本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)與，涉及一種wifi設(shè)備區(qū)域定位方法及系統(tǒng)，具體涉及一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、wifi的快速發(fā)展，使得wifi設(shè)備的安裝和使用變得越來越方便，這也使得一些不法分子利用wifi設(shè)備，例如攝像頭，竊聽器和其他wifi傳感監(jiān)視設(shè)備，去侵犯公民的個(gè)人隱私，給生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅。通過流量分析的方法進(jìn)行隱藏wifi設(shè)備的探測已經(jīng)有很多相對成熟的方法，但是隱藏wifi設(shè)備的定位依然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

2、現(xiàn)有的定位方法主要有基于流量特征的方法和物理特性的方法?；诹髁刻卣鞯姆椒ㄖ饕ㄟ^一定的刺激來改變wifi設(shè)備的流量特征，例如活動(dòng)對攝像頭的刺激，聲音對竊聽器的刺激。通過觀察和分析這種特征與位置的映射關(guān)系來進(jìn)行定位，但是這種方法受限于可變比特率的編碼方式并且容易被流量填充等技術(shù)抵御。基于物理特性的方法主要通過使用專用的設(shè)備去觀察可疑的熱輻射或者電磁輻射來進(jìn)行隱藏設(shè)備的定位。這種方法的第一個(gè)弱點(diǎn)是成本高昂，要想獲得高質(zhì)量的輻射信息來精確定位，設(shè)備要相對昂貴的專業(yè)設(shè)備，一般用戶承擔(dān)不起；第二個(gè)弱點(diǎn)是用戶負(fù)擔(dān)比較嚴(yán)重，例如探測可疑的電磁輻射需要探測設(shè)備與隱藏設(shè)備的距離在厘米級，這也就要求用戶要仔細(xì)地用設(shè)備掃描每個(gè)角落，需要用戶付出很大的努力，并且天花板等高處的位置還可能無法掃描到。

3、因此，面對沒有豐富經(jīng)驗(yàn)的用戶，提供一種價(jià)格低廉，可靠性高，可操作性強(qiáng)以及用時(shí)少的隱藏wifi設(shè)備定位方法是非常有必要的。信道狀態(tài)信息(channel?stateinformation，csi)是一種可以從wifi數(shù)據(jù)包中提取的數(shù)據(jù)，它可以反應(yīng)信道的變化，并且不受流量填充變化的影響，可以輕松地使用智能手機(jī)獲取，不給用戶增加額外的成本。然而現(xiàn)有的基于csi的定位方法一般需要多個(gè)探測器與被定位設(shè)備主動(dòng)連接，不適合定位隱藏wifi設(shè)備的場景，因?yàn)檫@些隱藏的wifi設(shè)備可能處于一個(gè)隱藏的獨(dú)立局域網(wǎng)，探測設(shè)備無法接入到該網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上傳統(tǒng)隱藏wifi設(shè)備的定位方法的局限性，以及在我們被動(dòng)定位隱藏wifi設(shè)備場景中網(wǎng)絡(luò)的局限性，本發(fā)明提供了一種基于信道狀態(tài)信息的價(jià)格低廉，可靠性高，可操作性強(qiáng)并且用時(shí)少的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，收集不同方向的(channel?state?information，csi)數(shù)據(jù)，利用特征提取網(wǎng)絡(luò)提取區(qū)域特征，并利用訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型識別數(shù)據(jù)是否來自(line?of?sight，los)區(qū)域，并根據(jù)投票算法得出不同方向的識別結(jié)果組合判斷wifi設(shè)備所在區(qū)域；

3、所述特征提取網(wǎng)絡(luò)，由5層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層組成，其中第一層為conv2d+relu，第二層為bn+pooling，第三層為conv2d+relu，第四層為bn+pooling，第五層為dropout；其中conv2d表示二維卷積層，relu是非線性整流激活函數(shù)，bn表示批量歸一化層，pooling表示池化層，dropout表示dropout層；

4、所述區(qū)域識別模型，由三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層組成，其中第一層為dense+relu，第二層為dropout，第三層為dense+sigmoid；其中dense表示全連接層，sigmoid表示激活函數(shù)。

5、作為優(yōu)選，所述訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型，訓(xùn)練過程包括以下步驟：

6、步驟1：開啟網(wǎng)卡監(jiān)聽模式；

7、步驟2：依次面對四個(gè)相互垂直的方向收集信道狀態(tài)信息csi數(shù)據(jù)；

8、步驟3：從收集的原始數(shù)據(jù)中提取不同方向下收集的csi數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；

9、步驟4：利用特征提取網(wǎng)絡(luò)提取區(qū)域特征；

10、步驟5：基于所提取的區(qū)域特征，訓(xùn)練區(qū)域識別模型，獲得訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型。

11、作為優(yōu)選，步驟1中，開啟監(jiān)聽設(shè)備的root權(quán)限，然后把網(wǎng)卡的模式設(shè)置為監(jiān)聽模式。

12、作為優(yōu)選，步驟2中，收集csi數(shù)據(jù)時(shí)，用戶手持監(jiān)聽設(shè)備執(zhí)行四次“靜止-轉(zhuǎn)身”動(dòng)作，然后用戶回到最初的方向，并完成了一次csi數(shù)據(jù)收集，收集的wifi數(shù)據(jù)包根據(jù)mac地址進(jìn)行分組。

13、作為優(yōu)選，步驟3中，對于收集的每組數(shù)據(jù)，首先計(jì)算相鄰csi測量值的皮爾遜相關(guān)系數(shù)得到一個(gè)一維相關(guān)系數(shù)數(shù)組；然后使用hampel濾波器對這四段數(shù)據(jù)替換掉異常值。

14、作為優(yōu)選，步驟5中，給四個(gè)方向的數(shù)據(jù)分別標(biāo)記上1或者0，在los區(qū)域內(nèi)收集的數(shù)據(jù)標(biāo)記為1，不在los區(qū)域內(nèi)收集的數(shù)據(jù)標(biāo)記為0；然后使用基于全連接層的分類器進(jìn)行模型訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型。

15、作為優(yōu)選，根據(jù)事先規(guī)定的合理組合來判斷該數(shù)據(jù)的mac地址對應(yīng)的隱藏wifi設(shè)備所在的區(qū)域；

16、若識別結(jié)果1的數(shù)量不小于這個(gè)方向的數(shù)據(jù)的數(shù)量的一半，則判定為在los區(qū)域內(nèi)；若識別結(jié)果1的數(shù)量小于這個(gè)方向的數(shù)據(jù)的數(shù)量的一半，則判定為不在los區(qū)域內(nèi)；最終得到四個(gè)方向的判定組合；

17、根據(jù)邏輯推理得到的合理組合有(1,1,1,0)，(1,1,0,0)，(1,1,1,1)和(0,0,0,0)；第一種組合是指有三個(gè)連續(xù)的方向被判定為在los區(qū)域內(nèi)，代表wifi設(shè)備在第二個(gè)被判定為los區(qū)域內(nèi)；第二種組合是指有連續(xù)兩個(gè)方向被判定為在los區(qū)域內(nèi)，代表wifi設(shè)備在兩個(gè)被判定為los區(qū)域的交界位置；第三種是四個(gè)方向都被判定為在los區(qū)域內(nèi)，代表wifi設(shè)備在探測設(shè)備的正上方區(qū)域內(nèi)；第四種是四個(gè)都被判定為不在los區(qū)域內(nèi)，代表wifi設(shè)備被障礙物完全遮擋可能在墻的另一側(cè)；其他組合被認(rèn)為是非法組合，沒有意義。

18、本發(fā)明的系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是：一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

19、一個(gè)或多個(gè)處理器；

20、存儲裝置，用于存儲一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法。

21、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

22、(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，可以從根源上解決傳統(tǒng)定位方法受流量填充等技術(shù)干擾的弊端。

23、(2)本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種結(jié)合人體活動(dòng)的數(shù)據(jù)收集方法和區(qū)域判定方法。該方法通過用戶的轉(zhuǎn)身使探測器分別處于在隱藏設(shè)備wifi傳播的los區(qū)域內(nèi)和不在los區(qū)域內(nèi)。根據(jù)不同方向的判定結(jié)果，對照有效組合定位wifi設(shè)備的隱藏區(qū)域。

24、(3)本發(fā)明可以輕松地部署到智能手機(jī)以及其他嵌入式平臺，沒有額外設(shè)備的成本，用戶可以在沒有任何經(jīng)驗(yàn)的情況下快速而準(zhǔn)確地實(shí)施定位。

技術(shù)特征：

1.一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：收集不同方向的信道狀態(tài)信息csi數(shù)據(jù)，利用設(shè)計(jì)的特征提取網(wǎng)絡(luò)提取區(qū)域特征，并利用訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型識別數(shù)據(jù)是否來自視線los區(qū)域，并根據(jù)投票算法得出不同方向的識別結(jié)果組合判斷wifi設(shè)備所在區(qū)域；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：所述訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型，訓(xùn)練過程包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：步驟1中，開啟監(jiān)聽設(shè)備的root權(quán)限，然后把網(wǎng)卡的模式設(shè)置為監(jiān)聽模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：步驟2中，收集csi數(shù)據(jù)時(shí)，用戶手持監(jiān)聽設(shè)備執(zhí)行四次“靜止-轉(zhuǎn)身”動(dòng)作，然后用戶回到最初的方向，并完成了一次csi數(shù)據(jù)收集，收集的wifi數(shù)據(jù)包根據(jù)mac地址進(jìn)行分組。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：步驟3中，對于收集的每組數(shù)據(jù)，首先計(jì)算相鄰csi測量值的皮爾遜相關(guān)系數(shù)得到一個(gè)一維相關(guān)系數(shù)數(shù)組；然后使用hampel濾波器對這四段數(shù)據(jù)替換掉異常值。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：步驟5中，給四個(gè)方向的數(shù)據(jù)分別標(biāo)記上1或者0，在los區(qū)域內(nèi)收集的數(shù)據(jù)標(biāo)記為1，不在los區(qū)域內(nèi)收集的數(shù)據(jù)標(biāo)記為0；然后使用基于全連接層的分類器進(jìn)行模型訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位方法，其特征在于：根據(jù)事先規(guī)定的合理組合來判斷該數(shù)據(jù)的mac地址對應(yīng)的隱藏wifi設(shè)備所在的區(qū)域；

8.一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏wifi設(shè)備區(qū)域定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于信道狀態(tài)信息的隱藏WiFi設(shè)備區(qū)域定位方法及系統(tǒng)，首先收集不同方向的信道狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，然后利用設(shè)計(jì)的特征提取網(wǎng)絡(luò)提取區(qū)域特征，接著利用訓(xùn)練好的區(qū)域識別模型識別數(shù)據(jù)是否來自視線區(qū)域，最后根據(jù)投票算法得出不同方向的識別結(jié)果組合判斷WiFi設(shè)備所在區(qū)域；本方法可以在不接入局域網(wǎng)的情況下，快速同時(shí)定位多個(gè)WiFi設(shè)備的所在區(qū)域，幫助用戶找到隱藏的WiFi設(shè)備(例如隱藏的攝像頭)，保護(hù)個(gè)人隱私。本方法具有響應(yīng)速度快，定位準(zhǔn)確率高，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳晶,顧陽陽,吳聰,熊翹楚,何琨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26