华中科技大学周满获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利基于隐式步态行为的无人机投递认证方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119865812B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411902923.6,技术领域涉及:H04W12/06;该发明授权基于隐式步态行为的无人机投递认证方法及装置是由周满;凌子健;翟竑达;黄雅婷;石欣月;欧阳毅设计研发完成,并于2024-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于隐式步态行为的无人机投递认证方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于隐式步态行为的无人机投递认证方法及装置,用户通过手机送货应用程序下订单。到达指定地点后,无人机悬停在空中,通知用户其到达,然后与用户手机建立密钥保护的通信通道。用户手持手机朝指定位置走去。无人机通过共享GPS数据确认用户的实时位置,并使用摄像头搜索用户。同时,无人机捕捉用户视频并实时处理,提取用户身体关键点的时间序列。与此同时,用户的手机不断从其IMU传感器收集时间序列数据。然后,这两个数据在无人机和用户手机之间交换,从而启动相互身份验证过程。本发明利用用户走向无人机时的手部运动模式来实现相互身份验证,而无需额外的硬件或特定的身份验证操作,对各种欺骗攻击表现出强大的抵抗力。
本发明授权基于隐式步态行为的无人机投递认证方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于隐式步态行为的无人机投递认证方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1:当用户与无人机进行双向认证时,采集IMU传感器数据和用户基于时间序列的步态数据; 步骤2:对IMU传感器数据和基于时间序列的步态数据进行归一化和去噪处理; 步骤3:对步骤2处理后IMU传感器数据和基于时间序列的步态数据,进行时空一致性转换; 具体实现包括以下子步骤: 步骤3.1:融合用户IMU传感器数据,其中分别代表加速度计、陀螺仪和磁力计在手机坐标系中坐标数据;对于某一个时刻的数据,加速度计、陀螺仪和磁力计在手机坐标系中坐标数据记为,,;基于上述数据,获得方向四元数以及方位角、俯仰角和横滚角; 1计算初始时刻的四元数; 初始姿态角度由加速度计和磁力计数据计算得到:,,; 然后将这些角度转换为初始四元数: ; 2加速度计和磁力计数据归一化处理及磁场方向计算; 对于任意时刻,从上一个时刻的四元数开始计算当前的姿态;首先对当前时刻的加速度计数据和磁力计数据进行归一化处理;通过归一化处理,得到单位长度的加速度矢量;对磁力计数据进行归一化,得到单位长度的磁场矢量; 3使用归一化后的磁力计数据和当前的四元数,计算地球磁场在当前姿态下的方向; 首先通过四元数乘法,计算出磁场方向矢量;其中,是四元数的共轭,表示四元数的乘法;得到的矢量描述了磁场方向在当前四元数姿态下的分量;通过提取磁场的水平分量和垂直分量,并计算最终的磁场方向矢量;矢量描述了地球磁场在当前姿态下的方向;4使用梯度下降算法对四元数进行校正;校正向量的计算如下: ; 5计算雅可比矩阵,为每个四元数分量提供相对于目标函数的偏导数,用于指导四元数的校正过程; ; 6利用雅可比矩阵和校正向量计算校正步长,进一步得到归一化校正步长; 7计算四元数的变化率;首先由陀螺仪数据引起的四元数变化率为;然后计算总的四元数变化率,其中是调节参数,用于控制算法的响应速度; 8积分得到新的四元数; 利用采样周期,计算每次迭代中四元数估计的更新量,进一步得到归一化新的四元数; 9通过新的四元数,计算得到旋转角度,即方位角、俯仰角和横滚角: ; 得到方向四元数的时间序列q和旋转角度的时间序列; 步骤3.2:将手机坐标系中的加速度向量分别左乘以及右乘,完成到世界坐标系的转换:; 步骤3.3:根据IMU传感器数据计算手部的运动速度;设初始时刻的初速度为零,则在时刻计算手部运动速度的公式为:;其中表示手部在时间时的速度,表示手部在时间时的加速度,是加速度计的采样率,是时间步长; 步骤3.4:对IMU传感器数据进行空间一致性处理;IMU传感器数据的频率分量包括重力变化、用户行走分量和手部运动分量,速度分解为;采用自适应截止滤波方法,动态调整滤波阈值,消除和,然后对手部关键点速度进行归一化,得到身体坐标系下的手部速度;随后将与身体姿态坐标系中相应手部关键点的速度进行比较,以确保比较数据的空间一致性; 在处理无人机采集的数据时,手部关键点位置被映射到以人体为中心的坐标系,并计算出相应关键点的速度;将手部关键点位置信息转换到以人为中心的坐标系后,通过计算连续两帧之间手部关键点位置的变化并除以时间间隔,得出手部关键点的速度; 步骤4:在步骤3处理后IMU传感器数据和基于时间序列的步态数据中,提取时域和频域特征; 步骤5:将时域和频域特征输入单类分类器,进行IMU 传感器数据与手部关键点数据之间的一致性认证; 手机 IMU 传感器数据转换为欧拉角向量,并与加速度计数据结合,用于表征用户的步态行为数据;然后输入特征提取器和单类分类器,进行步态识别认证; 步骤6:如果两个认证都通过,则相互认证成功;否则,无人机根据与用户的距离判断是否需要调整位置,返回步骤1,重复该过程,直到达到最大尝试次数;如果仍然没有认证通过,则拒绝该用户。
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