[發明專利]一種發電機調頻系統虛假數據注入攻擊的檢測緩解方法

有效

• 申請號: 202110890133.0
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113589085B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張泰瑀;陳亮;郁辰;彭龍;王奕嘉;李文昊;葛藝炫
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 李小靜

1.一種發電機調頻系統虛假數據注入攻擊的檢測緩解方法，其特征在于，包括：定義額外統計值S_t持續追蹤發電機調頻系統殘差的歷史值，當所述額外統計值S_t大于預定閾值δ時，則判定所述發電機調頻系統受到攻擊；利用未知輸入估計算法對攻擊進行估計并補償；

獲取發電機調頻系統殘差的過程包括：

定義所述發電機調頻系統的狀態向量x_t，建立狀態空間模型；

構建所述發電機調頻系統的狀態空間矩陣，并將狀態方程進行差分化處理，進而得到離散化狀態空間模型x_t+1＝Ax_t+Bμ_t+ω_t，其中，A與B為狀態空間矩陣的采樣離散時間模型，x_t和μ_t分別為在t時刻的狀態向量和輸入向量，ω_t表示過程噪聲；

定義所述發電機調頻系統的觀測向量y_t＝Cx_t+ν_t，其中，ν_t為測量噪聲，C為測量方程矩陣；

卡爾曼濾波的迭代為：

P_t|t+1＝AP_t-1A^T+Q；

P_t|t＝P_t|t-1-K_tC_tP_t|t-1；

其中，為估計狀態向量，P為估計的協方差矩陣，Q為過程噪聲協方差矩陣，K為卡爾曼濾波增益，R為測量噪聲協方差矩陣；

卡爾曼濾波增益進行收斂，則卡爾曼濾波更新為：

等式P_t|t＝P_t|t-1-K_tC_tP_t|t-1更新為：其中，R_t+1為t+1時刻的發電機調頻系統的殘差；

所述定義額外統計值S_t持續追蹤發電機調頻系統殘差的歷史值的過程包括：預設一個額外統計值S_t，并定義S₀＝0和S_t+1＝(S_t+|R_t|-δ)⁺，其中，|X|⁺表示最大值(0,X)，在沒有受到攻擊時所述預定閾值δ按如下原則進行取值：|R_t-δ|＜0；當所述額外統計值S_t大于預定閾值δ時，即S_t≥δ時，則判定所述發電機調頻系統受到攻擊，并在S_t+1＝0時重新開始測試；

所述利用未知輸入估計算法對攻擊進行估計并補償的過程包括：

具有攻擊信號的離散時間線性系統表示為：

x_t+1＝Ax_t+Bu_t+GE_t+ω_t；

y_t＝Cx_t+Du_t+HR_t+v_t；

其中，x_t∈Rⁿ，μ_t∈Rⁿ是自然系統噪聲，E_t∈R^p為攻擊向量，y_t∈R^l是測量向量，D為測量方程矩陣，

利用t-1之前的發電機調頻系統的狀態測量值，使用預測發電機調頻系統t時刻狀態，然后使用等式中的測量y_t更新狀態量預報值并得到最優狀態估計誤差的協方差矩陣p^x_t|t，最后用等式估計未知輸入，其中，為估計的攻擊向量，

在估計攻擊向量E_t的值后，將攻擊向量E_t自接收到的信號中減去，以補償攻擊。