基于PUFs认证的远程设备的语音识别系统的制作方法

基于pufs认证的远程设备的语音识别系统
技术领域
1.本发明涉及一种基于pufs认证的远程设备的语音识别系统，用于实现高效安全的语音识别，属于。


背景技术：

2.随着计算机技术的飞速发展，人工智能的加速进步，从走向落地到成熟的应用，人们在追求智能化，简洁化的道路上，也越来越重视数据安全性。传统的有一定安全需求应用的语音识别系统，常常依赖于庞大规模的识别算法，依赖于大的算力，对本地电脑是一种负担，也不便使用在一个具有安全性需求的远程登录应用场景中。目前，语音技术应用到了各类嵌入式远程设备中，语音识别因其具备便捷的将语音转化成文字，或用语音控制机器工作的特点成为替代传统手动输入操控设备的新方式。手机语音助手，支持使用语音输入操控手机，语音助手的出现，解放了人们的双手。人工客服处理系统可将棘手的问题在用户无感知的情况下交由人工客服处理，帮助企业降本增效。同时也可作为人工客服的辅助工具，针对用户问题推荐标准话术，提高服务质量，降低企业培训成本。
3.然而，信息的安全和用户的隐私问题是物联网系统和其他人机交互系统中至关重要的一环。现在，人工智能技术对算力的要求越来越高，一些数据公共访问场景中，需要对用户终端进行身份认证，才可以授权使用语音识别访问云端数据，因此保障数据安全和用户访问便利性是语音识别系统必须解决的问题。在远程登录场景中，用户使用的录音设备具备相对的稳定性，例如在区块链、nas等应用场景中，为避免攻击者通过网络入侵语音传输通道，可以引入录音设备的指纹来认证录音设备的身份。puf作为一种芯片指纹，使每个设备都具备独特的特性，即便使用相同的工艺制造，它也可以具有不同的特性。嵌入式系统越来越多地用于生成和处理对安全至关重要的数据和对隐私敏感的数据，这些数据具有许多安全和隐私风险。建立对底层设备的信任并使其对软件和硬件的攻击具有抵抗力，这是许多应用程序中的基本要求，在这种情况下，物理不可克隆函数(puf)利用其自身的优势，在aiot、医疗养老系统、金融银行系统等领域得到了越来越多的应用。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于pufs认证的远程设备的语音识别系统，该系统对终端设备要求较低，适用于各类远程登录和数据访问应用场景，保护了用户云端数据的安全性，避免攻击者通过自己的远程设备访问云端数据而导致的不良后果，同时高效、安全的语音识别访问云端系统的机制更加丰富了aiot下的用户体验。
5.为解决上述技术问题，本发明基于pufs认证的远程设备的语音识别系统包括用户录音设备、云端数据处理服务器和云端认证服务器(存有关于录音设备pufs的激励响应对)。
6.所述用户录音设备为若干个可以提取pufs的录音设备，具体地，所述录音设备为手机、电脑、平板、麦克风阵列、耳机等。
7.所述云端数据处理服务器包括语音识别引擎和数据存储基站，通过网络与云端认证服务器连接，接收远程用户语音数据或数据文件，以及录音设备认证crps，所述云端数据处理服务器将通过认证后的用户认定为可访问数据的用户，拥有使用系统中语音识别功能的权利，且可以上传和下载数据，从而用户能够访问云端数据。
8.所述云端认证服务器保存已注册录音设备crps的数据库，传输录音设备的pufs和云端认证服务器比较作为认证录音设备的依据，通过wifi模块与用户录音设备连接；认证通过的录音设备，语音数据和数据文件被视为有效，用户语音可以对远程云端进行操控。
9.本发明通过认证录音设备端pufs电路产生的cprs提升云端数据安全性，同时充分利用云端语音识别引擎，发挥云计算的庞大算力，相比传统边缘计算，在降低成本的同时提高了语音识别率，并且赋予了边缘计算实现更灵活的声纹识别的可能，使得声纹识别能够配合云端语音识别引擎，实现个性化的定制语音声纹。
10.本发明的有益效果在于：通过使用远程录音设备提供的crps，来认证远程设备的身份信息，避免了用户被攻击者替代使用语音识别访问云端数据。同时，针对部分智能设备，减轻了设备端进行声纹识别的压力，使终端的部分智能设备能够设计更加灵活的声纹识别算法，为用户定制个性化的语音声纹。本发明通过使用语音识别功能，使得用户可以在aiot背景下，通过远程语音操作访问的形式，远程控制云端设备的数据上传和下载。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
12.图1为语音识别系统架构图。
13.图2为数据访问流程图。
14.图3为云端语音识别模块流程图和本地声纹识别流程图。
具体实施方式
15.基于pufs认证的远程设备的语音识别系统总体架构图如图1所示，该系统总体可以分为用户录音设备、云端数据处理服务器和存有pufs激励响应对云端认证服务器三大部分。
16.用户录音设备可以为手机、平板、笔记本电脑、台式电脑等，将信号传输给云端数据服务器和云端认证服务器。
17.云端数据处理服务器为语音识别引擎和数据存储基站构成，用于接收远程用户语音数据或数据文件，服务器通过网络与用户录音设备连接。
18.云端认证服务器为保存已注册录音设备crps的数据库，传输录音设备的pufs和云端认证服务器比较作为认证录音设备的依据，通过wifi模块与用户录音设备连接。
19.本发明语音识别系统流程图如图2所示，整体语音识别系统的工作流程是：用户申请访问云端数据(上传或下载)云端认证服务器要求对用户身份进行认证，云端认证服务器随机选取几组激励响应对的激励c1，c2，...，cn，发送给用户，用户根据录音设备上携带的pufs回馈响应r1，r2，...，rn给认证服务器，云端认证服务器通过比对crps结果，确定录音设备身份无误，允许用户使用云端语音识别引擎访问云端数据文件，用户发出语音指示云端操作数据文件(上传或下载)，部分智能设备可以部署声纹识别，作为用户身份确认结果
和语音声纹定制，数据也将被一同发送至云端定制用户个性化声纹，并作为数据文件访问的依据。
20.云端服务器实现语音识别为现有技术，如图3所示，为连续语音识别模块流程图。语音识别分训练和识别两个部分。模型训练阶段：一方面通过输入训练语音库中的语音信号提取声学特征，由此声学特征通过声学模型训练出声学模型参数；另一方面首先通过训练文本数据库进行语法、语义分析，再经过统计模型，训练得到语言模型。语音识别阶段，先提取用户输入语音信号中的语音特征，经过语音声学预处理去除语音信号的冗余信息，得到反应说话人本质的声学特征。通过已经训练好的声学模型和语言模型将用户输入的训练集外的语音数据识别成文字信息。
21.本发明通过录音设备的pufs电路产生的crps提升数据安全性的同时利用云端语音识别引擎，降低成本的同时提高了语音识别率，并充分借助边缘设备算力，实现个性化定制语音声纹。
22.上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.基于pufs认证的远程设备的语音识别系统，其特征在于包括用户录音设备、云端数据处理服务器和云端认证服务器；所述用户录音设备为若干个可以提取pufs的录音设备；所述云端数据处理服务器包括语音识别引擎和数据存储基站，通过网络与云端认证服务器连接，接收远程用户语音数据或数据文件，以及录音设备认证crps，所述云端数据处理服务器将通过认证后的用户认定为可访问数据的用户，拥有使用系统中语音识别功能的权利，且可以上传和下载数据，从而用户能够访问云端数据；所述云端认证服务器保存已注册录音设备crps的数据库，传输录音设备的pufs和云端认证服务器比较作为认证录音设备的依据，通过wifi模块与用户录音设备连接；认证通过的录音设备，语音数据和数据文件被视为有效，用户语音可以对远程云端进行操控。2.根据权利要求1所述的基于pufs认证的远程设备的语音识别系统，其特征在于：所述录音设备为手机、电脑、平板、麦克风阵列、耳机。

技术总结
本发明公开了基于PUFs认证的远程设备的语音识别系统，其包括：可以提取PUFs的用户录音设备；云端数据处理服务器，包括语音识别引擎和数据存储基站，通过网络与云端认证服务器连接，接收远程用户语音数据或数据文件，以及录音设备认证CRPs，云端数据处理服务器将通过认证后的用户认定为可访问数据的用户，拥有使用系统中语音识别功能的权利，可以上传和下载数据，从而用户能够访问云端数据；云端认证服务器，保存已注册录音设备CRPs的数据库，传输录音设备的PUFs和云端认证服务器比较作为认证录音设备的依据，通过WIFI模块与录音设备连接；本发明通过远程录音设备提供的CRPs，来认证远程设备的身份信息，避免用户被攻击者替代使用语音识别访问云端数据。使用语音识别访问云端数据。使用语音识别访问云端数据。


技术研发人员：李冰 张裕阳
受保护的技术使用者：东南大学深圳研究院
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/1