一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法

本发明属于射频识别， 具体来说是涉及一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法。

背景技术：

1、近年来， 机器类无线通信在车联网、 互联网等领域得到了广泛研究和应用。然而，这也带来了通信安全问题， 如已授权设备的身份认证和未授权设备的检测等。与传统有线网络不同， 无线网络由于其开放性面临更严峻的安全挑战。传统的无线网络安全认证方法往往存在漏洞或需要复杂的数学运算。射频识别技术(rfid)和近距离无线通信技术(nfc)等常用于电子标签的技术以及在近年来广泛应用的通信技术也存在数据篡改和安全性较低的风险。在车联网领域， 提出了汽车遥控钥匙防欺骗的需求， 以确保只有在接收到真实车主的遥控钥匙信号后才能进行解锁。 因此， 迫切需要一种新的安全机制来完善无线设备的接入认证， 以有效识别授权设备和非授权设备， 并提高射频设备接入的安全性。

2、早在1995年， choe等人和toonstra等人就提出了基于通信信号进行设备识别的方法。toonstra等人进一步提出了利用设备产生的瞬态信号生成“指纹”来识别设备。2003年， hall等人提出了“射频指纹”的概念， 并将其应用于蓝牙通信设备的识别。射频指纹是指不同射频设备由于硬件设计差异和制造容差导致的每个设备独特的硬件特征。这种特征反映在设备发射的信号上， 研究者通过分析接收到的信号来提取和识别这一特征，作为射频设备的身份标识。射频指纹具有唯一性、 短期稳定性和独立性等特点， 因此可以作为一种安全机制单独使用， 也可以与传统安全机制结合以提供更好的无线设备通信安全性能。

3、传统的汽车遥控开锁的过程通常是车主用遥控钥匙朝汽车发送一个独特的编码或数字序列， 用于识别和验证其合法性。每个钥匙都有其唯一的编码， 使车辆能够识别和验证正确的钥匙。所以传统的汽车遥控钥匙存在一个很大的漏洞， 即只要伪造相同的编码或数字序列， 那么， 即使汽车接收的开锁信号并不来源于事实车主手中的遥控钥匙， 汽车依然会解锁。

技术实现思路

1、针对上述在实际场景中，无线通信面临着未授权设备的检测等安全问题，本发明提出一种具备物理层面防欺骗的基于射频指纹的汽车遥控安全认证方法。本发明的方法包括基于特征选择和机器学习的检测和基于深度学习的检测方法。特别是基于深度学习的异常检测方法， 由于其独立性、适应动态环境的能力和强大的学习能力，可以在未授权设备入侵的遥控钥匙解锁汽车场景中发挥重要作用。异常检测技术可以作为一种安全机制，加强无线设备接入的安全性。

2、本发明的技术方案为：

3、一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法，包括：

4、构建用于防欺骗安全认证的分类器，具体为：

5、收集真实智能汽车钥匙解锁信号构成数据集；

6、对数据集进行射频指纹特征提取获得特征数据集；

7、利用特征数据集训练出用于防欺骗安全认证的分类器；

8、利用防欺骗安全认证的分类器对智能汽车实时接收的解锁信号进行认证，具体为：

9、对实时接收到的解锁信号进行功率归一化预处理；

10、对归一化后的信号进行射频指纹特征提取，获得临时射频指纹特征；

11、将临时射频指纹特征输入到构建的用于防欺骗安全认证的分类器进行认证。

12、具体的，所述用于防欺骗安全认证的分类器为基于机器学习的分类器，训练方法为：

13、定义收集的数据集为sm×n：

14、

15、其中，m为收集的信号条数， n为每条样本信号所包含的数据量；

16、对sm×n进行功率归一化后得到再进行射频指纹特征提取， 定义每一个样本信号进行特征提取之后得到特征数据集为：

17、

18、

19、其中，即为完成特征提取之后的特征数据集， n为提取的特征维数；

20、将按每一行为一个样本送入基于机器学习的单分类分类器进行训练，得到训练好的分类器。

21、具体的，所述用于防欺骗安全认证的分类器为深度学习的分类器，训练方法为：

22、定义收集的数据集为sm×n：

23、

24、其中，m为收集的信号条数， n为每条样本信号所包含的数据量；

25、对sm×n进行功率归一化后得到再进行射频指纹特征提取， 定义每一个样本信号进行特征提取之后得到特征数据集为：

26、

27、

28、其中，即为完成特征提取之后的特征数据集， n为提取的特征维数；

29、将输入深度学习神经网络中进行训练， 采用的损失函数为：

30、

31、其中，表示模型预测的输出概率， y表示实际标签， y＝1；

32、经过训练后得到训练好的分类器。

33、本发明的有益效果为， 本发明是在传统的车辆遥控钥匙解锁安全问题基础上提出的一种基于射频指纹的防欺骗的异常信号源检测安全认证方法。该方法是在传统的汽车遥控钥匙解锁系统基础上， 增添了一步硬件级的安全认证方法， 可使用机器学习或者深度学习的方式。在汽车信号接收端接收到开锁信息后， 自动识别信号源是否为事实车主手中的遥控钥匙， 并将即使开锁信息正确的非车主甄别出来。 以达到汽车智能识别车主的功能实现。采用基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法， 可实现车辆智能识别具有欺骗性的开锁信号，提高车辆解锁的安全性。

技术特征：

1.一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法，其特征在于，所述用于防欺骗安全认证的分类器为基于机器学习的分类器，训练方法为：

3.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法，其特征在于，所述用于防欺骗安全认证的分类器为深度学习的分类器，训练方法为：

技术总结本发明属于射频识别技术领域，具体来说是涉及一种基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法。本发明是在传统的车辆遥控钥匙解锁安全问题基础上提出的一种基于射频指纹的防欺骗的异常信号源检测安全认证方法。具体为在传统的汽车遥控钥匙解锁系统基础上，增添了一步硬件级的安全认证方法，可使用机器学习或者深度学习的方式。在汽车信号接收端接收到开锁信息后，自动识别信号源是否为事实车主手中的遥控钥匙，并将即使开锁信息正确的非车主甄别出来。以达到汽车智能识别车主的功能实现。采用基于射频指纹的智能汽车钥匙防欺骗安全认证方法，可实现车辆智能识别具有欺骗性的开锁信号，提高车辆解锁的安全性。技术研发人员：胡苏,李鹏飞,林迪,靳传学,黄驿轩,田晨受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26