一种阻挡未授权Wi-Fi监听且保证授权设备有效感知的方法

本发明涉及无线感知，尤其涉及一种阻挡未授权wi-fi监听且保证授权设备有效感知的方法。

背景技术：

1、wi-fi传感技术可以在不使用设备的情况下远程监控用户的状态，将呼吸检测、活动识别等检测方法应用到智能家居和智能医疗场景。在实际应用场景中，由于一个家庭通常有多个房间，墙壁和家具等障碍阻碍了wi-fi信号的传播，从而降低了无线传感的准确性。为了解决这一问题，现有的研究探索了一系列在无线信号已经被墙阻挡的情况下来提取细粒度的物理特征的方法。因此，通过墙的无线传感被证明是可行的。

2、无论目前基于wi-fi的无线感知的精度和方便性如何，这些穿墙传感技术也会造成严重的安全风险。具体来说，我们的行为影响了我们身体所反射的wi-fi信号，从而改变了实际接收信号的特征。wi-fi传感的基本思想是从这些信号特征中解析和推断用户的行为。目前，wi-fi路由器通常会传输更强的信号，这样我们甚至可以实现穿墙上网。因此，户外的监视者能够窃听wi-fi信号。基于穿透墙感知算法，对手可以通过非侵入性的方式推断室内用户的行为，而室内用户却没有意识到这种监视。

3、此外，许多无线传感方法都是开放获取的。也就是说，目前的无线传感技术适用于所有的开发者和窃听者。目前，现有的工作openwifi提出了施加wi-fi信号的人工信道响应来实现抗传感。基于所提出的工具，只有被授权的设备才能消除人工信号，以获得实际的信道响应。然而，openwifi需要昂贵的硬件来实现所提出的功能，这限制了这种系统的部署。据我们所知，没有其他方法可以抵抗攻击者的窃听。由于穿墙感知证明是有效的，有必要保护室内用户免受这种潜在威胁。

4、无线感知的基本原理是分析经过人体表面反射的无线信号特征，有三个主流应用包括被动跟踪、行为识别和呼吸检测。被动跟踪的系统中，我们通常从原始的csi(channelsignal information)读数中提取位置特征。这些特征包括到达角(aoa)、飞行时间(tof)和多普勒频移(dfs)。它们分别描述了用户的角度、距离和速度，在此基础上可以推导出用户的运动轨迹。被动跟踪的优点是，我们可以跟踪不携带该设备的用户。然而，随着穿墙跟踪的技术逐渐被突破，来自外部的攻击者可能会跟踪我们。因此，如何保护用户的隐私已成为一个关键问题。无设备行为识别在人机交互中起着至关重要的作用。例如，我们可以通过简单的手势轻松地控制智能设备。此外，跌倒识别帮助我们为受害者提供快速救援。近年来的研究主要集中在提取与环境无关的特征以及实现跨域识别。虽然这些方法使行为识别的精度不断提高并且能够推广到各种场景中，但它也增加了被攻击者窃听的风险。当我们不做手势或移动时，我们或许认为自己不能被窃听。事实上，wi-fi也可以远程检测我们的呼吸周期。具体来说，fullbreathe揭示了有一些位置被称为“盲点”，导致呼吸检测会有糟糕的表现。因此，他们设计了消除这些盲点的方法。此外，farsense还将呼吸检测的距离增加到了8米。placement matters讨论了设备放置对wifi传感的影响，他们的实验也验证了通过壁呼吸检测的可行性。总之，即使我们只是在家里呼吸，窃听者也可能会使用这项技术来判断是否有人在家里。

5、鉴于目前无线感知的方法精度不断提高并且感知的类别和范围逐渐增加导致被监视的风险提高，本发明开发了一种防止未经授权的监听者通过wi-fi进行用户行为监视并且保证授权设备常规感知功能的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供防止未经授权的监听者通过wi-fi进行用户行为监视并且保证授权设备常规感知功能的方法以解决上述背景技术中所提到的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种阻挡未授权wi-fi监听且保证授权设备有效感知的方法，具体包括以下步骤：

4、s1、天线控制代码生成步骤：

5、s1.1、将hmc270芯片和电路板组成天线控制开关；

6、s1.2、将四根天线通过电路板连接到单片机和wi-fi发射机上，组成可控制发射天线的wi-fi发射装置，依次分别接通四根天线并测量四根天线在静态下的csi(channelsignal information)幅度，并将各个天线工作的状态进行0-1编码；

7、s1.3、将用户进行特定动作产生的csi(channel signal information)波形序列中每一时刻的幅度转化为与之对应最接近的天线幅度，生成对该动作进行仿真的天线工作序列表；随机生成工作天线的序列表，在用户进行动作时进行波形干扰；

8、s1.4、将天线工作序列表转化为控制天线的编码，即生成天线控制代码包括动作仿真天线控制代码和动态干扰天线控制代码；

9、s2、信号干扰步骤：

10、s2.1、在用户静止或者没有用户的情况，天线根据仿真控制代码进行天线间的切换生成动作仿真信号，未授权设备接收到仿真动作信号误认为检测到用户动作；

11、s2.2、在用户进行动作的情况，天线根据动态干扰控制代码进行天线间的切换，实现对动作信号的干扰，未授权设备接收到被干扰信号，误认为用户进行其他动作；

12、s3、授权设备信号恢复步骤：

13、s3.1、通过几何标准差来消除相位跳变对相位的影响；通过双滑窗来确认幅度的突变点，即先通过两个窗长不同的滑窗分别确定切换的区间以及是否发生非瞬时切换和切换的准确时间点；

14、s3.2、确定准确切换点后，计算并消去切换天线对信号的影响从而得到恢复的信号，授权设备实现有效的感知。

15、优选地，所述方法通过切换wi-fi的天线同时干扰授权设备和非授权设备接收的信号，非授权设备由于未知天线切换的规则因此无法实现有效的感知进而实现了wi-fi的反监听，授权设备根据天线控制代码消除天线切换对信号的干扰，实现对信号的恢复从而实现有效的感知。

16、与现有技术相比，本发明提供了一种阻挡未授权wi-fi监听且保证授权设备有效感知的方法，具备以下有益效果：

17、(1)目前的无线感知技术往往集中于提高感知的精度而忽略了用户的隐私和安全保护，本发明在保证正常感知的同时，有效地阻挡了攻击者通过未授权设备对用户进行无线感知；

18、(2)本发明所提出的一种阻挡未授权wi-fi监听且保证授权设备有效感知的方法一方面阻挡了未知攻击者利用wi-fi信号对用户进行监视，另一方面通过信号恢复实现了授权设备的正常感知功能，从而有效地保证了用户的信息与隐私安全。

技术特征：

1.一种阻挡未授权wi-fi监听且保证授权设备有效感知的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种阻挡未授权wi-fi监听且保证授权设备有效感知的方法，其特征在于，所述方法通过切换wi-fi的天线同时干扰授权设备和非授权设备接收的信号，非授权设备由于未知天线切换的规则因此无法实现有效的感知进而实现了wi-fi的反监听，授权设备根据天线控制代码消除天线切换对信号的干扰，实现对信号的恢复从而实现有效的感知。

技术总结
本发明公开了一种阻挡未授权Wi‑Fi监听且保证授权设备有效感知的方法，属于无线感知技术领域；本发明利用单片机、电路板和WiFi发射机组成可控的WiFi发射机；生成天线控制代码，包括根据不同种类的动作样本特征生成对应的天线控制代码和控制天线乱序工作的天线控制代码；利用天线控制代码实现各个天线接通状态的切换从而干扰窃听者接收到的Wi‑Fi信号，天线控制代码在用户进行动作的情况下切换工作的天线从而干扰动作信号的特征，在用户静止或者室内无人的情况下，天线控制代码可以控制天线的工作顺序与时间从而实现仿真的动作信号；室内接收设备根据天线控制代码对接收到的信号进行恢复，从而保证室内正常的感知功能，包括呼吸、动作识别以及呼吸监测。

技术研发人员：孟暄棋,王建荣,周家润,佟鑫宇
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13