本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)安全，具體涉及一種用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法。

背景技術：

1、目前，在智能建筑中，無線通信技術（如wi-fi、藍牙、zigbee、nb-iot等）的密集部署導致2.4ghz?ism頻段及相鄰頻段的頻譜資源高度擁擠。多制式設備間的同頻干擾、鄰頻泄漏以及建筑結構造成的多徑效應，會引發(fā)信號波形畸變、誤碼率上升及數(shù)據(jù)包時序混亂。

2、此類物理環(huán)境與頻譜競爭的耦合效應，使得傳統(tǒng)基于固定閾值或單維度特征的安全檢測方法存在如下問題：

3、第一，干擾動態(tài)性導致信號失真不可控，導致無法準確恢復原始信號頻譜。

4、第二，異常檢測特征區(qū)分度不足，難以準確區(qū)分合法信號和攻擊信號。

5、第三，未知攻擊模式防御能力薄弱。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決相關技術中的技術問題，本發(fā)明提供了一種用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、一種用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法包括如下步驟：

4、步驟s1：通過多頻段射頻前端同步采集預設頻段范圍內(nèi)的混合信號，對信號進行去噪預處理；

5、步驟s2：基于干擾源類型、空間位置及建筑材質(zhì)衰減參數(shù)構建多源干擾疊加模型，對接收信號的頻域失真進行補償；

6、步驟s3：從預處理后的信號中提取時頻聯(lián)合熵特征，該特征融合短時傅里葉變換的時頻分布矩陣及其梯度相關性；

7、步驟s4：基于歷史數(shù)據(jù)馬氏距離統(tǒng)計量和實時誤碼率，動態(tài)調(diào)整異常檢測閾值，以識別偽造數(shù)據(jù)包及非法指令；

8、步驟s5：通過生成對抗網(wǎng)絡對可疑信號進行對抗驗證，其中，生成器模擬潛在攻擊信號，判別器結合梯度懲罰機制以增強泛化檢測能力。

9、可選地，在所述步驟s1中，所述多頻段射頻前端包含至少三個并行接收通道，分別配置為20mhz、40mhz和80mhz瞬時帶寬模式，并通過時分復用機制覆蓋預設頻段范圍。

10、可選地，所述步驟s1中的對信號進行去噪預處理具體包括：

11、采用自適應小波閾值算法對信號進行去噪預處理，其中，閾值大小根據(jù)實時信干噪比動態(tài)調(diào)整，閾值的計算公式為：

12、

13、式中，為閾值，為第層小波系數(shù)標準差，為信號長度，為實時估計的信干燥比。

14、可選地，在所述步驟s2中，所述多源干擾疊加模型表示為：

15、

16、式中，為在頻率和時間上的總干擾場強函數(shù)，為第個干擾源的時變幅值，為建筑材質(zhì)衰減系數(shù)，為干擾源與檢測點的空間距離，，為第個干擾源的中心頻率，為第個干擾源的信號帶寬,為高斯白噪聲。

17、可選地，在所述步驟s3中，按下式進行時頻聯(lián)合熵特征的提取：

18、

19、式中，為時頻聯(lián)合熵，為時間幀數(shù)量，為頻率點數(shù)量，為第個時間幀、第個頻率點所對應的時頻矩陣，為權重系數(shù)，為時域梯度與頻域梯度的相關性函數(shù)，為時域梯度算子，沿時間軸計算差分，為頻域梯度算子，沿頻率軸計算差分，是時頻矩陣。

20、可選地，在所述步驟s4中，所述異常檢測閾值滿足：

21、

22、式中，為在時間下設定的自適應異常檢測閾值，為歷史數(shù)據(jù)中馬氏距離的均值，為歷史數(shù)據(jù)中馬氏距離的標準差，為滑動時間窗內(nèi)的平均誤碼率。

23、可選地，所述滑動時間窗長度被配置為在30秒至5分鐘之間，并且，當平均誤碼率超過設定閾值時，自動觸發(fā)干擾源定位子程序。

24、可選地，在所述步驟s5中，所述通過生成對抗網(wǎng)絡對可疑信號進行對抗驗證具體包括：

25、設計生成器模擬攻擊信號，判別器基于下式進行優(yōu)化：

26、

27、式中，為判別器函數(shù)，即真實數(shù)據(jù)經(jīng)過判別器后的對數(shù)概率期望值，為判別器，用于輸出輸入數(shù)據(jù)為真實的概率，為真實數(shù)據(jù)，為生成器函數(shù)，即判別器對生成數(shù)據(jù)的誤判概率的對數(shù)期望值，為生成器，用于輸入噪聲并輸出偽造數(shù)據(jù)，為潛在空間噪聲,為控制梯度懲罰系數(shù)，為對輸入數(shù)據(jù)的梯度運算，為輸入數(shù)據(jù)。

28、可選地，所述生成器輸入的潛在空間噪聲服從均值為0、方差為1的高斯分布，并且，潛在空間維度設置為信號采樣點數(shù)的1/4。

29、可選地，所述方法應用于智能建筑中的nb-iot電表數(shù)據(jù)安全驗證，當檢測到電梯井內(nèi)的異常高頻分量信號時，自動觸發(fā)計費系統(tǒng)隔離機制；或者，

30、所述方法應用于智能建筑中采用藍牙協(xié)議的無線門禁控制器，當時頻聯(lián)合熵超過預設閾值時，自動觸發(fā)人臉識別二次驗證并上傳報警日志；或者，

31、所述方法應用于智能建筑中消防廣播系統(tǒng)的zigbee無線節(jié)點，當檢測到火災報警指令信號中出現(xiàn)非對稱雙峰頻域特征時，立即切換至有線冗余通道，并標記受污染無線信道為隔離狀態(tài)；或者，

32、所述方法應用于智能建筑中的lora調(diào)制的空調(diào)群控系統(tǒng)，當判別器輸出概率低于0.5時，啟動指令哈希值區(qū)塊鏈校驗，阻止偽造的過載制冷指令攻擊。

33、有益效果：

34、1、通過上述技術方案，第一，在所述步驟s1中，本發(fā)明的方法通過多頻段射頻前端同步采集預設頻段范圍內(nèi)的混合信號，能夠實現(xiàn)對應頻段的全覆蓋采集，能夠有效地避免傳統(tǒng)單通道設備因帶寬限制導致的信號遺漏問題，通過結合去噪預處理，能夠有效地抑制非平穩(wěn)噪聲，能夠有效地提升信號質(zhì)量。

35、第二，在步驟s2中，本發(fā)明的方法通過建模多源干擾的時變幅值、空間衰減和頻域特性，能夠較為精確地量化干擾疊加效應。

36、第三，在現(xiàn)有相關技術中，一般僅使用頻域或時域特征，而在本發(fā)明的步驟s3中，時頻聯(lián)合熵通過短時傅里葉變換捕捉信號動態(tài)特性，并結合時頻梯度相關性強化異常狀態(tài)識別。

37、第四，在本發(fā)明的步驟s4中，基于歷史馬氏距離和實時誤碼率動態(tài)調(diào)整異常檢測閾值，能夠有效地避免傳統(tǒng)固定閾值在環(huán)境突變時失效的問題。

38、第五，在本發(fā)明的步驟s5中，生成器模擬潛在攻擊信號，判別器就可以通過梯度懲罰機制增強泛化檢測能力，以避免過擬合已知攻擊模式。

39、綜上所述，本發(fā)明方法的各步驟形成閉環(huán)檢測鏈，其中，步驟s1至步驟s2能夠確保信號采集與干擾補償?shù)奈锢韺哟蔚目煽啃裕襟Es3提取高區(qū)分度特征，步驟s4根據(jù)環(huán)境變化動態(tài)優(yōu)化決策邊界，步驟s5通過對抗學習覆蓋未知攻擊類型，這樣，通過本發(fā)明的方法多頻段信號處理、物理環(huán)境建模、動態(tài)特征提取、自適應決策和對抗驗證的深度融合，能夠有效地解決智能建筑復雜電磁環(huán)境下異常信號檢測的三大難題：干擾疊加導致信號失真、傳統(tǒng)特征區(qū)分度不足、未知攻擊模式泛化能力弱。

40、2、本發(fā)明的其他有益效果或優(yōu)勢將在具體實施方式中進行詳細描述。

技術特征：

1.一種用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述多頻段射頻前端包含至少三個并行接收通道，分別配置為20mhz、40mhz和80mhz瞬時帶寬模式，并通過時分復用機制覆蓋預設頻段范圍。

3.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，所述步驟s1中的對信號進行去噪預處理具體包括：

4.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述多源干擾疊加模型表示為：

5.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，在所述步驟s3中，按下式進行時頻聯(lián)合熵特征的提取：

6.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，在所述步驟s4中，所述異常檢測閾值滿足：

7.根據(jù)權利要求6所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，所述滑動時間窗長度被配置為在30秒至5分鐘之間，并且，當平均誤碼率超過設定閾值時，自動觸發(fā)干擾源定位子程序。

8.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，在所述步驟s5中，所述通過生成對抗網(wǎng)絡對可疑信號進行對抗驗證具體包括：

9.根據(jù)權利要求8所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，所述生成器輸入的潛在空間噪聲服從均值為0、方差為1的高斯分布，并且，潛在空間維度設置為信號采樣點數(shù)的1/4。

10.根據(jù)權利要求1所述的用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明提供了一種用于智能建筑的無線電數(shù)據(jù)傳輸安全檢測方法，涉及數(shù)據(jù)安全技術領域，該方法包括如下步驟：通過多頻段射頻前端同步采集預設頻段范圍內(nèi)的混合信號，對信號進行去噪預處理；構建多源干擾疊加模型，對接收信號的頻域失真進行補償；提取時頻聯(lián)合熵特征；基于歷史數(shù)據(jù)馬氏距離統(tǒng)計量和實時誤碼率，動態(tài)調(diào)整異常檢測閾值；通過生成對抗網(wǎng)絡對可疑信號進行對抗驗證。本發(fā)明的方法通過多頻段信號處理、物理環(huán)境建模、動態(tài)特征提取、自適應決策和對抗驗證的深度融合，能夠有效地解決智能建筑復雜電磁環(huán)境下異常信號檢測的三大難題：干擾疊加導致信號失真、傳統(tǒng)特征區(qū)分度不足、未知攻擊模式泛化能力弱。

技術研發(fā)人員：馬宇駿,陳智,高珊,李婧怡,孫佳雯,韓俊,付敏,蒲小英,秦偉強
受保護的技術使用者：四川省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28