[發明專利]一種基于最優估計的時間同步攻擊檢測與修正方法和裝置

有效

• 申請號: 202110323384.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112711039B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 馮旭哲;陸青;周超;胡梅;馬超;劉宗敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21;G04R20/02;H04L29/06;H04J3/06
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于最優估計的時間同步攻擊檢測與修正方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取衛星授時接收機在觀測窗口內的觀測鐘差序列；

根據所述觀測鐘差序列和用于刻畫鐘差的二項式模型的系數矩陣，以鐘差二項式模型參數和鐘差攻擊量為優化變量，以受到時間攻擊時觀測鐘差序列和真實鐘差序列的差值最小為優化目標，構建最優化模型，在約束條件下求解所述最優化模型，得到所述鐘差二項式模型參數的估計值和所述鐘差攻擊量的估計值；所述鐘差二項式模型參數包括鐘漂、頻漂和鐘差；

根據所述鐘差二項式模型參數的估計值擬合所述觀測窗口內的鐘差模型，根據所述鐘差模型確定所述觀測窗口內的預測鐘差序列；

根據所述觀測鐘差序列和所述預測鐘差序列得到接收機鐘差模型擬合殘差，根據所述接收機鐘差模型擬合殘差判斷所述接收機是否受到時間同步攻擊，若受到攻擊，根據所述鐘差攻擊量的估計值對所述接收機當前的鐘差解算值進行修正。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述觀測鐘差序列和用于刻畫鐘差的二項式模型的系數矩陣，以鐘差二項式模型參數和鐘差攻擊量為優化變量，以受到時間攻擊時觀測鐘差序列和真實鐘差序列的差值最小為優化目標，構建最優化模型，在約束條件下求解所述最優化模型，得到所述鐘差二項式模型參數的估計值和所述鐘差攻擊量的估計值，包括：

根據所述觀測鐘差序列和用于刻畫鐘差的二項式模型的系數矩陣，以鐘差二項式模型參數和鐘差攻擊量為優化變量，以受到時間攻擊時觀測鐘差序列和真實鐘差序列的差值最小為優化目標，構建最優化模型為：

其中，，表示任意一個列向量；表示所述觀測鐘差序列，表示當前觀測時刻，表示觀測窗口長度，表示觀測鐘差；表示所述鐘差攻擊量的估計值的序列；表示鐘差攻擊量的真實值的序列；表示所述鐘差二項式模型參數的估計值，其中分別表示接收機的鐘漂、頻漂和鐘差的估計值；表示鐘差二項式模型參數的真實值；表示所述系數矩陣；表示接收機鐘漂的真實值；

在約束條件下求解所述最優化模型，得到所述鐘差二項式模型參數的估計值和所述鐘差攻擊量的估計值的序列，根據所述鐘差攻擊量的估計值的序列得到所述鐘差攻擊量的估計值；所述約束條件為。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據所述鐘差二項式模型參數的估計值擬合所述觀測窗口內的鐘差模型，根據所述鐘差模型確定所述觀測窗口內的預測鐘差序列，包括：

根據所述鐘差二項式模型參數的估計值擬合所述觀測窗口內的鐘差模型，根據所述鐘差模型確定所述觀測窗口內的預測鐘差序列為：

其中，，n表示觀測窗口內的時間序號；表示由所述鐘差模型得到的預測鐘差。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據所述觀測鐘差序列和所述預測鐘差序列中的當前鐘差判斷所述接收機是否受到時間同步攻擊，包括：

根據所述觀測鐘差序列和所述預測鐘差序列的差值得到所述觀測窗口內各時刻的擬合殘差序列，；

根據擬合殘差序列，，表示滑窗步長，得到所述擬合殘差的均值和標準差；

判斷時刻的擬合殘差是否落在區間內，若，則認為接收機在時刻未受到時間同步攻擊，若，則認為接收機在時刻受到時間同步攻擊。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述若受到攻擊，根據所述鐘差攻擊量的估計值對所述接收機當前的鐘差解算值進行修正，包括：

若受到攻擊，根據所述鐘差攻擊量的估計值對所述接收機當前的鐘差解算值進行修正，得到修正后的鐘差解算值為：

其中，，表示在m時刻的所述鐘差攻擊量的估計值。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，根據所述觀測鐘差序列和所述預測鐘差序列中的當前鐘差判斷所述接收機是否受到時間同步攻擊，若受到攻擊，根據所述鐘差攻擊量的估計值對所述接收機當前的鐘差解算值進行修正之后，包括：

將所述觀測窗口向后移動個觀測歷元，繼續進行時間同步攻擊檢測與修正。