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基于异或自反性与射频指纹的无线组播密钥生成方法

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信息安全学报 2024年第3期9卷 29-43页

作者：开根深马俊韬武刚胡苏电子科技大学信息与通信工程学院成都611731 电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室成都611731

随着物联网技术的发展,组播通信的需求日益增大。异或加密作为最简单高效的加密方法之一,在信息安全方面有着广泛的应用。本文针对组播通信安全需求,设计了一种基于异或自反性和射频指纹的组密钥生成方法。为解决多个终端在密钥生成过... 详细信息

随着物联网技术的发展,组播通信的需求日益增大。异或加密作为最简单高效的加密方法之一,在信息安全方面有着广泛的应用。本文针对组播通信安全需求,设计了一种基于异或自反性和射频指纹的组密钥生成方法。为解决多个终端在密钥生成过程中的传输资源选择冲突问题,提出基于扩频和公私钥密码体系的用户标识方法。先利用射频指纹对用户认证,并在组播用户间形成密钥随机源;然后,利用异或的自反特性实现分布式密钥生成。将射频指纹与公私钥密码体系结合,不仅为射频指纹的识别结果提供了参考,还为组播通信下密钥协商时的通信资源选择提供了方法。为评估射频指纹识别的影响,提出并实验验证了一种基于时频分析与深度学习的射频指纹识别算法。最后,分析了所提方法的密钥生成率、资源选择冲突和密钥生成效率,展示了所提方法的可行性和有效性。分析发现所提方法相比于传统方法,分布式的密钥源使得密钥生成效率随着节点数的增大而提高。对组密钥被攻破概率的窃听模型仿真结果表明,在生成同样长度的密钥时,与遍历搜索密钥空间比较,基于窃听者遍历搜索设备射频指纹特性的条件,破解所提方法组密钥的复杂度要高出一至四个数量级,验证了本文方法的安全性。

关键词：组密钥生成扩频技术射频指纹异或的自反性

基于改进卷积神经网络和射频指纹的无人机检测与识别

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计算机应用 2024年第3期44卷 876-882页

作者：周景贤李希娜中国民航大学信息安全测评中心天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

针对无人机(UAV)在图像识别时易受环境干扰,而传统信号识别难以准确提取特征且实时性较差的问题,提出一种基于改进卷积神经网络(CNN)和射频(RF)指纹的无人机检测识别方法。首先,使用通用软件无线电外设(USRP)捕获环境中的无线电信号,经... 详细信息

针对无人机(UAV)在图像识别时易受环境干扰,而传统信号识别难以准确提取特征且实时性较差的问题,提出一种基于改进卷积神经网络(CNN)和射频(RF)指纹的无人机检测识别方法。首先,使用通用软件无线电外设(USRP)捕获环境中的无线电信号,经过多分辨率分析获取偏差值,检测是否为无人机射频信号;其次,将检测到的无人机射频信号经过小波变换和主成分分析(PCA)处理,获得射频信号频谱,作为神经网络的输入;最后,构建轻量级残差神经网络(LRCNN),输入射频频谱进行网络训练,进行无人机的分类识别。实验结果表明,所提方法可以有效检测并识别无人机信号,平均识别精度可达84%;在信噪比(SNR)大于20 dB时,LRCNN的识别精度达到了88%,相较于支持向量机(SVM)、原始OracleCNN分别提高31和7个百分点,在识别精度和鲁棒性方面比这两种方法均有所提升。

关键词：无人机安全射频指纹小波变换注意力残差网络卷积神经网络

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用于无线设备身份识别的射频指纹提取方法

集成电路与嵌入式系统 2024年第1期24卷 69-72页

作者：周樨唐丹红蔡阳徐之欣国网上海金山供电公司上海200540

已有的射频指纹技术缺乏理论支撑,无法摆脱对设备身份识别过程中借助信道特征的依赖。该文针对直接序列扩频的ZigBee信号,提出了一种基于扩频还原的射频指纹提取方法。在60台ZigBee设备上以及4种不同的实验场景中进行试验,设备分类准确... 详细信息

已有的射频指纹技术缺乏理论支撑,无法摆脱对设备身份识别过程中借助信道特征的依赖。该文针对直接序列扩频的ZigBee信号,提出了一种基于扩频还原的射频指纹提取方法。在60台ZigBee设备上以及4种不同的实验场景中进行试验,设备分类准确率最高可达99.8%。该方法的鲁棒性更强、计算量更小,具有较强的实用性。

关键词：无线物理层安全射频指纹扩频还原身份识别

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基于FPGA的射频指纹特征提取系统设计

无线电工程 2024年

作者：朱必新王天雄陈世霖张炳坤肖子谦电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室中国电子科技集团公司第五十四研究所

通信发射机中的模拟器件带来的信号畸变会使得所发射的信号表征出发射机个体特征，这种特征通常被称为射频指纹。利用蕴含在接收信号中的特征可以作为一种发射设备个体识别的手段。目前的射频指纹提取与识别方案大多依赖于复杂的信号预... 详细信息

通信发射机中的模拟器件带来的信号畸变会使得所发射的信号表征出发射机个体特征，这种特征通常被称为射频指纹。利用蕴含在接收信号中的特征可以作为一种发射设备个体识别的手段。目前的射频指纹提取与识别方案大多依赖于复杂的信号预处理和计算量庞大的特征提取算法。但在需要快速反应与决策的侦察系统中，由于计算资源有限，当前的系统设计很难达到实时性要求。对此，为解决射频指纹识别系统在实际应用中的要求，提出了一种在非同步情况下的射频指纹个体识别方案及面向FPGA的实现结构，并借助线性分类器验证了硬件设备的有效识别，在信噪比为0dB的条件下，特征组合的识别率均在92%以上。

关键词：射频指纹个体识别实时处理 FPGA

基于改进LeNet模型的短波频段广播电台射频指纹识别研究

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中国无线电 2024年第4期 52-56页

作者：李询崔佳荣陈文吴小松国家无线电监测中心四川省资阳无线电监测站

本文通过利用辐射源生产和装配时的硬件差异所产生的无意调制,通过基于卷积神经网络的深度学习方式实现了对短波广播电台AM信号无线发射设备的射频指纹识别,从而为设备提供了唯一的标识,使得在短波电台定位、台站识别、电台分类等工作... 详细信息

本文通过利用辐射源生产和装配时的硬件差异所产生的无意调制,通过基于卷积神经网络的深度学习方式实现了对短波广播电台AM信号无线发射设备的射频指纹识别,从而为设备提供了唯一的标识,使得在短波电台定位、台站识别、电台分类等工作中有了新的取证维度,提高了无线电监测的能力和效率。

关键词：射频指纹卷积神经网络短波电台深度学习

基于扩散模型的室内定位射频指纹数据增强方法

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通信学报 2023年第11期44卷 201-212页

作者：艾浩军曾维珂陶荆杰徐锦盈常含笑武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430072 武汉大学空天信息安全与可信计算教育部重点实验室湖北武汉430072

射频指纹室内定位方法通过在离线阶段采集足量信号指纹建立密集指纹库保证定位精度。为降低指纹采集成本,提出一种基于扩散模型的射频指纹数据增强方法(FPDiffusion)。首先建立指纹序列的时序图表示,通过高斯加噪方法实现扩散模型的前... 详细信息

射频指纹室内定位方法通过在离线阶段采集足量信号指纹建立密集指纹库保证定位精度。为降低指纹采集成本,提出一种基于扩散模型的射频指纹数据增强方法(FPDiffusion)。首先建立指纹序列的时序图表示,通过高斯加噪方法实现扩散模型的前向过程,反向过程采用U型自编码器网络,根据射频指纹特性设计了网络的损失函数,最后给出了基于稀疏指纹生成稠密指纹的计算过程。实验结果表明,在仅有少量有标签指纹的情况下,FPDiffusion方法在K-近邻(KNN)和卷积神经网络(CNN)算法上的定位误差降低率分别达到76%和28%,在KNN上的定位精度相比高斯过程回归(GPR)和GPR-GAN方法有显著提升。

关键词：扩散模型数据增强射频指纹室内定位

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基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法

电子与信息学报 2023年第7期45卷 2554-2560页

作者：唐晓刚冯俊豪张斌权郇浩任彦洁李海滨航天工程大学信息学院北京101407 北京理工大学信息与电子学院北京100081

传统卫星测控通常采用加密认证安全机制,存在身份假冒、欺骗等安全问题,该文提出一种基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法,并设计了一种面向星载平台的轻量化卷积神经网络。该网络首先使用IQ方向上的卷积层提取IQ信号相关特征,将... 详细信息

传统卫星测控通常采用加密认证安全机制,存在身份假冒、欺骗等安全问题,该文提出一种基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法,并设计了一种面向星载平台的轻量化卷积神经网络。该网络首先使用IQ方向上的卷积层提取IQ信号相关特征,将2维数据降成了1维,再使用时序方向上的多层卷积提取信号的时域结构特征,之后使用最大池化层降低数据维度,在充分利用IQ信号中包含的原始特征信息的同时减小计算量,最后经过两层全连接层进行分类,实现对卫星测控地面站身份识别。仿真实验表明,该方法对21台发射机个体的平均准确率为93.8%,较传统的支持向量机方法提高了39.8%,较DLRF网络模型、ORACLE网络模型分别提高了11.5%,29.8%,且具有鲁棒性强、轻量化的优点。该文所提方法对于提高卫星测控链路安全性具有一定的理论参考和工程应用价值。

关键词：测控安全射频指纹身份识别深度学习

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面向射频指纹识别的高效IQ卷积网络结构

国防科技大学学报 2022年第4期44卷 180-189页

作者：崔天舒黄永辉沈明张晔崔凯赵文杰安军社中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 奥尔堡大学丹麦奥尔堡DK-9220

现有应用于射频指纹识别的卷积网络对时序同相正交(in-phase and quadrature-phase,IQ)信号的处理都是将其简单视为图像进行的,存在识别准确率低和计算量大的问题。针对以上问题,提出了一种基于IQ相关特征的卷积神经网络结构。该网络分... 详细信息

现有应用于射频指纹识别的卷积网络对时序同相正交(in-phase and quadrature-phase,IQ)信号的处理都是将其简单视为图像进行的,存在识别准确率低和计算量大的问题。针对以上问题,提出了一种基于IQ相关特征的卷积神经网络结构。该网络分步提取了IQ相关特征及时域特征,通过自适应平均池化获得了各通道特征均值,并用单个全连接层进行分类。实验结果表明,较传统卷积网络结构,所提网络在多种场景下的识别准确率更高,并且计算量更小。

关键词： IQ信号信号特征射频指纹卷积神经网络深度学习

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基于射频指纹的无线电力终端身份认证方法

高电压技术 2023年第5期49卷 1810-1818页

作者：赵洪山孙京杰赵仕策华北电力大学电力工程系保定071003

无线电力终端接入电网的通讯安全性一直是制约配电侧感知技术应用的主要障碍,针对这一问题,提出基于射频指纹的无线电力终端身份认证方法。首先,针对现有瞬态检测方法计算复杂及对噪声敏感的问题,利用信号相位均值方差与瞬态包络线斜率... 详细信息

无线电力终端接入电网的通讯安全性一直是制约配电侧感知技术应用的主要障碍,针对这一问题,提出基于射频指纹的无线电力终端身份认证方法。首先,针对现有瞬态检测方法计算复杂及对噪声敏感的问题,利用信号相位均值方差与瞬态包络线斜率,提出了相位方差-包络斜率检测算法,在降低计算成本的同时提升了检测速度;其次,为降低信号特征的维度和训练时间,选择时域高阶统计量作为射频指纹,并选择反向传播(back propagation,BP)神经网络作为分类器进行识别认证。实验结果表明,所提出的瞬态检测方法在显著降低运算时间的同时具备较高的瞬态检测准确率,基于射频指纹的身份识别方法实验平均识别率可达96.5%以上,表明该方法能有效增强电力系统的无线通讯安全。

关键词：新型电力系统射频指纹身份认证瞬态检测无线通信安全