[发明专利]基于生成对抗网络的电磁信息泄漏信号仿真系统及方法

说明书

基于生成对抗网络的电磁信息泄漏信号仿真系统，包括信号采集装置、显示屏图像信息泄漏判别器和电磁信号生成器；本发明从深度学习的角度出发，利用生成对抗网络方法学习模拟显示屏的电磁信号，并在与原始电磁信号进行特征拟合比较之后进一步改善优化，在完成迭代更新之后，不断完善模拟仿真信号数据，从而能够在较高程度实现电磁信号的模拟效果。本发明致力于能够在传统重构技术手段面临难度的同时，利用好人工智能的相关技术应用于解决电磁信息泄漏等问题，从而相互协作为电子信息设备提供最大程度上的安全防护作用。

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，具体的说是指基于生成对抗网络的电磁信息泄漏信号仿真系统及方法。

背景技术

如图1所示，电子信息设备的显示屏在工作时，会向外部环境发射电磁波，进而产生无意的、非主观通信的电磁辐射。这些电磁辐射信号称为电磁泄漏信号，其中常常含有显示屏上的图像信息，导致显示图像的信息泄漏，威胁设备的信息安全。

在电磁信息泄漏问题的研究中，电磁信号的重构技术得到了发展。其机制主要包括了侦察分析、参数测量、信号重构等步骤，也就是说，在获取电磁泄漏信号之后，通过对信号进行参数测量和特征分析，进一步得到其中的关键信息，从而实现设备上原始信息的重构。一定程度上，这些重构信号与截获到的信号具有很高的相似度，起到欺骗性的电磁伪装防护效果。然而电磁信号环境复杂多变，传统的信号重构机制在复杂电磁环境下，难以获取各类信号关键信息并进行准确重构电磁信号。

发明内容

本发明提供的是基于生成对抗网络的电磁信息泄漏信号仿真系统及方法，其主要目的在于克服传统的信号重构机制在复杂电磁环境下，难以获取各类信号关键信息并进行准确重构电磁信号的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明采用如下的技术方案：

基于生成对抗网络的电磁信息泄漏信号仿真系统，包括信号采集装置、显示屏图像信息泄漏判别器和电磁信号生成器；

信号采集装置，用于从显示屏的数据线上感知包含图像信息的电磁信号，并通过信号接收机将信号探头获取的电磁信号接收并保存成原始电磁信号样本；

显示屏图像信息泄漏判别器，用于从原始电磁信号样本中提取特性，作为显示屏图像信息泄漏判别器的判别依据，并最终形成电磁信息泄漏的分类判别，同时指导电磁信号生成器进行训练，通过对原始电磁信号样本以及来自电磁信号生成器的电磁仿真信号样本数据进行分析，评判其数据输入是真实信号还是生成的电磁仿真信号；

电磁信号生成器，用于将随机噪声生成包含图像信息的电磁仿真信号，并学习原始电磁信号样本数据中的特征分布，在学习过程中直接生成符合这种分布规律的仿真电磁信号，同时接收来自显示屏图像信息泄漏判别器在对生成样本进行评定后的损失函数反馈。

进一步的，所述显示屏图像信息泄漏判别器包括四个卷积层和一个全连接层，电磁信号依次通过四个卷积层，并从全连接层输出判别结果。

更进一步的，所述卷积层包括电磁信号依次通过的一维卷积核、批标准化层BatchNorm及LReLU激活层。

进一步的，所述电磁信号生成器包括特征映射层及多个反卷积层，随机噪声经过特征映射层升维映射为初始生成向量，初始生成向量依次通过多个反卷积层，并由最后一个反卷积层生成电磁仿真信号。

更进一步的，所述四个反卷积层中前三个反卷积层均包括生成向量依次通过的一维反卷积核、批标准化层Batch Norm及ReLU激活层，最后一个卷积层包括生成向量依次通过的一维反卷积核、批标准化层Batch Norm及tanh激活层。

基于生成对抗网络的电磁信息泄漏信号仿真方法，包括以下步骤：

S1、基于卷积神经网络方法，根据电磁信息泄漏信号的特点分别构造显示屏图像信息泄漏判别器和电磁信号生成器；