[發(fā)明專利]一種基于多特征融合的期望軌跡信號(hào)攻擊檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010801732.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112019526B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余翔;谷亞培;郭雷;喬建忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨;賈玉忠

本發(fā)明涉及一種基于多特征融合的期望軌跡信號(hào)攻擊檢測(cè)方法，針對(duì)地面控制站向無(wú)人機(jī)發(fā)送的期望軌跡信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到虛假信息注入的攻擊檢測(cè)問(wèn)題，首先，設(shè)計(jì)含有標(biāo)稱信號(hào)的虛擬無(wú)人機(jī)系統(tǒng)模型；其次，設(shè)計(jì)標(biāo)稱信號(hào)觀測(cè)器，對(duì)虛擬無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的標(biāo)稱信號(hào)進(jìn)行估計(jì)；再次，計(jì)算無(wú)人機(jī)接收端接收到的期望軌跡信號(hào)功率，并與功率閾值對(duì)比；最后，根據(jù)接收到期望軌跡信號(hào)的功率及標(biāo)稱信號(hào)估計(jì)誤差，設(shè)計(jì)基于多特征融合的期望軌跡信號(hào)攻擊檢測(cè)機(jī)制。本發(fā)明具有攻擊檢測(cè)準(zhǔn)確性高、誤報(bào)率低的特點(diǎn)，適用于通過(guò)直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù)傳輸期望軌跡信號(hào)過(guò)程中被攻擊的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)攻擊檢測(cè)問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多特征融合的期望軌跡信號(hào)攻擊檢測(cè)方法，可以實(shí)現(xiàn)期望軌跡信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到虛假信息注入攻擊的攻擊檢測(cè)。

背景技術(shù)

近些年，隨著無(wú)人機(jī)在軍事和民用領(lǐng)域扮演角色的日益重要，針對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的攻擊也時(shí)常發(fā)生。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由于開(kāi)放的通信機(jī)制，使得無(wú)人機(jī)在與地面控制站、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其它協(xié)同無(wú)人機(jī)進(jìn)行通信過(guò)程中容易受到惡意攻擊。對(duì)無(wú)人機(jī)通信方面的攻擊大體上分為兩種：一種是針對(duì)信息可用性的攻擊，如拒絕服務(wù)攻擊；另一種是針對(duì)信息完整性的攻擊，如欺騙攻擊、重放攻擊等。在應(yīng)對(duì)攻擊時(shí)，首先要做的是攻擊檢測(cè)。因此，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的攻擊檢測(cè)問(wèn)題得到了越來(lái)越多的關(guān)注。

目前，針對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)受到虛假信息注入攻擊的無(wú)人機(jī)攻擊檢測(cè)問(wèn)題，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01811448705.4提出了一種面向自主導(dǎo)航無(wú)人機(jī)GPS欺騙檢測(cè)與防御方法。該專利通過(guò)將慣性導(dǎo)航計(jì)算出的預(yù)計(jì)值與卡爾曼濾波的當(dāng)前值比較，并設(shè)計(jì)合理的變化閾值，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)GPS欺騙攻擊。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01811321049.1提出了一種基于多源信息融合的無(wú)人機(jī)抗GPS欺騙系統(tǒng)及方法。該專利將卡爾曼濾波子系統(tǒng)得到的GPS信號(hào)預(yù)測(cè)值與接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行比較，計(jì)算殘差，使用BHT算法辨別該殘差是否異常，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)GPS欺騙攻擊的實(shí)時(shí)檢測(cè)。然而上述專利均是將預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的殘差作為攻擊檢測(cè)的判據(jù)，但GPS欺騙攻擊之外的因素也會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的誤差增大。與此同時(shí)，上述專利也均是針對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的GPS欺騙攻擊進(jìn)行檢測(cè)，沒(méi)有考慮期望軌跡信號(hào)在傳輸過(guò)程中被攻擊的情形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是針對(duì)地面控制站向無(wú)人機(jī)發(fā)送的期望軌跡信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到虛假信息注入的攻擊檢測(cè)問(wèn)題，因此，本發(fā)明針對(duì)地面控制站向無(wú)人機(jī)系統(tǒng)發(fā)送的期望軌跡信號(hào)被攻擊的攻擊檢測(cè)問(wèn)題，提出一種基于多特征融合的攻擊檢測(cè)機(jī)制，從而提升無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的安全性，具有增強(qiáng)無(wú)人機(jī)攻擊檢測(cè)能力、提高無(wú)人機(jī)系統(tǒng)安全性的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明及技術(shù)解決方案為：一種基于多特征融合的期望軌跡信號(hào)攻擊檢測(cè)方法，針對(duì)地面控制站向無(wú)人機(jī)發(fā)送的期望軌跡信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到虛假信息注入的攻擊檢測(cè)問(wèn)題，首先，設(shè)計(jì)含有標(biāo)稱信號(hào)的虛擬無(wú)人機(jī)系統(tǒng)模型；其次，設(shè)計(jì)標(biāo)稱信號(hào)觀測(cè)器，對(duì)虛擬無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的標(biāo)稱信號(hào)進(jìn)行估計(jì)；再次，計(jì)算無(wú)人機(jī)接收端接收到的期望軌跡信號(hào)功率，并與功率閾值對(duì)比；最后，根據(jù)接收到期望軌跡信號(hào)的功率及標(biāo)稱信號(hào)估計(jì)誤差，設(shè)計(jì)基于多特征融合的期望軌跡信號(hào)攻擊檢測(cè)機(jī)制。具體實(shí)施步驟如下：

第一步，設(shè)計(jì)含有標(biāo)稱信號(hào)的虛擬無(wú)人機(jī)系統(tǒng)模型：

設(shè)計(jì)含有標(biāo)稱信號(hào)的虛擬無(wú)人機(jī)系統(tǒng)模型Σ₁如下：