[发明专利]基于启发式聚类的多属性物理层认证方法、装置和服务器

权利要求书

1.基于启发式聚类的多属性物理层认证方法，其特征在于，包括如下步骤：

对接收到的信号进行采样，提取多重PHY特征，构建原始特征空间；

通过二重主成分分析将所述原始特征空间映射到正交子空间；

在所述正交子空间上执行非参数的局部启发式聚类，返回最优的聚类结果；

以所述聚类结果为基础，通过欧氏距离判决当前接收到的信号是否合法。

2.根据权利要求1所述的基于启发式聚类的多属性物理层认证方法，其特征在于，所述步骤提取多重PHY特征，构建原始特征空间，包括：

从样本中提取出多重PHY特征，形成样本空间；所述多重PHY特征包括基于接收信号的PHY特征、基于信道特性的PHY特征和基于发射机制造偏差的PHY特征；

对所述样本空间的各重PHY特征作归一化处理并附以权重系数，得到第一特征向量，由所述第一特征向量组成原始特征空间。

3.根据权利要求1所述的基于启发式聚类的多属性物理层认证方法，其特征在于，所述步骤通过二重主成分分析将所述原始特征空间映射到正交子空间，包括：

将所述原始特征空间分解为合法信号子空间和攻击信号子空间；

求解所述合法信号子空间的第一转移矩阵；

正交化所述合法信号子空间，得到正交化的第一对角矩阵；

单位化所述第一对角矩阵；

求解所述攻击信号子空间的第二转移矩阵；

正交化所述攻击信号子空间，得到正交化的第二对角矩阵。

4.根据权利要求3所述的基于启发式聚类的多属性物理层认证方法，其特征在于：

所述步骤求解所述合法信号子空间的第一转移矩阵，包括：获取已知的合法信号子空间的原始的第一协方差矩阵；对所述第一协方差矩阵进行特征值分解；特征值由大到小排序，每一特征值对应的第二特征向量归一化为列向量，构成合法信号子空间的第一转移矩阵；

其中，这里，表示特征值，表示第二特征向量，表示单位矩阵；

所述步骤正交化所述合法信号子空间、得到正交化的第一对角矩阵，包括：将所述原始特征空间通过所述第一转移矩阵投影，得到第一中间态合法信号子空间和第一中间态攻击信号子空间，此时第一中间态合法信号子空间对应的第一中间态协方差矩阵正交化为第一对角矩阵，第一中间态攻击信号子空间对应的第二中间态协方差矩阵为非对角阵；

其中，表示第一中间态空间，为第一中间态合法信号子空间和第一中间态攻击信号子空间的合集；所述步骤单位化所述第一对角矩阵，包括：计算得到所述第一对角矩阵开平方之后的逆矩阵；将所述第一中间态协方差矩阵分别左乘所述逆矩阵、右乘所述逆矩阵的转置，得到被单位化的第二中间态合法信号子空间对应的第三中间态协方差矩阵，以及第二中间态攻击信号子空间的第四中间态协方差矩阵；

其中，表示第二中间态空间，为第二中间态合法信号子空间和第二中间态攻击信号子空间的合集；

所述步骤求解所述攻击信号子空间的第二转移矩阵，包括：将所述第四中间态协方差矩阵的特征值由大到小排序，每一特征值对应的第三特征向量归一化为列向量，构成所述攻击信号子空间的第二转移矩阵；

所述步骤正交化所述攻击信号子空间，得到正交化的第二对角矩阵，包括：将所述第二中间态空间通过所述第二转移矩阵投影，得到正交合法信号子空间和正交攻击信号子空间，并按照下式得到所述攻击信号子空间对应的、正交化的第二对角矩阵：

其中，为正交合法信号子空间与正交攻击信号子空间的合集，为正交合法信号子空间对应的第五协方差矩阵，为正交攻击信号子空间对应的第六协方差矩阵。