[发明专利]一种WiFi信号数据的采集和处理方法及其系统

权利要求书

1.一种WiFi信号数据的采集和处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在监听模式下按照固定频率监听空中的WiFi信号，并接收WiFi信号传输的协议包；

S2、将每次接收协议包的时间戳和协议包的帧头部分整理为数据包存储到临时数据库中，当临时数据库中同一WiFi信号的数据包的数量到达设置的阈值，将临时数据库中同一WiFi信号的数据包打包为数据包集合发送到WiFi数据分析模块；

S3、基于机器学习算法，根据数据包集合中的数据分析该WiFi信号对应的WiFi设备名称、设备类型和WiFi信号数据类型；步骤S3的具体操作如下：

S31、从数据包集合中提取协议包的SSID，分析SSID得到WiFi信号对应的WiFi设备名称；

S32、从数据包集合获取协议包的源MAC地址，将源MAC地址与IEEE数据库中登记在册的MAC信息登记表进行匹配，判断该源MAC地址对应的WiFi设备的设备类型；

S33、从数据包集合中提取数据特征，根据机器学习算法结合数据特征训练模型，利用训练好的模型判断WiFi信号数据类型；所述步骤S33的具体操作如下：

(1)任意选取一个数据包集合，将数据包集合中的数据包分为N组，每一组数据包中共有e个数据包，即有e个协议包，提取每一组数据包中每个协议包的帧长度，第i组数据包的帧长度集合为A_i＝{a_1i,a_2i,...,a_ji,...a_ei}，其中，i＝1,2,...,N，a_ji为第i组数据包中第j个协议包的帧长度，j＝1,2,...,e，根据累积分布函数计算第i组数据包的帧长度分布具体计算公式如下：

其中，A_imax表示协议包集合A_i中最大的帧长度，代表A_i中元素小于等于的概率；

(2)N组数据包的帧长度分布集合为对帧长度分布集合进行KS检验，得到帧长度分布稳定性x，具体计算公式如下：

(3)提取每一组数据包中每个协议包的帧长度和接收协议包的时间戳，计算单位时间内传输的帧长度，即信号带宽，取带宽平均值作为该数据包集合的带宽值：

其中，B表示数据包集合的带宽值，b_i表示第i组数据包的信号带宽；

(4)根据每一组数据包的信号带宽计算数据包集合的带宽标准差，作为数据包集合的带宽稳定性S；

(5)获取M个数据包集合，进行步骤(1)-(4)的处理，得到数据特征，所述数据特征包括帧长度分布、帧长度分布稳定性、带宽值和带宽稳定性，人工标注每个数据包集合中每组数据包的数据类型，用数据特征和人工标注的数据类型作为训练样本，基于机器学习算法训练WiFi数据类型识别模型；

(6)为新接收的数据包集合提取数据特征，将提取的数据特征输入训练好的模型，输出新接收的数据包集合对应的WiFi信号数据类型；

S4、根据数据包集合和步骤S3的分析结果生成检测报告，将数据包集合、分析结果和检测报告对应的存储到关系型数据库中；

S5、从关系型数据库中获取检测报告并在终端进行展示。

2.根据权利要求1所述的一种WiFi信号数据的采集和处理方法，其特征在于，所述的固定频率的取值范围为0.5～10次/秒。

3.根据权利要求1所述的一种WiFi信号数据的采集和处理方法，其特征在于，每个数据包中包括数据包序号、协议包的帧头部分和接收该协议包的时间戳，所述协议包的帧头部分包括SSID、帧长度、帧状态、持续时间长度、源MAC地址和目的MAC地址。

4.根据权利要求1所述的一种WiFi信号数据的采集和处理方法，其特征在于，所述步骤S2中设置的阈值大于等于300。

5.根据权利要求1所述的一种WiFi信号数据的采集和处理方法，其特征在于，所述检测报告包括WiFi设备名称、WiFi设备类型、WiFi信号数据类型、WiFi信号出现的时段、WiFi信号强度信息。