[发明专利]一种无线设备识别方法、系统及数据处理终端

权利要求书

1.一种无线设备识别方法，其特征在于，所述无线设备识别方法包括：

构建基于DSSS帧前导分形维数的无线设备识别模型；

采样信号并依据设备辐射缺陷进行信号特征提取；

利用DSSS帧前导计算信号分形维数；

利用DSSS帧前导分形维数进行设备识别；

所述构建基于DSSS帧前导分形维数的无线设备识别模型，包括：

每一帧信号都经历发射机和接收机射频链路的硬件缺陷影响，所述硬件缺陷影响包括数模转换器转换误差、变频器频率误差和功率放大器放大偏差；射频链路中任意硬件缺陷都会导致无线信号呈现特定辐射特征，这种辐射特征利用接收器端物理层射频信号进行估计；

辐射特征简称为特征，由于帧前导字段是无线通信协议中事先定义好的，故特征估计使用无线信号帧的前导字段来执行，接收机可将其作为特征估计的参考信号；有效载荷部分指代实际通信传输数据，接收端事先无法知晓其内容，不用于特征估计；

前导字段是0～1符号组成的固定序列，定义如下：

X＝[x₀，x₁，...，x_i，...x_N]；

其中，x_i为I/Q调制符号，0≤i≤N；

所述采样信号并依据设备辐射缺陷进行信号特征提取，包括使用802.11b规范PLCP中定义的帧前导字段进行采样，并依据每一帧提取信号特征，包括：

(1)采样和帧检测：以22MHz采样频率进行信号采样，使用功率匹配算法粗略判断采样信号中每帧的起始和结束位置；

(2)帧定位：在粗略进行帧检测后，采用滑动窗口将接收信号样本与协议规定的128位前导码进行匹配，实现精准帧定位；

(3)特征计算：精准帧定位后，使用帧前导用于特征计算；基于原始样本计算信号特征，并利用解扩后的帧前导计算分形维数特征；

所述利用DSSS帧前导计算信号分形维数，包括：

将实际接收到的信号表示为：

X′＝[x′₀，x′₁，...，x′_i，...x′_N]；

通过相位旋转将接收的符号统一为相同的参考符号，则分形维数计算方法为：

其中，τ表示分形维数计算方法中的尺度系数，L_τ，n和L_1，n分别为：

L_τ，n＝|x′_n·τ-x′_(n-1)·τ|；

L_1，n＝|x′_n-x′_n-1|；

其中，X′表示接收机侧解扩后的帧前导字段，其中每个符号由于射频链中的物理缺陷与X中的符号有差别；

利用DSSS帧前导分形维数进行设备识别，包括：

(1)针对每个网卡，采集1000帧信号，分别计算出每个帧样本的分形维数、载波频偏、幅度误差、I/Q不平衡、相位误差和同步误差在内的六种设备特征，构成六维信号特征向量并归一化计算所得的特征向量作为原始训练数据；

(2)采用kNN和SVM算法对输入数据进行训练，依据训练好的模型针对未知设备的信号帧进行设备识别；

(3)将未知设备的信号帧依据特征提取方法提取出信号特征向量并输入训练好的kNN和SVM模型，得到的模型输出结果即为所识别出的设备身份。

2.如权利要求1所述的无线设备识别方法，其特征在于，所述信号特征，包括载波频偏、I/Q不均衡、幅度误差、相位误差以及同步误差。