[发明专利]一种基于WiFi信道状态信息的主动非接触身份认证方法

说明书

本发明公开了一种基于WiFi信道状态信息的主动非接触身份认证方法，本发明主要通过WiFi信道状态信息来对人体行为中包含的与用户体型、习惯等特征进行提取。本发明是利用WiFi信道状态信息在身份识别方向上的首次应用，通过对现阶段广泛应用的WiFi信号中的信道状态信息CSI(Channel State Information)进行合理有效的去噪，特征提取，然后根据提取结果将与动作相关的波形数据进行切分。然后对切分后的数据进一步进行用户行为的识别以及用户身份相关信息(动作方向，速度，用户体型等)的提取。然后利用这些特征结果对用户身份进行识别，同时保证了整个机制的真实性。

技术领域

本发明涉及一种基于WiFi信道状态信息的用户身份识别系统，主要用于解决在WiFi环境下利用WiFi信号对人体行为特征的提取实现对人的身份识别问题。

背景技术

通过近几年在无线感知方面的研究，基于已有的商用设备的无线信号的人类活动，手势的识别以及室内定位已被证明可行且有着很好的识别结果和精度。同时随着Wi-Fi设备的普及以及该领域研究的相关进展，产生了新的安全问题的研究需求，这类安全问题主要分为两类：

(1)在无线感知的技术背景下产生的新的隐私保护问题；

(2)无线感知技术在现有的一些安全领域问题中的应用。

第一类问题针对的是如何是的通过对无线信号进行无损的干扰，使之在保证正常数据传输的同时隐藏正确的CSI信息，使得无线感知的系统无法获得CSI信号中的物理数据，从而达到隐私保护的目的。第二类问题的重点则是如何将无线感知技术应用到安全问题中，例如：利用移动设备的CSI信息使得无线AP对非法接入设备进行过滤。

这一系列关于WiFi无线感知的研究都说明了无线信号中的CSI信息与外界物理环境变化的相关性，也就是与外界行为的相关性。这也就意味着通过对无线信号中CSI数据的分析，提取行为识别结果中行为的隐藏信息，从而实现对环境中对无线信号进行“干扰”的人的具体身份识别成为可能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于WiFi信道状态信息的主动非接触身份认证方法，其主要目的是利用已有的商用Wi-Fi设备对未携带移动设备的人进行身份认证和识别。要求的环境限制主要是以下两点。首先是针对已有的商用Wi-Fi设备，这使得本发明的研究具有低成本以及泛用性的优点；其次是无设备依赖(device-free)，就是指受感知的目标(这里指被身份识别的人)不需要携带设备(例如手机，RFID等)这同样保证了研究的低成本与泛用性，但也表明只能从人体反射的无线信号中去提取隐含的物理信息。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于WiFi信道状态信息的主动非接触身份认证方法，包括以下步骤：

步骤1，获取研究对象各种行为的CSI数据，对CSI数据降噪处理。

步骤2，使用离散小波变换DWT对步骤1降噪后的CSI数据进行降维分解提取。

步骤3，使用时间片内方差值配合概率统计对步骤2降维分解提取到的数据进行动作片段的切分。

步骤4，训练隐马尔科夫模型：将步骤步骤3获取的行为类别、切分出的时间窗口的数量导入隐马尔科夫模型进行训练，其中，使用随机变量Z_t描述t时刻系统状态的概率分布，具有转移概率，则在第t时刻系统状态的实际状态Z_t未知，相反在t时刻对系统有一个观测X_t。使用10折交叉验证的方法确定隐马尔科夫模型参数包括HMM模型的状态数S及mixtures，从而选取最优参数建立模型。