[發(fā)明專利]虛假數(shù)據(jù)注入攻擊下的傳感器網(wǎng)絡事件觸發(fā)信息融合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910338271.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110049057B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 張亞;蔡文波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04W12/00;H04W12/121;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種面向虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的傳感器網(wǎng)絡事件觸發(fā)信息融合方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)、初始化各傳感器節(jié)點的先驗信息矩陣和信息向量；

步驟(2)、傳感器節(jié)點測量目標，然后利用虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測器判斷其自身是否受到攻擊，最后根據(jù)測量情況和攻擊識別結果更新后驗信息矩陣和信息向量；

步驟(3)、傳感器節(jié)點通過通信觸發(fā)機制來判斷其是否向網(wǎng)絡鄰居傳感器節(jié)點發(fā)送后驗信息矩陣和信息向量；

步驟(4)、傳感器節(jié)點根據(jù)自身的后驗信息矩陣和信息向量、傳感器節(jié)點的鄰居節(jié)點本次成功通信觸發(fā)后傳輸?shù)暮篁炐畔⒕仃嚭托畔⑾蛄俊⒁约巴ㄐ盼从|發(fā)的鄰居節(jié)點最近傳輸?shù)暮篁炐畔⒕仃嚭托畔⑾蛄康念A測值來進行信息融合；

步驟(5)、傳感器節(jié)點利用融合后的數(shù)據(jù)根據(jù)卡爾曼濾波算法生成先驗信息矩陣和信息向量；

步驟(6)、重復步驟(2)-(5)，直到監(jiān)測結束；

在步驟(2)中，以下傳感器是指傳感器節(jié)點；

對于k時刻無法獲得測量信息的第i個傳感器，其后驗信息矩陣和信息向量的更新公式如下：

對于獲得測量信息的第i個傳感器，分以下兩步執(zhí)行：

步驟a)、通過網(wǎng)絡虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測器判斷其自身是否受到攻擊，攻擊檢測器如下：

步驟b)、利用攻擊識別結果更新后驗信息矩陣和信息向量；

其中，k表示時刻；和分別為k-1時刻第i個傳感器預測得到的先驗信息矩陣和信息向量；和分別為k時刻第i個傳感器的后驗信息矩陣和信息向量；表示k時刻第i個傳感器判斷其測量信息是否受到攻擊，表示k時刻第i個傳感器判斷其自身受到虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，表示k時刻第i個傳感器判斷其自身沒有受到攻擊；表示k時刻第i個傳感器的測量值和狀態(tài)先驗估計，Cⁱ為第i個傳感器的測量矩陣，Rⁱ為第i個傳感器的測量噪聲協(xié)方差矩陣；表示攻擊識別中容許的攻擊量和期望估計誤差的比例系數(shù)，Sⁱ為第i個傳感器容許的攻擊噪聲幅值，表示第i個傳感器測量輸出估計誤差的期望上界，上標T為轉(zhuǎn)置，為攻擊檢測器觸發(fā)閾值，tr(*)為矩陣的跡；

步驟(3)中，通信觸發(fā)機制如下：

其中，表示k時刻第i個傳感器是否向鄰居廣播發(fā)送數(shù)據(jù)的標志，等于1表示發(fā)送數(shù)據(jù)，等于0表示不發(fā)送數(shù)據(jù)；為k時刻第i個傳感器的狀態(tài)后驗估計，為帶權值的歐氏距離，和表示k時刻第i個傳感器根據(jù)最近發(fā)出的數(shù)據(jù)預測得到的信息矩陣和信息向量，滿足

其中，Q為運動目標過程噪聲的協(xié)方差矩陣，A為運動目標的系統(tǒng)矩陣，和分別為k-1時刻第i個傳感器的后驗信息矩陣和信息向量，和表示k-1時刻第i個傳感器根據(jù)最近發(fā)出的數(shù)據(jù)預測得到的信息矩陣和信息向量，和表示k-1時刻第i個傳感器對發(fā)出的數(shù)據(jù)信息矩陣和信息向量的更新，表示k-1時刻第i個傳感器是否向鄰居廣播發(fā)送數(shù)據(jù)的標志，表示k時刻第i個傳感器根據(jù)最近發(fā)出的信息預測的狀態(tài)估計向量，滿足k時刻第i個傳感器的狀態(tài)先驗估計α，β，δ均為正數(shù)，表示為達到期望傳輸率和性能的調(diào)節(jié)參數(shù)，均與誤差成正比，滿足

其中，E^*為所有傳感器的誤差和，r₂為ωA^-1QA^-T的最大特征值，為各傳感器后驗信息矩陣的特征值上界，Λ為表達式A^-T(ωI-CR^-1C^T)^-TCR^-1C^T(ωI-CR^-1C^T)^-1A^-1替代符號，ω為各傳感器后驗信息矩陣的特征值下界；

N表示傳感器個數(shù)

Λ＝A^-T(ωI-CR^-1C^T)^-TCR^-1C^T(ωI-CR^-1C^T)^-1A^-1，

其中，eig(·)表示矩陣的特征值，r₁為ωA^-1QA^-T的最小特征值，為獲得測量信息的傳感器的集合，代表第j個傳感器獲得測量信息，π_i，j為數(shù)據(jù)融合時第i個傳感器與第j個傳感器之間傳輸數(shù)據(jù)的權重，C^j為第j個傳感器的測量矩陣，R^j為第j個傳感器的測量噪聲協(xié)方差矩陣，I為維數(shù)匹配的對角陣，C為所有傳感器中使得tr(Cⁱ(Rⁱ)^-1(Cⁱ)^T)值最大的測量矩陣，表示所有傳感器的集合，R為所有傳感器中使得tr(Cⁱ(Rⁱ)^-1(Cⁱ)^T)值最大的測量噪聲協(xié)方差矩陣。