库中，作为该设备的身份特征。当需要进行设备身份识别的时，将待识别设备的瞬态变化轨迹与存储在特征库中的轨迹进行比较，实现身份识别。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，特别涉及了基于差分星座轨迹图的无线设备瞬态特征提取与识别方法。

背景技术

基于设备射频指纹特征的无线目标识别具有抵御伪造、篡改和欺骗攻击的优点，是一种可以被广泛用于设备身份识别的新方法。申请号为2015108367155的专利提出了一种利用差分星座轨迹图的设备特征提取方法，可以有效克服由于信号发射源和接收端的频率偏差造成的接收信号在I/Q星座图上的旋转，但本专利申请主要是基于差分星座轨迹图提取设备的稳态特征。由于无线设备在信号发射和信号结束的瞬间会产生独特的特征，针对该特征的提取和识别将可以更有效地实现对无线设备个体的识别。此外，获得无线设备的稳态特征需要一定针对该无线设备的先验信息，而针对其信号发射和信号结束瞬态变化的特征提取和识别将不需要无线设备的先验信息，具有更好的适用性。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供基于差分星座轨迹图的无线设备瞬态特征提取与识别方法，通过差分星座轨迹图获得瞬态变化的特征，进而对无线设备的身份进行识别。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

基于差分星座轨迹图的无线设备瞬态特征提取与识别方法，包括以下步骤：

(1)获取无线设备基带信号并进行采样；

(2)将采样后的基带信号进行预处理，提取信号的瞬态发射和瞬态结束部分；

(3)将信号的瞬态发射和瞬态结束部分绘制在在差分星座轨迹图上；

(4)在差分星座轨迹图上将绘制的信号瞬态发射和瞬态结束部分按照固定数量的描绘点进行描绘，得到信号瞬态变化轨迹；

(5)将信号瞬态变化轨迹存储在特征库中，作为该无线设备的身份特征；或者提取信号瞬态变化轨迹的特征，存储在特征库中，作为该无线设备的身份特征；

(6)当需要进行设备身份识别时，将待识别的无线设备的信号瞬态变化轨迹与存储在特征库中的轨迹进行比较，对无线设备的身份进行识别。

进一步地，在步骤(1)中，采样的频率高于无线设备基带信号的宽度。

进一步地，在步骤(2)中，对采样后的基带信号的预处理包括将基带信号进行信号分片，去除采样信号中的噪声采样点，提取基带信号中的每一段发射脉冲信号，并对每一段发射脉冲信号进行幅度的归一化。

进一步地，提取基带信号中的每一段发射脉冲信号至少包含完整的无线设备瞬态发射的信号采样点和无线设备瞬态结束的信号采样点，所述无线设备瞬态发射的信号采样点是指信号幅度从接近0跃升至接近1时的信号采样点，所述无线设备瞬态结束的信号采样点是指信号幅度从接近1降至接近0时的信号采样点。

进一步地，在步骤(4)中，对多段发射脉冲信号的瞬态发射和瞬态结束部分对应的信号瞬态变化轨迹取平均，作为最终的信号瞬态变化轨迹。

进一步地，在步骤(3)中，将信号的瞬态发射和瞬态结束部分的采样点通过固定的差分间隔进行差分处理后绘制在星座图上，形成差分星座轨迹图，差分间隔为信号的符号速率。

进一步地，在步骤(4)中，相邻描绘点之间的间距相等。