CN103974244A - 一种基于多模态感知的智能终端认证方法及该智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多模态感知的智能终端认证方法及该智能终端，该方法首先对每个智能终端施加完全相同的环境作用，各智能终端实时采集自己的传感器特征值；之后在无线网络上依次广播，每个智能终端在接收到广播的特征值后，将接收到的特征值和自己进行相似度匹配，如果匹配成功，则生成一个共同的密钥；各个智能终端用户使用这个密钥实现数据传输。该智能终端包括多模态感知数据收集与预处理模块、数据通信模块、感知数据匹配与认证模块、密钥生成模块。利用加速度传感器和陀螺仪传感器实现多模态感知认证机制，实现智能终端在不安全的无线网络通道与临近的智能终端进行通信。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于多模态感知的智能终端新型认证交互方法及该智能终端，用于实现智能终端的快速安全匹配。
背景技术
随着智能感知技术以及移动计算技术的快速发展，配备有多种传感器的智能终端（如智能手机）已经广泛出现在当前的移动互联网应用中。当前众多的智能终端交互应用广泛依赖于对用户身份的认证，通过对当前用户身份的有效认证来允许访问终端设备中的应用程序和数据。然而，当前这种基于密码的用户认证机制往往具有输入繁琐、难以保管、易被盗用等缺陷。因此，基于智能终端的特点，研究和提出一套新型的用户认证方法，提供一套简单高效、具有良好用户体验的用户认证机制成为研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种面向配备有多种传感器智能终端的安全认证方法及该智能终端，该方法简单方便，可以实现快速认证，且保密性强。
本发明所述的一种基于多模态感知的智能终端认证方法，各智能终端均装有传感器，该认证方法包括以下步骤：
1）对认证体系中的每个智能终端施加完全相同的环境作用，各智能终端实时采集自己的传感器特征值；
2）各个智能终端在无线网络上依次广播自己的传感器特征值，同时接收临近智能终端的传感器特征值；
3）每个智能终端在接收到广播的特征值后，将接收到的特征值和自己的传感器特征值进行相似度匹配，如果匹配成功，则生成一个共同的密钥；
4）各个智能终端用户使用这个密钥实现在不安全的无线网络信道上进行安全的数据传输。
上述步骤1）的过程为：由某用户将所有智能终端排整齐后放在一起摇晃或借助设备将所有智能终端排整齐并固定后再一起摇晃。
上述步骤1）的特征值最好包括加速度计和陀螺仪时间序列数据。
本发明还提供了一种实现多模态感知认证方法的智能终端，各智能终端均装有传感器，还包括如下模块：
多模态感知数据收集与预处理模块：当接收到触发信号后，实时采集传感器特征值，同时对采集到的上述数据进行空间和时间上的调整，去除噪音，提取特征值，减少不必要的数据传输，加快认证过程，该模块还可以按安全等级设置相应的采样频率。
数据通信模块：通过无线网络将各个智能终端快速组成局域网并在局域网中协商传播顺序，依次广播各智能终端的传感器特征值；同时，接收临近智能终端的传感器特征值，为传感器感知数据匹配与认证模块提供数据支持；
感知数据匹配与认证模块：利用匹配算法将自己的传感器特征值与接收到的广播数据进行匹配，判断多个时间序列的传感器特征值数据的相似度，如果相似度值大于阈值，则判定他们共处统一环境中，多个智能终端匹配成功；
密钥生成模块：匹配成功以后，各个智能终端独立从传感器特征值序列数据中生成一个共同的密钥，由于每个智能终端所获得的数据相同且所用密钥生成算法相同，所以可以保证各个智能终端的密钥是相同的。
作为改进，各智能终端均装备的传感器为加速度计和陀螺仪，其采集的数据为加速度计和陀螺仪时间序列数据
本发明中的智能终端通过广播在不安全的无线网络通道与临近的智能终端进行通信，利用加速度传感器和陀螺仪传感器实现多模态感知认证机制。用户只需将多个智能终端放在一起摇晃，即可快速生成相同的密钥，无需用户特意输入安全密钥。整个认证与交互过程基于实时的分布式认证，可扩展性强，有效避免用户过多的参与和繁琐的输入，具有良好的用户体验，该认证与交互过程适用于需要私密数据交互的智能终端之间的相互认证与加密。综合采用加速度计和陀螺仪的数据，既考虑了摇晃的线速度，又考虑了摇晃的角速度，安全等级高，保密性好且认证快速。
具体有益效果为：
1、方便，无需用户特意输入认证密钥，用户只需要随意地摇晃需要认证的智能终端即可。
2、快速，整个认证过程只需持续几秒即可完成认证，无需用户太长时间的等待。
3、保密性好，利用密钥加密机制，有效地防止中间人攻击，确保整个数据传输的安全性。
附图说明
图1用户摇晃示意图，
图2智能终端模块结构图，
图3多个智能终端交互原理图，
图4智能终端之间认证流程图。
具体实施方式
系统场景
图1是基于多模态感知的智能终端新型认证中用户摇晃示意图，用户只需根据将需要认证的多个智能终端放在一起摇晃，例如，由某用户将所有智能终端收集齐了后，放在一起排整齐并双手握紧后摇晃，如智能终端数量较多时，可借助设备（专用夹子或将所有智能终端排整齐并用绳子捆扎好）固定后再一起摇晃，则各个智能终端可实现完全相同的环境作用。
图2是智能终端模块结构图。包括如下系统模块：
多模态感知数据收集与预处理模块：智能终端接收到触发信号后，实时采集加速度和陀螺仪时间序列数据，可以按安全等级设置相应的采样频率，此外，对采集到的数据进行空间和时间上的调整，去除噪音，提出特征值，减少不必要的数据传输，加快认证过程。
数据通信模块：各个智能终端打开无线通道模式，快速组成局域网并在局域网中协商传播顺序，依次广播自己的传感器特征值。同时，还可以接收临近智能终端的传感器特征值，为传感器感知数据匹配与认证模块提供数据支持。
感知数据匹配与认证模块：利用匹配算法将自己的传感器特征值与接收到的广播数据进行匹配，判断多个时间序列的传感器特征值数据的相似度，如果相似度值大于阈值，则判定他们共处统一环境中，多个智能终端匹配成功。
密钥生成模块：匹配成功以后，各个智能终端独立从传感器特征值序列数据生成一个共同的密钥，由于每个智能终端所获得的数据相同且所用密钥生成算法相同，所以可以保证各个智能终端的密钥是相等的。
2、智能终端新型认证流程与交互机制
图3是多个智能终端交互原理图，通过摇晃方式触发多个智能终端上的数据通信模块，各个被摇晃的智能终端相互协商通信顺畅，并依次在无线广播信道上广播各自的传感器特征值数据，每个智能终端接收到广播传感器特征值数据后，将接收到的特征值与自己的特征值进行相似度的匹配，如果相似度值大于阈值，则判定他们共处统一环境中，多个智能终端匹配成功，最后，根据两个时间序列数据特征值生成一个共同的密钥。
图4是智能终端之间认证流程图，多个智能终端认证成功后则可生成相等密钥，由于密钥生成机制有效地防止中间人攻击，确保了其后整个数据传输的安全性，所以用户可以用这个密钥在不安全的无线网络信道上进行安全的数据传输。
本发明提供了一套简单高效、具有良好用户体验的用户认证机制，该机制可同时采集多模态的传感器时间序列数据，相互协同地从多个维度来感知用户的交互行为，来全面地提取当前用户的多种生物和行为特征以支持用户认证，还可以结合具体的交互场景和应用需求，通过定制优化的策略，合理地选择相应的传感器来精确实时地抽取用户的行为特征，有效提供认证数据的来源。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于多模态感知的智能终端认证方法，各智能终端均装有传感器，其特征在于该认证方法包括以下步骤：
1）对认证体系中的每个智能终端施加完全相同的环境作用，各智能终端实时采集自己的传感器特征值；
2）各个智能终端在无线网络上依次广播自己的传感器特征值，同时接收临近智能终端的传感器特征值；
3）每个智能终端在接收到广播的特征值后，将接收到的特征值和自己的传感器特征值进行相似度匹配，如果匹配成功，则生成一个共同的密钥；
4）各个智能终端用户使用这个密钥实现在不安全的无线网络信道上进行安全的数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于多模态感知的智能终端认证方法，其特征在于步骤1）的过程为：由某用户将所有智能终端排整齐后放在一起摇晃或借助设备将所有智能终端排整齐并固定后再一起摇晃。
3.根据权利要求1或2所述的基于多模态感知的智能终端认证方法，其特征在于，步骤1）的特征值包括加速度计和陀螺仪时间序列数据。
4.一种实现权利要求1、2或3所述的基于多模态感知认证方法的智能终端，各智能终端均装有传感器，其特征在于各智能终端还包括如下模块：
多模态感知数据收集与预处理模块：当接收到触发信号后，实时采集传感器特征值，同时对采集到的上述数据进行空间和时间上的调整，去除噪音，提取特征值；
数据通信模块：通过无线网络将各个智能终端快速组成局域网并在局域网中协商传播顺序，依次广播各智能终端的传感器特征值；同时，接收临近智能终端的传感器特征值，为传感器感知数据匹配与认证模块提供数据支持；
感知数据匹配与认证模块：利用匹配算法将自己的传感器特征值与接收到的广播数据进行匹配，判断多个时间序列的传感器特征值数据的相似度，如果相似度值大于阈值，则判定他们共处统一环境中，多个智能终端匹配成功；
密钥生成模块：匹配成功以后，各个智能终端独立从传感器特征值序列数据中生成一个共同的密钥，由于每个智能终端所获得的数据相同且所用密钥生成算法相同，所以可以保证各个智能终端的密钥是相同的。
5.根据权利要求4所述的基于多模态感知认证方法的智能终端，其特征在于，各智能终端均装备的传感器为加速度计和陀螺仪，其采集的数据为加速度计和陀螺仪时间序列数据。
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