[發明專利]融合用戶多源發聲特征的身份認證方法、存儲介質及設備

有效

• 申請號: 202010790392.1
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112116742B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 趙衰;李鎮江;丁菡;惠維;王鴿;趙季中
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G10L17/00
• 分類號: G10L17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種融合用戶多源發聲特征的身份認證方法、存儲介質及設備，構建感知末端；設計收發保護機制，在RFID讀寫器與感知末端的標簽通信過程中，在信號發射時加入動態隨機噪音，在接收信號時消除噪音并恢復標簽EPC，判斷感知信號真偽；識別用戶語音命令，若包含關鍵詞，根據能否正確恢復感知末端標簽EPC確定進入下一步或拒接請求并結束；對語音信號進行降噪和有聲部分檢測，轉換為時?頻譜圖后提取射頻信號相位信息并預處理；將處理過的語音和射頻感知數據通過兩個分支同時輸入神經網絡，進行用戶身份認證。本發明基于語音和射頻技術的實現既能夠保證系統安全可信，具有較強的應用價值、社會意義和發展潛力。

技術領域

本發明屬于無線射頻識別(RFID)和語音認證技術領域，具體涉及一種融合用戶多源發聲特征的身份認證方法、存儲介質及設備。

背景技術

現實生活中，大多數門禁系統利用射頻識別卡片對用戶進行身份認證。然而，射頻識別作為一種非用戶綁定式的認證手段，卡片本身和射頻信號面臨著丟失、盜竊、篡改和復制(重放)等安全風險。近年來，指紋、人臉和語音認證技術不斷發展成熟，并依靠較好的便捷性和安全性，被更多訪問控制系統所采納。

但是，面對某些特殊應用場景特別是傳染性公共衛生事件，指紋認證會直接引發傳染風險；人臉認證會因用戶穿戴口罩遮擋面部而影響認證精度，還存在隱私泄漏問題；語音認證雖然可以避免上述類似問題，但用戶發聲時語音命令很容易被攻擊者錄制并發起重放攻擊，并且實施語音重放攻擊代價較低，不需要高度專業化的設備和技術要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種融合用戶多源發聲特征的身份認證方法、存儲介質及設備，能夠保證高風險語音命令和認證口令的安全性(由合法用戶現場親自發出)，為多種訪問控制應用場景和應對突發性公共衛生事件提供一種可信、可靠、可用的用戶身份認證手段。

本發明采用以下技術方案：

一種融合用戶多源發聲特征的身份認證方法，包括以下步驟：

S1、確定感知末端的尺寸，選擇RFID標簽數量和型號，構建感知末端；

S2、設計收發保護機制，在RFID讀寫器與感知末端的標簽通信過程中，在信號發射時加入動態隨機噪音，在接收信號時消除噪音并恢復標簽EPC，判斷感知信號真偽；

S3、識別用戶語音命令，若包含關鍵詞，根據步驟S2能否正確恢復感知末端標簽EPC確定進入步驟S4或拒接請求并結束；

S4、對語音信號進行降噪和有聲部分檢測，轉換為時-頻譜圖后提取射頻信號相位信息，并進行濾波、目標區域檢測、等比例伸縮和歸一化操作；

S5、將步驟S4處理過的語音和射頻感知數據通過兩個分支同時輸入神經網絡，進行用戶身份認證。

具體的，步驟S1中，利用RFID射頻信號物理層信息，在用戶發出語音命令或認證口令過程中感知用戶嘴部運動；在每個標簽每次被成功讀取時獲得一次信號物理層信息，即感知信息。

具體的，步驟S2中，根據RFID通信協議，讀寫器采取輪詢的方式與標簽進行通信，即每個通信周期內所有標簽被詢問一次且最多一次，每個標簽被詢問一次的通信過程包含Query、RN16、ACK和EPC，Query和ACK為讀寫器發出的命令，RN16和EPC是標簽的回復信號，在讀寫器發出ACK命令后，生成動態隨機噪音形式的連續載波，標簽將自身EPC調制到載波上并反向散射給讀寫器，實現動態隨機噪音的加載，在讀寫器每個輪詢周期的第一個問詢時隙，通過編程設置為空的問詢時隙，不允許標簽回復EPC信號，僅用于收發隨機噪音，估計短時信道狀態H用于同一個輪詢周期內所有標簽回復EPC段的噪音消除。

進一步的，收發保護機制具體為：在發射端加載動態隨機噪音保護通信內容，在接收端消除噪音恢復通信內容，動態隨機噪音僅收發雙發已知且不斷發生變化。