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专利号: 2024102745807
申请人: 盐城宇众科技信息有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-11-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于传感器的安全性能测试方法,其特征在于:所述该方法包括以下步骤:步骤一:搭建可见光通信系统的模拟模型,测试全通信区域的通信功能;

步骤二:基于通过加入图像传感器的倾斜角度,根据倾斜角度以及LED在倾斜后图像传感器上生成的LED图像的几何关系,测试倾斜图像传感器的室内定位准确度;

步骤三:建立基于智能家居环境下的室内可见光通信系统的物理层安全架构测试方法;

步骤四:采用迫零波束形成技术在多用户下射频与可见光通信异构网络中进行模拟仿真判断;

步骤五:针对可见光通信的信道特点,优化可见光功率分布从物理层保护家居室内的可见光通信安全。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感器的安全性能测试方法,其特征在于:所述搭建可见光通信系统的模拟模型的步骤,包括:搭建一个由LED发射器和光电探测器接收器组成的可见光通信系统,设立可见光通信系统中的发射端、信道和接收端三部分,通过发射端先对输入的数据进行编码、调制,然后通过驱动电路驱动LED发出特定的光信号,搭载数据的光信号进行传输形成可见光通信的信道,光信号传播到光电转换器件的感光元件上,光电转换器件将接收到的光信号转换为电信号,经过后续的信号处理、解调、解码过程,得到最开始所传输的数据,并将该系统的应用场景设定为智能家居领域;

将LED发射器安装在家居环境中的天花板上,将光电探测器作为接收器随机放置在接收平面上,利用接收器检测自发射器的信号,在该可见光通信系统模拟模型中,根据收发机之间的相对方向性,将可见光通信系统的信道链路划分成视距链路以及非视距链路,视距链路主要涉及室内短距离可见光通信的情况,将可见光集中在较窄的波束里进行指向性的发射。

3.根据权利要求2所述的一种基于传感器的安全性能测试方法,其特征在于:所述通过加入图像传感器的倾斜角度进行的仿真测试方法具体运行步骤,包括:步骤21:使用LED光源作为信号发射端,不断向附近的室内环境发送带有调制过的LED位置信息的可见光信号,通过摄像头对周围环境进行拍摄,获取图像信息,然后利用图像处理技术分别进行LED位置信息识别和位置解算进行定位;

步骤22:根据对图像传感器通过卷帘快门方式拍摄LED光源产生黑白条纹图像,LED光源的闪烁频率与黑白条纹的宽度之间存在特定的数量关系,利用这种特定的数量关系对LED光源的频率进行调制,设定不同的频率代表不同的位置信息;

步骤23:接收端采用带有前置摄像头的可移动终端,通过摄像头获取LED光源及其家居环境的图像信息,选择最近的LED光源对其黑白条纹的宽度进行测量并得出对应的位置信息,根据摄像头放置的位置坐标计算摄像头所在位置坐标;

步骤24:当相邻两组带有定位信息的LED光源之间有部分区域无法获取带有LED光源的图像,定位功能将会停止工作;而在光源空白区域时利用传感器进行辅助定位,当再次进入系统工作区域时重新进行可见光成像定位,实时校准位置;

步骤25:利用多个LED灯发送带有时间信息的可见光信息,从发射和接收两端垂直距离和角度两方面测试信息传输性能,对基于倾斜图像传感器的室内定位性能进行测试,利用接收器来接收含有时间信息的光信号,在接收信号的同时也获得接收时间的时间信息;

步骤26:通过计算发送时间和接收时间的差值,再乘以光信号传播的速度就可以得到LED灯到达各个接收器的距离,每一个LED灯与接收器的距离再进行做差,获取实际定位结果数据,根据定位预测判断其存在的定位误差,记录定位效果。

4.根据权利要求3所述的一种基于传感器的安全性能测试方法,其特征在于:所述具体的测试方法步骤,包括:步骤31:采用通用可见光通信信道模型,建立针对基于家居室内多输入单输出的下行可见光通信异构传输网络;

步骤32:设定一个配有多个天线的射频接入点和一个配有多个LED阵列的可见光通信接入点,射频接入点内嵌于LED灯内,且固定在房间的天花板上;

步骤33:把每个LED所在的场景视为一个半径固定的圆形,其中LED灯的投影位于圆形的中心,在该场景中,设定包括多个合法用户和一个窃听者,均配备一个射频接收天线和可见光通信接收天线;

步骤34:设定存在一批非法窃听者在同一个地方试图窃听LED灯和合法的接收器之间的信息传输,并确立合法接收机和窃听装置采用光电二极管来进行数据通信,同时设定合法的接收者位置满足在圆内的均匀分布;

步骤35:其中异构网络采用并行射频与可见光通信混合模型,即射频和可见光通信接入点均同时向用户传输保密信息,所有用户和窃听者具有聚合信息的能力,即可以聚合来自射频接入点和可见光通信接入点的信息;

步骤36:设定每个合法用户为潜在的内部窃听,当判断该异构网络中存在窃听者时,同步判断是否窃听发送端传输给多合法用户的信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于传感器的安全性能测试方法,其特征在于:所述进行模拟仿真判断的步骤,包括:当判断该异构网络中存在窃听者时,同步存在发送端传输给多合法用户的信息被窃听时,采用迫零波束形成技术在多用户下射频与可见光通信异构网络中进行模拟仿真,测试利用波束形成技术在窃听信道中是否使窃听者接收到的信号降低为零,如果是,则表示迫零波束形成技术可以保证系统中的内部窃听和外部窃听的安全问题,防止合法用户的保密信息泄露给其他合法用户和窃听者。

6.根据权利要求5所述的一种基于传感器的安全性能测试方法,其特征在于:所述优化可见光功率分布从物理层保护家居室内的可见光通信安全的步骤,包括:针对不同的LED阵列和优化算法相关设置不同的参数,并设置目标接收机的位置,利用优化算法设置一个功率调节因子向量;

计算通过调节因子调节后的LED阵列在每一个接收机处叠加得到的直射信道增益,并转换为接收光功率;

分析计算出安全区域内直射信道增益绝对值最大的点,记录其直射信道增益,将安全区域内直射信道增益绝对值最大的点的直射信道增益的绝对值与接收机的直射信道增益的绝对值进行做差,并将其保存为适应度值返回给优化算法;

采用由节点定时或接收某些信号发出密钥更新提示和一次性密码本,合法用户接收提示和一次性密码本,并将其发回确认,然后一起更换一次性密码本继续通信的新密钥加密模式,节点LED将产生新的一个密钥并进入密钥更新阶段,完成与合法用户的密钥交换,然后开始下一次信息传输。

7.执行如权利要求1所述的一种基于传感器的安全性能测试方法的安全性能测试系统,其特征在于:所述该系统包括:可见光通信单元,用于针对可见光通信系统进行建立仿真;

性能测试单元,用于测试可见光通信系统的室内定位性能和安全性能;

通信安全优化单元,用于基于分析判断结果优化可见光通信过程中的安全性能。

8.根据权利要求7所述的安全性能测试系统,其特征在于:所述可见光通信单元包括:模拟模型搭建模块,用于搭建可见光通信系统的模拟模型以测试全通信区域的通信功能;

应用场景设定模块,用于设定可见光通信系统的应用场景为智能家居领域;

信道及安全特性分析模块,用于分析搭载数据的光信号进行传输形成可见光通信的信道的特性和通信安全特性。

9.根据权利要求8所述的安全性能测试系统,其特征在于:所述性能测试单元包括:图像传感器模块,用于将光线通过镜头聚集到感光传感器上并将光信号转换为模拟信号;

仿真测试运行模块,用于通过加入图像传感器的倾斜角度进行仿真测试运行;

安全架构测试模块,用于建立基于智能家居环境下的室内可见光通信系统的物理层安全架构测试;

异构传输网络建立模块,用于建立针对基于家居室内多输入单输出的下行可见光通信异构传输网络。

10.根据权利要求9所述的安全性能测试系统,其特征在于:所述通信安全优化单元包括:迫零波束形成模块,用于采用迫零波束形成技术在多用户下射频与可见光通信异构网络中进行模拟仿真;

模拟仿真判断模块,用于测试判断波束形成技术在窃听信道中是否使窃听者接收到的信号降低为零;

信道特点分析模块,用于计算通过调节因子调节后的LED阵列在每一个接收机处叠加得到的直射信道增益特点;

通信安全保障模块,用于保障用户在可见光通信中安全获取下发密钥信息。