音频攻击防御方法、系统及相关设备与流程

1.本技术实施例涉及音频技术领域，尤其涉及音频攻击防御方法、系统及相关设备。


背景技术：

2.信息时代中，音频生成、识别的技术和应用越来越多，所面临的音频攻击问题也屡见不鲜。其中，海豚音攻击(dolphinattack)就是，通过将人类发布的语音命令频率转换成为超声波频率(频率高于20khz)，即将人类的声音搭载在人耳无法听见的高频载波上，使得这些高频载波可以被麦克风识别，并转换为系统指令，达到操作被攻击系统的目的。
3.目前，海豚音的攻击场景有，攻击多种拥有语音助手的智能设备，包括智能手机、智能手表、智能汽车等，使得通过麦克风开启它们的语音助手，以把智能音箱变成窃听器，从而窃取用户隐私，或者违规发令以恶意操作系统等。
4.针对于此，有必要提供有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了音频攻击防御方法、系统及相关设备，用于提高对音频的攻击识别和防御效果。
6.本技术实施例第一方面提供一种音频攻击防御方法，包括：
7.驱动多个换能器检测输入音频，所述多个换能器中各换能器对音频的频率检测范围不同；
8.若所述多个换能器对所述输入音频的检测结果不一致，则屏蔽作为问题信号的所述输入音频；
9.若各所述换能器对所述输入音频的检测结果一致，则检测音频传感器接收到所述输入音频后是否达到饱和状态，所述饱和状态指所述音频传感器的输出不随输入的变化而变化，所述音频传感器包裹有信号屏蔽层，所述信号屏蔽层与接地的导电线连接，所述信号屏蔽层和所述导电线用以减少超出预设频率的音频信号干扰所述音频传感器；
10.若达到所述饱和状态，则屏蔽所述输入音频；
11.若未所述饱和状态，则根据所述输入音频触发目标事件。
12.本技术第一方面所述的方法在具体实施时可采用本技术第二方面所述的内容实现。
13.本技术实施例第二方面提供一种音频攻击防御系统，包括：
14.处理单元，用于驱动多个换能器检测输入音频，所述多个换能器中各换能器对音频的频率检测范围不同；
15.所述处理单元，还用于若所述多个换能器对所述输入音频的检测结果不一致，则屏蔽所述输入音频；
16.所述处理单元，还用于若各所述换能器对所述输入音频的检测结果一致，则检测音频传感器是否达到饱和状态，所述饱和状态指所述音频传感器的输出不随输入的变化而
变化，所述音频传感器包裹有信号屏蔽层，所述信号屏蔽层与接地的导电线连接，所述信号屏蔽层和所述导电线用以减少超出预设频率的音频信号干扰所述音频传感器；
17.所述处理单元，还用于若音频传感器达到所述饱和状态，则屏蔽所述输入音频；
18.所述处理单元，还用于若音频传感器未达到所述饱和状态，则将所述输入音频输入所述音频传感器。
19.本技术实施例第三方面提供一种电子设备，包括：
20.中央处理器，存储器以及输入输出接口；
21.所述存储器为短暂存储存储器或持久存储存储器；
22.所述中央处理器配置为与所述存储器通信，并执行所述存储器中的指令操作以执行本技术实施例第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
23.本技术实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如本技术实施例第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
24.本技术实施例第五方面提供一种包含指令或计算机程序的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如本技术实施例第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
25.从以上技术方案可以看出，本技术实施例至少具有以下优点：
26.通过比对多个换能器对输入音频的检测结果，可研判输入音频是否为问题信号，从而有依据地决定是否对其进行屏蔽。更进一步的，为更可靠地检测该输入音频为问题信号的可信度，可检测音频传感器接收到所述输入音频后是否达到饱和状态，如此，可增强对输入音频的监测能力，以及对问题信号的防御能力，保障通信安全。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例音频攻击防御方法的一个流程示意图；
29.图2为本技术实施例音频攻击防御方法的另一流程示意图；
30.图3为本技术实施例电子设备的一个结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本技术的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
32.本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清
楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.在以下的描述中，涉及到“一个具体实施方式”或“一个具体示例”等类似表达，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一个具体实施方式”或“一个具体示例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。在以下的描述中，涉及到的术语多个是指至少两个。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
35.请参阅图1和图2，本技术第一方面提供音频攻击防御方法的一个具体实施例，该实施例包括：
36.101、驱动多个换能器检测输入音频。
37.多个换能器中各换能器对音频的频率检测范围不同。具体的，换能器为麦克风，各麦克风对音频的频率检测范围，可根据实际情况分别而定。
38.102、若多个换能器对输入音频的检测结果不一致，则屏蔽作为问题信号的输入音频。
39.示例性的，有2个作为换能器的麦克风，若这2个麦克风对同一输入音频的检测结果不同，如对当中某段输出的电信号不一致，则可表示该输入音频可能已经被插值攻击，而形成了带有攻击性的“海豚音”，则可以将该输入音频作为问题信号进行屏蔽，以防通过该问题信号恶意攻击系统，影响信息安全。
40.103、若各换能器对输入音频的检测结果一致，则检测音频传感器接收到输入音频后是否达到饱和状态。
41.实际应用中，换能器难以准确检测超量化的正常请求，如检测传感器自身是否受到饱和攻击，故更进一步的，可对传感器的当前状态进行检测。饱和状态可指音频传感器的输出不随输入的变化而变化，此表现有，传感器被换能器不可识别的高频信号占用至100％，即受到饱和攻击而达到满载。音频传感器包裹有信号屏蔽层，信号屏蔽层与接地的导电线连接，信号屏蔽层和导电线用以减少超出预设频率的音频信号干扰音频传感器。
42.在一些具体示例中，信号屏蔽层为预设厚度的铝箔层；本实施例中，铝箔主要是用于屏蔽高频电磁波，防止高频电磁波与传感器内部的导体接触进而产生感应电流，增加串扰。具体的，音频传感器包裹有铝箔层，当高频电磁波接触到其铝箔时，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁波会趋附到铝箔表面，并在铝箔表面产生感应电流，此时，通过接地的导电线可把感应电流导入大地，从而避免感应电流对传感器内的传输信号造成干扰。
43.104、若音频传感器达到饱和状态，则屏蔽输入音频。
44.105、若音频传感器未达到饱和状态，则根据输入音频触发目标事件。
45.在一些具体示例中，步骤105的具体实现过程可包括：驱动低通滤波器滤除输入音频中超出频率阈值的音频信号，以得到目标音频；根据目标音频触发目标事件。
46.如此设置，是因为低通滤波器对高频信号的增益很小，而对低频信号的增益很大，借助低通滤波器可减少高频信号成分的泄露。示例性的，可采用无源rc低通滤波器，该无源rc低通滤波器对于任意频率的信号，r的阻值是恒定的，而c的容抗与信号频率有关，信号频
率越低，容抗越大，反之越小。目标事件可包括成功唤醒语音助手，以命令其执行所需的操作。
47.综上，本技术实施例通过比对多个换能器对输入音频的检测结果，可研判输入音频是否为问题信号，从而有依据地决定是否对其进行屏蔽。更进一步的，为更可靠地检测该输入音频为问题信号的可信度，可检测音频传感器接收到输入音频后是否达到饱和状态，如此，可增强对输入音频的监测能力，以及对问题信号的防御能力，保障通信安全。
48.本技术第二方面提供一种音频攻击防御系统的一个具体示例，该系统包括：
49.处理单元，用于驱动多个换能器检测输入音频，多个换能器中各换能器对音频的频率检测范围不同；
50.处理单元，还用于若多个换能器对输入音频的检测结果不一致，则屏蔽输入音频；
51.处理单元，还用于若各换能器对输入音频的检测结果一致，则检测音频传感器是否达到饱和状态，饱和状态指音频传感器的输出不随输入的变化而变化，音频传感器包裹有信号屏蔽层，信号屏蔽层与接地的导电线连接，信号屏蔽层和导电线用以减少超出预设频率的音频信号干扰音频传感器；
52.处理单元，还用于若音频传感器达到饱和状态，则屏蔽输入音频；
53.处理单元，还用于若音频传感器未达到饱和状态，则将输入音频输入音频传感器。
54.可选地，音频传感器连接有低通滤波器；处理单元具体用于：
55.驱动低通滤波器滤除输入音频中超出频率阈值的音频信号，以得到目标音频；根据目标音频触发目标事件。
56.可选地，信号屏蔽层为预设厚度的铝箔层。
57.可选地，换能器为麦克风。
58.本技术实施例中，音频攻击防御系统各单元所执行的操作，与前述第一方面或第一方面的任一具体方法实施例所描述的操作类似，具体此处不再赘述。当然，本技术第一方面各操作的具体实现过程也可参见第二方面的相关描述实现。
59.请参阅图3，本技术实施例的电子设备300可以包括一个或一个以上中央处理器cpu(cpu，centralprocessingunits)301和存储器305，该存储器305中存储有一个或一个以上的应用程序或数据。
60.其中，存储器305可以是易失性存储或持久存储。存储在存储器305的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对电子设备中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器301可以设置为与存储器305通信，在电子设备300上执行存储器305中的一系列指令操作。
61.电子设备300还可以包括一个或一个以上电源302，一个或一个以上有线或无线网络接口303，一个或一个以上输入输出接口304，和/或，一个或一个以上操作系统，例如windowsservertm，macosxtm，unixtm，linuxtm，freebsdtm等。
62.该中央处理器301可以执行前述第一方面或第一方面的任一具体方法实施例所执行的操作，具体不再赘述。
63.本技术提供的一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上述第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
64.本技术提供的一种包含指令或计算机程序的计算机程序产品，当所述计算机程序
产品在计算机上运行时，使得计算机执行如上述第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
65.可以理解的是，在本技术的各种实施例中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
66.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
67.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统或装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
68.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
69.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
70.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品(计算机程序产品)存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，业务服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccess memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。