(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111394732.X (22)申请日 2021.11.23 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 徐文渊　冀晓宇　蒋燕　闫琛　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 郑海峰 (51)Int.Cl. G16Y 30/10(2020.01) G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 20/00(2019.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于扫频技术的传感器安全检测方法 和系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于扫频技术的传感器 脆弱性检测方法和系统， 包括以下步骤： 步骤一， 扫频激励信号生成； 步骤二， 带外信号生成； 步骤 三， 带外信号测试； 步骤四， 传感器数据收集； 步 骤五， 传感器数据预处理； 步骤六， 模型训练阶 段； 步骤七， 带外脆弱性检测； 步骤八， 测试报告 生成。 采用该系统可以对传感器的带外脆弱性进 行检测， 泛化能力好， 可方便对任何类型的传感 器进行一个较为全面的带外脆弱性检测， 可覆盖 等全频谱范围内的传感器漏洞。 本发 明系统采用 数字扫频技术， 结合机器学习算法实现传感器脆 弱性的自动化检测与分析， 为物联网中感知系统 的安全防护提供了 很好的参 考依据。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114121305 A 2022.03.01 CN 114121305 A 1.一种基于扫频技 术的传感器安全检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 激励信号生成阶段： 采用数字扫频技术， 设置激励信号种类、 扫频起始频率、 扫 频截至频率、 等间隔扫频频点个数、 激励信号幅值大小、 同频信号检测时长参数， 由任意波 形生成器输出周期性的激励电信号； 步骤二， 带外信号生成阶段： 利用换能器将周期性的激励电信号转换为待测试的带外 信号； 步骤三， 带外信号测试阶段： 根据待测试的带外信号与传感器的接触类型， 将待测试的 带外信号作用于传感器、 以及安装传感器的设备； 步骤四， 测试数据收集阶段： 获取传感器的输出数据、 以及安装传感器的设备的特征数 据， 预处理后作为 正常样本数据； 步骤五， 在步骤三中添加干扰， 重复步骤三和步骤四， 得到异常样本数据； 步骤六， 构建神经网络模型， 利用正常样本数据和异常样本数据对 模型进行训练； 步骤七， 针对待检测的传感器， 利用训练好的模型进行安全检测， 在安全检测过程中， 首先在宽频 带范围内执 行扫频， 根据扫频 结果结合 二分法搜寻 最优的脆弱性频点。 2.根据权利要求1所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 所述带外 信号的类型包括声、 光、 电、 磁、 热、 化学信号中的任一种。 3.根据权利要求1所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 所述的安 装传感器的设备的特 征数据包括设备的工作温度和振动幅度。 4.根据权利要求1所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 数据的预 处理过程为： 4.1)将传感器输出数据与安装传感器的设备的特征数据作为原始数据， 对原始数据进 行滤波和归一 化处理； 4.2)对归一化后的数据根据等间隔扫频 频点个数进行分割成若干样本 。 5.根据权利要求4所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 异常样本 的长度与正常样本的长度相同。 6.根据权利要求1所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 步骤六对 模型训练时， 由模型输出(0,1)范围内的概 率值， 概率值越小， 传感器异常的可能性越大。 7.根据权利要求6所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 所述的步 骤七具体为： 7.1)首先在宽频带范围[L,R]内， 设置m个等间隔扫频频点个数， 其中L为扫频起始频 率， R为扫频截至频率， m为偶数； 将该频带范围内获得的待测传感器输出值、 待测传感器所 安装设备的振动幅度和工作温度数据作为原始数据， 对原始数据进行滤波和归一化预处 理； 7.2)对预处理后的数据按照等间隔扫频频点个数分割成m段， 每一段的待测样本长度 与训练神经网络模型时的训练样本 长度一致， 得到m个待测样本数据； 7.3)将m个待测样本数据按照切分的时间顺序作为训练好的神经网络模型的输入， 得 到m个输出 结果； 7.4)将训练过程中正常样本输出均值的大小作为标准值， 分别计算模型前半部分输出 的均值和后半部分输出 的均值， 并与标准值进行对比， 若前半部分或后半部分均值小于标权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114121305 A 2准值， 且二者差值超过检测阈值， 则 在前半部 分或后半部 分利用二分法重新设置频带范围， 将前半部分扫频范围设为[L,(L+R)/2]， 或者将后半部分扫频范围设为[(L+R)/2,R]， 重复 步骤7.1)至步骤7.4)， 直到扫频 范围低于扫频阈值， 输出对应脆弱频点。 8.根据权利要求1所述的基于扫频技术的传感器安全检测方法， 其特征在于， 还包括步 骤八， 根据检测结果生成检测报告； 所述的检测报告包括扫频检测对象、 扫频范围、 测试精 度、 脆弱性频点、 以及脆弱性频点下的传感器输出值。 9.一种基于扫频技术的传感器安全检测系统， 其特征在于， 用于实现权利要求1所述的 传感器安全检测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114121305 A 3