[发明专利]一种触摸屏脆弱性分析和防护方法及系统

说明书

本发明公开了一种触摸屏脆弱性分析和防护方法及系统，涉及电子终端技术领域。包括：初步判断触摸屏是否存在脆弱性，并确定脆弱频点；获取触摸屏驱动信号，并基于驱动信号设计干扰信号以实现假点注入；收集由干扰信号产生触摸假点的异常样本数据和正常触摸产生的正常样本数据；对样本数据进行预处理；建立和训练基于机器学习的报点增强模型，实时采集待测试设备的触点相关数据，触摸屏不响应识别为异常的触点，实现脆弱性防护。本发明分别从传导干扰和辐射干扰两方面分析电容触摸屏脆弱性，并利用报点增强模型在软件方面实现脆弱性防御，结合滤波模块在硬件上实现脆弱性防御，能有效提高触摸屏的抗干扰能力，降低触摸屏的误报率。

技术领域

本发明属于电子终端领域，具体涉及一种触摸屏脆弱性分析和防护方法及系统。

背景技术

随着电子技术的不断发展，触摸屏作为重要的人机交互接口，已广泛应用于各种智能设备中，如智能手机、平板和笔记本电脑等。其中互电容式触摸屏以其功耗低、触控精准、支持多点触控等优势成为市面上主流的触摸屏。互电容式触摸屏通常由交叉排列的两组信号线组成一个互电容阵列：驱动线和感应线，通过检测互电容的变化量来判断有无触摸点。其中驱动线负责发射高频驱动信号，感应线用于检测电容值变化。当导体靠近时，导体与触摸屏之间会形成一个耦合电容，破坏了原来的静电平衡，从而改变了感应线检测的电容值。

随着触控技术不断进步，电容式触摸屏也衍生出多种驱动策略，如按照驱动信号的形式可分为顺序驱动和并行驱动。电容式触摸屏在提高性能优势的同时也给用户带来许多困扰和安全风险，如智能设备在连接充电器时会受到共模信号的干扰而产生偏离实际触摸点，攻击者甚至可通过构造时序性的共模干扰信号或电磁干扰来远程操作受害者手机，进行转账、植入病毒等恶意操作，给移动终端的安全运行造成巨大威胁。虽然目前触控设备在出厂前都会进行共模干扰检测，但由于检测信号形式单一，以及干扰信号幅值较小，因此不能对触摸屏脆弱性进行全方位挖掘，且触摸屏报点算法存在的缺陷也为攻击者进行恶意操作提供了一个攻击入口。

综上，构建一个系统的电容式触摸屏的脆弱性分析框架，并制定相应的报点增强策略对移动电子设备的安全研究与防护有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向互电容式触摸屏的脆弱性分析方法，并提出相应的防护策略，旨在解决现有触摸屏存在软硬件脆弱性，而缺乏系统的硬件干扰检测和报点增强策略，在实际应用场景中存在安全隐患的问题。

本发明为解决上述问题采用以下技术方案：

第一个方面，本发明提出了一种触摸屏脆弱性分析与防护方法，包括以下步骤：

步骤1，构建扫频信号，对测试设备进行干扰检测，通过触摸屏工作状态初步判断脆弱性，若存在脆弱性，则记录脆弱频点及脆弱类型，并执行后续步骤，否则停止检测；

步骤2，收集存在脆弱频点的测试设备触摸屏的驱动信号，并判断其驱动方式；

步骤3，根据测试设备触摸屏的驱动方式和脆弱类型构造干扰信号，将所述干扰信号产生的触点相关数据作为异常样本数据，将正常触摸产生的触点相关数据作为正常样本数据；

步骤4，构建多生物特征的机器学习模型，并利用异常样本数据和正常样本数据进行训练；

步骤5，将训练好的多生物特征的机器学习模型置入测试设备内作为报点增强模型，实时采集待测试设备的触点相关数据，触摸屏不响应识别为异常的触点，实现脆弱性防护。

进一步地，步骤1所述的脆弱频点包括面向传导的脆弱频点一和面向辐射的脆弱频点二；当存在脆弱频点一和脆弱频点二的任一种时，则初步判断测试设备存在脆弱性。

进一步地，当测试设备存在面向传导的脆弱频点一时，在测试设备内安装针对脆弱频点一的共模信号滤波模块；当测试设备存在面向辐射的脆弱频点二时，在测试设备内安装针对脆弱频点二的差模信号滤波模块。