【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及设备认证，尤其涉及一种语音信号设备认证方法及相关装置。
技术介绍
1、物联网技术成为推动智能电网发展的重要技术手段。然而物联网网络泛在、全面感知、可靠传递、智能处理的特性也使配电物联网面临着更大的安全威胁。保护配电物联网安全的基本机制之一是设备合法性验证，它可以验证配电物联网实体的身份并控制它们的访问。因此，面对配电物联网环境的安全威胁，如何对终端物理配置设备进行合法性验证成为亟待解决的问题。
2、基于扬声器-麦克风系统以及梅尔频谱对设备合法性进行验证可以成为一种可行的实现方式，但这种方式中，如何从梅尔频谱中提取表征声音特征的梅尔倒谱系数，目前存在较大问题。
技术实现思路
1、为解决现有终端物理配置设备由于缺乏合法性验证存在安全威胁以及从梅尔频谱中提取表征声音特征的梅尔倒谱系数存在较大问题的技术问题，本专利技术实施例提供一种语音信号设备认证方法及相关装置。
2、本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术实施例提供了第一种语音信号设备认证方法，所述方法应用于校验服务器，所述语音信号设备认证方法包括：接收语音信号设备发送的认证请求；基于所述认证请求向所述语音信号设备发送认证指令；所述认证指令用于指示所述语音信号设备生成并播放认证音频和采集认证音频流；接收所述语音信号设备返回的所述认证音频流，对所述认证音频流进行信号处理，获得所述认证音频流中的频域曲线，对所述频域曲线进行计算和倒谱分析，提取梅尔倒谱系数，将所述梅尔倒谱系数作
4、其中，所述对所述认证音频流进行信号处理，获得所述认证音频流中的频域曲线，对所述频域曲线进行计算和倒谱分析，提取梅尔倒谱系数，包括：使用最小均方误差算法对所述认证音频流进行声音降噪，去除所述认证音频流中的噪声；对降噪后的所述认证音频流进行预加重、分帧和加窗操作后，再进行快速傅里叶变换，获得所述认证音频流中的频域曲线；使用滤波器组对所述频域曲线进行处理，提取梅尔频谱；对所述梅尔频谱进行倒谱分析，提取梅尔倒谱系数；
5、其中，所述使用滤波器组对所述频域曲线进行处理，提取梅尔频谱；对所述梅尔频谱进行倒谱分析，提取梅尔倒谱系数，包括：
6、使用如下计算式获得梅尔频谱：
7、计算式（1）
8、其中，m表示第m个滤波器，取值范围为从1到m，k表示傅里叶变换中第k个点，f(m)表示滤波器的中心频率，hm(k) 是傅里叶变换的第k个点经过滤波器得到的输出，x(k)表示傅里叶变换中第k个点的能量；
9、使用如下计算式获得梅尔倒谱系数：
10、计算式（2）
11、其中，m表示第m个滤波器，取值范围为从1到m，i表示第i帧数据，n表示第i帧数据的第n列，表示第i帧数据经过第m个滤波器得到的梅尔频谱。
12、在一实施例中，接收语音信号设备发送的认证请求之前，所述方法还包括：接收语音信号设备发送的注册请求；基于所述注册请求向所述语音信号设备发送注册指令；所述注册指令用于指示所述语音信号设备生成并播放注册音频和采集注册音频流；接收所述语音信号设备返回的所述注册音频流，对所述注册音频流进行信号处理，获得所述注册音频流中的第一频域曲线，对所述第一频域曲线进行计算和倒谱分析，提取第一梅尔倒谱系数，利用所述第一梅尔倒谱系数训练分类器模型，以完成所述语音信号设备的注册。
13、本专利技术实施例还提供了第二种语音信号设备认证方法，所述方法应用于语音信号设备，所述语音信号设备与校验服务器通信，所述校验服务器执行上述任一项所述第一种语音信号设备认证方法的步骤，所述第二种语音信号设备认证方法包括：向校验服务器发送认证请求；并接收所述校验服务器返回的认证指令；基于所述认证指令生成认证音频；播放所述认证音频，并采集认证音频流，将采集的所述认证音频流发送至所述校验服务器，以使所述校验服务器对所述认证音频流进行信号处理，获得声学指纹，基于所述声学指纹确定本语音信号设备的认证结果。
14、在一实施例中，向校验服务器发送认证请求之前，所述方法还包括：向校验服务器发送注册请求；并接收所述校验服务器返回的注册指令；基于所述注册指令生成注册音频；播放所述注册音频，并采集注册音频流，将采集的所述注册音频流发送至所述校验服务器，以使所述校验服务器对所述注册音频流进行信号处理，获得第一梅尔倒谱系数，基于所述第一梅尔倒谱系数完成本语音信号设备的注册。
15、在一实施例中，所述播放所述认证音频，并采集认证音频流包括：先采集环境声音；使用内置的扬声器播放所述认证音频的同时，使用内置的麦克风进行采集，获得认证音频流。
16、在一实施例中，所述播放所述注册音频，并采集注册音频流，将采集的所述注册音频流发送至所述校验服务器，以使所述校验服务器对所述注册音频流进行信号处理，获得第一梅尔倒谱系数，基于所述第一梅尔倒谱系数完成本语音信号设备的注册，包括：多次播放所述注册音频，并多次采集注册音频流，将多次采集的所述注册音频流发送至所述校验服务器，以使所述校验服务器对多次所述注册音频流进行信号处理，获得第一梅尔倒谱系数，基于所述第一梅尔倒谱系数完成本语音信号设备的注册。
17、本专利技术实施例还提供了第一种语音信号设备认证装置，所述语音信号设备认证装置为校验服务器，所述语音信号设备认证装置包括处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述任一项所述第一种语音信号设备认证方法的步骤。
18、本专利技术实施例还提供了第二种语音信号设备认证装置，所述语音信号设备认证装置为语音信号设备，所述语音信号设备认证装置包括处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述任一项所述第二种语音信号设备认证方法的步骤。
19、本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
20、 (1) 利用配置设备内置的麦克风和扬声器完成设备认证，无需引入额外的硬件或传感器，可以应用于配电网终端设备和设备配置之间的设备认证中缺乏专用硬件或传感器的设备。
21、 (2) 配置设备使用内置的扬声器和麦克风的声学响应曲线特征进行设备认证，可以抵御密码窃取、重放攻击等多种攻击形式，提升了配置设备的安全性。
22、 (3)实现了从梅尔频谱中提取梅尔倒谱系数作为设备的声音指纹，来校验配置设备的合法性，具有较高的准确度。
23、该本实施例方法可以作为一种新的配电网终端设备和配置设备上的设备认证技术，是对现有方法的补充和扩展，可以实现配电网环境中对终端设备和配置设备上设备合法性的普适、安全、便捷和高效的校验。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种语音信号设备认证方法，其特征在于，所述方法应用于校验服务器，所述语音信号设备认证方法包括：
2.根据权利要求1所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，接收语音信号设备发送的认证请求之前，所述方法还包括：
3.一种语音信号设备认证方法，其特征在于，所述方法应用于语音信号设备，所述语音信号设备与校验服务器通信，所述校验服务器执行权利要求1至2任一项所述方法的步骤，所述语音信号设备认证方法包括：
4.根据权利要求3所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，向校验服务器发送认证请求之前，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，所述播放所述认证音频，并采集认证音频流包括：
6.根据权利要求5所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，所述播放所述注册音频，并采集注册音频流，将采集的所述注册音频流发送至所述校验服务器，以使所述校验服务器对所述注册音频流进行信号处理，获得第一梅尔倒谱系数，基于所述第一梅尔倒谱系数完成本语音信号设备的注册，包括：
7.一种语音信号设备认证装置，其特征在于
8.一种语音信号设备认证装置，其特征在于，所述语音信号设备认证装置为语音信号设备，所述语音信号设备认证装置包括处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求3至6任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种语音信号设备认证方法，其特征在于，所述方法应用于校验服务器，所述语音信号设备认证方法包括：
2.根据权利要求1所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，接收语音信号设备发送的认证请求之前，所述方法还包括：
3.一种语音信号设备认证方法，其特征在于，所述方法应用于语音信号设备，所述语音信号设备与校验服务器通信，所述校验服务器执行权利要求1至2任一项所述方法的步骤，所述语音信号设备认证方法包括：
4.根据权利要求3所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，向校验服务器发送认证请求之前，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，所述播放所述认证音频，并采集认证音频流包括：
6.根据权利要求5所述的语音信号设备认证方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔宏，龙彦伯，刘帅，陈鸣，肖莺，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。