[发明专利]基于无线信号进行多人用户认证方法及系统

说明书

一种基于无线信号进行多人用户认证方法及系统，通过多径到达时间测量算法描述Wi‑Fi信号下被多个用户单独影响的多径成分；对用户反射的多径成分进行聚合和分离以得到每一个用户的多径信号，并基于每个用户反射的多径构建每个用户的虚拟CSI；再通过双任务模型从虚拟CSI中提取每个用户的细粒度的行为特征，实现多人用户认证。本发明借助Wi‑Fi信号的多径效应，针对多人场景实现对每个用户的身份认证。

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信安全领域的技术，具体是一种基于无线信号进行多人用户认证方法及系统。

背景技术

随着人与网络世界的日益融合，用户身份认证对于支持各种需要安全保障的新兴应用场景变得至关重要。现有研究利用无线Wi-Fi信号的信道状态信息(CSI)捕获人类行为动作进行用户身份认证。但是，现有方法只能在单一用户存在的场景下进行用户认证，而无法在多人同时存在的场景下进行用户认证。

在多人场景下，每个用户的行为动作都可以被无线信号在不同的传播路径中单独感知。由于信号经由不同的路径进行传播，每条多径信号的到达时间不同，因此可以通过到达时间来区分不同的多径信号，并分析每条多径信号中的信息提取每个用户的行为特征，进行多用户身份认证。

发明内容

本发明针对现有基于无线感知的用户认证系统只能在单人场景下进行的不足，提出一种基于无线信号进行多人用户认证方法及系统，借助Wi-Fi信号的多径效应，针对多人场景实现对每个用户的身份认证。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于无线信号进行多人用户认证方法，通过多径到达时间测量算法描述Wi-Fi信号下被多个用户单独影响的多径成分；对用户反射的多径成分进行聚合和分离以得到每一个用户的多径信号，并基于每个用户反射的多径构建每个用户的虚拟CSI；再通过双任务模型从虚拟CSI中提取每个用户的细粒度的行为特征，实现多人用户认证。

所述的多径到达时间测量算法是指：每条多径的到达时间Δt计算方式为：其中：a(Δt)是到达时间Δt引起的相位偏移，銐_N是信号的测量矩阵的噪声子空间，H是复数矩阵的共轭转置。

所述的虚拟CSI，通过以下方式得到：

1)每条多径的虚拟CSI为其中：a_i为第i条多径信号的幅值，j为虚数单位，为第i条多径信号的初始相位，2πfΔt_i为第i条多径信号由到达时间Δt_i引起的相位偏移，f为子载波的频率；

2)通过求解最优化问题得以估计每条多径的虚拟CSI：其中：N为多径的总个数，H为真实收集的CSI的值；

3)计算最优化问题得到每条多径的幅值和相位即实现每条多径的虚拟CSI的构建。

4)由于每个用户都对应不同的多径，将每个用户对应的多径的虚拟CSI进行相加，即得到每个用户对应的虚拟CSI。

所述的双任务神经网络模型包括：基于CNN-RNN的特征提取器、基于全连接层和softmax层的动作识别器和用户认证器。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为多人场景下多径效应分析示意图；

图3为构建的虚拟CSI与真实收集的CSI比较示意图；

图4为双任务神经网络模型示意图；

图5为用户认证误识率与拒识率示意图。

具体实施方式