国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 郭静,王梓莹,顾智敏,等:基于多模态特征的新型电力系统终端无线指纹提取与识别

学术   科技   2024-10-17 17:10   北京  

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引文信息


郭静,王梓莹,顾智敏,等.基于多模态特征的新型电力系统终端无线指纹提取与识别[J].电力信息与通信技术,202422(7)9-17

GUO Jing,WANG Ziying,GU Zhimin,et al.Novel wireless fingerprint extraction and identification of power system terminal based on multimodal features[J].Electric Power Information and Communication Technology,2024,22(7):9-17(in Chinese)


01

研究背景


随着新型电力系统的不断发展,设备在开放环境中存在被假冒攻击的可能。常见的应对方式是基于无线信号指纹的识别技术,在物理层面保证设备的安全性。然而,由于无线信号的不稳定性,导致对终端设备的识别准确率较低。针对上述问题,本文提出了一种基于多模态特征的新型电力系统无线终端Wi-Fi设备认证方法。


02

主要创新点



1)通过融合无线信号的时域特征和频域特征构建动态指纹数据库,形成一种基于多模态特征的新型电力系统无线终端设备识别认证的方法,实现了稳定的无线终端指纹提取,可以有效在无线设备接入时和无线设备持续通信期间对无线设备进行识别认证,保证无线设备的安全可靠运行。如图1所示为本文设计的Wi-Fi设备认证框架。
图1  基于多模态特征Wi-Fi设备认证框架
2)通过不同场景下的实验结果表明,使用帧响应时间间隔作为时域特征和信道状态信息作为频域特征的多域融合方法进行无线设备识别,可以显著提高计算的准确性和稳定性,识别率达到95%以上,如图2、3所示。
图2  不同CSI收集率的评估值
图3  2种模型的指纹数据库认证系统测试准确性比较


03
解决的问题和意义

本文提出了一种基于多模态特征的新型电力系统无线终端Wi-Fi设备认证方法。该方法主要包含设备认证和指纹数据库更新2部分,可以在2个应用场景中工作,包括离线阶段的身份验证和在线阶段的身份验证,提供了2种场景下不同的指纹数据库更新方法和认证流程。评价结果表明,该认证方法具有良好的性能和滑动更新性能。同时该方法所利用的特征具有一定普适性,可以适用于4G、5G等其他无线制式。




作者介绍

郭静

郭静(1985),女,高级工程师,通信作者,研究方向为电力网络安全及通信技术,guojing5126@ 163.com。

王梓莹(1991),女,工程师,研究方向为电力网络安全及通信技术。

顾智敏(1993),女,工程师,研究方向为电力网络安全及通信技术。

周超(1987),男,高级工程师,研究方向为电力网络安全及通信技术。

姜海涛(1985),男,高级工程师,研究方向为电力网络安全及通信技术。


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