[发明专利]一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法

权利要求书

1.一种基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于：对采集的信号进行能量归一化，频偏、相偏估计与补偿预处理；然后将预处理后的信号分成瞬态信号部分和稳态信号部分，将稳态信号进行相同符号叠加，提高信噪比；然后和瞬态信号进行拼接，对拼接后的信号进行射频指纹提取和识别，提高设备在低信噪比场景下的识别性能；包括以下步骤：

(1)采集在高信噪比实验环境下无线设备的输出信号；

(2)对采集到的信号加入不同的高斯白噪声进行仿真，获取不同信噪比下的无线信号，并进行预处理；

(3)对预处理后的信号，将其分成瞬态信号段和稳态信号段，将稳态信号段中相同符号进行信号叠加，然后和瞬态信号进行拼接；

(4)将所有信噪比下拼接后的信号按一定比例随机划分成训练集、验证集和测试集；

(5)在训练集和验证集上，根据提取的射频指纹特征训练分类器；

(6)针对实际接收的无线设备输出信号，进行步骤(2)中的预处理和步骤(3)中的部分叠加和拼接，然后提取射频指纹特征，并用训练好的分类器进行无线设备的分类识别。

2.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(1)中的低功耗无线设备的输出信号通过直接同轴线加衰减器连接获取，或者是在近距离视距环境下采集的高信噪比无线接收信号。

3.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(1)中采集的无线信号直接下变频到基带再进行后续处理。

4.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(2)中仿真的信噪比范围覆盖识别场景的实际信噪比范围，且噪声叠加在在预处理之前进行。

5.根据权利要求1所述的基于瞬态-稳态的部分叠加射频指纹方法，其特征在于，步骤(2)中的预处理具体包含：信号检测和截取、能量归一化、频偏和相偏的估计与补偿，具体包括：

(2-1)针对近距离采集的所有ZigBee无线模块的基带信号y(t)，添加不同功率的高斯白噪声来模拟不同的信噪比等级；

(2-2)在进行噪声叠加后，进行如下预处理：首先利用功率变点检测原理来粗略判定每一帧信号的起始和结束，然后将截取的帧信号进行能量归一化，其中A为加噪y(t)的均方根；能量归一化能够避免信号发送功率和距离对识别产生影响；

(2-3)能量归一化后的信号y(t)还存在残留的频偏和相偏，由于频偏和相偏是两个容易被仿冒的参数，且存在频偏和相偏的情况下无法进行后续的叠加处理来提升信噪比；为了提取设备频偏、相偏无关的指纹特征，在指纹提取前首先进行精确的频偏相偏估计和补偿。